DE716882C - Mit einer aeusseren Bewehrung versehener, geschweisster Behaelter - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

Il MRl 1942

AUSGEGEBENAM 31. JANUAR Ϊ942

REICHSPATENTAMT

.M 716882 KLASSE 17 g GRUPPE

-E 50/J/

Andre Freudenberg in Paris

ist als Erfinder genannt worden.

Etablissements Freudenberg in Paris

Patentiert im Deutschen Reich vom 28. Januar 1938 an Patenterteilung bekanntgemacht am 8. Januar 1942

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft einen mit einer äußeren Bewehrung versehenen Behälter für komprimierte oder verflüssigte Gase, der aus -einem zylindrischen Mittelteil sowie sich verjüngenden Endteilen besteht. Man kennt bereits mit einer äußeren Drahtumwicklung versehene Behälter dieser Art, die aus Teilen zusammengesetzt sind, welche durch Schweißnähte untereinander verbunden sind, die in Querrichtung verlaufen. Die Anwendung derartiger Querschweißnähte stellt aber einen erheblichen Nachteil dar; denn wenn man bei einem Behälter die Böden mit dem Mittelkörper durch eine Schweißnaht verbindet, so ist man gezwungen, falls der Behälter hohen inneren Drucken ausgesetzt wird, noch eine besondere Längsyerstärkung vorzusehen. Eine solche Längsverstärkung läßt sich aber in einwandfreier Weise nur sehr schwer und keinesfalls mit einer Drahtumwicklung herstellen; denn es ist unmöglich, sämtliche Längsdrähte in übereinstimmenderWeise zu spannen. Infolgedessen muß die Anwendung von Querschweißnähten für die Herstellung von Hochdruckflaschen vermieden werden; denn eine mangelhafte Längsverstärkung kann außerordentlich gefährlich werden, da Unfälle durch Explodieren der Flasche und Abspringen der durch Querschweißnähte mit dem zylindrischen Mittelteil verbundenen Behälterenden entstehen können.

Es- hat daher bisher ein Vorurteil gegen die Verwendung geschweißter, mit äußerer Bewehrung versehener Hochdrucknaschen bestanden, da man annahm, daß derartige Behälter nicht die Sicherheit oder Druckfestig-

keit bieten können, die der Sicherheit der aus nahtlosen Rohren hergestellten Behälter oder Flaschen gleichkommt.

Die vorliegende Erfindung stellt es sich daher zur Aufgabe, derartige mit äußerer Bewehrung versehene, geschweißte Hochdruckbehälter herzustellen, die trotz eines geringen Gewichts eine Sicherheit und Druckfestigkeit bieten, die mindestens der Sicherheit der aus ίο nahtlosen Röhren hergestellten Behälter oder Flaschen gleichkommt und bei denen die bei Hochdruckflaschen mit Ouerschweißnähten auftretenden Gefahren beseitigt sind.

Erfindungsgemäß sind zu diesem Zweck in an sich bekannter Weise die Behälter aus mehreren durch Schmieden, Pressen, Ziehen usw. aus einem Blech oder einer Metallplatte geformten Teilen zusammengesetzt, deren Ränder in durch die Achse des Behälters gehenden .Ebenen liegen und die an diesen Rändern mit Schweißnähten miteinander verbunden sind. Der in dieser Weise ausgebildete Behälter ist in seinem mittleren Teil bewehrt, beispielsweise durch eine Umwicklung mit sehr festem Stahldraht.

Für die Endteile des Behälters sind ebenfalls besondere Bewehrungen, wie eine Stahldrahtbewehrung, Verstärkungskappen o. dgl., vorgesehen.

jo Man hat zwar für einen als Schutzpanzer, insbesondere für Gasmaskenträger anwendbaren mehrzelligen Gasbehälter kleinen Formats vorgeschlagen, diesen Behälter aus zwei aus Blech geformten Teilen zusammenzusetzen ts und ihn durch zwei senkrecht zueinander stehende Gruppen λόπ Schweißnähten zu verbinden. Dieser bekannte Behälter, bei dem im übrigen keine äußere Bewehrung vorgesehen ist und infolge seiner äußeren Form to auch nicht angebracht werden kann, bietet aber keine genügende Sicherheit, da infolge der besonderen Anordnung der Schweißnähte schon bei geringen Gasdrucken starke Verformungen der Behälterwandungen auftreten und die Gefahr eines Platzens des Behälters an irgendeiner nicht im voraus bestimmbaren Stelle und in irgendeiner nicht voraussehbaren Form besteht.

