DE2100348B2 - Grossvolumiger behaelter fuer hohe innendruecke - Google Patents
Grossvolumiger behaelter fuer hohe innendrueckeInfo
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Description
60
Die Erfindung bezieht sich auf einen großvolumigen Behälter nach den Merkmalen des Oberbegriffsvon
Anspruch 1.
Da die herstellungstechnischen und Transportprobleme
bei in einem Stück ausgeführten Hochdruckbehältern sehr großer Volumina kaum oder nur mit
unverhältnismäßig großem Aufwand zu lösen sind, werden Hochdruckbehälter großer Abmessungen
vorteilhafterweise aus Einzelteilen derart zusammengefügt, daß die Axial- und die Radialkräfte von jeweils
gesonderten Elementen aufgenommen werden.
Zur Erreichung dieses Zieles sind verschiedene Behälterausführungen bekannt, die jedoch noch beträchtliche
Nachteile hinsichtlich einer konsequenten Ausbildung der Elemente im Hinblick auf die aufzunehmenden
Kraftkomponenten sowie auch hinsichtlich der notwendigen Abdichtung des Behälterinneren
aufweisen. So ist ein bekanntes Druckgefäß (deutsche Patentschrift 715 330) aus einem dünnwandigen
InnenmanL.1 und einer Anzahl äußerer
profilierter Ringbandagen zusammengefügt, die in axialer Richtung durch mit Zwischenstücken verschraubte
Zugstangen zusammengehalten werden. Die stirnseitigen Verschlußteile sind bei diesem Behälter
jedoch einstückig ausgeführt und liegen lediglich auf den die zylindrische Wand begrenzenden
Endteilen auf. Auf Grund der unterschiedlichen Ausbildung der End- und Zwischenstücke gegenüber den
Profilringen können sich bei diesem Druckgefäß über die Länge des Zylinders unterschiedliche Radialkräfte
bzw. radiale Verformungen einstellen, durch die dann die Zylmderinnenwand in Mitleidenschaft
gezogen wird.
Bei einem weiteren bekannten Hochdruckbehälter (deutsche Offenlegungsschrift 1 450 323) ist der Zylinderkörper
aus einer Vielzahl relativ niedrigei Ringe zusammengesetzt, die von durchgehenden, am
Ringumfang unter Vorspannung gegeneinander versetzt angeordneten Zugstangen zusammengehalten
werden. Da die in sich geschlossenen Ringe den Zylindermantel bilden, müssen sie zwangläufig von
dem gleichen Durchmesser wie der Behälter sein. Die Herstellung derartig großer. genau gegeneinander
auszurichtender Ringe aus beispielsweise Beton oder aus Stahl bereitet jedoch erhebliche Schwierigkeiten,
da zur Erzielung einer hohen Druckfestigkeit des Behälters die Toleranzen sehr klein gehalten werden
müssen und weil beim Zusammenschweißen von derartig großen Stahlringen sich Temperaturverformungen
kaum vermeiden lassen. Auch der Transport der einzelnen Ringe gestaltet sich schwierig und erfordert
in der Regel besondere Spezialfahrzeuge.
Ferner ist ein Behälterverschluß für Hochdruckbehälter bekannt (österreichische Patentschrift
265 215), bei welchen der einstückig ausgeführte Deckel sich mit seiner nach außen weisenden Fläche
auf konischen, zur Behälterlängsachse unter einen spitzen Winkel angeordneten Keilgliedern abstützt,
die zu einem Ring zusammengesetzt, die mit ihren schrägen Ansätzen in Ausnehmungen der Zylinderwand
eingreifen. Ein mittlerer Ansatz des Deckels ist durch lange Gewindebolzen mit einem oberen Abschlußteil
verschraubt, dessen nach unten weisender Ringansatz sich an die Keilwände seitlich andrückt.
