DE1016240B - Hochdruckzylinder - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Zylinder, der bei einem verhältnismäßig großen Durchmesser einen inneren Überdruck von mehreren tausend Atmosphären aushalten kann. Ein derartiger Zylinder kann beispielsweise als Mantel für einen Kessel dienen, der für die Durchführung eines chemischen Prozesses unter hohem Druck verwendet wird.

Es ist nicht möglich, einen Hochdruckzylinder für einen sehr hohen Druck wie ein Rohr aus massivem Material herzustellen, weil bei großer Wanddicke die Spannungsverteilung sehr ungünstig wird. Die Spannung fällt nämlich sehr schnell mit zunehmendem Abstand von der Innenfläche des Zylinders, so daß eine Vergrößerung der Wandstärke die Festigkeit des Zylinders nur unbedeutend erhöht. Kann man aber in irgendeiner Weise der äußeren Schicht der Zylinderwand eine Vorspannung geben, so wird das Vermögen des Zylinders, einem inneren Überdruck zu widerstehen, bedeutend erhöht. Ein Hochdruckzylinder wird deshalb gewöhnlich aus einem verhältnismäßig dünnwandigen Rohr mit einem oder mehreren hierauf aufgeschrumpften Mänteln hergestellt. Die Vorspannung kann aber auch durch das Umwickeln des Zylinders mit einer oder mehreren Schichten aus Draht oder Band von hoher Festigkeit erhalten werden, wobei der Draht oder das Band auf das Rohr mit einer gewissen Vorspannung aufgewickelt wird. Diese Vorspannung soll von der einen Schicht zur nächstfolgenden in der Weise geändert werden, daß bei höchster Druckbeanspruchung des Zylinders die Spannung in dem Bandmantel von der innersten bis zur äußersten Schicht praktisch dieselbe ist. Bei Zylindern dieser Art wird aber die Festigkeit des Drahtes oder Bandes an den Verbindungs- und Umkehrstellen geschwächt, d. h. an den Stellen, wo das Band aus einer Schicht in die nachfolgende übergeht. Die Festigkeit des Draht- oder Bandmaterials kann deshalb nicht vollständig ausgenutzt werden.

Die Erfindung betrifft einen Hochdruckzylinder mit einem aufgewickelten Bandmantel, der so ausgeführt ist, daß das Band weder an den Verbindungsstellen noch beim Übergang zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schichten geschwächt wird. Der Zylinder nach der Erfindung besteht aus einem inneren Rohr mit verhältnismäßig kleiner Wandstärke, einem um das Rohr gewickelten Mantel aus mehreren Schichten eines schmalen Bandes oder eines Drahtes und aus zwei an den Enden des Rohres angebrachten Flanschen. Der Zylinder nach der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Bandmantel in zwei oder mehrere Gruppen aus einzelnen Lagen aufgeteilt ist, in welchen Gruppen das Band in sämtlichen Lagen denselben Steigungssinn hat, d. h. die Windungen zweier aufeinanderfolgender Lagen kreuzen sich nicht.

Hochdruckzy linder

Anmelder:

Allmänna Svenska Elektriska
Aktiebolaget, Västeräs (Schweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Missimg, Patentanwalt,
Gießen, Stephanstr. 3

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 18. März 1955

Baltzar von Platen, Stockholm,
ist als Erfinder genannt worden

Die Lagen zweier aufeinanderfolgender Gruppen haben aber einen verschiedenen Steigungssinn. Beim Übergang von einer Lage zur nächsten innerhalb einer Gruppe mit demselben Steigungssinn wird das Band um 180° um in den Flanschen des Zylinders befestigte Stifte umgebogen und zu dem Bandmantel zurückgeführt. Beim Übergang von der letzten Lage einer Gruppe zu der ersten Lage der nachfolgenden Gruppe wird das Band dagegen nur um 90° um die in den Flanschen angeordneten Stifte gebogen.