Dagegen gewährleistet eine erfindungso gemäß ausgebildete Hochdruckflasche eine hinreichende Sicherheit. Denn wenn aus irgendeinem Grunde die Schweißnaht längs zwei Mantellinien des zylindrischen Teils des Behälters eine schwache Stelle aufweisen Γ) würde, so würde die Umwicklung sich dem Platzen des Behälters unter der Einwirkung des inneren Druckes widersetzen, und im ungünstigsten Falle würde man ein Entweichen von Gas durch die Bewehrungsdrähte hino durch feststellen. Es ist andererseits klar, . daß in Längsrichtung die in dieser Weise gebjldete geschweißte Flasche annähernd dieselbe Festigkeit aufweist wie emc Flasche oder ein Behälter, der aus einem nahtlosen Rohr aus demselben Metall mit derselben Wandstärke hergestellt wäre.

Falls man infolge von Fabrikationsschwierigkeiten nicht ohne erhebliche Mehrkosten die Drahtuniwicklung auf die Endteile ausdehnen könnte, so könnte man diese Endteile in folgender Weise sichern:

Die die Behälter bildenden Schalen erhalten au den Enden eine von der idealen Kugelform etwas verschiedene Gestalt. In einer oder mehreren senkrecht zur Längsachse der Schale verlaufenden Ebenen werden eine oder mehrere Hohl rippen zu folgendem Zweck vorgesehen :

i. um die Festigkeil der Endteilc zu verstärken und dementsprechend die Beanspruchungen der Schweißnähte unter der Einwirkung des inneren Druckes des Behälters zu vermindern;

2. um das Aufsetzen einer oder mehrerer Bewehrungen zu ermöglichen, die entweder aus mit Gewalt aufgezogenen oder heiß aufgeschrumpften Metallringen aus hartem Stahl oder aus hochfestem Stahldraht bestehen. Diese Bewehrungen nehmen einen entsprechend ihrem Querschnitt und ihrer Spannung beim Aufbringen auf den Behälter regelbaren Teil der durch den inneren Druck bedingten Beanspruchungen auf.

Man kann so die Beanspruchungen der Schweißnähte der kugeligen oder anderen Endteile so weit herabsetzen, daß kein Unfall zu befürchten ist. Der eine oder beide kugeligen oder andersgestalteten Endteile können ferner in ein Mundstück oder einen Flaschenhals auslaufen, der seinerseits bewehrt ist und so ein zusätzliches Widerstandselement bildet. Die Festigkeit der nicht zylindrischen Endteile des Behälters kann auch durch andere Mittel verbessert werden, wie nachstehend gezeigt werden soll: "

r. Man kann in jenen kugeligen oder andersgeformten Endkappen der Behälter durch Pressen, Prägen, Stauchen oder irgendein anderes Verfahren Rillen anbringen, die in einer durch den Mittelpunkt der Halbkugel gehenden Ebene einen größeren Querschnitt aufweisen als derjenige Teil der Kugel, mit dem sie zusammenwirken, wobei ihr Profil derart bestimmt ist, daß sie am besten den Beanspruchungen standzuhalten vermögen:

2. Es können eine oder mehrere Bewehrungen in Richtung der großen Kreise der Halbkugeln in möglichst durch die Achse des Behälters gehenden Ebenen angeordnet werden. Die Ebene, welche die größte Wirksamkeit 12.0 ur. Behebung der Festigkeitsverminderung bietet,, die man infolge der Anwesenheit einer

Schweißnaht auf den Halbkugeln befürchten kann, liegt senkrecht zur Ebene dieser Schweißnaht.

