DE2003210C3 - Druckbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter aus zwei je einen Hohlraum bildenden, eine axiale Öffnung aufweisenden Schalen mit je eitiom Umfangsrand und Mitteln, welche die Umfangsränder der zusammengesetzten Schalen zusammenhalten, wobei der Raum zwischen den öffnungen der Schalen eine verformbare Scheidewand mit einem Randwulst enthält, die den Raum auf jeder ihrer Seiten in eine Kammer aufteilt und mit einem Ring aus starrem Material versteift ist.

Ein solcher Druckbehälter ist bereits aus der US-PS 29 19 718 bekannt. Der Versteifungsring erstreckt sich bei diesem Druckbehälter im Inneren der Scheidewand über die gesamte radiale Breite des Randwulstes bis in den angrenzenden inneren Teil der Scheidewand hinein, so daß der Übergang von dem eingespannten Randwulst zu der eigentlichen Scheidewand, der besonderen Biegebeanspruchungen ausgesetzt ist, durch den Ring versteift ist. Der Versteifungsring verhindert, daß die Scheidewand an dieser stark beanspruchten Stelle vorzeitig durch Risse oder Bruch beschädigt wird. Bei mit sehr hohem Drücken arbeitenden Druckbehältern muß der Randwulst von den Umfangsrändern der zusammengesetzten Schalen sehr stark zusammengepreßt werden, da der Randwulst gleichzeitig die Aufgabe hat, die beiden Schalen nach außen abzudichten. Dabei wird auch der angrenzende Übergangsabschnitt der Scheidewand eingequetscht. Es besteht daher die Gefahr, daß die Scheidewand durch Scherwirkung an der Übergangsstelle zu dem Randwuist beschädigt wird. Dies gilt umso mehr, als bei fest eingespanntem Randwulst dieser von den Umfangsrändern der zusammengesetzten Schale des Druckbehälters unbeweglich festgehalten wird, so daß die Bewegung der Scheidewand nicht allmählich in den Randwulst übergeleitet werden können.

Aus der DE-AS 12 63 421 ist ein zylindrischer Druckbehälter bekannt, bei dem eine flexible Scheidewand zwischen den oberen Rand des Behälters und einem Deckel eingespannt ist. Der eingespannte Rand der Scheidewand ist durch einen Ring verstärkt, der über das äußere Ende des eingespannten Teils der Scheidewand hinaussteht Der Verstärkungsring ist im Querschnitt L-förmig nach unten abgewinkelt, wobei der nach unten abgewinkelte Schenkel mit seinem

ίο unteren Rand auf der Wandung des Druckbenälters zur Auflage kommt, so daß die Deformierung des eingespannten Teils der Scheidewand begrenzt wird.

Ein Druckbehälter aus zwei haibkugelförmigen Schalen, die an ihrem aufeinandergesetzten Umfangsrand das Ende einer Scheidewand einspannen, ist ferner aus der US-PS 23 00 722 bekannt.

Aus der DE-AS 11 67 134 ist ein Druckbehälter aus zwei miteinander verschweißten Behälterhälften bekannt. An der ringförmigen Schweißstelle fei ferner ein Verankerungsring festgeschweißt, der an seinem freien Ende in die Wandung einer elastischen Scheidewand eingelassen ist, so daß das Ende der Scheidewand durch den Befestigungsring versteift wird, wobei gleichzeitig eine gute Abdichtung des Druckbehälters und eine sichere Verankerung der Scheidewand erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Druckbehälter der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er geg^n sehr hohe Innendrücke problemlos abgedichtet werden kann, ohne daß der Randwulst der Scheidewand zu stark eingequetscht wird und Gefahr läuft, dadurch beschädigt zu werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Druckbehälter der eingangs genannten Art gelöst, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß der starre Ring radial von außen bis etwa zur Mitte des Wulstes reicht und außerhalb des Wulstes zwischen den benachbarten Schalenrändern eingespannt ist. Auf diese Weise begrenzt der zwischen die Umfangsränder der zusammengesetzten Schalen eingefügte starre Ring die Deformierung des Wulftes. Dieser behält ferner innerhalb der in diesen Umfangsrändern gebildeten Ausnehmung eine gewisse Beweglichkeit, so daß die Bewegungen der Scheidewand allmählich in den Randwulst übergeleitet werden und keine scharfen Knickstellen auftreten. Dadurch wird die Lebensdauer der Scheidewand bedeutend verlängert.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der äußere Rand des aus Metall bestehenden Ringes mit den Außenkanten der Schalenränder bündig und mit diesen unter Abdichtung verschweißt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind gebogene Spannorgane von etwa U-förmigem Querschnitt vorgesehen, welche die zusammengesetzten Umfangsränder der Schalen umgeben und fest miteinander verbinden, wobei die Umfangsränder der Schalen und der zugeordneten Spannorgane konisch verlaufen. Eine Spanneinrichtung dieser Art bei einem Druckbehälter, dessen Scheidewand keinen Versteifungsring aufweist, ist bereits aus der US-PS 23 94 401 bekannt.

