DE1136313B

DE1136313B - Double-walled pressure vessel

Info

Publication number: DE1136313B
Application number: DEP24260A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Rubo
Original assignee: Pintsch Bamag AG
Current assignee: Pintsch Bamag AG
Priority date: 1960-01-16
Filing date: 1960-01-16
Publication date: 1962-09-13

Description

Doppelwandiger Druckbehälter Zum Korrosionsschutz chemisch beanspruchter Behälter wird die Auskleidetechnik angewendet. Die einzelnen Auskleidungsbleche haben dabei eine Größe bis zu etwa 2 1 m2. Die größten Abmessungen der Bleche sind wegen relativ geringer Schweißkosten am wirtschaftlichsten, aber bei Druckbehältern oder mit Flüssigkeiten gefüllten Lagerbehältern ohne Überdruck auf dem Flüssigkeitsspiegel bisher nur unter Verwendung relativ dünner Auskleidungen bis etwa 0,5 mm üblich und dann allein in Verbindung mit angepunkteten Leisten im Bereich der Schweißnähte, da ohne die Leisten erhöhte Rißgefahr besteht. Die Leisten erleichtern nicht allein die Schweißarbeiten, was gewöhnlich als Hauptzweck bezeichnet wird, sondern erhöhen auch die Nahttragfähigkeit, so daß sich bei einer Dehnung der Blechfelder, insbesondere durch Einfüllen und Unterdrucksetzen des Prozeßmediums in den Behälter, die Schweißnähte relativ wenig an der Blechverformung beteiligen.Double-walled pressure vessel For protection against chemically stressed corrosion The lining technique is used for containers. The individual lining sheets have a size of up to about 2 1 m2. The largest dimensions of the sheets are Most economical due to relatively low welding costs, but with pressure vessels or storage containers filled with liquids without excess pressure on the liquid level so far only common with the use of relatively thin linings up to about 0.5 mm and then only in connection with spot-welded strips in the area of the weld seams, since there is an increased risk of cracking without the strips. The ledges do not make it easier on their own the welding work, which is usually referred to as the main purpose, but increase it also the seam load-bearing capacity, so that when the sheet metal fields are stretched, in particular by filling and pressurizing the process medium into the container, the weld seams participate relatively little in sheet metal deformation.

Durch die angeschweißten Streifen werden die Schweißnähte, die nicht nur fest, sondern auch dicht sein müssen, in gewissem Maße entlastet, nicht aber die Verbindungsstelle insgesamt. Die mechanische Beanspruchung der Schweißnaht steht mit ihrer Dichtigkeit insofern in Beziehung, als durch eine Zugbeanspruchung der Schweißnähte etwa vorhandene Poren oder Anrisse aufgeweitet bzw. verlängert werden können.The welded-on strips remove the welds that are not only have to be tight, but also tight, relieved to a certain extent, but not the junction as a whole. The mechanical stress on the weld seam is in place with their tightness in relation to the extent that a tensile stress of the Any existing pores or cracks are widened or lengthened can.

Bei größeren Blechdicken können Streifen unter oder über der Schweißnaht im Betrieb stören. Um die Schweißnaht auf andere Weise zu entlasten, wurde bereits empfohlen, den Raum zwischen der Auskleidung und der Behälterwandung mit einem flüssigen Medium zu füllen, das sich nach dem Eingießen verfestigt. Durch das Hintergießen wird eine gute Abstützung der Auskleidungsbleche an der Behälterwand erzielt, so daß durch das Anpressen der Auskleidung infolge des Behälterinnendruckes keine wesentlichen Zusatzbeanspruchungen im Blechfeld bzw. an den Schweißnähten zu erwarten sind. In gleicher Absicht wurde vorgeschlagen, den Raum zwischen einem korrosionsbeständigen Schutzhemd und dem Behälter mit einem Gas zu füllen und dessen Druck so zu halten, daß ein Gegendruck auf das Hemd ausgeübt wird der- ein Verformen des Hemdes in unerwünschtem Maße verhindert. Für Auskleidungen, die im Gegensatz zu Schutzhemden an relativ vielen Punkten oder/und über längere Strecken mit dem Behältermantel verbunden sind, wurde ein hydrostatischer Gegendruck bisher noch nicht angewendet. With greater sheet thicknesses, strips can be placed under or over the weld seam interfere with operation. In order to relieve the weld seam in another way, has already been recommended to fill the space between the liner and the container wall with a liquid To fill medium that solidifies after pouring. By back-pouring if the lining sheets are well supported on the container wall, see above that by pressing the lining due to the internal pressure of the container no significant Additional stresses in the sheet metal field or at the weld seams are to be expected. In same intention has been proposed to the space between a corrosion-resistant To fill the protective shirt and the container with a gas and to maintain its pressure so that that a counter-pressure is exerted on the shirt, which results in undesirable deformation of the shirt Dimensions prevented. For linings that are relatively unlike protective shirts many points and / or over long distances are connected to the container shell, hydrostatic back pressure has not yet been applied.

