DE112004000700B4 - Palettencontainer mit gekreuzten Rohrstäben - Google Patents

Abstract

Palettencontainer (10) mit einem dünnwandigen Innenbehälter aus thermoplastischem Kunststoff für die Lagerung und den Transport von flüssigen oder fließfähigen Füllgütern (18), mit einem den Kunststoffbehälter (12) als Stützmantel dicht umschließenden Gitterrohrrahmen (14) und mit einer Bodenpalette (16), auf welcher der Kunststoffbehälter (12) aufliegt und mit welcher der Gitterrohrrahmen (14) fest verbunden ist, wobei der Gitterrohrrahmen (14) vertikale und horizontale, an den Kreuzungsstellen miteinander verschweißte Rohrstäbe (20, 22) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die vertikalen Rohrstäbe (20) Bereiche mit unterschiedlicher Rohrprofilhöhe (H, h) aufweisen, wobei die Bereiche mit niedrigerer Rohrprofilhöhe (h) einheitlich linear durchgehend zwischen den oder außerhalb der Kreuzungsstellen und die Bereiche mit höherer Rohrprofilhöhe (H) an den oder innerhalb der Kreuzungsstellen vorgesehen sind.

Description

• Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf einen Palettencontainer mit einem dünnwandigen Innenbehälter aus thermoplastischem Kunststoff für die Lagerung und den Transport von flüssigen oder fließfähigen Füllgütern, mit einem den Kunststoffbehälter als Stützmantel dicht umschließenden Gitterrohrrahmen und mit einer Bodenpalette, auf welcher der Kunststoffbehälter aufliegt und mit welcher der Gitterrohrrahmen fest verbunden ist, wobei der Gitterrohrrahmen vertikale und horizontale, an den Kreuzungsstellen miteinander verschweißte Rohrstäbe umfasst.
• Stand der Technik:
• Palettencontainer werden für den Transport und die Lagerung von flüssigen oder fließfähigen Füllgütern eingesetzt. Während des Transportes von gefüllten Palettencontainern – insbesondere bei Füllgütern mit hohem spezifischen Gewicht (z. B. über 1,6 g/cm³) – auf schlechten Straßen mit hart gefederten LKWs, beim Eisenbahn- oder Seetransport wird der Gitterrohrrahmen durch die Schwallkräfte des Füllgutes erheblich belastet. Diese dynamischen Transportbelastungen erzeugen im Gitterrohrrahmen erhebliche ständig wechselnde Biege- und Torsionsspannungen, die bei entsprechend langen Einwirkungszeiten unweigerlich zu Ermüdungsrissen und nachfolgendem Stabbruch führen.
• Derartige Palettencontainer mit Stützmantel aus Gitterrohrrahmen sind in verschiedenen Ausführungen allgemein bekannt; alle bisherigen Stützmantel-Ausführungen weisen jedoch erhebliche Nachteile auf.
• Diejenigen Ausführungen von Gitterrohrrahmen mit einheitlich durchgehendem Gitterrohrprofil, z. B. bekannt aus EP 0 755 863 A1 , DE 297 19 830 U1 oder US 6 244 453 B1 unterliegen bei transportbedingt verursachten Biegewechselbeanspruchungen infolge des oszillierenden Schwalldruckes des flüssigen Füllgutes vergleichsweise sehr schnell einem Stabbruch, der immer im Zugbereich der Gitterrohrstäbe beginnt oder eingeleitet wird. Der Stabbruch findet vornehmlich im Nahbereich der verschweißten Kreuzungsstellen der Gitterrohrstäbe statt.
• Diejenigen Gitterrohrrahmen mit verschweißten Rundrohren, z. B. bekannt aus EP 0 734 967 B1 , und mit im Bereich der Kreuzungsstellen vorgesehener erheblich reduzierter Rohrquerschnittshöhe (kein durchgehendes Rohrprofil, überall gleichtiefe Eindellungen oder reduzierte Rohrquerschnittshöhe), haben den gravierenden Nachteil, dass in diesen Bereichen des verminderten Rohrquerschnittes erhebliche Belastungsspitzen auftreten und dadurch Sollbruch- oder -Knickstellen z. B. bei Fallprüfungen, bei Biegewechselspannungen durch Transportbelastungen und beim hydraulischen Innendrucktest gebildet sind. Die Stabbereiche zwischen den Kreuzungsstellen sind bei allen dynamischen Belastungen erheblich zu starr und steif, sie nehmen keine Deformationen auf; diese finden nur im Kreuzungsbereich mit den verminderten Rohrquerschnitten statt. Zusätzlich sind hierbei weitere Querschnittsverminderungen bzw. Entlastungsbereiche in allen horizontalen und vertikalen Gitterrohren an allen Verschweißungsstellen zwingend vorgesehen z. B. EP 0 734 967 B1 , um diese gegen Aufreißen/Ablösen bei Biegewechselspannungen durch Transportbelastungen zu schützen. Es wird allerdings als sehr nachteilig angesehen, dass die schwächsten Rohrquerschnitte im direkten Nahbereich der Verschweißungspunkte der gekreuzten Gitterstäbe angeordnet sind und dadurch eine dauernde Wechsel-Verformung unmittelbar neben den Schweißpunkten stattfindet. Dies hat zur Folge, dass die Schweißpunkte überbelastet werden und dazu neigen, abgerissen zu werden. Es ist für den Schweißfachmann eine bekannte Konstruktionslehre, dass man dynamisch beanspruchte Bauteile nicht gerade dort verschweißt, wo die größte dynamische Verformung stattfindet.
