DE3343385A1

DE3343385A1 - Behaelter, insbesondere druckbehaelter

Info

Publication number: DE3343385A1
Application number: DE19833343385
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. 4210 Gallneukirchen Mitterbacher
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1982-12-02
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1984-06-07
Also published as: NL8303885A; ATA438082A; US4541990A; AT375668B

Description

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PAT E N TAN WALTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL-ING. W.EITLE · DR.RER. NAT. K.HOFFMAN N - DIPL.-I NG. W. LEHN

DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABEUASTRASSE 4 · D-8000 MÖNCHEN 81 . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATHE)

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VOEST-ALPINE Aktiengesellschaft Linz / Österreich

Behälter, insbesondere Druckbehälter

VOEPT-ALPINE Aktiengesellschaft

Linz, Österreich
Behälter, insbesondere Druckbehälter

Die Erfindung betrifft einen Behälter, insbesondere Druckbehälter für Hydrier- oder Krackanlagen, mit einer gegebenenfalls mit einer Innenauskleidung versehenen Außenwand und einer im Abstand von dieser innerhalb des Behälters angeordneten und gegenüber der Außenwand einen Ringraum freilassenden Innenwand, wobei die Innenwand an der Außenwand Relativbewegungen zulassend beweglich abgestützt ist.

Behälter mit einer Innenwand (auch Liner genannt) werden beispielsweise für Hydrier- und Krackanlagen verwendet und stehen bei solchen Anlagen unter hohem Druck (etwa 300 bar) und weisen im Inneren Verfahrenstemperaturen von etwa 500⁰C auf. Durch die Innenwand wird eine Temperaturerniedrigung der drucktragenden Außenwand erzielt, indem sich eine stationäre Mediumschicht in dem Ringraum zwischen der Außenwand und der Innenwand bildet. Weiters wird durch die Innenwand die Außenwand vor Ablagerungen (wie beispielsweise Petrolkoks oder Krackteer, wie er beim Hydrieren entsteht), und bei örtlicher Beschädigung der Isolierschicht geschützt.

Es ist bekannt, die Innenwände einteilig und in sich starr auszubilden und nur an einer Stelle, beispielsweise an einem Behälterende, aufzulagern bzw. zu befestigen, so daß sich die Innenwand zum gegenüberliegenden Behälterende frei ausdehnen kann. Diese Bauweise weist den Nachteil auf, daß zwischen dem beweglichen Ende der Innenwand und dem zugehörigen Behälterende ein verhältnismäßig großer Dehnungsspalt vorhanden sein muß. Weiters kann die bekannte Innenwand wegen der ra-

dialen Wärmedehnung seitlich nicht abgestützt werden, wodurch die Gefahr besteht, daß die Innenwand schwingt.

Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn man ein Medium zwischen den Behälterenden in den Behälter einbringen will. Man ist dann nämlich gezwungen, entweder Rohrstutzen, die seitlich durch die drucktragende Außenwand geführt sind, auch durch die Innenwand zu führen, wobei die Rohrstutzen durch sich in Achsrichtung des Behälters erstreckende Langlöcher der Innenwand geführt sind, um eine axiale Ausdehnung der Innenwand gegenüber der Außenwand zu ermöglichen, oder man muß von einem Boden des Druckbehälters ausgehend Rohre in den Behälter einführen, welche in den Behälter in axialer Richtung bis zu jener Stelle hineinragen, an der das Medium zugeführt werden soll. Befindet sich diese Stelle beispielsweise in der Mitte des Behälters, ist man gezwungen, sehr lange Rohre innerhalb des Behälters anzuordnen, was bei der Reinigung des Behälters nachteilig ist und besondere Maßnahmen für die Abstützung dieser langen Rohre erfordert. Im Falle der seitlich eingeführten Rohrstutzen kommt es zu Ablagerungen an den bzw. hinter den von den Rohrstutzen durchsetzten Langlöchern der Innenwand.