Andererseits ist jedoch bekannt, einen Druck- behälter mit einer Umwicklung aus Kunststoffschnur, die im Gegensatz zu Stahldraht eine große Wärmedehnung besitzt, in der Weise zu versehen, daß die Umwicklung auf einen den Druckmantel im Abstand umgebenden Wellblechmantel aufgebracht und der Zwischenraum der so gebildeten Doppelwand mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, so daß die Flüssigkeit, die eine der Umwicklung etwa entsprechende Wärmedehnung besitzt, den Druck von der Innenwand über die Außenwand auf die Umwicklung überträgt. Diese Anordnung ist hinsichtlich der Beanspruchung ungünstiger zu bewerten als eine Auskleidung, die schon bei geringem Behälterdruck sich an der Außenwand abstützt, weil bei der bekannten Anordnung infolge des konstanten Volumens der Flüssigkeit der Durchmesser der Innenwand unter dem Innendruck stärker wächst als der Durchmesser der Außenwand. On the other hand, however, it is known that a pressure container with a wrap made of plastic cord, which, in contrast to steel wire, has a high thermal expansion, to be provided in such a way that the wrapping on one of the pressure jacket at a distance surrounding corrugated iron jacket applied and the space between the double wall formed in this way is filled with a liquid, so that the liquid that is one of the wrapping has approximately corresponding thermal expansion, the pressure from the inner wall over the outer wall transfers to the wrapping. This arrangement is in terms of stress to be assessed less favorably than a lining that is already at low tank pressure is supported on the outer wall, because in the known arrangement due to the constant Volume of the liquid the diameter of the inner wall under the internal pressure stronger grows as the diameter of the outer wall.

Die Erfindung bezweckt eine wirksame Entlastung von Behälterauskleidungen, insbesondere Großflächenauskleidungen unter Verwendung eines hydrostatischen Gegendruckes und betrifft einen doppelwandigen Druckbehälter mit einem Zwischenraum, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die den Druck von der Innenwand auf die Außenwand überträgt. The invention aims to effectively relieve the load on container linings, in particular large area linings using a hydrostatic counter pressure and relates to a double-walled pressure vessel with an interspace with is filled with a liquid that reduces the pressure from the inner wall to the outer wall transmits.

Der Behälter ist dadurch gekennzeichnet, daß die innere Auskleidung mit vorzugsweise nach innen gerichteten Auswölbungen versehen ist.The container is characterized in that the inner liner is provided with preferably inwardly directed bulges.

Die Wandung von Druckbehältern erfährt unter Einwirkung des Innendruckes eine zunächst elastische Dehnung. Dieser muß eine aufgeschweißte, unter Druck dicht anliegende Auskleidung folgen, so daß sie die gleiche Dehnung erfährt. Dadurch können vor allem bei Werkstoffen mit empfindlichen Verbindungsstellen, z.B. Titan, kritische Spannungen auftreten, bevor die höchstzulässige Behälterspannung erreicht ist. Eine Entlastung der Verbindungsstelle würde zur Erhöhung der Betriebssicherheit von Großflächenauskleidungen beitragen. Diese Entlastung wird erfindungsgemäß durch gleichbleibenden hydrostatischen Druck vor und hinter der Auskleidung erzielt, indem die Auskleidungsbleche mit Dehnungswellen versehen werden. The walls of pressure vessels are exposed to internal pressure an initially elastic stretch. This must be welded on, tight under pressure adjacent lining so that it experiences the same stretch. This allows especially for materials with sensitive joints, e.g. titanium, critical Tensions occur before the maximum allowable tank tension is reached. One Relief of the connection point would increase operational safety of large area linings. This relief is according to the invention by constant hydrostatic pressure in front of and behind the lining achieved by the lining sheets are provided with expansion waves.

Eine andere Möglichkeit bestände für gekrümmte ausgekleidete Flächen darin, daß sich die Auskleidung bei Dehnung der gekrümmten Behälterwandung ohne eigene Verlängerung in Richtung auf die Sehne zwischen den Fixpunkten der Auskleidung abhebt. Another possibility would be for curved, lined surfaces in that the lining is stretched without the curved container wall own extension towards the tendon between the fixed points of the lining takes off.

