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Zylinderförmiger Behälter
Die Erfindung betrifft einen zylinderförmigen Behälter mit einem aus mehreren Schichten sich zusammensetzenden Zylindermantel, wobei mindestens eine seiner öffnungen durch einen am Öffnungsrand des Zylindermantels angeschweissten, schüsselförmigen, vorzugsweise halbkugelförmigen Abschlussteil verschlossen ist. Solche zylinderförmigen Behälter haben sich in der Praxis als relativ fest und sicher erwiesen, so dass sie im grösseren Ausmass als Ammoniaksynthesetürme oder als Hochdruck-Grossbehälter verwendet werden. Bei bekannten, zylinderförmigen Behältern der vorliegenden Art ist die Wandstärke des schüsselförmigen Abschlussteiles im Verbindungsbereich mit dem Zylindermantel gleich der Wandstärke des aus mehreren Schichten gebildeten Zylindermantels.
Die Wandstärke nimmt dann aus Festigkeitsgründen in Richtung auf den Boden des Abschlussteiles stetig mit einem sehr kleinen Gradienten ab. Die Folge ist ein äusserst massiver und schwer herstellbarer Abschlussteil.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Herstellung solcher zylinderförmiger Behälter zu vereinfachen und eine materialmässig erheblich schwächere Ausführung des Abschlussteiles zu ermöglichen.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Aussendurchmesser des Abschlussteiles im Bereich der Zylinderöffnung kleiner ist als jener des Zylindermantels und der Abschlussteil in diesem Bereich von einem leicht schweissbaren Stahlgürtel von im Vergleich zum Abschlussteil grösserer Dehnbarkeit und Biegbarkeit umgeben ist, welcher durch Schweissnähte mit dem Abschlussteil und den über den Abschlussteil hervorragenden Schichten des Zylindermantels verbunden ist.
Durch die erfindungsgemässe Lösung ist es nicht mehr erforderlich, die Wandstärke des Abschlussteiles im Verbindungsbereich mit dem Mehrschichtzylinder gleich jener der Zylinderwand auszuführen, so dass die Herstellung des Abschlussteiles erleichtert und eine grosse Materialersparnis erzielt wird. Zusätzlich wird durch den Stahlgürtel von im Vergleich zum Abschlussteil grösserer Dehnbarkeit und Biegbarkeit eine Konzentrierung von übermässigen Belastungskräften auf den Abschlussteil vermieden und somit die Sicherheit erheblich erhöht.
An Stelle des Stahlgürtels kann auch eine Schicht aus Schweissgut mit den vom Stahlgürtel geforderten Eigenschaften auf die Aussenfläche des Abschlussteiles aufgebracht werden. Das aufgebrachte Schweissgut braucht nicht von Natur aus die erforderliche Dehnbarkeit aufweisen, sondern dieses kann durch Wärmebehandlung entsprechend dehnbar gemacht werden.
Vorzugsweise ist der Abschlussteil so geformt, dass der Mittelpunkt des Krümmungsradius der Innenfläche des Abschlussteiles im Inneren des Zylindermantels liegt und der Krümmungsradius grösser ist als der Innenradius des Zylindermantels. Dadurch wird die Oberfläche des Abschlussteiles relativ klein gehalten und somit eine weitere Materialersparnis erzielt. Die dadurch erforderliche, kleine Verlängerung des Mehrschichtzylinders fällt kostenmässig kaum ins Gewicht.
Die Erfindung wird nun näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Behälters im Aufriss zeigt, wobei ein Teil des Behälters im Vertikalschnitt ersichtlich ist, und Fig. 2 eine vergrösserte Ansicht des
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Abschlussteil bezeichnet. Im vorliegenden Fall beträgt der Innendurchmesser des Mehrschichtzylinders 24000 mm und seine Wandstärke 180 mm. Der Abschlussteil-3-besteht aus einem Stück. Der Krümmungsradius der Innenfläche des Abschlussteiles --3-- beträgt 2020 mm und seine Wandstärke 120 mm.
Im Bereich --4-- wird ein Gürtel --5-- aus Flussstahl um den Abschlussteil gelegt und dieser mittels einer Schweissnaht --6-- so an den ABschlussteil --3-- angeschweisst, dass der
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--2-- vonAbschlussplatte -3-- sowie die Schweissnaht-7-besitzen relativ grosse Zugfestigkeit und gleiche mechanische Eigenschaften. Der Gürtel --5-- und die Schweissnähte --6-- und 8-- bestehen aus Flussstahl mit einer tiefer liegenden Fliessgrenze und einer kleineren Zugfestigkeit als die oben erwähnten Teile.
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In der Ausführungsform gemäss den Zeichnungen liegt der Mittelpunkt der Innenfläche des Abschlussteiles --3-- auf der Linie A-A und die Verlängerungen der inneren und äusseren Flächen des Abschlussteiles --3-- schneiden diese Linie in den Punkten B bzw. C.
Im vorliegenden Fall kann man sich den Abschlussteil --3-- durch den unteren Teil des Zylinders --2-- und die Schweissnaht --7-- bis zu den Punkten B und C verlängert denken, wobei die Aussen- und Innenflächen durch den Zylinder-2-, den Gürtel --5-- aus Flussstahl und
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Wird ein Innendruck auf einen Behälter ausgeübt, vergrössert sich der Durchmesser des Zylinders mehr als jener des Abschlussteiles, wobei das durch den Pfeil--D--angedeutete, an der Fläche längs der Linie A-A auftretende Moment in Richtung zum Abschlussteil wirkt. Besteht jedoch der Zylinder aus mehreren Schichten, tritt so lange ein Gleiten innerhalb der Schichten auf, bis sich das Moment vermindert. Somit ist die auftretende Beanspruchung zwischen dem Mehrschichtzylinder --2-- und dem Abschlussteil --3-- kleiner, als im Falle eines Einschichtzylinders.
In der gezeigten Ausführungsform ist der Gürtel --5-- aus Flussstahl durch die Naht --6-- an den Aussenumfang des Abschlussteiles--6--angeschweisst, jedoch kann das Material des Gürtels --5-- durch andere Stahlsorten mit gleichen Eigenschaften ersetzt werden. Ferner können der Gürtel --5-- und die Naht --6-- durch eine einzige Schweissnaht ersetzt werden. Beim Verschweissen des
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--2-- und--5,6 und 8--gleichzeitig aufgebracht werden. In jedem Fall wird die erfindungsgemässe Wirkung erzielt.
Der Mittelpunkt des Krümmungsradius der Innenfläche des Abschlussteiles --3-- liegt innerhalb des Zylinders --2--, wodurch sich die Oberfläche des Abschlussteiles --3-- vermindert. Dadurch werden Material eingespart, die Herstellung erleichtert und somit insgesamt die Herstellungskosten der Endplatte verringert.
Es ist besonders zweckmässig, gleichzeitig zwei Zylinder --2-- unter Verwendung von Bandstahlspulen herzustellen, wobei von einem Stahlband vorgegebener Breite zu beiden Seiten entsprechend der gewünschten Höhe der beiden Zylinder Streifen abgeschnitten werden.
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