Aus der US-PS 27 73 511 ist ferner ein Druckbehälter der eingangs genannten Art bekannt, bei dem der Versteifungsring nach außen über den Randwulst der Scheidewand hinaussteht und mit Löchern versehen ist, durch die Befestigungsschrauben hindurchgeführt sind, welche die beiden Druckbehälterhälften !zusammenhalten und gleichzeitig den Randwulst der Scheidewand

einspannen. Auch bei diesem Druckbehälter treten die eingangs dargelegten Schwierigkeiten beim Einspannen des Randwulstes auf.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unhand der Zeichnung näher erläutert Darin sind: s

F i g. 1 eine Stirnansicht eines Druckbehälters gemäß der Erfindung und

F i g. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1.

In der dargestellten Aasführungsform setzt sich der Druckbehälter, z. B. ein Druckakkumulator, aus einem to Paar Schalen 11,12 aus irgendeinem geeigneten starren Material zusammen, weiche etwa kelchförmige Gestalt haben.

Jede der Schalen 11 und 12, die nach der Zeichnung gleich sind, hat einen halbkugelförmigen Hohlraum 10, is so daß die beiden Schalen, nachdem sie zusammengesetzt sind, im Inneren einon kugeligen Hohlraum bilden.

Jede der Schalen hat einen ringförmigen Umfangsrand Ü2, 14. Die einander zugekehrten Flächen 15, 16 dieser Umfangsränder legen sich beim Zusammensetzen der Schalen aufeinander, wie dies aus Fig.2 ersichtlich ist

Die Außenseiten 17,18 der Ränder 13, VI sind in der dargestellten Weise abgeschrägt, so daß die Dicke jedes der ringförmigen Ränder an der Basis bei 19 größer als an dem freien Ende 20 ist

Jede der Schalen hat eine durchgehende axiale Bohrung 21, IY, deren Durchmesser an dem inneren, eine öffnung bildenden Ende 22, 22' verringert ist während der Durchmesser der Bohrung am äußeren Ende bei 23 größer ist Dieses äußere Bohrungsende ist innen bei 24 mit Gewinde versehen, um Anschlüsse anbringen zu können.

Die Bohrung 21 ist beispielsweise dafür vorgesehen, mit der Quelle eines fließfähigen Mediums, wie z. B. unter Druck stehenden Öles, verbunden zu werden, während die Bohrung 21' mit einer Druckgasquelle verbunden werden soll.

Zwischen den Öffnungen 22 und 22' befindet sich eine verformbare biegsame Scheidewand 25, z. B. aus einem Kunststoff wie etwa Fluorsilizium. Die Scheidewand hat einen verdickten Umfangsrand in Form einer Ringwulst 27, in welche der innere Umfang eines Ringes, wie z. B. einer Metallscheibe 28 eingeformt ist. Dieser Ring erstreckt sich von der Wulst 27 aus radial nach außen.

Vorgesehen sind weiterhin Mittel, um die Scheidewand 25 zuverlässig zwischen der. Schalen 11 und 12 zu montieren. Zu diesem Zweck hat jeder der Umfangsränder 13,14 auf seiner Innenseite 15,16 nahe den? inneren Umfang eine gerundete Rinne 29. Wenn die Schalen gemäß Fig.2 zusammengesetzt sind, ergeben die Rinnen 29 einen Ringraum 30, der im Querschnitt etwa zylindrisch ist und in dem die Wulst 27 Platz findet.

Der zylindrische Ringraum hat einen etwas kleineren Querschnitt als die Wulst 27, so daß die Wulst 27 bei dem nachfolgend beschriebenen Verschieben der Umfangsränder unter Bildung einer Abdichtung eingespannt wird.

