CH151309A - Hohlkörper für hohe Drücke. - Google Patents
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Description
Hohlkörper für hohe Drüeke. Stahlflaschen, Röhren, Dampfkessel etc. benötigen für bestimmte Drücke bei einer gegebenen Materialfestigkeit und einem ge gebenen Durchmesser bestimmte Wandstär ken. Diese Wandstärken lassen sich nach den Gesetzen der Festigkeitslehre, z. B. nach den Bachschen Formeln, berechnen. Bei der Berechnung solcher Hohlkörper ergibt sich die bekannte Tatsache, dass Hohlzylinder bei gleichem Durchmesser, gleichem Innendruck und gleichem Material die doppelte Wand stärke besitzen müssen wie Hohlkugelgefässe. Letztere benötigen also bei gleichem Fas sungsvermögen nur. halb so dicke Wandungen als Hohlzylinder. Die vorliegende Erfindung macht von dieser Tatsache Gebrauch, indem sie dem Hochdruckgefäss die Form eines Kugelstabes gibt. Der neue Hohlkörper besteht somit aus einer Reihe von sich überschneidenden Hohl kugeln, für die; wie Festigkeitsversuche er geben haben, die Formeln für die Berech nung von hohlkugelförmigen Gefässen gelten. Der neue Hohlkörper hat den Vorteil, dass er bei gleichem Inhalt wie ein zylindrischer Hohlkörper nur die halbe Wandstärke be sitzen muss und daher nur halb so schwer gemacht zu werden braucht. Stellt man aber den neuen Hohlkörper durch Umformung der üblichen zylindrischen Stahlflaschen her, der art, dass man in geeigneten Abständen den Zylinder zu Kugeln ausbaucht, so ergibt. sich bei gleichen Festigkeitsverhältnissen ein" <B>um</B> 70-90 % erhöhtes Fassungsvermögen. Vier verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeich nung teils in Seitenansicht und teils im Längsschnitt dargestellt. Fig.1 zeigt eine erste Ausführungsform des Hohlkörpers für hohe Drücke, bestehend aus vier aneinander stossenden Kugelzonen b1, b@, b0, b . Die ge strichelten Linien deuten die ursprüngliche zylindrische Form an, wie sie beispielsweise bei den Hochdruckflaschen bisher üblich war. Nach Auflegen einer Matrize wird der zylin drische Hohlkörper in beliebiger Weise im kalten oder warmen Zustand zu der Kugel stabform aufgebläht. In die gebildeten Ein schnürungen können nach Fertigstellung Ver stärkungsringe a eingelegt werden. Die Ringe sind in ihrem Querschnitt dreieckig, ähnlich wie die Dezimalwagenstäble, um ihnen auf dem Hohlkörper eine schmale Auflage zu geben; so dass nur ein geringer Materialauf wand erforderlich ist, weil sie nur den Über druck aufzunehmen haben, der bedingt durch die hohlkegelförmige Gestaltung des Behäl ters ihrer kleinen Auflagefläche rechnerisch zukommt. Fig. 2 zeigt einen gegossenen Hohlkörper. Bei diesem sind an den Einschnürstellen zwischen den Kugelzonenteilen b', <I>b2,</I> bg, b4 mitgegossene Verstärkungsringe a' vorge sehen. Fig. 3 zeigt einen Hohlkörper, dessen ur sprüngliche zylindrische Form (ausgezogene Linien) erst durch Drosselung an den Ein schnürungsstellen im Durchmesser verkleinert und dann zwischen den Einschnürungsstellen zur Kugelstabform aufgebläht wurde (ge strichelt angedeutet). In Fig. 4 ist die wirtschaftlich günstigste Form dargestellt. Für die Gestalt der kLigel- stabförmigen Hohlkörper sind drei Grössen massgebend, nämlich der Abstand d der Ein schnürungen voneinander, der Durchmesser c der Einschnürungen und der Durchmesser e der kugeligen Ausbauchungen. Eine optimale Lösung wird erreicht, wenn<I>c = d</I> ist. Der Durchmesser- ergibt sich somit, als die Hypo- thenuse eines rechtwinkelig-gleichschenkeligen Dreieckes mit den Katheten c und d. Rech nerisch < ausgedrückt ist der Innendurchmesser der Hohlkugelzonen = EMI0002.0023 Durch das Aufblähen ist der Rauminhalt vergrössert, die Wandstärke jedoch geschwächt worden. -Da bei der Kugelform jedoch die Wandstärke nur