• Aus der WO 01/89954 A2 wie auch aus der WO 01/89955 A1 ist weiterhin ein Palettencontainer mit einem trapezförmigen Rohrprofil der Gitterstäbe bekannt, bei dem die vertikalen und/oder horizontalen Rohrstäbe jeweils seitlich neben einer Kreuzungsstelle eine Einformung aufweisen. Diese partiellen Einformungen sollen als ”Biegescharnier” fungieren und das Biegewiderstandsmoment der Rohrstäbe vermindern. Es hat sich gezeigt, dass diese begrenzten Einformungen zu spürbar längeren Standzeiten führen, aber die an einer Stelle konzentrierten Spannungsspitzen bei Langzeitüberbeanspruchung dennoch einen Stabbruch nicht völlig ausschließen können.
• Die bisher bekannten Gitterrohrrahmen mit einheitlich durchgehendem Gitterrohrprofil haben gemeinsam dagegen den Nachteil, dass die waagerechten und senkrechten Gitterrohrstäbe bei Biegewechselbeanspruchungen insgesamt über ihre gesamte Länge zu biege- und torsionssteif sind; als Folge treten hier schon nach vergleichsweise kurzer Beanspruchungszeit Ermüdungsrisse und Stabbruch insbesondere im Nahbereich der verschweißten Kreuzungsstellen der Gitterrohrstäbe auf.
• Die bekannten Gitterrohrrahmen aus verschweißtem Rundrohr (Sch) mit an den Kreuzungsstellen reduziertem Rohrquerschnitt und zusätzlichen partiellen seitlichen Entlastungsbereichen, weisen demgegenüber folgende Nachteile auf:
• – Die Höhe der verminderten Rohrquerschnitte muss bei allen verschweißten Kreuzungsstellen gleich sein, sie ist nicht an eine unterschiedliche Biegewechselbelastung anzupassen.
• – Die Rundrohre mit Kreisquerschnitt neben den in Eindellungen verschweißten Kreuzungsstellen sind sehr biegesteif, sie deformieren sich nicht bei Biegewechselbeanspruchungen.
• – Die Rundrohre neben den verschweißten Kreuzungsstellen sind zudem sehr torsionssteif, sie deformieren sich nicht bei Torsionsbeanspruchungen. Die waagerechten Gitterprofilstäbe werden bei Biegewechselbeanspruchungen durch radiale Bewegungen der senkrechten Stäbe, mit denen sie verschweißt sind, verdreht. Dadurch entstehen zusätzliche Zug- und Druckbelastungen auf die Verschweißungspunkte.
• – Alle Belastungen und Spannungen durch Transportbeanspruchen wie z. B. Druck-, Zug-, Torsionsbelastungen können ausschließlich von den lokal begrenzten partiellen Eindellungen (Soll-Knickstellen und -Bruchstellen) direkt neben den Kreuzungsstellen aufgenommen werden.
• Aufgabe:
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, einen Palettencontainer mit einem Gitterrohrrahmen aus verschweißten Rohrstäben anzugeben, der die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr aufweist und bei dem – unter Berücksichtigung der Stapellast eines gefüllten aufgestapelten Palettencontainers (Doppelstapelung) zusätzlich zu den üblichen Transportbelastungen des hin- und herschwappenden flüssigen Füllgutes – insbesondere die vertikalen Rohrstäbe dauerhafter haltbar gegen Ermüdungsriss und Stabbruch sind.
• Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Palettencontainer, dessen Gitterrohrstäbe ein durchgehend geschlossenes Profil aufweisen, gemäß der vorliegenden Anmeldung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teilses des Patentanspruches 1 gelöst. Dabei weisen wenigstens die vertikalen Gitterstäbe nur im Bereich ihrer zu verschweißenden Kreuzungsstellen ein höheres Biegewiderstandsmoment und in den gesamten übrigen Bereichen zwischen zwei Kreuzungsstellen ein vergleichsweise niedrigeres Biegewiderstandsmoment auf. Die miteinander verschweißten Rohrstäbe weisen an den Kreuzungsstellen eine höhere Rohrprofilhöhe auf und stellen somit begrenzte Bereiche mit einer hohen Biege- und Torsionssteifigkeit dar, während die außerhalb einer Kreuzungsstelle liegenden Gitterstäbe eine niedrigere Rohrprofilhöhe aufweisen und die Bereiche mit einer niedrigeren Biege- und Torsionssteifigkeit darstellen. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass die Gitterrohrstäbe über ihre gesamte Länge zwei wechselweise angeordnete verschiedene Querschnitte aufweisen, einen mit reduzierter Rohrprofilhöhe und reduziertem Biegewiderstandsmoment über eine vergleichsweise größere Stablänge und einen Querschnitt mit partiell erhöhter Rohrprofilhöhe mit höherem Biegewiderstandsmoment, der sich über eine vergleichsweise kurze Stablänge über den Bereich der verschweißten Kreuzungsstellen erstreckt.