Eine weitere Problematik bekannter Innenwände in Druckbehältern ergibt sich, wenn der Druckbehälter besonders rasch bzw. schlagartig abgefahren wird, beispielsweise bei einem Störfall. Es besteht dann für die Innenwand Implosionsgefahr.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, einen Behälter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Gefahr von Schwingungen der Innenwand vermieden ist, bei dem eine einfache Mediumzuführung mög-

lich ist, der leicht gereinigt werden kann und bei dem die Gefahr einer Implosion der Innenwand herabgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenwand aus einzelnen ringförmigen, in einer Achsrichtung des Behälters hintereinander liegenden Abschnitten gebildet ist, wobei jeder Abschnitt für sich unabhängig von den anderen Abschnitten an der Außenwand abgestützt ist und jeweils zwischen je zwei benachbarten ringförmigen Abschnitten eine Dehnungsfuge vorgesehen ist.

Bei einem Behälter mit einem zylindrischen Behälterteil ist zweckmäßig die Innenwand im zylindrischen Behälterteil aus zylindrischen, benachbarten, die Abschnitte bildenden Schüssen gebildet, wobei jeder zylindrische Schuß mittels mindestens dreier sich von der Achse des Behälters radial erstreckender Führungen an der Außenwand beweglich abgestützt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Innenwand den" Behälterboden des Behälters benachbarte kegelstumpf förmige oder kugelzonenförmige Schüsse auf, die jeweils mit ihren den größeren Durchmesser aufweisenden Enden zu den zylindrischen Schüssen hin gerichtet und mit ihren den kleineren Durchmesser aufweisenden Enden zu den Behälterböden hin gerichtet sind.

Dabei ist zweckmäßig ein kegelstumpfförmiger oder kugelzonenförmiger Schuß in etwa halber Höhe des Schusses oder darüber, gemessen vom Ende mit dem kleineren Durchmesser, mittels sich in Richtung der Achse des Behälters erstreckender Abstützungen an dem Behälterboden abgestützt. Die Abstützung in halber Höhe bzw. darüber ermöglicht, daß sich die kegelstumpfförmigen Schüsse

axial in beide Richtungen frei dehnen können, wobei die radiale Dehnung der kegeistumpfförmigen Schüsse durch geringfügige Biegung der sich in Achsrichtung erstreckenden Führungen ermöglicht wird. 5

Ein besonders einfacher Einbau der Innenwand läßt sich durchführen, wenn die Schüsse aus in Umfangsrichtung benachbarten Teilen gebildet sind, die miteinander durch sich in Längsrichtung des Behälters erstreckende Nähte verbunden sind. Dadurch ist es möglich, die Teile der Schüsse durch das Mannloch in den Behälter einzubringen; ein sich über den gesamten Querschnitt des Behälters "erstreckender Behälterdeckel kann entfallen.

Zweckmäßig sind die Führungen von die Außenwand durchsetzenden Rohrleitungen gebildet, in die oder die in an den Schüssen montierte und diese Schüsse durchsetzende Rohrstutzen mit Spiel hineinragen, wodurch ein Bauteil, nämlich die Führung, drei Funktionen übernimmt:

sie dient zur Abstützung und zur Zentrierung der Schüsse und weiters zur Mediumzufuhr. Die die Schüsse durchsetzenden Rohrstutzen können gegenüber der Innenwand abgedichtet sein und müssen nicht über die Innenwand vorstehen. Dadurch ist es möglich, eine glatte Innenwandfläche zu erzielen, die verantwortlich ist für die ungestörte Strömung im Inneren des Behälters und die eine leichte und einfache Reinigung des Innenraumes gestattet. Weiters werden Ablagerungen in dem zwischen der Innenwand und der Außenwand vorgesehenen Ringraum vermieden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schüsse an jeweils dem Ende, welches dem Medium ableitenden Behälterboden des Behälters näher benachbart ist, mit einem radial nach innen abgesetzten, den benachbarten Schuß in Richtung der Achse des Behälters überragenden

