DE19638679A1 - Verschlußvorrichtung für Einrichtung zum Expansionsformen mit lanzenförmigem Stopfen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Verformung von Hohlkörpern wie Dosen oder Rohren durch sprunghaften Druckanstieg im Inneren des Hohlkörpers ("Expansionsformen").

Es ist bekannt, zylindrische Dosenkörper oder dergleichen durch sog. Explosionsformen oder Expansionsformen in eine zylindrische oder mit Wölbungen versehene Form zu überführen. Dabei kann der sprunghafte Druckanstieg, der im Inneren des zu verformenden Hohlkörpers aufgebracht werden muß, entweder direkt an Ort und Stelle durch Zünden eines explosiven Gemisches erzeugt werden (siehe beispielsweise WO95/08410). Alternativ kann z. B. eine Explosion in einer getrennten Kammer erfolgen, wobei Ventile vorgesehen sind, die auf den plötzlichen Druckanstieg in der getrennten Kammer reagieren und daraufhin Öffnungen zum Innenraum des zu verformenden Hohlkörpers freigeben (siehe beispielsweise Patentveröffentlichung FR 2 206 988 oder Patentbeschreibung GB 1 532 812).

Wenn die Explosion im zu verformenden Hohlkörper selbst erfolgen soll, muß dieser in ein Werkzeug eingelegt werden, welches in seiner lichten Ausdehnung die gewünschten veränderten Abmessungen aufweist. Die obere Öffnung des Hohlkörpers muß dichtend gegenüber der Umgebung verschlossen sein, wobei der Verschluß die notwendigen Einrichtungen für die Gaszufuhr und die Zündung des Gasgemisches trägt. Dabei ist gemäß dem Vorschlag der bereits oben erwähnten WO95/08410 vorgesehen, daß die Teile der den Hohlkörper umschließenden Form über einen Bajonettverschluß mit dem die Verschlußplatte tragenden Teil der Vorrichtung verbunden sind.

Das zur Explosion zu bringende Gas ist üblicherweise ein Gasgemisch aus einem Verbrennungsgas und Sauerstoff, ggf. in Kombination mit einem verdünnenden Gas. Für jedes dieser Gase ist eine Zuführungsleitung vorgesehen, die Mischung erfolgt innerhalb des zu verformenden Hohlkörpers. An der Verschlußplatte, die den zu verformenden Hohlkörper gegen die Umgebung abdichtet, ist eine Zündkerze angeordnet, die das eingeströmte Gas, das nun als explosives Gasgemisch vorliegt, zur Zündung bringt. Auf die Zündung hin breitet sich die Schockwelle der Explosion kugelschalenförmig vom Explosionsort aus. Das bedeutet, daß die Druckwelle unkontrolliert auf die Wandung des zu verformenden Hohlkörpers auftrifft. Falls der Hohlkörper relativ groß ist, ist eine große Menge an Verbrennungsgas erforderlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die erforderliche Menge an einzuführendem Gas zu reduzieren und die Druckwelle bei der Explosion gezielt zu führen.

Die Aufgabe wird durch die Bereitstellung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Durch die ringförmige Verlängerung des Stopfens entsteht ein zylindrischer oder konischer, nach unten offener Hohlraum innerhalb des Stopfens. In diesen Hohlraum hinein ragen die Zuführungsleitung(en) für das Gas sowie ggf. die Zündvorrichtung. Beim Zünden wandert nun die Druckwelle den innerhalb des Stopfens befindlichen zylindrischen oder konischen Hohlraum hinunter bis zum Ende des Stopfens, der sich in einer bevorzugten Ausführungsform nicht sehr weit vom Boden des Hohlkörpers befindet. Dort breitet sie sich in Richtung Boden und unterer Seitenwand des Hohlkörpers aus und wandert dann kontrolliert an der Seitenwand des Hohlkörpers entlang wieder nach oben, wobei die gewünschte Verformung bewirkt wird. Die direkte Einwirkung des "fast burn" auf die Wände des Hohlraumes wird dadurch vermieden.

Durch die ringförmige Verlängerung des Stopfens wird ferner das Volumen des Innenraums des Hohlkörpers verringert. Daher muß weniger Gas zugeführt werden.

Die Länge des Stopfens ist im Prinzip frei wählbar. Jedoch sollte klar sein, daß die Vorteile der Erfindung umso stärker zum Tragen kommen, je mehr von der Wandung des Hohlkörpers abgeschirmt ist und je mehr Volumen durch den Stopfen im Inneren des Hohlkörpers verdrängt wird.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Verschlußvorrichtung im Inneren des Stopfens nur eine einzige Gaszuleitung auf. In diesem Falle wird das Gas nicht erst im Innenraum des Hohlkörpers gemischt, sondern bereits zuvor, wodurch eine völlige Durchmischung sichergestellt wird. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Druckwelle nicht durch Zündung innerhalb des Hohlkörpers bewirkt, sondern bereits außerhalb. Durch die Zuführungsleitung wird in diesem Falle Gas schockartig in den Behälter eingepreßt. Auch für einen solchen Fall ist die erfindungsgemäße Vorrichtung günstig.