• Durch die Ausgestaltung gemäß der Anmeldung, bei der die Bereiche mit reduzierter Rohrprofilhöhe und niedrigerem Biegewiderstandsmoment durchgehend mittig zwischen zwei Kreuzungsstellen angeordnet sind, wird der Bereich der verschweißten Kreuzungsstellen wirksam vor Ermüdungsrissen und Stabbruch geschützt, d. h. also nicht durch eine lokale Sollbiegestelle direkt neben den Verschweißungspunkten mit starren Bereichen zwischen den Kreuzungsstellen, sondern durch den gesamten Bereich zwischen den verschweißten Kreuzungsstellen, der als elastischer, flexibler Bereich ausgebildet ist.
• Da die Palettencontainer eine längere und eine kürzere Seite aufweisen (Abmessungen 1200 × 1000 mm) erfolgen die größten dynamischen Deformationen logischerweise in den längeren Seitenwandungen des Gitterrohrrahmens, wo üblicherweise auch die meisten Bruchstellen der Rohrstäbe auftreten. Durch die Ausgestaltung der Rohrstäbe gemäß der Anmeldung, bei denen die Bereiche mit reduzierter Rohrprofilhöhe – in Rohrstab-Längsrichtung betrachtet – erheblich länger als die Bereiche mit höherer Rohrprofilhöhe mit höherem Biegewiderstandsmoment ausgebildet sind (wenigstens doppelt so lang), wird insbesondere die längere Seitenwandung des Gitterrohrrahmens unter Beibehaltung einer ausreichenden Steifigkeit gegen Stapelbelastungen insgesamt als Schwingungseinheit so elastisch eingestellt, dass auch bei Langzeitbelastungen aus Transporterschütterungen keine Rohrstabbrüche mehr auftreten.
• Die bei üblichen Transportbelastungen und zusätzlich durch Doppelstapelung (überlagerte additive Druckbelastung) auftretenden, schädlichen Biegewechsel- und Torsionsbeanspruchungen werden von den gesamten elastischen Bereichen zwischen den starren Kreuzungsstellen aufgenommen, so dass keine lokalen überhöhten Spannungsspitzen mehr an oder neben den verschweißten Kreuzungsstellen entstehen.
• Weiterhin ist der Gitterrohrstab gemäß der Anmeldung in den langen Bereichen mit geringerer Rohrprofilhöhe außerhalb der Kreuzungsstellen torsionsweicher, d. h. er ermöglicht mehr Verdrehung und er erzeugt bei gleichem Verdrehwinkel weniger Druck- und Zugspannungen an den verschweißten Kreuzungsstellen.
• Die Anmeldung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben. Es zeigen:
• 1 einen Palettencontainer gemäß der Anmeldung in Frontansicht,
• 2 den Palettencontainer gemäß der Anmeldung in Seitenansicht mit einem aufgestapelten zweiten Palettencontainer (Doppelstapelung),
• 3a hydrostatische Druckverteilung im Kunststoffbehälter,
• 3b Ausbauchung der Seitenwandung des Kunststoffbehälters,
• 4 Deformationen des Palettencontainers durch Schwallkräfte mit überlagerter Stapelbelastung (Seitenansicht),
• 5 Deformationen des Palettencontainers durch Schwallkräfte und Stapelbelastung (Draufsicht),
• 6 seitliche Deformationen eines vertikalen Gitterstabes im Schnitt: a) normal, b) mit Durchbiegung nach außen und c) nach innen,
• 7a Kräftebetrachtungen an einer verschweißten Gitterstabkreuzungsstelle,
• 7b Rissbildung durch Biegebeanspruchung an einer Kreuzungsstelle,
• 7c Abreißen eines Verschweißungspunktes an einer Kreuzungsstelle,
• 8a, b T-Trägermodell mit dazugehöriger Spannungsverteilung bei Biegung,
• 9a, b Trapezprofil mit dazugehöriger Spannungsverteilung bei Biegung,
• 10 Gitterrohrstäbe gemäß der Anmeldung mit erhöhter Rohrprofilhöhe im Kreuzungsbereich (Quadrat-Rechteckprofil),
• 11 eine bevorzugte Ausführungsform von Gitterrohrstäben gemäß der Anmeldung mit erhöhter Rohrprofilhöhe im Kreuzungsbereich,
• 12 einen Querschnitt durch einen Profilrohrgitterstab gemäß der Anmeldung an verschweißter Kreuzungsstelle (große Rohrprofilhöhe),
• 13 einen Querschnitt durch einen Profilrohrgitterstab außerhalb der verschweißten Kreuzungsstellen (niedrige Rohrprofilhöhe),
• 14 einen weiteren Querschnitt durch einen Profilrohrgitterstab außerhalb der verschweißten Kreuzungsstellen (niedrige Rohrprofilhöhe),