Beim zylindrischen Behälter liegt eine Krümmung nur in Umfangsrichtung vor. Daß bei in Längsrichtung nicht gewölbten Auskleidungsblechen keine Entlastung möglich ist, wirkt sich praktisch nicht übermäßig bedeutsam aus, weil die Längsspannung nur halb so groß ist wie die Umfangsspannung. Doch wird durch Abheben des Auskleidungsbleches der Spalt zwischen diesem und dem Behältermantel und damit auch das Volumen des Spaltraumes vergrößert.In the case of a cylindrical container, there is only a curvature in the circumferential direction before. That there is no relief in the case of lining sheets that are not arched in the longitudinal direction is possible, is practically not excessively significant because the longitudinal tension is only half as large as the hoop stress. However, by lifting the lining sheet the gap between this and the container jacket and thus also the volume of the Gap enlarged.

Daher muß zur Erhaltung oder bei steigendem Behälterdruck zur Erhöhung des Gegendruckes hinter der Auskleidung Stützmedium nachströmen. Um der Volumenvergrößerung gerecht zu werden, sind in diesem Fall Steueraggregate erforderlich, die unerwünschte Aufwendungen und Kosten verursachen.Therefore, it must be increased to maintain or increase the tank pressure of the counterpressure behind the lining. To the volume increase In this case, control units are required, which are undesirable Cause expenses and costs.

Dagegen wird bei der Erfindung ein geeigneter Gegendruck dadurch erzeugt, daß der Raum hinter der Auskleidung mit einem praktisch inkompressiblen Medium gefüllt wird, wobei nach der Füllung keine Veränderung der Flüssigkeitsmenge vorgenommen wird. Der Spaltraum zwischen Auskleidung und Behälterwandung wird also nach der Füllung dicht verschlossen. In diesem Fall wirkt das Auskleidungsblech wie eine Membran, stimmt also Behälterinnendruck und Gegendruck hinter der Auskleidung selbsttätig aufeinander ab. Bei diesem bisher noch nicht angewendeten Vorgehen werden Sondereinrichtungen eingespart.In contrast, in the invention, a suitable counter pressure is generated by that the space behind the lining is filled with a practically incompressible medium is made, with no change in the amount of liquid made after filling will. The gap between the lining and the container wall is so after Filling tightly closed. In this case, the lining sheet acts like one Membrane, so the internal pressure of the tank and the counterpressure behind the lining are correct automatically off each other. This procedure, which has not yet been used, involves special facilities saved.

Wenn die Füllung hinter der Auskleidung so weit betrieben wird, daß sich das Auskleidungsblech gegenüber dem Behältermantel zumindest in gewissen Abschnitten mehr oder weniger wellenartig ausbeult, kann sich das von der Dehnung des Mantels mitgenommende Blech strecken, ohne daß sich das Volumen des Spaltraumes hinter der Auskleidung merklich vergrößert. Dadurch wird eine schädliche Änderung des Druckgefälles vor und hinter der Auskleidung weitgehend vermieden. Dieser Umstand ist nicht nur im Hinblick auf die mechanische Beanspruchung der Auskleidung, sondern auch hinsichtlich ihrer Dichtigkeit von Vorteil. When the filling is operated so far behind the lining that the lining plate is opposite the container shell at least in certain sections more or less wave-like bulges, this can be caused by the stretching of the jacket Stretch the sheet that has been taken along without the volume of the gap behind the Lining noticeably enlarged. This creates a detrimental change in the pressure differential largely avoided in front of and behind the lining. This fact is not only with regard to the mechanical stress on the lining, but also with regard to their tightness an advantage.

Der beschriebene Entlastungseffekt tritt nur bei leicht verschiebbarem Stützmedium auf. Bei den bereits angewendeten verfestigten Stützmedien wäre eine Annäherung von Auskleidungsblech und Behältermantel, die bei Flüssigkeitsfüllung zu einer weitgehenden Entlastung der Bleche führt, nur in Verbindung mit einer höheren Zugbeanspruchung der Auskleidungsbleche zu erreichen. The described relief effect only occurs with a slightly movable Support medium on. For the solidified support media that have already been used, one would be Approach of the lining sheet and the container shell, which occurs when the liquid is filled leads to a substantial relief of the sheets, only in connection with a higher one To achieve tensile stress on the lining sheets.