Die Länge der "Lanze" des Stopfens, also der ringförmigen Verlängerung, die Dicke des Ringsegmentes sowie dessen Form wird in Abhängigkeit von der Größe der Dose, den gewünschten Druckverhältnissen und dergleichen abhängig gewählt. Wenn der Stopfen im Verschlußbereich eine konische Form aufweisen soll, z. B. eine solche mit einem Neigungswinkel des Konus von 3°, was in Bezug auf die Abdichtung des Hohlkörpers durch den Stopfen besonders günstig ist, so wird in einer Ausgestaltung dieser Neigungswinkel auch im verlängerten Bereich des Stopfens beibehalten. Der Stopfen kann nach unten hin jedoch auch zylindrisch sein, unabhängig von seiner Ausgestaltung im Öffnungsbereich des Hohlkörpers. Bevorzugt ist eine konische Form im Dichtungsbereich, die sich etwas (z. B. einige Zentimeter) ins Innere nach unten hin fortsetzt, während der zum Hohlkörperboden hin gerichtete Teil eine zylindrische Wandform aufweist. Die im Inneren des Stopfens befindliche Ausnehmung wird dagegen in bequemer Weise bevorzugt zylindrisch gewählt, so daß sich je nach gewählter Außenform ein nach unten verjüngender Ring oder ein seiner Dicke gleichbleibender Ring ergibt. Bevorzugt reicht der Ring soweit in den Hohlkörper hinein, daß er sich bis auf 1 bis 2 cm dem Boden des Hohlkörpers nähert.

Nachstehend soll die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Fig. 1 näher erläutert werden. Dabei ist ein Hohlkörper 1 in eine Form 2, 3 eingeschlossen. Der nach innen eingezogenen Halsbereich 4 des Hohlkörpers wird durch einen Stopfen 5 verschlossen. Die Schnittzeichnung zeigt nun zwei verschiedene Varianten der ringförmigen Verlängerung dieses Stopfens: auf der linken Seite 6 ist eine nur kurze ringförmige Verlängerung gezeigt, während die rechte Seite 7 eine bis auf etwa 2 cm über den Boden des Hohlkörpers reichende Verlängerung 14 (eine sogenannte Lanze) zeigt. In beiden Fällen ist die Außenfläche des Stopfens nach unten konisch verjüngt. Die ringförmige Ausgestaltung des Stopfens beginnt bereits im Halsbereich. Dadurch entsteht ein innerer Hohlraum 8, 8′, der in der Figur eine zylindrische Form besitzt. In diesen Hohlraum hinein ragt eine Zündeinrichtung 9 mit einer Zündkerze 10 und einer (einzigen) Gaszuführungsleitung 11. Durch Pfeile ist die Explosionswelle bei Zündung angedeutet: im linken Teil der Figur durch den Pfeil 12 angedeutet, weitet sich die Welle in Richtung der Wandung des Hohlkörpers aus und trifft sofort auf dieser auf. Im rechten Teil der Figur läßt sich erkennen, daß die Druckwelle den zylindrischen Raum 8′ hinab, im Bereich 13 nach außen zur Wandung und zum Boden hin und dann an der Seitenwand entlang wieder nach oben wandert.

Man erkennt deutlich, daß der linke Stopfen 6 der Fig. 1 nur eine sehr geringe Wirkung zeigt, da er nur wenig Volumen verdrängt und nur den obersten Bereich der Hohlkörperwandung abschirmt. Deshalb sind solche Ausführungsformen bevorzugt, die den größeren Teil der Wandung oder die gesamte Wandung des Hohlkörpers abschirmen. Eine solche Ausgestaltung besitzt der rechte Stopfen 7.

Claims (6)

1. Verschlußvorrichtung für eine Einrichtung zum Formen von Hohlkörpern durch Verformen der Seitenwände und/oder des Bodens mittels sprunghaften Druckanstieges im Innenraum des Hohlkörpers, umfassend einen mit mindestens einer Gas-Zuführungsleitung und ggf. einer Zündeinrichtung versehenen Stopfen (5) zum dichtenden Verschließen des Innenraums des Hohlkörpers während des Formvorgangs, dessen zum Innenraum des Hohlkörpers gewandte Seite eine ringförmige Verlängerung (14) aufweist, die mindestens so weit in diesen hineinragt, daß ein bedeutender Teil der Wandung des Hohlkörpers vom Explosionsort abgeschirmt ist.

2. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 1, worin die ringförmige Verlängerung sich über mehr als die halbe Länge des Hohlkörpers erstreckt.

3. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Stopfen im Dichtungsbereich eine konische Form mit einem Neigungswinkel im Bereich von 2 bis 5° gegenüber der Senkrechten aufweist.

4. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 3, worin der Stopfen im Dichtungsbereich eine konische Form mit einem Neigungswinkel im Bereich von 3° aufweist.

5. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, worin die Außenfläche des Stopfens über ihre gesamte Länge denselben Neigungswinkel gegenüber der Senkrechten aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die in den Innenraum des Hohlkörpers ragenden Bereiche des Stopfens durchgehend oder mit Ausnahme des dem Hals des Hohlkörpers zugewandten Bereichs eine zylindrische Außenfläche aufweisen.