• 15 einen weiteren Querschnitt durch einen Profilrohrgitterstab außerhalb der verschweißten Kreuzungsstellen (niedrige Rohrprofilhöhe),
• 16 einen weiteren Querschnitt durch einen Profilrohrgitterstab außerhalb der verschweißten Kreuzungsstellen (niedrige Rohrprofilhöhe),
• 17a einen Längsschnitt von Rohrgitterstäben an einer verschweißten Kreuzungsstelle (große Rohrprofilhöhe),
• 17b einen Querschnitt im vertikalen Rohrgitterstab (große Rohrprofilhöhe),
• 17c einen Querschnitt im vertikalen Rohrgitterstab (kleine Rohrprofilhöhe),
• 18 eine Außenansicht auf verschweißte Kreuzungsbereiche des Gitterrohrrahmens mit Profilrohr-Gitterstäben gemäß der Anmeldung,
• 19 eine Innenansicht der verschweißten Kreuzungsbereiche des Gitterrohrrahmens mit Profilrohr-Gitterstäben von gemäß der Anmeldung und
• 20 elastische Deformationen eines bevorzugten vertikalen Gitterstabes durch Schwallkräfte und Stapelbelastung a) normal, b) Durchbiegung nach außen und c) Durchbiegung nach innen,
• In 1 ist ein Palettencontainer 10 gemäß der Anmeldung mit Kunststoff-Innenbehälter 12, Gitterrohrrahmen 14 und Bodenpalette 16 in Frontansicht mit unterer Entnahme-armatur dargestellt (Palettenbreite 1000 mm).
• Der Palettencontainer 10 ist in 2 in Seitenansicht gezeigt (Palettenlänge 1200 mm), wobei ein gleicher zweiter Palettencontainer aufgestapelt ist. Hierbei wird der untere Palettencontainer beim Transport z. B. auf einem Lastkraftwagen zusätzlich zu den wechselnden Schwalldruckbelastungen des flüssigen Füllgutes in erheblicher und sich überlagernder Weise durch die Stapelbelastung des auf- und ab- und hin- und herschwingenden aufgestapelten Palettencontainers (Doppelstapelung) beeinträchtigt.
• Bei Befüllung eines Kunststoff-Innenbehälters 12 mit flüssigem Füllgut 18 ergibt sich eine in 3a gezeigte Verlauf des hydrostatischen Innendruckes Pi, der von oben nach unten linear zunimmt, wobei sich der Masseschwerpunkt S des flüssigen Füllgutes in ca. ein Drittel der Höhe des Innenbehälters befindet. Dies bewirkt bei dynamischen Transportbelastungen eine in 3b verdeutlichte wechselnde Ausbauchung des Innenbehälters 12 mit maximaler seitlicher Ausbauchung genau in der Höhenlage des Masseschwerpunktes S. Bei den dynamischen Schwingungen des Systems ”pumpt” der Innenbehälter, wobei sich die Füllstandshöhe des flüssigen Füllgutes um die Höhe L (Level) verändert, während sich die Seitenwandung um den Betrag ”O” (Outside) und ”I” (Inner side) um die Normallage und der Unterboden (Auf- und Abschwingen) entsprechend in der Mitte um einen Betrag ”O'” und ”I'” elastisch nach außen und innen deformiert (in verstärkter Form bei dem untergestapelten Palettencontainer). In 4 ist dieser Schwingungszustand mit zusätzlicher Stapelbelastung ”StP” für eine lange Seitenwandung des Palettencontainers dargestellt, wobei die Rohrstäbe des Gitterkäfigs zwangsweise diese elastische Deformationen nach außen und innen mitmachen müssen.
• 5 zeigt die lange Seitenwandung des Palettencontainers in Draufsicht. Es wird deutlich, dass die Deformation der Seitenwandung nach außen ca. doppelt so groß ist wie das Einfedern der Seitenwandung nach innen.
• Bei der Betrachtung von Belastungszuständen muss jeweils die schwächste Stelle oder der am meisten belastete Bereich berücksichtigt werden. Die beiden Vertikalstäbe in der Mitte der langen Seitenwandungen des Gitterkäfigs im Bereich der größten Ausbauchung unterliegen auch den größten Belastungen, weil diese Vertikalstäbe am meisten zusätzlich in nachteiliger Weise durch die Einwirkung der Stapelbelastung ”StP” des aufgestapelten weiteren Palettencontainers beeinträchtigt werden. Die hierbei zumeist auftretenden Schäden an diesen Vertikalstäben können Knickung oder Bruch unterhalb des unteren Horizontalstabes und Abreißen der Schweißverbindungen mit dem obersten umlaufenden Horizontalstab sein. Der aufgestapelte Palettencontainer (2) stellt bei Transporterschütterungen ebenfalls ein in sich eigenes unabhängiges Schwingungssystem dar. Die Bodenpalette liegt außenseitig umlaufend auf dem Gitterrahmen, d. h. auf dem obersten horizontalen Gitterstab des untergestapelten Palettencontainers auf und schwingt hierbei – ebenfalls in der Mitte der langen Seitenwandung – am meisten nach unten durch und belastet in hohem Maße zusätzlich (wie Hammerschläge) die mittleren Vertikalstäbe des untergestapelten Palettencontainers.