die Hälfte der Wandstärke des Zylinders bei gleicher Beanspruchung zu sein. braucht, so kann das-Aufblähen bis zur Verkleinerung der Wandstärke auf die Hälfte erfolgen, (im den gleichen Innendruck, wie der ursprüngliche zylindrische Körper auszu halten. In diesem Falle beträgt der Raum gewinn 70--90 0%. Dies soll an einem Bei spiel gezeigt werden, bei dem die für die Ausführungsform nach Fig. 4 aufgestellten Bedingungen eingehalten wurden. Bei einem Hohlzylinder ist bekanntlich der Rauminhalt <I>=</I> 7r <I>. EMI0002.0034 </I> # h, wobei<I>h</I> die Höhe und r der innere Durchmesser ist. Bei der doppelten Holalkrrgelzone (um eine solche handelt es sich im vorliegenden Falle) ist der Raum inhalt<I>=</I> 7c # EMI0002.0041 # (3 .R,' -f- 3 R2 -j- h.2) <I>. 2,</I> wo bei lt die Höhe der einfachen Kugelzone be deutet, R, den grössten Radius,<B>Bi</B> den kleinsten Radius. Nach dieser Rechnung ergibt sich beispielsweise bei einem kugel- stabförmigen Hohlkörper, der aus einer zy lindrischen Grasflasche umgeformt wurde, deren ursprünglicher Innendurchmesser zirka 200 mm und deren Wandstärke zirka 8 mm betrug, ein Raumgewinn von rund<B>75</B> 01o. Werden die Kugelzonenabstände kleiner ge nommen, so verändert sich der Raumgewinn, ohne dass das (-efäss an Druckfestigkeit zu nimmt. Werden die Abstände grösser ge- nommeir, nimmt die Raumvergrösserung wohl in der dritten Potenz zu, die Wandstärke jedoch im Quadrat ab. Es würde also bei spielsweise bei einem doppelten Zonenab stand eine achtfaehe Raumvergrösserung zu verzeichnen sein, jedoch eine vierfache Wand schwächung eintreten, so dass unter Berück- siobtigung des doppelten Durchmessers ein achtmal kleinerer Druckwiderstand sich er rechnet und somit die Menge des kompri mierten Gases die gleiche bliebe. Aus diesem Beispiel wird auch klar, dass man die oben erwähnten günstigsten Bedingungen; wonach der Innendurchmesser der Hohlkugelzonen = EMI0002.0067 ist, vorteilhafterweise einhält. Wenn zylindrische Hohlkörper in kaltem Zustande aufgebläht und deren Wandungen über die Streekgrearze hinaus gedehnt werden, können sie auch noch zwecks Umsehichtung ihrer Moleküle durch ein Glühverfahren nach behandelt (vergütet) werden, wodurch sie eine noch höhere Festigkeit erhalten.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH I: Hohlkörper für hohe Drücke, dadurch ge kennzeichnet, dass derselbe aus aneinander stossenden Kugelzonen besteht, so dass er die Form eines Kugelstabes besitzt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Hohlkörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in die Einschnürungen den Innendruck aufnehmende Ringe ver legt sind. Hohlkörper nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe im Querschnitt dreieckig sind und mit einer Dreieckspitze auf den Einschnürungen aufliegen. Hohlkörper nach Patentanspruch I aus Gruss, dadurch gekennzeichnet, dass der (russ an den Einschnürungen ringförmig verstärkt ist.d. Hohlkörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Kugelzonen dein Durchmesser des Kugel- schnittkreises wenigstens annähernd ent spricht, so dass der Innendurchmesser der Hohlkugelzone = EMI0003.0014 ist. PATENTANSPRUCH II: Verfahren zur Herstellung des Hohlkör pers nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass ein zylindrischer Hohlkörper in einer Matrize unter Druck zu der Kugel stabform aufgebläht wird. UNTERANSPRü CHE 5.Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass vorgängig dem Auf blähen der Hohlkörper in gewählten Ab ständen ringförmig eingeschnürt wird. G. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper nach dem Aufblähen zwecks Umschichtung seiner 11Zoleküle einem Glühverfahren unterworfen wird.
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