Die Metallscheibe 28 hat eine solche Dicke, daß sich die Scheibe nach dem Einlegen der Wulst in den zylindrischen Ringraum 30 radial nach außen erstreckt, wobei der äußere Umfang 31 mit den äußeren Enden 20 der aufeinanderligenden Umfangsränder fluchtet.

Um zu erreichen, daß die Schalen 11, 12 in ihrer Aneinanderlage gehalten werden, werden sie mittels eines Spannmijtels verlagert, und die ringförmige Stoßfuge /zwi^ihen den äußeren Umfangen der beiden Umfangsränder. worifc sich c'er äußere Umfang 31 der Metallscheibe 28 befindet, wird verschweißt, um auf diese Weise den äußeren Umfang in fester Stellung ?.n halten und die Abdichtung zu sichern.

Damit der der Wulst 27 benachbarte Wandtet! der Scheidewand 25 nicht abreißt wenn die Umfangsränder 13, 14 aneinandergelegt werden, ist jeder dieser Umfangsränder auf seiner Innenseite 15, 16 mit einer Ringnut 32 versehen, die von der Ringnut 29 aus innen liegt Wenn die Ringnuten 32 zusammengepreßt werden, so bilden sie einen Ringraum S, der die Scheidewand aufnimmt ohne daß die Gefahr eines Abreißens derselben besteht

Um den Zusammenhalt der aneinandergelegten Schalen 11, 12 sicherzustellen, ist ein Paar gebogener Spannsegmente 33 vorgesehen, die sich jeweils über etwas weniger als 180° erstrecken. Jedes der Spannsegmente 33 hat einen etwa U-förmigen Querschnitt wobei die gegenüberliegenden Seiten 34 der beiden Schenkel jedes Segmentes einen Schrägverlauf haben, der etwa demjenigen der Außenseiten 17, 18 der Umfangsränder 13,14 entspricht

Die Spannsegmente sind so ausgebildet daß ihre Schenkel die Umfangsränder 13 und 14 übergreifen, und sie werden durch beliebige Mittel radial nach innen gedrückt Infolgedessen wirken die schrägen Teile der Schenkel keilartig auf die Umfangsränder 13 und 14 in dem Sinne ein, daß sie sie gegeneinanderdrücken, wodurch die Umfangsränder zusammengehalten werden. Alsdann werden die benachbarten Enden 35 der Segmente 33 beispielsweise gemäß F i g. 1 durch Verschweißung festgelegt

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, besteht die Scheidewand 25 aus einer napfförmigen Blase, und zwar hat sie ebenfalls etwa halbkugelförmige Gestalt um sich dem halbkugeligen Hohlraum jeder Schale anzupassen.

Die Blase 25 hat eine axiale öffnung 38, in welcher beispielsweise durch Einformen eine Metallscheibe oder ein Knopf 39 befestigt ist Die Scheibe oder der Knopf bildet einen Verschlußventilkörper. Dieser hat auf beiden Seiten konvexe Flächen 41, deren Krümmung derjenigen des Teiles jeder Schale entspricht, welcher •lie Öffnung 22,22' umgibt. Die Scheibe 39 kann sich auf die Innenwandung jeder der Schalen unter Ausrichtung auf die zugehörige öffnung 22 bzw. 22' auflegen, um die öffnung zu verschließen, wie dies nachfolgend beschrieben werden wird.

Wie aus Fig.2 ersichtlich, ist die Blase so geformt, daß ihr der axialen Öffnung 38 benachbarter Teil 42 zu einem nachfolgend beschriebenen Zweck hochgebogen ist.

Zum Betriebe des Akkumulators wird eine Druckgasquelle an das äußere Ende der Öffnung 21' angeschlossen und die Kammer C mit einem solchen Druckgas gefüllt. Infolgedessen bewegt sich die Scheidewand in F i g. 2 nach links, wobei sie sich der gekrümmten Wand der Schale 11 anschmiegt, während der Ventilkörper 39 sich auf die Wand der Schale 11 auflegt, die den Umfang der Öffnung 22 umgibt, wie dies gestrichelt dargestellt ist. Auf diese Weise wird die öffnung geschlossen. Alsdann wird e'.i fließfähiges Medium, wie z. B. Öl, unter größerem Druck als demjenigen der Kammer C durch die Bohrung 22 zugeführt.