• In den 6a, 6b und 6c wird ein vertikaler Rohrstab 20 im Bereich einer unteren Kreuzungsstelle ”X” mit einem unteren aufgeschweißten horizontalen Rohrstab 22 betrachtet. 6a zeigt die Standard-Position (Normalzustand), während in 6b der Zustand der größten Durchbiegung (Betrag ”O”) nach außen und in 6c der Zustand der größten Durchbiegung (Betrag ”I”) nach innen verdeutlicht ist.
• Bei Durchbiegung des vertikalen Rohrstabes nach außen (6b) ist die Außenseite des Stabes hohen Zugspannungen und die Innenseite des Stabes entsprechenden Druckspannungen ausgesetzt. Bei Durchbiegung des vertikalen Rohrstabes nach innen (6c) ist dagegen die Außenseite des Stabes niedrigeren Druckspannungen und die Innenseite des Stabes entsprechenden Zugspannungen ausgesetzt. Diese Deformationszustände erfolgen bei dynamischen Transportbelastungen im schnellen Wechsel von ca. 3 Hz (Schwingungen/sek = ca. 180 hits/minute).
• Bei Betrachtung von 4 wird deutlich, dass der vertikale Rohrstab unterhalb der Kreuzungsstelle ”X” stärker durchgebogen wird als oberhalb dieser Kreuzungsstelle. Ursache hierfür ist, dass das untere Ende der vertikalen Rohrstäbe fest an der Bodenpalette 16 fixiert ist und der Abstand der Kreuzungsstelle ”X” zur Bodenpalette 16 vergleichsweise kurz ist. Dies hat wiederum besondere Belastungssituationen zur Folge, die in den 7a, 7b und 7c veranschaulicht sind. Durch die unterschiedlich starke Durchbiegung der Vertikalstäbe (oben, mittig und unten; und außenseitig und mittig in der langen Seitenwandung des Gitterrahmens) werden die horizontalen Rohrstäbe in sich verdreht, wodurch eine Torsionsspannung entsteht, die sich in den unteren Verschweißungspunkten der betrachteten Kreuzungsstelle ”X” als zusätzliche, in ihrer Wirkung additive Zugspannung ”Z” äußert (7a). Dies kann zum einen zu einem Ermüdungsanriss und Stabbruch (7b) oder z. B. bei kreisrunden Rohrprofilen zu einem Abreißen/Ablösen der Verschweißungspunkte führen (7c).
• In den 8a und 8b ist zur Erläuterung von auftretenden Zug-/Druckspannungen als Modell ein T-Träger mit seinem dazugehörigen Spannungszustand bei Biegebelastung veranschaulicht. Die neutrale Faserschicht (= elastische Linie) geht durch den Flächenschwerpunkt S_F eines Biegebalkens (T-Träger). Bei einem symmetrischen Querschnitt (z. B. Rundrohr, Quadratquerschnitt oder Rechteckquerschnitt) liegt die neutrale Faserschicht in der Mitte des Biegebalkens, weil dort auch der Flächenschwerpunkt liegt. Wie in 8a veranschaulicht wird, ist der Flächenschwerpunkt S_F bei dem T-Träger nach unten zu der Breit-Seite des T-Trägers hin verschoben. Daraus resultiert, dass das Widerstandsmoment des T-Trägers für die unteren Randfasern an der Breit-Seite größer ist als für die oberen Randfasern an der Schmal-Seite und somit die Spannungen unten kleiner sind als oben. Üblicherweise kann nahezu jedes Material auf Druck erheblich höher belastet werden als auf Zug, d. h. höhere Druckspannungen ertragen als gefährliche Zugspannungen. Dies ist wichtig für die richtige Einbauposition eines dynamisch belasteten Bauteiles.
• In ähnlicher, d. h. angenäherter Weise wie ein T-Träger verhält sich ein Rohrstab mit Trapezprofil (mit Breit-Seite und Schmalseite), ersichtlich in den 9a und 9b. Wenn man den ungünstigsten Belastungsfall auf einer langen Seite des Gitterrahmens mit der größten Durchbiegung nach außen eines vertikalen Rohrstabes im Bereich des Trapezprofiles betrachtet, ergeben sich auf der äußeren Breit-Seite des Rohrstabes, dort wo in den Kreuzungsbereichen die Schweißpunkte angeordnet sind, niedrigere Zugspannungen als Druckspannungen auf der nach Innen weisenden Schmal-Seite des vertikalen Rohrstabes (vgl. 9b): σ_Z < σ_D.
• Hieraus wird deutlich, dass der vertikale Rohrstab im Bereich des günstigen Trapez-Profils bei kritischer Durchbiegung nach außen geringeren gefährlichen Zugspannungen unterliegt (T-Träger-Modell), als wenn ein symmetrischer Rohrquerschnitt wie z. B. bei einem Rundrohr vorliegen würde.
• In 10 ist eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Anmeldung dargestellt. Das Grundprofil der Gitterrohrstäbe ist hier als quadratisches Profil (Kantenlänge z. B. 16 mm = hohes Rechteckprofil) ausgebildet. In den Kreuzungsbereichen weisen die horizontalen und vertikalen Rohrstäbe 20, 22 eine große Rohrprofilhöhe ”H” von z. B. 16 mm auf, während in den freien Bereichen der Rohrstäbe außerhalb der Kreuzungsstellen ein niedriges Rechteckprofil mit reduzierter, niedrigerer Rohrprofilhöhe ”h” von z. B. 12 mm vorgesehen ist. Die Reduzierung der Rohrprofilhöhe von ”H” auf ”h” ist hierbei jeweils von der Seite aus erfolgt, auf welcher die horizontalen und vertikalen Rohrstäbe miteinander verschweißt sind.
• Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Anmeldung ist in 11 dargestellt. Das Grundprofil der Gitterrohrstäbe ist hier ein Trapezprofil. Die horizontalen und vertikalen Rohrstäbe 20, 22 in den Kreuzungsbereichen weisen gleichfalls eine große Rohrprofilhöhe ”H” von 16 mm und in den freien Bereichen der Rohrstäbe außerhalb der Kreuzungsstellen eine reduzierte, niedrigere Rohrprofilhöhe ”h” von ca. 12 mm in etwa rechtechförmigem Querschnitt (niedriges Rechteckprofil) auf. Hierbei wurde allerdings die Reduzierung der Rohrprofilhöhe von ”H” auf ”h” jeweils von der Seite aus eingebracht, die den Verschweißungspunkten gegenüber liegt. Dies hat den Vorteil, dass die Seiten, auf welchen die horizontalen und vertikalen Rohrstäbe miteinander verschweißt sind, linear durchgehend und unverformt sind. Hierdurch ergeben sich keine wesentlichen Änderungen oder Sprünge in der Höhe der maximalen Zugspannungen bei Durchbiegung (Betrag ”O”) eines vertikalen Rohrstabes nach außen.
• Im unteren Bereich des vertikalen Rohrstabes 20 ist hier eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante dargestellt, bei der die Reduzierung der Rohrprofilhöhe von ”H” auf ”h” jeweils von beiden Seiten aus vorgenommen wurde (verschweißte Seite und den Verschweißungspunkten gegenüberliegende Seite), wodurch sich fertigungstechnische Vorteile und keine einseitigen Verformungsspannungen ergeben. Weiterhin ist bei der beidseitigen Reduzierung der Rohrstabhöhe pro Seite nur eine geringere, d. h. die Hälfte der Höhendifferenz (H – h)/2 (pro Seite z. B. 2–3 mm) in das hohe Grundprofil einzuformen.
• 12 zeigt ein bevorzugtes trapezförmiges Rohrprofil als hohes Grundprofil in Querschnittsansicht durch einen Profilrohrgitterstab gemäß der Anmeldung an verschweißter Kreuzungsstelle (große Rohrprofilhöhe). Die Höhe ”H” beträgt hierbei 16 mm und die Breite ca. 18 mm. In 13 ist der Querschnitt durch den Profilrohrgitterstab gem. 12 außerhalb der verschweißten Kreuzungsstelle mit niedriger Rohrprofilhöhe ”h” gezeigt. Die Höhe ”h” beträgt hierbei 12 mm und die Breite ca. 20 mm. Die Reduzierung der Rohrprofilhöhe von ”H” auf ”h” ist hierbei von der Breit-Seite des trapezförmigen Grundprofiles aus erfolgt. 14 stellt eine andere Querschnittsversion eines Profilrohrgitterstabes außerhalb der verschweißten Kreuzungsstelle mit niedriger Rohrprofilhöhe ”h” dar. Die Höhe ”h” beträgt hierbei 12 mm und die Breite ca. 19 mm. Die Reduzierung der Rohrprofilhöhe von ”H” auf ”h” ist hierbei von der Schmal-Seite des trapezförmigen Grundprofiles aus erfolgt; das Profil ist etwa rechteckförmig. Eine andere Version eines in der Höhe reduzierten Rohrquerschnittes ist in 15 gezeigt. Hierbei wurde zur Reduzierung der Rohrprofilhöhe H des trapezförmigen Grundprofiles ebenfalls die Schmal-Seite nach innen in den Rohrquerschnitt eingeformt; es ergibt sich ebenfalls ein etwa rechteckförmiges Profil.
• Eine weitere Version eines in der Höhe reduzierten Rohrquerschnittes ist in 16 verdeutlicht. Die Reduzierung der Rohrprofilhöhe H erfolgte hierbei durch Einformung der beiden gegenüberliegenden schräg verlaufenden Seitenwandungen des trapezförmigen Grundprofiles nach innen in den Rohrquerschnitt.
• 17 zeigt die bevorzugte Ausführungsform mit trapezförmigem Grundprofil H über die Kreuzungsstelle und höhenreduziertem rechteckförmigem Rohrstabprofil h zwischen den Kreuzungsstellen. Die Reduzierung der Rohrprofilhöhe von ”H” auf ”h” wurde bei den horizontalen und vertikalen Rohrstäben 20, 22 jeweils von der den Verschweißungspunkten gegenüberliegenden Seite aus vorgenommen.
• In 18 ist der Ausschnitt eines Gitterrahmens in Draufsicht von außen mit vier Kreuzungsstellen veranschaulicht. Die horizontalen und vertikalen Rohrgitterstäbe sind mittels vier Schweißpunkten pro Kreuzungsstelle (durch aufeinanderliegende, sich kreuzende Außenrippen der Rohrgitterstäbe) miteinander verschweißt. Die gesamte Rohrstablänge L_h zwischen zwei Kreuzungsstellen mit niedriger Rohrprofilhöhe h wurde von der großen Rohrprofilhöhe H = Grundprofil abgeflacht, (d. h. abgewalzt, flachgedrückt, eingeformt) und beträgt zwischen 100 mm bis 260 mm, vorzugsweise ca. 130 mm.