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Stufenring versehen, wodurch Strömungen in dem Ringraum zwischen Innenwand und drucktragender Außenwand zuverlässig vermieden werden und die Schüsse auch aneinander geführt sind.
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Vorzugsweise sind benachbarte Schüsse mittels die Dehnungsfugen überbrückender flexibler Siebringe verbunden, wodurch der Durchtritt von Feststoffen in den Ringraum wirkungsvoll verhindert wird, jedoch Ver-Schiebungen zwischen den Schüssen als Folge von Wärmedehnungen nicht behindert werden.

Weiters ist es zweckmäßig/ wenn an der Außenwand zu den Schüssen ragende Abstützungen befestigt sind, die die Schüsse mit radialem Spiel umgeben. Die Abstützungen bilden Notgleitflächen, so daß das Gleiten von metallischen Teilen an der Außenwand bzw. an einer an ihr gegebenenfalls vorgesehenen Isolierschicht vermieden wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 einen durch die Achse eines Druckbehälters geführten Längsschnitt zeigt. Fig. 2 veranschaulicht einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen Details III, IV, V der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Mit 1 ist ein Reaktor-Druckbehälter zur Hydrierung bezeichnet, der einen zylindrischen Mittelteil 2 und zwei Halbkugelböden 3, 4, die den zylindrischen Mittelteil 2 beiderseits abschließen, aufweist. An die Halbkugelböden angeschlossen sind je eine Produkteintritts- und Produktaustrittsleitung 5, 6. Der Druckbehälter 1 weist eine drucktragende Außenwand 7 aus Stahl auf, die innenseitig mit einer Plattierung 8 aus rostfreiem Stahl versehen ist. Auf die Plattierung ist eine Isolierung

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aus Beton 9 aufgebracht. Verankerungsstifte 10 (Fig. 3) sorgen für eine gute Verbindung der Isolierung 9 mit der drucktragenden Außenwand 7. Ein am Druckbehälter befestigter Behälterfuß 11 ist am Fundament 12 abgestützt.

Im Innenraum 13 des Druckbehälters 1, der für eine Betriebstemperatur von etwa 48O°C und einen Betriebsdruck von etwa 325 bar ausgelegt ist, ist eine im Abstand 14 von der Außenwand 7 und gegenüber der Außenwand 7 einen Ringraum 15 freilassende Innenwand, die generell mit 16 bezeichnet ist, vorgesehen, die ebenfalls aus rostfreiem Stahl besteht. Diese Innenwand 16 ist aus einzelne Abschnitte darstellenden Schüssen 17, 18, 19 gefertigt, wobei jeder Schuß für sich unabhängig von den benachbarten Schüssen an der drucktragenden Außenwand gelagert ist. Zwischen den Schüssen 17, 18, 19 sind Dehnungsfugen 20 vorgesehen, so daß die Schüsse 17, 18, 19 einander nicht berühren. Dadurch ist eine freie Dehnung jedes Schusses unabhängig von den anderen benachbarten Schüssen gewährleistet.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht die Innenwand 16 aus den Behälterboden 3, 4 benachbarten und die Enden der Innenwand bildenden kegelstumpfförmigen Schüssen 17, 19 und zwischen diesen angeordneten zylindrischen Schüssen 18.

Die kegelstumpfförmigen Schüsse 17, 19 - die auch als kugelzonenförmige Schüsse ausgebildet sein könnten sind jeweils mit ihren den größeren Durchmesser aufweisenden Enden zu den zylindrischen Schüssen 18 und mit ihren den kleineren Durchmesser aufweisenden Enden zu den Druckbehälterböden 3, 4 hin gerichtet, wodurch jeweils ein konischer Übergangsteil von den Produkteintritts- und -austrittsleitungen 5, 6 zu den zylindri-

sehen Schüssen 18 geschaffen ist.

Die zylindrischen Schüsse 18 sind mittels radialer Führungen an der Außenwand 7 abgestützt. Die radialen Führungen werden von sich radial vom jeweiligen Schuß 18 nach außen erstreckenden Bolzen 21 gebildet, die in an der drucktragenden Außenwand 7 befestigten rohrförmigen Hülsen 22 mit radialem und axialem Spiel 23 eingesetzt sind (vgl. Fig. 5). Zur sicheren Abstützung der Schüsse sind je Schuß drei um 120° versetzte Führungen 21, 22 vorgesehen.

Ist es erforderlich, in Höhe eines Schusses ein zusätzliches Medium in den Innenraum 13 des Behälters zuzuführen, werden die radialen Führungen jeweils von einer die drucktragende Außenwand durchsetzenden Rohrleitung 24 gebildet, die an der drucktragenden Außenwand 7 mittels zweier Flansche 25, 26 befestigt ist, von denen ein Flansch 25 mit der Rohrleitung 24 und ein Flansch 26 mit der Außenwand 7 verbunden ist. In diese Rohrleitung 24 ist mit radialemviid axialem Spiel2 7 ein an einem Schuß 18 der Innenwand 16 befestigter Rohrstutzen 28 fluchtend eingesetzt, wodurch der Stutzen 28 in Richtung seiner Achse 29 in der Rohrleitung 24 verschiebbar gelagert ist.

Die kegelstumpfförmigen Schüsse 17, 19 können auf unterschiedliche Art an der drucktragenden Außenwand abgestützt sein. Der untere einlaufseitig angeordnete kegelstumpfförmige Schuß 17 ist mittels an der drucktragenden Außenwand 7 befestigter Stützlaschen 30, die an einem an der Außenseite dieses kegelstumpfförmigen Schusses 17 vorgesehenen Ring 31 befestigt sind, abgestützt. An dem den größeren Durchmesser aufweisenden Ende ist dieser Schuß 17 mittels T-förmiger Stützstifte 32, die ebenfalls an der drucktragenden Außen-

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wand 7 befestigt sind, gehalten, wobei jedoch die T-förmigen Stifte gegenüber dem Schuß 17 ein Spiel 33 aufweisen, so daß sich der Schuß 17 frei dehnen bzw. zusammenziehen kann.
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Der auslaufseitige kegeistumpfförmige Schuß 19 ist mittels dreier, sich in Achsrichtung des Behälters erstreckender Befestigungsmittel an der drucktragenden Außenwand 7 abgestützt, wobei diese Befestigungsmittel als Mediumzuführungsleitungen 34 ausgebildet sind (- eine davon ist in Fig. 1 dargestellt). Wie aus Fig. ersichtlich ist, durchsetzt die Leitung 34, die mit dem kegelstumpfförmigen Schuß 19 starr verbunden ist, die drucktragende Außenwand 7 und ist mittels zweier Flansche 35, 36, von denen einer mit der Leitung 34 und einer mit der Außenwand 7 verbunden ist, mit der drucktragenden Außenwand 7 starr verbunden. Durch diese Leitungen 34 ist dieser kegeistumpfförmige Schuß 19 gegenüber der drucktragenden Außenwand in seiner Lage fixiert.

Die Enden des Schusses 19 sind jedoch gegenüber der Außenwand des Behälters in Achsrichtung und radialer Richtung beweglich abgestützt, u.zw. mittels an der drucktragenden Außenwand 7 befestigter und den kegelstumpfförmigen Schuß 19 an mehreren Stellen seines Umfanges abstützender Zentrierstützen 37. Diese Zentrierstützen weisen gegenüber dem kegelstumpfförmigen Schuß 19 ein Spiel 38 in radialer Richtung auf, so daß sich der Schuß 19 in radialer Richtung dehnen kann. Solche Dehnungen bewirken ein Durchbiegen der Leitungen 34, an denen der Schuß 19 befestigt ist.