Wenn das Band verlängert werden muß, geschieht dies außerhalb des Bandmantels, und zwar zwischen dem Bandmantel und den in den Flanschen angeordneten Stiften. Das innere Rohr des Zylinders ist vorzugsweise mit den Flanschen so verbunden, daß es unabhängig von diesen seinen Durchmesser vergrößern oder verkleinern kann, aber es soll dabei im Verhältnis zu ihnen zentriert sein. Zu diesem Zweck erhält das Rohr wenigstens drei Ansätze und die Flanschen oder in diesen angebrachte bewegliche Ringe radiale Nuten, in denen die Ansätze sich radial verschieben können.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen schematisch einen Zylinder nach der Erfindung;

Fig. 3 und 5 eine praktische Ausführungsform.

Fig. 1 stellt einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 2 und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A. in Fig. 1 dar;

709 698/395

Fig. 3 ist eine Stirnansicht des Zylinders, wobei der eine Flansch teilweise fortgeschnitten ist;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Zylinders, mit einer geringen Zahl aufgewickelter Bandschichten;

Fig. 5 zeigt eine Art der Verbindung des inneren Rohres mit einem der Flansche.

In Fig. 1 bezeichnet 1 ein zylindrisches Rohr, das an beiden Enden eine Anzahl Ansätze 2 trägt. Auf jedem Ende des Rohres sitzt ein Flansch 3. Beide Flansche haben radial gerichtete Nuten 4 mit parallelen Seiten, in denen Ansätze 2 sich in radialer Richtung frei bewegen können. Hierdurch werden die geometrischen Achsen der Flansche und des Rohres im Verhältnis zueinander festgelegt, aber das Rohr kann sich frei erweitern oder zusammenziehen, je nach Veränderung des Druckes im Zylinder. 5 bezeichnet eine Anzahl von in den Flanschen 3 eingesetzten zylindrischen Stiften, und 6 eine Anzahl von Bolzen, welche die Flansche zusammenhalten. 7 ist eine Wand, die mit beiden Flanschen verbunden ist und das Moment von einem Flansch zum anderen überträgt. Hierdurch werden die Ansätze 2 entlastet, so daß sie sich leicht in den Nuten 4 der Flansche bewegen können. 8 bezeichnet das Stahlband, aus welchem der Mantel aufgebaut ist.

Das Band 8 wird auf das Rohr 1 in folgender Weise aufgewickelt: Das eine Ende des Bandes ist z.B. am linken Flansch 3 befestigt und ist mit einer gewissen Spannung um das Rohr von links nach rechts in einer Schraubenlinie dicht aneinanderliegend aufgewickelt. Das Band bedeckt dabei vollständig das Rohr, die Steigung ist gleich der Breite des Bandes". Am rechten Flansch verläßt das Band das Rohr 1 in tangentialer Richtung und wird um einen Stift 5 im rechten Flansch um 180° umgebogen und nun auf die schon aufgebrachte Lage nach links abgewickelt, aber mit demselben Steigungssinn, d. h., die Bänder beider Lagen kreuzen sich nicht. In dieser Weise werden -Y-Lagen, die x-Gruppe genannt, aufgewickelt. In dieser Gruppe wird das Band also zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lagen über die Stifte 5 um 180° gebogen und läuft von dort in demselben Steigungssinn, aber mit entgegengesetztem Wick'elsinn, auf der untenliegenden Lage des Mantels zurtFök. Nach der letzten Lage der .r-Gruppe wird das Band nur um 90° um den Stift 5 α umgebogen, und in der nächsten Lage, y-Lage genannt, wird das Band mit demselben Wickelsinn auf die darunterliegende Lage aufgewickelt. Der Steigungssinn der Schraube wechselt deshalb beim Übergang des Bandes von der einen zur anderen Gruppe. Danach wird noch eine Gruppe in derselben Weise wie die erste aufgewickelt. In dieser letzten Gruppe von Lagen wird also das Band wieder zwischen jeder Schicht um 180° um die Stifte 5 umgebogen und läuft nachher mit der gleichen Steigung, aber mit entgegengesetzter Wicklungsrichtung über eine vorhergehende Lage des Mantels.