• Die vergleichsweise kurze, sich über eine Kreuzungsstelle erstreckende Rohrstablänge L_H mit hoher Rohrprofilhöhe H beträgt zwischen 40 mm bis 120 mm, vorzugsweise ca. 60 mm (= 3 × Rohrstabbreite von 20 mm). Dementsprechend ist in 19 die Ansicht von innen (auf die Erhöhungen H der vertikalen Rohrstäbe 20) gezeigt.
• Um eine hohe Biegesteifigkeit im Bereich der verschweißten Kreuzungsstellen bei niedrigerer Biegesteifigkeit oder höherer Elastizität im gesamten Bereich der Gitterstäbe außerhalb der Kreuzungsstellen zu erreichen, können verschiedene vorteilhafte Maßnahmen realisiert werden. Es kann zum einen vorgesehen sein, dass die horizontalen Rohrstäbe 22 außerhalb der Kreuzungsstellen eine gleiche oder niedrigere Rohrprofilhöhe als die vertikalen Rohrstäbe 20 außerhalb der der Kreuzungsstellen aufweisen. Zum anderen kann vorgesehen sein, dass die vertikalen Rohrstäbe 20 innerhalb der Kreuzungsbereiche eine gleich hohe oder höhere Rohrprofilhöhe als die horizontalen Rohrstäbe 22 aufweisen.
• Weiterhin können sich die vertikalen oder/und die horizontalen Rohrstäbe 20, 22 innerhalb der Kreuzungsbereiche über eine Länge L_H des jeweiligen Rohrstabes 20, 22 in Rohrstab-Längsrichtung von wenigstens einer zweifachen Rohrstabbreite (2 × 20 mm) bis zu einer sechsfachen Rohrstabbreite, vorzugsweise einer etwa dreifachen Rohrstabbreite, erstrecken. Für das niedrige Stabprofil (niedrige Rohrprofilhöhe) der vertikalen oder/und der horizontalen Rohrstäbe 20, 22 außerhalb der Kreuzungsbereiche wird eine Länge L_h des jeweiligen Rohrstabes 20, 22 – in Rohrstab-Längsrichtung – von wenigstens einer dreifachen Rohrstabbreite (3 × 20 mm) bis zu einer achtfachen Rohrstabbreite, vorzugsweise eine etwa sechsfache Rohrstabbreite, empfohlen.
• Dabei ist es fertigungstechnisch vorteilhaft, wenn die niedrigere Rohrprofilhöhe h durch bereichsweise beidseitige seitliche Einformung (Einrollung) des Ausgangs-Profilstabes mit durchgehend hoher Rohrprofilhöhe H ausgebildet ist.
• Eine andere Möglichkeit der Reduzierung der Rohrprofilhöhe H kann durch bereichsweise einseitige oder/und beidseitige Einformung (Einrollung, Einwalzen) von zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Ausgangs-Profilstabes (Grundprofil) erfolgen.
• Diese Maßnahmen führen einzeln oder in vorteilhafter Kombination zu einer erheblichen Verbesserung des gesamten Elastizitätsverhaltens einer Gitterwandebene und Entlastung der verschweißten Kreuzungsstellenbereiche und bewirken eine spürbare Absenkung der Stabbruchempfindlichkeit (= Ermüdungsbruch) bei lang andauernden und starken Biegewechselbeanspruchungen, wie z. B. bei außerordentlichen Transportbelastungen von befüllten Palettencontainern bei LKW-Transporten auf schlechten Wegstrecken.
• Bei den vertikalen oder/und horizontalen Rohrgitterstäben können die Unterschiede in der Rohrprofilhöhe in folgenden Varianten bestehen:
• 1. unterschiedlich über die Rohrgitterstablänge,
• 2. nur an senkrechten Rohrgitterstäben,
• 3. an senkrechten und waagerechten Rohrgitterstäben, oder/und
• 4. nur bereichsweise dort an den Rohrgitterstäben realisiert, wo sie entsprechend der auftretenden Beanspruchung erforderlich sind.
• In 20a ist ein vertikaler Rohrstab 20 in bevorzugter Ausgestaltung gemäß der Anmeldung in Normalposition dargestellt. Bei dynamischer Belastung schwingt der Rohrstab 20 um diese Normalposition und biegt sich gemäß 20b nach außen und gemäß 20c nach innen durch.
• Durch diese Ausführung der Rohrstäbe gemäß der Anmeldung wird – im Vergleich zu den bekannten Palettencontainern – insbesondere für die langen Seitenwandungen des Gitterrahmens ein größerer Betrag ”O” der größten elastischen Durchbiegung nach außen und ein größerer Betrag ”I” der größten elastischen Durchbiegung nach innen ermöglicht, ohne dass die auftretenden Spannungsspitzen derart hohe Werte erreichen, die in kürzester Zeit zu Ermüdungsrissen und Sprödbruch der am meisten belasteten vertikalen Gitterstäbe führen.
• Der Gitterkäfig mit seinen vielen ”langen” Bereichen von niedriger Profilstabhöhe erweist sich daher als in sich wesentlich elastischeres Federsystem im Vergleich zu bekannten Gitterkäfigen herkömmlicher Palettencontainer.
• Bezugszeichenliste

