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Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckgefäss in Form eines Rotationskörpers mit vertikaler Rotationsachse, wobei der Rotationskörper durch Trennwände in mehrere mit unterschiedlichen Drücken und Temperaturen belastbare Kammern unterteilt ist.
In mehreren Stufen durchgeführte Verfahrensprozesse bedürfen üblicherweise für jede Verfahrensstufe einer eigenen Kammer, wobei in diesen Kammern unterschiedliche Drücke und unterschiedliche Temperaturen herrschen. Werden diese Kammern als einzelne, im allgemeinen zylindrische Druckgefässe ausgebildet, die über entsprechende Rohrleitungen miteinander in Verbindung stehen, so ergeben sich für die unterschiedlichen Belastungen keine Schwierigkeiten, weil jedes Druckgefäss entsprechend ausgebildet werden kann. Schwierigere Verhältnisse treten jedoch auf, wenn die einzelnen Kammern in einem gemeinsamen Druckgefäss untergebracht werden sollen, vor allem dann, wenn diese Druckgefässe 10 m übersteigende Durchmesser aufweisen sollen.
In solchen Fällen werden nämlich üblicherweise zylindrische Druckgefässe verwendet, die der Höhe nach durch als Böden ausgebildete Trennwände in Einzelkammern unterteilt sind. Um die Belastung dieser Trennwände abfangen zu können, werden diese Wände entweder gewölbt oder durch Rippen versteift ausgebildet. Gewölbte Trennwände sind jedoch kostspielig, schwer zu montieren und einzusetzen und vor allem nur dann anwendbar, wenn sie koaxial zum Druckgefäss angeordnet werden können. Unversteifte, ebene Trennwände kommen wegen der erforderlichen Wandstärke für diesen Verwendungszweck nicht in Frage. Rippenversteifte Trennwände sind wieder wegen der unerwünschten Ablagerungsmöglichkeit von Stoffen auf den Horizontalflächen, wegen der hohen Lohnkosten und wegen der Schwierigkeit, eine korrosionsfeste Schutzschicht aufzubringen, unerwünscht.
Ausserdem ergeben sich bei der vertikalen Anordnung der Kammern übereinander Schwierigkeiten mit kurzen Verbindungen zwischen den einzelnen Kammern und mit gemeinsamen Zu- und Ableitungskanälen.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Druckgefäss der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass bei einer besonders günstigen Kammeranordnung die einzelnen Kammern sehr unterschiedlich hinsichtlich des Druckes und der Temperatur belastet werden können, ohne besonders schwere oder besonders aufwendige Trennwände verwenden zu müssen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die bezüglich der Rotationsachse radialen Trennwände einen fischbauchförmigen Querschnitt aufweisen und jeweils aus zwei metallischen Schalen bestehen, die zwischen sich einen druckfesten Kern umschliessen, wobei vorzugsweise die Trennwände im Bereich der Rotationsachse mit den jeweils benachbarten Trennwänden über an deren vertikalen Rändern zugfest angeschlossene Zwischenwände verbunden sind, die einen zentralen Kanal bilden und ebenfalls aus zwei einen druckfesten Kern umschliessenden Schalen bestehen. Durch die Anordnung radialer Trennwände werden im Grundriss sektorförmige Kammern erhalten, die nebeneinandergereiht sind, so dass zwischen den einzelnen Kammern sehr kurze Verbindungen möglich sind.
Die besondere Ausbildung der Trennwände erlaubt es dabei, die auftretenden Flächenbelastungen mit geringstem Aufwand auf das gemeinsame Druckgefäss abzutragen, weil die jeweils eine Kammer begrenzenden Trennwände im Innenbereich miteinander verbunden sind und mit der die Kammer begrenzenden Gefässwand im wesentlichen hinsichtlich der Belastung eine in sich geschlossene Konstruktionseinheit bilden. Ausserdem werden die Belastungen wegen der dem Kraftlinienverlauf angepassten Wölbung der Aussenschalen jeder Trennwand von den Schalen aufgenommen, ohne den Kern besonders auf Schub zu beanspruchen, der gewissermassen nur als Abstandhalter dient. Die Trennwände können daher mit ebener Mittelfläche ausgebildet werden und besitzen glatte Aussenflächen, die ohne Schwierigkeiten mit einer korrosionsfesten Schutzschicht versehen sein können.
Die Herstellung dieser Trennwände ist ebenfalls einfach, weil durch das Einpressen des vorerst pumpfähigen Kernmaterials zwischen die randseitig durchgehend dicht miteinander verbundenen Schalen die gewünschte Aufwölbung der Schalen von selbst erreicht wird.
Die gewählte Anordnung der Trennwände hat darüber hinaus noch den Vorteil einer örtlichen Versteifung des Druckgefässes. Ausserdem kann durch die Anordnung von Zwischenwänden im Bereich der Rotationsachse ein zentraler Kanal vorgesehen werden, der von allen Kammern gleich gut erreichbar ist. Diese Zwischenwände sind entsprechend den Trennwänden aufgebaut, wobei die der jeweiligen Kammer zugewendete Schale der Zwischenwände zufolge der Druckbelastung der Trennwände üblicherweise auf Zug beansprucht wird. Um diese Zugbelastung günstig aufnehmen zu können, sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die hinsichtlich des zentralen Kanals äusseren Schalen der Zwischenwände eben ausgebildet.
