DE2100348B2 - Grossvolumiger behaelter fuer hohe innendruecke - Google Patents

Grossvolumiger behaelter fuer hohe innendruecke

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Description

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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.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
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.
55
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