DE1171684B

DE1171684B - Connection element for intersecting corrugations on expansion containers or envelopes

Info

Publication number: DE1171684B
Application number: DES67004A
Authority: DE
Inventors: Pierre Girot
Original assignee: LE METHANE LIQUIDE SA; TRANSP ET de la VALORISATION D
Current assignee: LE METHANE LIQUIDE SA; TRANSP ET de la VALORISATION D
Priority date: 1959-02-20
Filing date: 1960-02-09
Publication date: 1964-06-04

Description

Verbindungselement für sich kreuzende Wellungen an Dehnbehältern oder -umhüllungen Die Erfindung betrifft eine Knotenpunktausbildung von sich kreuzenden Wellungen an Dehnbehältern oder -umhüllungen aus Metallblech, die eine mindestens zweidimensionale Ausdehnung aufweisen. Zahlreiche Geräte von großen Abmessungen mit einer metallischen Umhüllung haben eine von der Umgebungstemperatur abweichende Arbeitstemperatur, sei es, daß sie niedriger oder höher liegt. Dies gilt beispielsweise für Vorratsbehälter für verflüssigte Gase, Wärmeaustauscher, chemische Reaktionsgefäße u. dgl. Solche Geräte sind mit Dehnungsstößen ausgerüstet, um aufeinanderfolgende Dehnungen und Zusammenziehungen der Verkleidung im Verlauf aufeinanderfolgender Betriebsperioden und Ruhepausen zu gestatten. Im allgemeinen sind diese Stöße längs zwei senkrechten Richtungen der Metallumhüllungen angeordnet. Wenn diese Metallhülle aus einem gentigend dünnen Blech besteht, um eine gewisse Biegsamkeit zu bieten, kann man Stöße verwenden, die aus einer oder mehreren parallelen Wellungen des Bleches gebildet sind.Connection element for intersecting corrugations on expansion tanks or envelopes The invention relates to a node formation of intersecting Corrugations on expansion containers or casings made of sheet metal, which have at least one have two-dimensional expansion. Numerous devices of large dimensions with a metallic cover have a temperature that differs from the ambient temperature Working temperature, be it that it is lower or higher. This is the case, for example for storage tanks for liquefied gases, heat exchangers, chemical reaction vessels and the like. Such devices are equipped with expansion joints to successive Expansions and contractions of the cladding in the course of successive ones Allow periods of operation and breaks. Generally these joints are longitudinal arranged two perpendicular directions of the metal sheaths. If this metal shell consists of a thin sheet of metal in order to offer a certain flexibility, one can use joints that consist of one or more parallel corrugations of the sheet metal are formed.

Die Benutzung solcher einfachen und wirksamen Stöße bringt jedoch gewisse Schwierigkeiten infolge der Tatsache mit sich, daß es unmöglich ist, eine völlig befriedigende Verbindung der zwei senkrechten Wellungen in ihrer Kreuzungszone herzustellen. Tatsächlich können die Anschlußlinien der beiden Wellungen nicht gleichzeitig den Verlagerungen in den beiden senkrechten Richtungen.folgen, und man muß in der Kreuzungszone Deformationen des Metalls hinnehmen. Diese Zone stellt daher einen Spannungskonzentrationspunkt dar, der mitunter ein Ausgangspunkt für Risse ist.However, the use of such simple and effective pushes brings certain difficulties due to the fact that it is impossible to get one completely satisfactory connection of the two vertical corrugations in their intersection zone to manufacture. In fact, the connecting lines of the two corrugations cannot be at the same time follow the displacements in the two perpendicular directions, and one must in the Accept deformations of the metal at the crossing zone. This zone therefore represents a Stress concentration point, which is sometimes a starting point for cracks.

Zwar ist es bekannt, elastisch bewegliche Behälter mit beliebig veränderlicher Höhe aus zwei gleich großen abgestumpften Pyramiden herzustellen, die gemeinsam in zwei ebene, senkrecht zur Bewegungsrichtung stehende Scheiben übergeführt werden können, doch ist es nicht möglich, diese Vorrichtung als Verbindung zwischen zwei gekreuzten Wellungen auszubilden, da voneinander unabhängige Bewegungen nicht möglich sind, ohne daß zusätzliche Spannungen auftreten. Auch sind Elemente zur Verbindung zweier Teile einer in eine Luft- oder Gasleitung mit rechteckigem Querschnitt eingesetzte Dehnungsverbindung bekannt, jedoch können auch solche Verbindungselemente nicht für die Kreuzungszone zweier Dehnungswellen, die senkrecht zueinander verlaufen, verwandt werden. Schließlich ist es auch bekannt, bei zwei gekreuzten Wellungen, die Ausdehnungen ermöglichen sollen, Einbuchtungen im Stahlblech an den Ecken der Kreuzung anzubringen. Solche Einbuchtungen aber bilden nicht verformbare Oberflächen, wie z. B. Dreiflächner, so daß bei einer Deformation des Behälters die Oberfläche örtlich gedehnt und somit geschwächt wird.Although it is known, elastically movable container with arbitrarily variable Establish height from two equally large truncated pyramids that share can be converted into two flat panes perpendicular to the direction of movement can, but it is not possible to use this device as a link between two to form crossed corrugations, since independent movements are not possible without additional stresses occurring. Also are elements of connection two parts one inserted into an air or gas pipe with a rectangular cross-section Expansion joint known, but such connecting elements cannot either for the crossing zone of two expansion waves that run perpendicular to each other, be used. Finally, it is also known that with two crossed corrugations, the expansion should allow indentations in the steel sheet at the corners of the To attach intersection. Such indentations, however, form non-deformable surfaces, such as B. Dreiflächner, so that in the event of a deformation of the container, the surface is locally stretched and thus weakened.