Diese Bewehrungen werden entweder an dem Behälter unmittelbar oder in Verbindung mit den senkrecht zur Achse des Behälters verlaufenden Bewehrungen befestigt oder derart ausgebildet, daß sie mit den beiden halbkugeligen Enden verbunden sind. Gemäß ίο einer anderen Ausführungsform kann man auch die Enden der Flaschen o. dgl. verstärken, indem man sie mit einer ihrerseits halbkugeligen, gegebenenfalls aus demselben Werkstoff wie die Flasche hergestellten Kappe bedeckt, die sich genau an die Oberfläche der Halbkugeln anlegt. Diese Kappe wird auf dem von ihr abgedeckten Flaschenteil auf irgendeine geeignete Weise, gegebenenfalls unter vorheriger Verzinnung der Berührungsflächen, durch Löten o. dgl. befestigt. Die Kappe wird einen Teil der unter dem Einfluß des inneren Drucks auf die halbkugeligen linden wirkenden Beanspruchungen aufnehmen und dadurch entsprechend die Beanspruchungen herabsetzen, denen die Schweißnähte dieser Endteile ausgesetzt sind. Die Dicke der Kappe wird derart berechnet, daß diese Beanspruchungen in dem gewünschten Ausmaß vermindert werden. Falls es nicht notwendig ist, daß die Kappe außerdem auch noch zur Erhöhung der Stoßfestigkeit der lindteile dient, oder falls man eine Gewichtsersparnis erzielen kann, wird man die Kappe dadurch leichter ausbilden können, daß man in ihr Löcher oder Ausschnitte vorsieht oder daß man nur den hinsichtlich der Verstärkung der Schweißnähte nützlichen Teil stehenläßt. Dieser nützliche Teil der Käppenoberfläche liegt dabei entweder zwischen zwei Ebenen, die durch die Achse der Flasche gehen und symmetrisch in bezug auf die Ebene der Schweißnaht liegen, oder zwischen zwei Ebenen, die sich in gleichem Abstand von der Ebene der Schweißnaht befinden und parallel zu dieser verlaufen. Im letzteren Falle beschränkt sich die derart ausgenutzte Oberfläche der Kappe auf ein genügend breites Band, das die Schweißnaht abdeckt und zu beiden Seiten dieser Naht an die Halbkugel angeschweißt oder angelötet ist.

Dieses Band könnte im übrigen auch über die ganze Länge der Schweißnaht der beiden* durch Schweißung verbundenen Teile der Behälter fortlaufen und würde in diesem Falle von der Drahtbewehrung auf dem zylindrischen Teil des Behälters- bedeckt werden. Falls die Wandstärke der den Behälter bildenden Schalen so gewählt ist, daß eine Bewehrung auf dem gesamten zylindrischen

ßo Teil nicht notwendig ist, damit die Flasche einen bestimmten Druck standhalten kann, würde man bei Verwendung eines solchen die Schweißnaht auf ihrer ganzen Länge abdekkenden und verstärkenden Bandes einen geschweißten Behälter erhalten, der dieselbe Festigkeit wie ein nahtloser Behälter aus demselben Werkstoff und von derselben Dicke aufweisen könnte.

Alle oben beschriebenen Anordnungen zur A'^erstärkung der Schweißnähte der Endteile 7" der Behälter könnten aber mehr oder weniger teilweise durch eine Drahtbewehrung dieser Endteile ersetzt werden, vorausgesetzt, daß die kugelige Form dieser Endteile ein wenig aligeändert wird. '/5

Man kann nämlich eine Drahtbewicklung in einem sehr geringen Abstand von den Enden der Flaschen anfangen oder aufhören lassen, wenn man die kugelige Form der an den zylindrischen Mittelteil anschließenden Endteile derart abändert, daß diese Endteile Teile eines Ellipsoids, Paraboloids, Kegelstumpfes oder andern Umdrehungskörpers von solchem Profil aufweisen, daß die Drahtbewehrung leicht ausführbar ist.

Indem man die axiale Höhe dieser unmittelbaren Oberfläche vergrößert, wird man beliebig den Durchmesser des eine Kappe bildenden Endteiles herabsetzen und entsprechend die von der Schweißnaht dieser Kappe aufgenommenen Beanspruchungen vermindern können.

Natürlich können alle vorstehend vorgesehenen Mittel zur Verstärkung der Endteile der Flaschen oder Behälter einzeln oder in be-Hebiger Kombination Verwendung finden.