Da das Band beim Übergang von der einen Lage zur anderen um 180° um die Stifte5 umgebogen wird, wird die Spannung in dem Band ein Drehmoment zwischen dem Rohr und den Flanschen hervorrufen. Das Band in der x-Gruppe und das Band in der 3>-Gruppe verursachen aber entgegengesetzte Momente Mx und My, welche durch eine zweckmäßige Wahl von ^-Schichten bzw. ^-Schichten bei einem gewissen Druck im Zylinder gleich groß gemacht werden können. Bei jedem anderen Druck wird aber der Unterschied der MomenteMx-My ungleich 0 werden, weil die Bandspannung eine Funktion des Druckes ist. Das resultierende Moment Mx-My ist in beiden Flanschen gleich und wird von dem einen Flansch zum anderen durch die Ansätze 2 und das Rohr 1 übertragen. Dies verursacht aber große Kräfte an den Ansätzen 2, so daß zwischen diesen und den Nuten große Reibungskräfte entstehen. Es ist deshalb zweckmäßig, das Moment Mx-My von einem Flansch zum anderen durch die Blechwand 7 zu übertragen.

Erforderliche Verbindungen beim Zusammensetzen des Bandes werden auf der geraden Strecke zwischen dem äußeren Flansch des Bandmantels und den Stiften vorgenommen. Die Verbindung wird dabei so ausgeführt, daß sie ebenso stark wird wie das Band selbst.

In Fig. 3 ist eine Stirnansicht des Zylinders in fertigem Zustand gezeigt. In dieser Ansicht ist der größte Teil des einen Flansches 3 als weggeschnitten gedacht. Der fertige Bandmantel ist mit 9 bezeichnet. In dieser Figur ist auch gezeigt, wie die Enden des Bandes an einem Flansch 3 befestigt werden. Das Band 8 wird in einem Schlitz im Stift 5 b eingelegt, und eine Hülse 10, die auf dem Band festgeklemmt wird, überträgt die Kraft von dem Band zu dem Stift.

Fig. 4 zeigt den Zylinder, wenn nur eine oder zwei Bandlagen auf das innere Rohr aufgewickelt sind. Diese Figur zeigt deutlich, wie das Band 8 beim Übergang von einer zur nächsten Lage um 180° um die Stifte 5 umgebogen wird. Die strichpunktierte Linie 11 zeigt die Größe des Bandmantels in fertigem Zustand.

In Fig. 5 ist gezeigt, wie das Rohr 1 und die Flansche 3 im Verhältnis zueinander so festgelegt werden können, daß kein Moment vom Flansch auf das Rohr übertragen werden kann. Im Flansch 3 ist ein Ring 12 drehbar angeordnet. In dem Ring sind radiale Nuten, in welchen die Ansätze 2 sich frei radial bewegen können. Da bei dieser Anordnung der Ring sich frei im Verhältnis zum Flansch drehen kann, muß das ganze Moment Mx-My von einem Flansch zum anderen durch die Blechwand 7 übertragen werden.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hochdruckzylinder mit einem inneren Rohr, einem um das Rohr gewickelten Bandmantel und mit zwei Flanschen, die an den Enden des Rohres angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandmantel in zwei oder mehrere Gruppen von Lagen gleichen Steigungssinns mit von einer Gruppe zur anderen wechselndem Steigungssinn aufgeteilt ist.

2. Hochdruckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band im Mantel beim Übergang von einer Lage zur nächstfolgenden in einer Gruppe um 180° um in den Flanschen angebrachte Stifte gebogen ist, während das Band beim übergang von der letzten Lage einer Gruppe zur ersten Lage einer folgenden Gruppe um 90° um in den Flanschen angebrachte Stifte gebogen ist.

3. Hochdruckzylinder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungsstücke zur Verlängerung des Bandes auf den Teilen des Bandes angebracht sind, die sich zwischen dem äußeren Flansch des Bandmantels und den Stiften in den Flanschen befinden.

4. Hochdruckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an beiden Enden mit drei oder mehreren Ansätzen versehen ist, welche in radialen Nuten in den Flanschen bei

Durchmesserveränderungen im Rohr radial bewegbar sind.

5. Hochdruckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an beiden Enden mit drei oder mehreren Ansätzen versehen ist, welche in radialen Nuten in in den Flanschen drehbar angeordneten Ringen bewegbar sind.

6. Hochdruckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flansche durch eine Blechwand verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 868 594; USA.-Patentschrift Nr. 2 629 354.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 709 «98/395 Ϊ.57