Da die jeweiligen Einmündungen 39 der Leitungen 34 in den kegelstumpfförmigen Schuß 19 in großer Entfernung vom der Durchtrittsstelle der Leitung zugewandten Ende des Schusses liegen - im dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Einmündungen 39 der Leitungen 34 mehr

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als die Hälfte der Höhe 41 des kegelstumpfförmigen Schusses 19 von dem oberen Ende des Schusses 19 entfernt -, können diese,von den in radialer Richtung auftretenden Wärmedehnungen verursachten Durchbiegungen der Leitungen 34 von diesen leicht aufgenommen werden.

Der einlaufseitige kegelstumpfförmige Schuß 17 übergreift mit seinem einlaufseitigen Ende die Produkteintrittsleitung 5 mit geringem Spiel und ragt in einen einlaufseitig angeordneten Isolierkörper 9'.

Der auslaufseitige kegelstumpfförmige Schuß 19 übergreift mit seinem auslaufseitigen Ende die am Druckbehälterende vorgesehene Isolierung 9", so daß der Ringraum zwischen den Schüssen der Innenwand und der drucktragenden Außenwand strömungsfrei ist.

Um das Eindringen von Ablagerungen in den Ringraum zwischen den Schüssen 17, 18, 19 der Innenwand 16 und der drucktragenden Außenwand 7 zu verhindern, weisen die Schüsse an ihren zur Produktaustrittsleitung 6 gerichteten Enden jeweils radial nach innen abgesetzte und den Rand 42 des benachbarten Schusses 17, 18", 19 in Richtung der Achse 43 des Druckbehälters 1 überragende Stufenringe 44 auf, welche Stufenringe den zwischen den Schüssen 17, 18, 19 der Innenwand 16 und der drucktragenden Außenwand 7 befindlichen Ringraum 15 strömungsfrei halten. Der radiale Absatz ist so groß, daß die benachbarten Schüsse 17, 18, 19 einander trotz der Stufenringe 44 in ihrer axialen Ausdehnung nicht behindern. Die Stufenringe 44 bewirken eine Führung der Schüsse 17, 18, 19 aneinander. Der jeweils zwischen dem Stufenring 44 und dem benachbarten Schuß 18, 19 vorhandene Spalt 45 kann durch einen gewölbten Siebring überbrückt werden. Diese: Siebring 46 wird mittels Klemmringen 47, 48 einerseits am Stufenring 44 und

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andererseits am benachbarten Schuß 18, 19 festgeklemmt. Der Siebring 46 läßt sowohl axiale als auch radiale Relativbewegungen der Schüsse 17, 18, 19 infolge seiner Wölbung 49 zu.
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Zwecks einfacher Montage der Schüsse 17, 18, 19 der Innenwand 16 sind die Schüsse von in Umfangsrichtung benachbarten Teilen 17', 18', 19', die durch sich in Längsrichtung des Behälters erstreckende Schweißnähte 17", 18", 19" verbunden sind, gebildet. Dadurch ist es möglich, Teile der Schüsse durch das Mannloch des Behälters in dessen Innenraum 13 zu bringen und im Inneren des Behälters zusammenzuschweißen, sodaß . . ein Behälterdeckel, der sich über den ganzen Querschnitt des Druckbehälters 1 erstreckt, entfallen kann.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. Die erfindungsgemäße Innenwand kann für Druckbehälter verschiedenster Bauarten, also nicht nur für Vollwandbehälter, sondern auch für Mehrlagenbehälter vorgesehen werden. Der erfindungsgemäße Druckbehälter kann für verschiedene chemische Anlagen Verwendung finden, bei denen chemische Reaktionen bei hoher Temperatur und bei hohem Druck ablaufen. Weiters kann die erfindungsgemäße Innenwand auch für Lagertanks zur Lagerung von Medien mit hoher Temperatur vorgesehen werden.

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Claims

- -ι -·■■ -:- *■■" "■·' Patentansprüche:

1.!Behälter (1), insbesondere Druckbehälter für Hydrier- V—s oder Krackanlagen, mit einer gegebenenfalls mit einer Innenauskleidung (8, 9) versehenen Außenwand (7) und einer im Abstand (14) von dieser innerhalb des Behälters angeordneten und gegenüber der Außenwand

(7) einen Ringraum (15) freilassenden Innenwand (16), wobei die Innenwand (16) an der Außenwand (7) Relativbewegungen zulassend beweglich abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand aus einzelnen ringförmigen, in einer Achsrichtung (43) des Behälters (1) hintereinander liegenden Abschnitten (17, 18, 19) gebildet ist, wobei jeder Abschnitt (17, 18, 19) für sich unabhängig von den anderen Abschnitten (17, 18, 19) an der Außenwand (7) abgestützt ist und jeweils zwischen je zwei benachbarten ringförmigen Abschnitten (17, 18, 19) eine Dehnungsfuge (20) vorgesehen ist.

2. Behälter nach Anspruch 1 mit einem zylindrischen Behälterteil (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand im zylindrischen Behälterteil (2) aus zylindrischen, benachbarten, die Abschnitte bildenden Schüssen (18) gebildet ist, wobei jeder zylindrische Schuß (18) mittels mindestens dreier sich von der Achse (43) des Behälters (1) radial erstreckender Führungen (21, 22; 24, 28) an der Außenwand (7) beweglich abgestützt ist (Fig. 2).

3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Innenwand (16) den Behälterboden (3, 4) des Behälters

(1) benachbarte kegelstumpfförmige oder kugelzonenförmige Schüsse (17, 19) aufweist, die jeweils mit ihren den größeren Durchmesser aufweisenden Enden zu den zylindrischen Schüssen (18) hin gerichtet und mit

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ihren den kleineren Durchmesser aufweisenden Enden zu den Behälterböden (3, 4) hin gerichtet sind.

4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein kegelstumpfförmiger oder kugelzonenförmiger Schuß (17, 19) in etwa halber Höhe (41) des Schusses (17, 19) oder darüber, gemessen vom Ende mit dem kleineren Durchmesser, mittels sich in Richtung der Achse (43) des Behälters (1) erstreckender Abstützungen (34) an dem Behälterboden (3, 4) abgestützt ist (Fig. 4).

5. Behälter nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüsse (17, 18, 19) aus in Umfangsrichtung benachbarten Teilen (17¹, 18', 19') gebildet sind, die miteinander durch sich in Längsrichtung des Behälters (1) erstreckende Nähte (17", 18", 19") verbunden sind.

6. Behälter nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen von die Außenwand (7)

durchsetzenden Rohrleitungen (24) gebildet sind, in die oder die in an den Schüssen (18) montierte und diese Schüsse durchsetzende Rohrstutzen mit Spiel (23) hineinragen (Fig. 3).
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7. Behälter nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüsse (17, 18) an jeweils dem Ende, welches dem Medium ableitenden Behälterboden (4) des Behälters (1) näher benachbart ist, mit einem radial nach innen abgesetzten, den benachbarten Schuß (18, 19) in Richtung der Achse (43) des Behälters (1) überragenden Stufenring (44) versehen sind (Fig. 5).

8. Behälter nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Schüsse (17, 18, 19) mittels die Dehnungsfugen (20) überbrückender flexibler Sieb-

ringe (46) verbunden sind {Fig. 5).

9. Behälter nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand (7) zu den Schüssen (17, 19) ragende Abstützungen (32, 37) befestigt sind, die die Schüsse mit radialem Spiel (33, 38) umgeben .

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