Zur Erläuterung sollen nachstehend an Hand der Zeichnungen lediglich beispielshalber einige Ausführungsformen der erfinduaigsgemäßen Behälter beschrieben werden. i«o·

Fig. ι zeigt einen seitlichen Aufriß einer der Schalen, aus denen sich der Behälter zusammensetzt.

Fig. 2 zeigt im Aufriß, teilweise geschnitten, den vollständigen Behälter.

Fig. 3 und 4 zeigen von der Seite und vom Ende eine Art der Verstärkung der Endteile des Behälters.

Fig. 5 und 6 zeigen entsprechend Fig. 3 und 4 eine andere Art der Verstärkung. no

■ Fig. 7 zeigt von der-Seite einen Behälter mit auf die Endteile aufgesetzten Verstärkungskappen, wobei die eine Kappe fortgelassen ist.

Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine einzelne Kappe.

Fig. 9 und 10 zeigen Ausführungsformen, bei denen die Verstärkungskappe der Behälterenden durchbrochen ist.

- Fig. ι r zeigt eine auf dem Endteil der Flasche angebrachte Drahtbewehrung.

Auf Fig. ι ist eine aus geeignetem Metall

gepreßte Schale gezeigt, die eine Hälfte des vollständigen Behälters bildet. Diese Schale besitzt einen zylindrischen Hauptteil c und Endteile b, die sich mehr oder weniger der Form einer Viertelkugel nähern. Zwei Schalen gleichartiger Form sind an Längsfugen zusammengeschweißt, wie man auf Fig. 2 sieht: der zylindrische Teil ist mit einer Verstärkung in Form einer Drahtumwicklung c :o versehen. Zwischen dem Teil α und den Endteilen b sind Hohlkehlen d (Fig. 1) vorgesehen, in die mit Gewalt Ring e (Fig. 2) eingesetzt oder heiß aufgeschrumpft sind; die an jedem Ende des Behälters vorgesehenen Flaschenhälse / sind ebenfalls mit Bewehrungsringen g versehen.

Auf Fig. 3 und 4 ist der Behälterkörper a ebenfalls mit Metalldraht c umwickelt, und die Endteile b enthalten vier Hohlkehlen h. Ju diesem Falle sind vier Yerstärkungsrippen k senkrecht zur Behälterachse sowie eine Rippe I vorgesehen, die in einer durch die Behälterachse gehenden, aber einen rechten Winkel mit der (gestrichelt auf Fig". 4 gezeigten) Schweißnaht m bildenden Ebene liegt. Dabei befindet sich ein Flaschenhals nur an einem Ende und ist mit einem Bewehrungsring g wie bei Fig. 1 und 2 versehen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 6 zeigt einige Unterschiede: die senkrecht zur Achse des Behälters verlaufenden Verstärkungsringe bleiben bestehen, aber die Endteile sind mit zwei Bändern η verstärkt, die, wie man auf Fig. 5 sieht, die beiden Endteile des Behälters umfassen und sich etwa in der Behältermitte kreuzen.

Auf Fig. 7 und 8 ist ein Behälter, gezeigt, bei welchem der Mittelteil α ebenfalls eine Drahtumwicklung c aufweist, während die Flaschenhälse mit Bewehrungsringen g versehen sind. In diesem Falle sind jedoch die beiden Endteile durch Kappen 0 verstärkt, die einzeln und im Schnitt auf Fig. 8 gezeigt sind. Diese Kappen werden auf die Endteile aufgedrückt oder aufgeschrumpft und bei dem dargestellten Beispiel durch Lötung oder Schweißung in ihrer Lage festgehalten. Um eine Gewichtsersparnis zu erzielen, können die Kappen von öffnungen ρ durchbohrt sein. Auf Fig. 9 sind die Endkappen 0 ausgestanzt und enthalten nur einen die äußersten Stellen des Behälters abdeckenden schmalen Endring oder eine Endkappe q sowie einen Bewehrungsring k der auf Fig. 3 und 5 gezeigten Art und Rippen r₃ die längs einem großen Kreis des halbkugeligen Endteils b angeordnet sind und die Schweißnähte in auf jeder Seite überdecken. Gewünschtenfalls können die kleine Endkappe q und der Ring k fortgelassen werden.