Die Entlastung ist ferner im Hinblick auf die mechanische Widerstandsfähigkeit erst von einer gewissen Größe der Auskleidungsfelder ab sinnvoll. Bei den für Auskleidungsblechdicken ab 1 mm bisher üblichen Abmessungen, z. B. 100 1000 mmD (lange Seite in Umiangsrichtung des Zylinders) ist die von den langen Seitennähten der Auskleidung zu übernehmende Blechspannung zu gering, als daß ein beträchtlicher Vorteil zu erwarten wäre. Andererseits sind die Höchstabmessungen der Blechfelder zumindest unbewußt auf Grund von Betriebserfahrungen nach den gekennzeichneten Blechspannungen festgelegt. Die leichte Verschiebbarkeit des Stützmediums gestattet ferner einen Ausgleich der Wärmedehnungen bzw. eine Veränderung des Stützmittelvolumens bei Erwärmung, ohne daß sich im Auskleidungsblech unerwünschte Spannungen in größerem Maße bilden. The relief is also in terms of mechanical resistance only makes sense from a certain size of the lining fields. With those for lining sheet thicknesses from 1 mm up to now usual dimensions, z. B. 100 1000 mmD (long Side in the circumferential direction of the cylinder) is the one to be taken over by the long side seams of the lining Sheet tension too low for any considerable benefit to be expected. on the other hand the maximum dimensions of the sheet metal fields are at least unconsciously based on operational experience determined according to the marked sheet metal stresses. The ease of movement of the support medium also allows a compensation of the thermal expansions or a change of the proppant volume when heated, without undesirable in the lining sheet Form tensions to a greater extent.

Der Mechanismus und die Bedeutung wellenförmiger Ausbeulungen in der Auskleidung ist in der Zeichnung näher erläutert, wobei die Darstellung als Längsschnitt sowie auch als Querschnitt durch einen zylindrischen Behälter aufgefaßt werden kann, da der Effekt in der gekrümmten als auch in gerader Richtung auftreten kann, wenn auch in der gekrümmten Richtung stärker. In Fig. 1 und 3 ist gezeigt, daß die Welle vorzugsweise nach außen gerichtet sein muß. The mechanism and meaning of undulating bulges in the lining is explained in more detail in the drawing, the representation as Longitudinal section as well as a cross section through a cylindrical container can be because the effect can occur in the curved as well as in the straight direction can, albeit stronger in the curved direction. In Fig. 1 and 3 it is shown that the shaft must preferably be directed outwards.

Eine Welle nach innen gemäß Fig. 2 würde zwar ebenfalls eine praktisch spannungsfreie Verlängerung des Auskleidungsbleches bei Behälterdehnung gestatten; indessen würde sich beim Strecken der Spaltraum vergrößern, so daß bei konstantem Volumen des Stützmediums der Behälterinnendruck das verlängerte Auskleidungsblech entsprechend dem alten Stützvolumen eindrücken würde. Die Höhe des Spannungsanstieges hängt zwar von der Länge der Welle ab; indessen ist offensichtlich, daß die entlastende Wirkung einer nach außen gerichteten Welle größer ist als bei entgegengesetzter Wellenrichtung.An inward wave according to FIG. 2 would also be practical allow tension-free extension of the lining sheet in the event of container expansion; meanwhile, the gap would increase when stretching, so that with constant Volume of the support medium the internal pressure of the tank the elongated lining sheet would push in according to the old support volume. The amount of voltage surge depends on the length of the wave; however, it is obvious that the exonerating Effect of an outwardly directed wave is greater than that of the opposite Wave direction.

Wellenartige Ausbeulungen der beschriebenen Art können einmal durch einen geeigneten Überdruck bei der Füllung des Raumes hinter der Auskleidung mit der Flüssigkeit erzeugt werden, ferner durch spanlose Formgebung mit geeigneten Einrichtungen vor oder nach dem Befestigen der Großflächenauskleidung in dem Behälter. Wave-like bulges of the type described can go through once a suitable overpressure when filling the space behind the lining with the liquid are generated, furthermore by non-cutting shaping with suitable Means before or after fixing the large area lining in the container.

Falls der Raum hinter der Auskleidung im drucklosen Zustand des Behälters wegen eines unzulässig hohen statischen Druckes der Flüssigkeitssäule nicht ganz gefüllt werden darf, können die wellenförmigen Ausbeulungen oder ähnlich wirkende Einrichtungen als Speicher dienen. In diesem Fall wird erst durch den Behälterinnendruck die gesamte Ausbeulung bzw. If the space behind the lining is in the unpressurized state of the container not quite because of an impermissibly high static pressure of the liquid column may be filled, the wave-shaped bulges or similar ones Facilities serve as storage. In this case, it is only through the pressure inside the container the entire bulge or

Mantelfläche von der Stützflüssigkeit benetzt. Bei Ablassen des Behälterdruckes fließt das Stützmedium wieder nach unten ab, so daß sich im Spaltraum der Auskleidung kein kritischer statischer Druck bilden kann.The outer surface is wetted by the supporting liquid. When the tank pressure is released the support medium flows down again so that the lining is in the gap no critical static pressure can form.

Claims

PATENT CLAIM: Double-walled pressure vessel with an intermediate space, which is filled with a liquid that relieves the pressure from the inner wall to the outer wall transfers, characterized in that serving as a lining inner wall with is preferably provided inwardly directed bulges.

References considered: U.S. Patent No. 2507778.