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Da die Druckbelastbarkeit der einzelnen Kammern von der Verbindung der Trennwände mit dem Aussenmantel des Druckgefässes bzw. mit den benachbarten Trennwänden oder den Zwischenwänden abhängt, kommt dieser Verbindung besondere Bedeutung zu. Alle Schwierigkeiten werden dabei in vorteilhafter Weise dadurch gemeistert, dass die Trennwände jeweils über ein Anschlussprofil an den Aussenmantel des Druckgefässes bzw. an die benachbarten Trennwände oder an die Zwischenwände angeschlossen sind, dass die Anschlussprofile schweissgerechte Anschlusskanten zur Wand des Aussenmantels bzw. zu den Schalen der Trenn-bzw. Zwischenwände aufweisen und dass zwischen den Anschlusskanten kerbmilde Hohlkehlen vorgesehen sind.
Durch diese Anschlussprofile werden folglich günstige Schweissnähte sichergestellt und ausserdem kerbwirkungsbedingte Beschädigungen zufolge der Zwängungsbeanspruchungen vermieden, die auf Grund der verhinderten Radialverschiebungen auftreten.
Die örtliche Versteifung des Druckgefässes durch die Trennwände ergibt die Möglichkeit, dass das Druckgefäss ohne besondere Auflagemassnahmen abgestützt werden kann. Es müssen lediglich die das Gefäss stützenden Auflagefüsse im Bereich von Trennwänden angeschlossen werden.
Um eine zusätzliche Beulsicherung der Schalen der Trennwände zu erhalten, können die Schalen in den Kern der Trennwände ragende Verankerungskörper zur schubfesten Verbindung von Schalen und Kern aufweisen.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemässes kugelförmiges Druckgefäss im Horizontalschnitt und Fig. 2 den Anschluss einer Trennwand an den Aussenmantel des Druckgefässes im vergrösserten Massstab.
Wie Fig. 1 deutlich zeigt, wird das Druckgefäss --1-- durch radiale Trennwände --2-- in sektorförmige Kammern --3-- unterteilt, die beispielsweise bei einem Eindampfungsprozess verschiedenen Drücken und Temperaturen ausgesetzt sind. Die einen fischbauchförmigen Querschnitt aufweisenden Trennwände --2-bestehen jeweils aus zwei metallischen Schalen --4--, die einen drukfesten Kern --5-- umschliessen und randseitig miteinander zugfest verbunden sind. Dadurch wird eine den auftretenden Bedingungen gerecht werdende biegesteife Platte erhalten, bei der die Biegebelastungen durch die schalen --4-- aufgenommen werden, während der Kern --5-- im wesentlichen nur Druckbeanspruchungen unterworfen ist und gewissermassen als Abstandhalter für die Schalen --4-- dient.
Diese Trennwände --2-- sind im Bereich der Rotationsachse des Druckgefässes-l--mit den jeweils benachbarten Trennwänden über an deren vertikalen Rändern zugfest angeschlossene Zwischenwände --6-- verbunden, die einen zentralen Kanal --7-- bilden und ebenfalls aus zwei einen druckfesten Kern --8-umschliessenden Schalen --9-- bestehen. Wegen der bei einer Druckbelastung auftretenden Auflagerreaktion der Trennwände --2-- ist die hinsichtlich des zentralen Kanals --7-- äussere Schale --9-- der Zwischenwände --6-- eben ausgebildet, um die auftretende Zugbeanspruchung besser aufnehmen zu können.
Der Anschluss der Trennwände --2-- an den Aussenmantel des Druckgefässes --1-- erfolgt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, über Anschlussprofile --10--, die schweissgerechte Anschlusskanten --11-- zum Aussenmantel des Druckgefässes-l-und zu den Schalen --4-- der Trennwände --2-- zur Bildung vorteilhafter Schweissnähte aufweisen. Um Kerbwirkungen zu vermeiden, sind zwischen den Anschlusskanten kerbmilde Hohlkehlen vorgesehen, deren Radius vorteilhafterweise in der Grösse der Stärke des Aussenmantels des "Druckgefässes --1-- liegt.
Zur Abstützung des Druckgefässes --1-- sind Auflagefüsse --12-- vorgesehen, die im Bereich von Trennwänden liegen und daher die örtliche Versteifung des Druckgefässes durch diese Trennwände ausnutzen. Die den Kammern --3-- zugekehrte Oberfläche des Aussenmantels des Druckgefässes --1--, der Trennwände --2-- und der Zwischenwände --6-- können im Bedarfsfall mit Chromnickelstahl plattiert werden, um diese Konstruktionsteile vor Korrosion zu schützen. Die Anschlussprofile-11-tragen dann eine Auftragsschweissung aus diesem Edelstahl, wie dies in Fig. 2 über das Bezugszeichen --13-angedeutet wird.
Der Kern --5-- der Trennwände --2-- kann schliesslich mit den Schalen --4-- noch über Verankerungskörper --14-- verbunden sein, um eine bessere Beulsicherheit zu erhalten.