Fig. 10 zeigt einen ähnlichen Behälter, bei dem eine Verstärkungsrippe r vorgesehen und bei j über die ganze Länge des Behälters verlängert ist, derart, daß die Schweißnaht m vollständig durch diese Rippe r, s bedeckt wird. Dieses Mittel kann an Stelle einer Drahtumwicklung des Körpers a des Behälters vorgesehen oder in Verbindung mit einer solchen Drahtbewehrung angewandt werden. Damit die Rippen r, s wirksam sind, müssen sie zweckmäßig an ihrem Rand durch ein Metall von niedrigem Schmelzpunkt am Behälter angelötet werden, um Schwächungen der Behälterwandungen an diesen Stellen zu vermeiden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 ist schließlich der Endteil b leicht in der Weise abgeändert, daß er mittels einer Stahldrahtbewehrung / verstärkt werden kann. 8c Diese Bewehrung ist ausführbar und bleibt in ihrer Lage, selbst wenn sie in der Nähe des äußersten Endes des Behälters beginnt oder bis zu diesem ausgedehnt wird. Im allgemeinen ist es schwierig, eine Drahtbewehrung 8;; auf einem kugeligen Endteil des Behälters festzuhalten; wenn man aber die kugeligen Endteile, wie auf Fig. 11 gezeigt, derart abändert, daß die Endteile b sich an den zylindrischen Körper mit einer gekrümmten Oberfläche anschließen, deren Gestalt sich der Form eines Kegels, eines Ellipsoids, eines Paraboloids oder anderer geeigneter Umdrehungskörper nähert, so kanu die Drahtbewehrung viel bequemer und viel näher bis nahe an die Enden gebracht werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Mit einer äußeren Bewehrung versehener, geschweißter Behälter für komprimierteoder verflüssigte Gase, der aus einem zylindrischen Hauptkörper sowie verjüngten Endteilen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus mehreren, vorzugsweise zwei in an sich bekannter Weise durch Schmieden, Pressen, Ziehen usw. aus einem Blech oder einer Metallplatte geformten Teilen zusammengesetzt ist, deren Ränder in durch die Behiälterachse gehenden Ebenen liegen und die an diesen Rändern durch Schweißnähte miteinander verbunden sind, wobei in an sich bekannter Weise der Mittelteil (a) zur Erhöhung seines Widerstandes gegen Querbeanspruchungen mit einer Stahldrahtbewehrung o. dgl. (c) versehen ist.

2. Behälter nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile (&) mit einer oder mehreren in senkrecht zur Behälterlängsachse verlaufenden Ebenen lie-

genden Hohlkehlen (d) versehen sind, in die Ringe (e) mit Gewalt eingesetzt oder heiß aufgeschrumpft sind (Fig. 2).

3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile (&) durch Rippen (/) verstärkt sind, die in einer die Behälterlängsachse enthaltenden Ebene, aber senkrecht zur Schweißnaht (m) liegen (Fig. 3 und 4).

4. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile (b) durch Bänder («) verstärkt sind, die um beide annähernd halbkugeligen Endteile (b) des Behälters gelegt sind (Fig. 5 und 6).

5. Behälter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Endteile (b) von annähernd halbkugeliger Gestalt gegen Stöße durch eine Metallkappe (0) geschützt ist, die im wesentlichen die Gestalt der Außenfläche des Endteils· aufweist, mit dem sie beispielsweise durch Löten verbunden ist und die zur Verminderung ihres Gewichtes gelocht oder ausgeschnitten ist und in letzterem Falle nur eine lediglich das äußere Behälterende abdeckende kleine Endkappe (q) enthält, die durch Bänder (r) mit einem Bewehrungsring (/e) verbunden ist, der um den Behälter annähernd an der Verbindungsstelle zwischen dem zylindrischen Teil (a) und den halbkugeligen Endteilen (b) gelegt ist (Fig. 7, 8 und 9).

6. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappen (o) durch zwei die Schweißnähte (in) überdeckende und mittels eines Metalls von niedrigem Schmelzpunkt an den Behälterwandungen längs ihren Rändern angelötete Rippen oder Bänder (r, s) verbunden sind, um diejenigen Wandteile zu verstärken, die beim Zusammenschweißen erhitzt worden sind (Fig. 10).

7. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flaschenhals (f) durch einen Ring (g) verstärkt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen