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Verfahren zur Herstellung von geschweissten Behältern inr komprimierte und verflüssigte Gase, sowie nach diesem Verfahren hergestellte Behälter.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von leichten geschweissten Behältern oder Flaschen für komprimierte oder verflüssigte Gase sowie nach diesem Verfahren hergestellte Behälter oder Flaschen, die eine Sicherheit oder Druckfestigkeit bieten, welche mindestens der Sicherheit der aus nahtlosen Röhren hergestellten Behälter oder Flaschen gleichkommt.
Es ist schwierig, nahtlose Rohre von grossem Durchmesser mit sehr geringer Wandstärke herzu-
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von weniger als 200 Atm. standhalten sollen, ist das Gewicht dieser Behälter praktisch durch die Herstellungsl'1ögliehkeiten soleher Rohre begrenzt, besonders wenn diese Behälter aussen bewehrt sind, da hiebei die theoretisch erforderliche Wandstärke der Rohre noch um die Hälfte herabgesetzt ist.
Es ist daher von Interesse, geschweisste Behälter herzustellen, deren Herstellungsmöglichkeiten sowohl bezüglich ihres Volumens als auch ihres Gewichtes sehr gross sind, vorausgesetzt, dass die
Schweissnähte verstärkt werden, um jegliche Gefahr eines Unfalles auszuschalten.
Man kennt bereits Hochdruekbehälter, die aus durch Querschweissnähte verbundenen Teilen zusammengesetzt sind und mit einer äusseren Drahtbewehrung versehen sind. Die Anwendung derartiger
Querschweissnähte stellt aber praktisch einen erheblichen Nachteil dar ; denn wenn man bei einem Behälter die Böden mit dem Mittelkörper durch eine Querschweissnaht verbindet, so ist man gezwungen. falls der Behälter hohen inneren Drücken ausgesetzt werden soll, noch eine besondere Längsverstärkung vorzusehen. Eine solehe Längsverstärkung kann aber in einwandfreier Weise unmöglich mit Hilfe einer Drahtbewehrung hergestellt werden ; denn es ist ausgeschlossen, dass dabei sämtliche Längsdrähte in derselben Weise gespannt werden.
Wird aber die Längsverstärkung nicht in einwandfreier Weise ausgeführt, so besteht, wie die Erfahrung bewiesen hat, bei diesen mit Quersehweissniihten versehenen Hochdruckbehältern die Gefahr, dass bei einem Nachgeben der Schweissnaht die angeschweissten Enden explosionsartig abfliegen und zu tödlichen Unfällen führen können. Infolgedessen muss die Anwendung von Quersehweissnähten bei der Herstellung von Hochdruckflaschen möglichst vermieden werden.
Erfindungsgemäss werden zur Herstellung der Behälter durch Sehmieden, Pressen, Kümpeln od. dgl. aus einem Blech oder einer Platte zwei oder mehr profilierte Teile gebildet und durch Schweissung an in Längsrichtung des Behälters verlaufenden Nahtstellen verbunden, worauf der Mittelteil durch eine den Widerstand dieses Teiles gegen die Querbeanspruehungen erhöhende Bewehrung verstärkt wird und besondere Mittel zur Bewehrung der Endteile des Behälters angebracht werden.
Wenn aus irgendeinem Grunde die Schweissnaht längs zwei Mantellinien des zylindrischen Teiles des Behälters eine schwache Stelle aufweisen würde, so würde die Bewehrung sich dem Platzen des Behälters unter der Einwirkung des inneren Druckes widersetzen und im ungünstigsten Falle würde man ein geringes Entweichen von Gas durch die Bewehrungsdrähte hindurch feststellen.
Es ist anderseits klar, dass in Längsrichtung die in dieser Weise gebildete geschweisste Flasche annähernd dieselbe Festigkeit wie eins Flasche oder ein Behälter aufweisen würde, der aus einem nahtlosen Rohr aus demselben
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Falls man infolge von Fabrikationssehwierigkeiten nieht ohne erhebliche Mehrkosten die Draht- bewehrung auf die kugeligen Endteile ausdehnen könnte, so könnte man diese Endteile in folgender
Weise sichern :
Die die Behälterenden bildenden Schalen erhalten eine von der idealen Kugelform etwas ver- schiedene Gestalt.
In einer oder mehreren senkrecht zur Längsachse der Schale verlaufenden Ebenen werden eine oder mehrere Hohlrippen zu folgendem Zweck vorgesehen :
1. um die Festigkeit der Endteile 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 Bewehnmgen zu ermöglichen, die entweder aus mit
Gewalt aufgezogenen oder heiss aufgesehrumpften Metallringen aus hartem Stahl oder aus einer Bewehnmg aus hochfestem Stahldraht bestehen oder auf irgendeine andere Weise ausgebildet sind.
Diese Bewelirungen nehmen einen nach Belieben 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 andern Endteile so weit herabsetzen, dass kein Unfall zu befürchten ist. Der eine oder die beiden kugeligen oder anders gestalteten 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 :
1.
Man kann in jenen kugeligen oder andern Endkappen der Behälter durch Pressen, Prägen, Stauchen oder irgendein anderes Verfahren Rillen anbringen, die in einer durch den Mittelpunkt der Halbkugeln 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 zur 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 einer andern Ausführungsform kann man auch die Enden der Flaschen od. 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 Halbkugel anlegt. Diese Kappe wird auf dem von ihr abgedeckten Flaschenteil auf irgendeine geeignete Weise, gegebenenfalls unter vorheriger Verzinnung der Berührungsflächen, durch Löten od. dgl. befestigt.
Die Kappe wird einen Teil der unter dem Einfluss des inneren Druckes auf die halbkugeligen Enden wirkenden Beanspruehungen 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 Endteile dient, oder falls man eine Gewichtsersparnis erzielen muss, wird man die Kappe
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der Kappenoberfläche 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 sieh in gleichem Abstand von der Ebene der Schweissnaht befinden und parallel zu dieser verlaufen. In letzterem Falle beschränkt sieh die derart ausgenutzte Oberfläche der Kappe auf ein genügend breites Band, das die Schweissnaht abdeckt und zu beiden Seiten dieser Naht an die Halbkugel angeschweiss 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 Teil nicht notwendig ist, damit die Flasche einen bestimmten Druck standhalten kann, würde man bei Verwendung eines solchen die Schweissnaht auf ihrer ganzen Länge abdeckenden 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 Verfahren und Anordnungen zur Verstärkung der Schweissnähte der Endteile der Behälter könnten mehr oder weniger teilweise durch eine Drahtbewehrung dieser Endteile ersetzt werden, vorausgesetzt, dass die kugelige Form dieser Endteile ein wenig abgeändert wird.
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 zylindrisehen Mittel-
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teil 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 umwickelbaren 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 Verfahren und Mittel zur Verstärkung der Endteile der Flaschen oder Behälter einzeln oder in beliebiger Kombination Anwendung finden.
Zur Erläuterung sollen nachstehend an Band der Zeichnungen lediglich beispielshalber einige Ausführungsformen der erfindungsgemässen Behälter beschrieben werden.
Fig. 1 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. 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. 11 zeigt eine auf dem Endteil der Flasche angebrachte Drahtbewehrung.
In Fig. 1 ist eine aus Metall gepresste Schale gezeigt, die eine Hälfte des vollständigen Behälters bildet. Diese Schale besitzt einen zylindrischen Hauptteil a und Endteile b, die sieh mehr oder weniger der Form einer Viertelkugel nähern. Zwei Schalen gleichartiger Form sind an Längsfugen zusammen- geschweisst, wie man aus Fig. 2 ersieht ; der zylindrische Teil ist mit einer Verstärkung in Form einer
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in die mit Gewalt Ringe e eingesetzt oder heiss aufgeschrumpft sind ; die an jedem Ende des Behälters vorgesehenen Flaschenhälse t sind ebenfalls mit Bewehrungsringen g versehen.
In Fig. 3 und 4 ist der Behälterkörper ? ebenfalls mit Metalldraht c bewehrt und die Endteile b enthalten vier Hohlkehlen 71. In diesem Falle sind vier Verstärkungsrippen k senkrecht zur Behälterachse sowie eine Rippe 1 vorgesehen, die in einer durch die Behälteraehse gehenden, aber einen rechten Winkel mit der (gestrichelt in Fig. 4 gezeigten) Schweissnaht in 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 n verstärkt, die, wie man in Fig. 5 sieht, die beiden Endteile des Behälters umfassen und sich etwa in der Behältermitte kreuzen.
In Fig. 7 und 8 ist ein Behälter gezeigt, bei welchem der Mittelteil a ebenfalls eine Drahtbewehrung c aufweist, während die Flaschenhälse mit Bewehrungsringen 9 versehen sind. In diesem Falle sind jedoch die beiden Endteile durch Kappen o verstärkt, die einzeln und im Schnitt in Fig. 8 gezeigt sind. Diese Kappen werden auf die Endteile aufgedrückt oder aufgesehrumpft und bei dem dargestellten Beispiel durch Lötung oder Schweissung in ihrer Lage festgehalten. Um eine Gewichtsersparnis zu erzielen, können die Kappen von Öffnungen p durchbohrt sein.
In Fig. 9 sind die Endkappen o ausgestanzt und enthalten nur einen die äussersten Stellen des Behälters abdeckenden schmalen Endring oder eine Endkappe q sowie einen Bewehrungsring k der in Fig. 3 und Ï gezeigten Art und Rippen r, die längs einem grossen Kreis des halbkugeligen Endteiles b angeordnet sind und die Schweissnähte m 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 s über die ganze Länge des Behälters verlängert ist, derart, dass die Schweissnaht rn vollständig durch diese Rippe)'-s bedeckt wird. Dieses Mittel kann an Stelle einer Drahtbewehrung des Körpers a des Behälters vorgesehen oder in Verbindung mit einer solchen Drahtbewehrung angewendet werden.
Damit die Rippen 7', 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 abge- ändert, dass er mittels einer Stahldrahtbewehrung t verstärkt werden kann. 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 auf einem kugeligen Endteil des Behälters festzuhalten : wenn man aber die kugeligen Endteile, wie
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