10

Palettencontainer

12

Innenbehälter HD-PE

14

Gitterrohrrahmen

16

Bodenpalette

18

flüssiges Füllgut

20

vertikaler Rohrstab

22

horizontaler Rohrstab

”Z”

Zugspannung

M

Mittelpunkt

S_F

Flächenschwerpunkt

A₁

Fläche Rechteck 1

A₂

Fläche Rechteck 2

L_H

Länge hohe Rohrstabhöhe

L_h

Länge reduzierte Rohrstabhöhe

Pi

hydrostat. Innendruck

S

Masseschwerpunkt

O

Durchbiegung nach außen

I

Durchbiegung nach innen

O'

Durchbiegung nach außen

I'

Durchbiegung nach innen

”X”

untere Kreuzungsstelle

H

hohe Rohrstabhöhe

h

reduzierte Rohrstabhöhe

σ_Z

Zugspannung

σ_D

Druckspannung

e₁

Abstand S_F-A₁

e₂

Abstand S_F-A₂

Claims (12)

1. Palettencontainer (10) mit einem dünnwandigen Innenbehälter aus thermoplastischem Kunststoff für die Lagerung und den Transport von flüssigen oder fließfähigen Füllgütern (18), mit einem den Kunststoffbehälter (12) als Stützmantel dicht umschließenden Gitterrohrrahmen (14) und mit einer Bodenpalette (16), auf welcher der Kunststoffbehälter (12) aufliegt und mit welcher der Gitterrohrrahmen (14) fest verbunden ist, wobei der Gitterrohrrahmen (14) vertikale und horizontale, an den Kreuzungsstellen miteinander verschweißte Rohrstäbe (20, 22) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die vertikalen Rohrstäbe (20) Bereiche mit unterschiedlicher Rohrprofilhöhe (H, h) aufweisen, wobei die Bereiche mit niedrigerer Rohrprofilhöhe (h) einheitlich linear durchgehend zwischen den oder außerhalb der Kreuzungsstellen und die Bereiche mit höherer Rohrprofilhöhe (H) an den oder innerhalb der Kreuzungsstellen vorgesehen sind.
2. Palettencontainer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstäbe (20, 22) über ihre gesamte Länge zwei wechselweise angeordnete verschiedene Querschnitte aufweisen, einen Querschnitt mit reduzierter Rohrprofilhöhe (h) und reduziertem Biegewiderstandsmoment über eine erste größere Stablänge (L_h) und einen Querschnitt mit partiell erhöhter Rohrprofilhöhe (H) mit höherem Biegewiderstandsmoment, der sich über eine zweite im Vergleich zur ersten kürzere Stablänge (L_H) über den Bereich der verschweißten Kreuzungsstellen erstreckt.
3. Palettencontainer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche mit niedriger Rohrprofilhöhe (h) mittig zwischen zwei Kreuzungsstellen und die Bereiche mit hoher Rohrprofilhöhe (H) mittig über jede Kreuzungsstelle verlaufend ausgebildet sind.
4. Palettencontainer (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche mit niedriger Rohrprofilhöhe (h) zwischen zwei Kreuzungsstellen – in Rohrstab-Längsrichtung betrachtet – wenigstens doppelt so lang ausgebildet sind (L_h >= 2 × L_H) wie die über jede Kreuzungsstelle verlaufenden Bereiche mit hoher Rohrprofilhöhe (H).
5. Palettencontainer (10) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstäbe (20, 22) bezüglich ihrer Rohrprofilhöhe (H, h) außerhalb der Kreuzungsstellen als niedriges Rechteckprofil und im Bereich der Kreuzungsstellen als hohes Rechteckprofil ausgebildet sind.
6. Palettencontainer (10) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstäbe (20, 22) bezüglich ihrer Rohrprofilhöhe (H, h) außerhalb der Kreuzungsstellen als niedriges Rechteckprofil und im Bereich der Kreuzungsstellen als hohes Trapezprofil ausgebildet sind.
7. Palettencontainer (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontalen Rohrstäbe (22) außerhalb der Kreuzungsstellen ein gleiches oder niedrigeres Stabprofil mit Rohrprofilhöhe (h) als die vertikalen Rohrstäbe (20) außerhalb der Kreuzungsstellen aufweisen.
8. Palettencontainer (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Rohrstäbe (20) innerhalb der Kreuzungsbereiche ein gleich hohes oder höheres Stabprofil mit Rohrprofilhöhe (H) als die horizontalen Rohrstäbe (22) aufweisen.
9. Palettencontainer (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das hohe Stabprofil mit Rohrprofilhöhe (H) der vertikalen oder/und der horizontalen Rohrgitterstäbe (20, 22) innerhalb der Kreuzungsbereiche sich über eine Länge (L_H) des jeweiligen Rohrstabes (20, 22) in Rohrstab-Längsrichtung von wenigstens einer zweifachen Rohrstabbreite bis zu einer sechsfachen Rohrstabbreite, vorzugsweise einer dreifachen Rohrstabbreite, erstreckt.
10. Palettencontainer (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das niedrige Stabprofil mit der niedrigen Rohrprofilhöhe (h) der vertikalen oder/und der horizontalen Rohrgitterstäbe (20, 22) außerhalb der Kreuzungsbereiche sich über eine Länge (L_h) des jeweiligen Rohrstabes (20, 22) – in Rohrstab-Längsrichtung – von wenigstens einer dreifachen Rohrstabbreite bis zu einer achtfachen Rohrstabbreite, vorzugsweise einer sechsfachen Rohrstabbreite, erstreckt.
11. Palettencontainer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die niedrigere Rohrprofilhöhe (h) durch bereichsweise beidseitige seitliche Einformung oder Einrollung des Ausgangs-Profilstabes mit durchgehend hoher Rohrprofilhöhe (H) ausgebildet ist.
12. Palettencontainer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die niedrigere Rohrprofilhöhe (h) durch bereichsweise einseitige oder/und beidseitige Einformung oder Einrollung oder Einwalzung von zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Ausgangs-Profilstabes mit durchgehend hoher Rohrprofilhöhe (H) als Grundprofil ausgebildet ist.

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