Dieser Hochdruckverschluß ist technisch außerordentlich aufwendig und für Behälter großer Abmessungen
ungeeignet, da der cinstückige Deckelteil für Behälter der erfindungsgemäßen Größenordnung zu
schwer würde. Die Keilglieder führen darüber hinaus zu radialen Druckkomporienten, für deren Kompensation
bei dieser Einrichtung keinerlei gesonderte Organe vorgesehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen großvolumigen Behälter für hohe Innendrücke der eingangs genannten
Art zu schaffen, bei dem die Ringbandagen
einfach und ohne jegliche Profilierung und auf Abstand angeordnet sind und bei dem sich die Stirnwände
über außerordentlich einfach ausgebildete Zwischenglieder an den Zylinderwänden abstützen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches unter
Schutz gestellten Merkmale gelöst.
Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung genauer
erläutert. Es zeigt ίο
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil des erfindungsgemäßen
Behälters,
F i g. 2 einen Sektor des Schnittes längs der Schnittlinie 2-2 in F ig. 1,
Fig. 3 und 4 weitere Ausführungen des erfindungsgemäßen
Behälters in Teildarstellungen.
Bei der in F 1 g. 1 und 2 gezeigten Ausführung umiaßt
der Behälter ein Gehäuse mit einer zylindrischen Seitenwand 1. die durch zwei Stirnwände 3 und4 abgeschlossen
wird. Jede der Stirnwände ist ein massi- ao ves Teil, das geeignet ist, den von Innendruck herrülirenden
Druckkräften zu widerstehen.
Die Seitenwand 1 wird von einer Mehrzahl von Zugstangen 5 umgeben, die, wie in F i g. 2 gezeigt ist,
einen rechteckigen Querschnitt haben und aneinandergrenzend unter Bildung einer zusammenhängenden
Hülie angeordnet sind. Die Zugstangen 5 werden von einer Mehrzahl von Bandagen 6 umschlossen.
die in Höhe der Seitenwand einen in Kontakt mit den Zugstangen befindlichen Verstärkungsgurt bilden.
Jede Stirnwand kann axial entfernt werden und ist mit einer Dichtung für die Abdichtung zwischen
Stirnwand und Seitenwand versehen. Diese Dichtung kann beispielsweise durch einen elastischen Ring 7
gebildet werden, der in einer am äußeren Rand der Stirnwand vorgesehenen Hohlkehle oder Ringnut angeordnet
ist.
Die Enden 51 und 52 der Zugstangen besitzen jeweils einen Teil eines Gewindes, und die Gesamtheit
der Zugstangen bilden ein durchgehendes Gewinde 9, das mit einem entsprechenden Gewinde 10 am äußeren
Rand eines Kreis- oder Halteringes 11 zur Halterung des Deckels bzw. der abnehmbaren Stirnwand
zusammenwirkt. Selbstverständlich kann der Kreisring 11 mit dem Deckel fest verbunden sein, und das
Gewinde ist d^nn am äußeren Rand des Deckels angebracht,
wie es für den Deckel 4 gezeigt wird.
Die Enden 51 und 52 der Gesamtheit der Zugstangen werden durch Verstärkungsbandagen 12 umschlossen,
die mit den Zugstangen in Berührung stehen.
Wenn der Behälter unter Druck gesetzt ist, haben die Stirnwände 3 und 4 die Tendenz, sich voneinander
zu entfernen und pressen sich gegen die Halteringe 11, die von den Zugstangen 5 zurückgehalten
werden. Die Bandagen 12 sind derart zweckmäßig angeordnet, daß die von den auf die Stirnwand ausgeübten
Schubkräfte herrührenden, an den Enden 51 und 52 auftretenden Spreizkräfte aufgenommen werden.
Auf diese Weise unterliegen die Zugstangen ausschließlich Zugkräften, und ihre Enden erleiden
keinerlei Durchbiegung.
Ebenso werden die auf die Seitenwand 1 einwirkenden Kräfte von den Bandagen 6 aufgenommen,
ohne daß der iuittlere Teil der Zugstangen einer Biegebeanspruchung
ausgesetzt ist.
Wenn die Zugstangen und Bandagen aneinandergrenzend bzw. dicht aneinanderpassend vorgesehen
sind, unterliegt die Wand 1 selbst keinerlei Biegebeanspruchungen, aber man kann dann die Dicke des
die Wand 1 bildenden Zylinders in Abhängigkeit von den lokalen Durchbiegungen festlegen.
Die Wand 1 und die Stirnwände 3 und 4 können aus einem gegenüber dem Füllmedium unter Betriebsbedingungen
korrosionsbeständigen Stahl hergestellt sein. Diese Art der Herstellung kann für den
Fall eines länglichen Behälters von sehr großen Abmessungen unwirtschaftlich sein. Es ist dann möglieh,
die Seitenwand und gegebenenfalls die Stirnwände mit einer korrosionsbeständigen Haut 13 zu
überziehen, die gegebenenfalls die Dichtigkeit längs der Wand sicherstellen kann. Diese Haut soll auch
den »Boden« der Ringnut8 in der Weise bedecken, daß kein Teil der Stirnwand 3 oder 4 einer Korrosion
ausgesetzt ist, wenn der elastische Ring7 selbst, korrosionsbeständig
ist.
Bei der in Fig. λ gezeigten Ausführungsart umfaßt
das System zur Blockierung der Stirnwand eine Mehrzahl von an den Enden der einzelnen Zugstangen
vorgesehenen Vorsprüngen ouer Nasen 53. die insgesamt einen Kreisring zur Abstützung der Stirnwand
bilden, wie es für die Stirnwand 3 a gezeigt ist. Eine äußere Bandage 12 »umgürtet« die Enden 52
der Zugstangen und nimmt die von der Stirnwand her übertragenen Kräfte auf. Dabei ist die Bandage
12 in Höhe des Schnittpunktes der Resultierenden der auf jede Nase 53 ausgeübten Kräfte mit der
Achse (fibre neutre) der entsprechenden Zugstange zentriert. Auf diese Weise unterliegen die Enden der
Zugstangen keinerlei Biegebeanspruchungen.
Eine Variante dieser Ausführungsart wird in F i g. 4 gezeigt. Hier stützt sich die Stirnwand 3 nach
außen zu auf eine Mehrzahl von Keilen 14. die jeweils einer oder mehreren Zugstangen entsprechen.
Jeder Keil 14 ist mit einer Zahnung bzw. Absätzen
15 versehen, die sich gegen entsprechende Vorsprünge an den Enden 51 der Zugstangen abstützen.
Diese Zahnungen bilden so eine Mehrzahl von Kreisringen (Stützringen) zur Abstützung der Stirnwand.
Die von der Zähnung aut die Zugstangen übcrtragenen Spreizkräfte werden von einer Mehrzahl von
Bandagen 12 aufgenommen, die jeweils einem Stützring entsprechen und in Höhe des Schnittpunktes der
Wirkungslinie der auf jeden Vorsprung übertragenen Kräfte mit der Achse der entsprechenden Zugstange
angeordnet sind. Die Zugstangen ? ;nd daher nur Zugkräften ausgesetzt.
Gemäß einer bekannten Anordnung können die Zahnkeile 14 mit einer Bedienungsvorrichtung verbunden
sein, die die rasche Entfernung der Keile unter Freigabe der Stirnwand 3 steuern bzw. bewirken
kann, die dann abhebbar ist.
Ar, den Zugstangen können im übrigen Nasen 54 zum Festhalten des die Seitenwand bildenden Zylinders
1 vorgesehen sein, um cire mögliche Abdrängung
dieses Zylinders unter der Wirkung von Vibrationen zu verhindern.
Zwischen den Bandagen angeordnete Verstrcbungen oder Abstandshalter 16 ermöglichen die genaue
Positionierung der Bandagen während der Montage, wenn sie selbst nicht aneinandergrenzen.
Die Gesamtheit der Zugstangen 5 wird durch Kreisringe 17 zu einer festen Einheit verbunden, wobei
Muttern 18 und fest mit den Enden der Zugstangen verbundene Gewindebolzen aufgeschraubt sind.
Der soeben beschriebene Behälter wird also durch
verschiedene Elemente gebildet, die getrennt voneinander
die Funktion der Abdichtung und der Aufnahme der Druckkräfte in Umfangsrichtung und in
Längsrichtung übernehmen:
— Die Festigkeit in bezug auf am Umfang angreifende Kräfte wird durch äußere Bandagen
sichergestellt (und gegebenenfalls teilweise durch die Seitenwand selbst);
— der Widerstand gegenüber in Längsrichtung wirkenden Kräften (bedingt durch die Wirkung der
Stirnwände) wird durch Zugstangen sichergestellt, die lediglich Zugkräften ausgesetzt sind,
während Radialkomponenten durch äußere Bandagen aufgenommen werden.
Die Dichtungshaut kann durch einen chemischen Überzug oder eine Beschichtung mit Kunststoff oder
Metall gebildet werden, die durch Aufspritzen oder jedes andere Verfahren aufgebracht wird oder durch
eine metallische Verkleidung eine Plattierung oder eine Elastomermembran usw.
Die Bandagen zur Aufnahme der Umfangskräfte können aus gewalzten, ausgeschnittenen bzw. gestanzten,
geschweißten oder verseilten Ringen zusammengesetzt sein oder aus verschweißten Kreisringen
oder Seil- oder Bandwicklungen.
Ebenso können die Zugstangen aus geschmiedetem, gewalztem, gezogenem Stahl bestehen oder
durch Seile gebildet werden, die an ihren Enden mit Organen zur Blockierung der Stirnwände versehen
sind. Die zwischen Stirnwand und Seitenwand angeordnete Dichtung kann durch jedes andere äquivalente System ersetzt sein.
Wie in F i g. 3 gezeigt ist, können die Stirnwände
für den Betrieb erforderliche Anschlußstutzen aufweisen, wie Rohrstutzen zum Aufbringen von Druck
oder zur Entleerung oder dichte Durchführungen für elektrische Kabel.
Claims (6)
1. G roß volumiger Behälter für hohe Innendrücke mit einem inneren, durch Deckel beidseitig
verschlossenen Zylinder, an dessen Umfang achsparallele Zugstangen zur Aufnahme der Axialkräftc
und Ringbandagea zur Aufnahme der Radial kräf te angeordnet und die Deckel durch die
Zugstangen gehalten sind, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Zugstangen (5) als
Prismenstäbe ausgebildet sind, deren nach innen weisende Flächen am Innenzylinder (1) ohne
axiale Spalte nebeneinander anliegen und auf deren radiale Außenflächen sich die Ringbandagen
(6) flächig abstützen und daß die Enden (51, 52) der Zugstangen an ihren radialen Innenseiten
Vorrichtung :·ι (9 bis 11, 15, 53) zum Festhallen
der Deckel (3, 4) aufweisen und von gesonderten Ringbandagen (12) umgeben sind.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennz ichnet, daß die Innenseiten der Zug·-' mgenenden
(51, 52) je ein Gewinde (9) enthalten, in die die mit Außengewinde (10) versehenen Deckel
(4) eingeschraubt sind.
3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Innenseiten der Zugstabenden
(51, 52) je ein Ansatz vorgesehen ist, auf dessen zum Behälterinneren weisenden Fläche
(53) sich der Boden (3 a) nr*. einer entsprechend
abgeschrägten Ringfläche (54) selbst zentrierend abstützt.
4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringbandagen (12) derart an
dem Zugstangenende (52) angeordnet sind, daß ihre radiale Mittelebene mit dem radialen
Schnittpunkt der durch die Abstützfläche laufenden Resultierenden und der Mittelachse der Zugstäbe
zusammenfällt.
5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Innenseiten der Zugstabenden (Sl, 52) mehrere Ansätze (15) sägeblattartig
hintereinander angeordnet sind, auf deren zum Behälterinneren weisenden Flächen sich Keilglieder
(14) mit entsprechend ausgearbeiteten Kerben abstützen, an deren inneren Schrägflächen die
Deckel (3) anliegen.
6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringbandagen (12) derart an
dem Zugstangenende (51) angeordnet sind, daß ihre radialen Mittelebenen jeweils mit den
Schnittpunkten der durch die Abstützflächen laufenden Resultierenden und der Mittelachsen der
Zugstäbe zusammenfallen.
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DE2100348C3 DE2100348C3 (de) | 1974-01-24 |
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