Der Druck des Öles in der Bo'irung 22 wirkt unmittelbar auf den Ventilkörper 39 ein, wodurch dieser in F i g. 2 nach rechts bewegt und von der Öffnung der Bohrung 22 entfernt wird, während der dem Ventilkörper 39 benachbarte Teil der Blase 25 sich einstülpt, so wie dies bei 42 zu sehen ist. Der Rest der Blase 25 bleibt

zunächst mit der Innenwandung der Schale 11 in Berührung.

Alsdann verlagert sich die Blase nach rechts und infolge ihrer Gestaltung legt sich der Ventilkörper 39 nunmehr auf die Öffnung der Bohrung 22' für den Gasdurchlaß, bevor die Blase selbst mit dieser Öffnung in Berührung kommen kann. Auf diese Weise ist jegliche Gefahr einer Einklemmung der Blase und ihr^r Beschädigung vermieden.

Wenn die öffnung der Bohrung 22 geöffnet ist, um aus dem Druckbehälter öl abzugeben, so folgt die Blase infolge ihrer Gestalt der Oberfläche der Wandung der Schale 11, wobei im wesentlichen das ganze Öl, das in der Schale enthalten ist, durch die Bohrungsöffnung 22 herausgedrückt wird. Da die Form der Blase 25 den der Öffnung 38 benachbarten Teil 42 aufweist, der zurückgeschlagen ist, so wird sich dieser Teil und damit der Ventilkörper 39, der von dem Teil 42 getragen wird, er si uaiTti im die eiiugünigc. Ute Boiii uiigsöniiuiig 22 verschließende Stellung bewegen, nachdem praktisch das gesamte öl ausgetrieben wurde. Dies gewährleistet einen hohen Wirkungsgrad.

Bei der beschriebenen Konstruktion des Druckbehälters wird der Umfang der Blase zwischen der Umfangsrändern 13 und 14 nicht nuv dadurch festgehalten, daß die Wände des Ringraumes 30 die ringförmige Wulst 27 einspannen, sondern aucl· dadurch, daß der ringförmige mit der Wulst verbundene Teil 28 bei 31 mit dem äußeren Umfang der Fuge , zwischen den Umfangsrändern 13 und 14 verschweiß¹ ist.

ίο Bemerkt sei fernerhin, daß durch die beschrieben! Konstruktion eine wirksame Abdichtung nicht nui zwischen den Kammern beiderseits der Scheidewand sondern auch /wischen diesen Kammern und dei Außenluft gewährleistet isL

is In Anbetracht der beschriebenen Form der Scheide wand oder Blase bewegt sich diese von einer Seite de; Druckbehälters zur anderen sehr gleichmäßig, ohne da[ die Scheidewand besonders beansprucht wird, unc

SUUIiCUIlCu wi^i'ücM uic L/ürCiMäuOiiniingCn ι'ύΓ u35 w5:

und das Öl geschlossen, ohne daß die Gefahr einei Einklemmung der Scheidewand besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckbehälter aus zwei je einem Hohlraum bildenden; eine axiale Öffnung aufweisenden Schalen mit je einem Umfangsrand und Mitteln, welche die Umfangsränder der zusammengesetzten Schalen zusammenhalten, wobei der Raum zwischen den öffnungen der Schalen eine verformbare Scheidewand mit einem Randwulst enthält, die den Raum auf jeder ihrer Seiten in eine Kammer aufteilt und mit einem Ring aus starrem Material versteift ist, dadurch gekennzeichnet, daß der starre Ring (28) radial von außen bis etwa zur Mitte des Wulstes (27) reicht und außerhalb des Wulstes zwischen den benachbarten Schalenrändern (13, 14) eingespannt ist.

2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand (31) des aus Metall bestehenden Ringes (28) mit den Außenkanten (20) der Schalenränder (13, 14) bündig und mit diesen uca-;r Abdichtung verschweißt ist.

3. Druckbehälter nach Ar.spnjch ! und 2, gekennzeichnet durch gebogene Spannorgane (33) von etwa U-förmigem Querschnitt, welche die zusammengesetzten Umfangsränder (13, 14) der Schalen (11, 12) umgeben und fest miteinander verbinden, wobei die Umfangsränder der Schalen und der zugeordneten Spannorgane konisch verlaufen.