Die Erfindung gestattet, die vorstehend angegebenen Mängel zu vermeiden und liefert Knotenpunktausbildungen von sich kreuzenden Wellungen, die in der Lage sind, gleichzeitig deren Dehnungen oder Zusammenziehungen ohne oberflächliche Ausdehnung oder Verkürzung des Metalls zu folgen. Sie gestattet insbesondere den Bau von Behältern sehr großen Fassungsvermögens für verflüssigte Gase von sehr niedrigem Siedepunkt, wie für flüssiges Methan, Äthylen, Sauerstoff oder Stickstoff.The invention makes it possible to avoid the deficiencies indicated above and provides nodal formations of intersecting corrugations that are capable of are at the same time their expansions or contractions without superficial expansion or shortening the metal to follow. In particular, it allows the construction of containers very large capacity for liquefied gases with a very low boiling point, as for liquid methane, ethylene, oxygen or nitrogen.

Die erfindungsgemäße Knotenpunktausbildung von sich kreuzenden Wellungen an Dehnhehältern oder -umhüllungen, die eine mindestens zweidimensionale Ausdehnung aufweisen, besteht aus einer im wesentlichen ebenen Firstfläche mit daran anschließenden abwickelbaren Flächen, wie sie bei räumlichen Gelenken von elastisch beweglichen Behältern bekannt ist, wobei die Firstfläche und die abwickelbaren Flächen eine zusammenhängende abwickelbare Fläche bilden, die unmittelbar oder durch ebenfalls abwickelbare Hilfsflächen an die Wellungen angeschlossen ist und nüt diesen abwickelbaren Hilfsflächen ebenfalls eine zusammenhängende abwickelbare Fläche bildet.The node formation according to the invention of intersecting corrugations on expansion containers or envelopes that have at least a two-dimensional expansion have, consists of a substantially flat ridge surface with adjoining it Developable surfaces, as in the case of spatial joints of elastically movable ones Containers is known, the ridge surface and the developable surfaces one form coherent developable surface that is directly or through likewise Developable auxiliary surfaces are connected to the corrugations and use these developable Auxiliary surfaces as well a contiguous developable area forms.

Falls die beiden senkrechten Wellungen identisch sind, wählt man als Firstfläche ein Quadrat, dessen Diagonalen in den Symmetrieebenen der Wellungen liegen und das sich an das Blech in den durch die Wellungen getrennten Quadranten mittels zylindrischer Flächen in doppelter Krümmung anschließt, wobei die Erzeugenden dieser zylindrischen Flächen senkrecht auf den Winkelhalbierenden der Wellungen stehen und die zylindrischen Flächen selbst an die Wellungen durch konische Flächen angeschlossen sind, deren Erzeugende mit denjenigen der Wellungen rückläufig spitze Winkel bilden.If the two vertical corrugations are identical, choose as The ridge surface is a square, the diagonals of which are in the planes of symmetry of the corrugations and that is attached to the sheet metal in the quadrants separated by the corrugations connected by means of cylindrical surfaces in double curvature, the generatrices of these cylindrical surfaces perpendicular to the bisector of the corrugations stand and the cylindrical surfaces themselves to the corrugations by conical surfaces are connected, the generatrix of which point with that of the corrugations decreasing Make angles.

Sind die beiden einander kreuzenden Wellungen nicht identisch und besitzt die eine einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt, so gestaltet man die Firstfläche als Rechteck, dessen Symmetrieachsen in den Symmetrieebenen der Wellungen liegen. Dieses Rechteck schließt sich an die Wellung mit trapezförmigem Querschnitt durch doppelt gekrümmte zylindrische Flächen an, deren Erzeugende senkrecht zur Symnietrieebene dieser Wellung liegen, mit der anderen Wellung ist es ebenfalls durch zylindrische Flächen verbunden, die in der Ihrer Symmetrieebene benachbarten Zone gegen die Symmetrieebene der Wellung mit trapezförmigem Querschnitt hineingewölbt sind und tangential in deren Flanken übergehen.If the two corrugations crossing each other are not identical and one has a substantially trapezoidal cross-section, so designed the ridge surface as a rectangle with its axes of symmetry in the planes of symmetry of the corrugations. This rectangle connects to the corrugation with a trapezoidal shape Cross-section through double-curved cylindrical surfaces, the generatrix of which is perpendicular to the plane of symmetry of this corrugation, it is also with the other corrugation connected by cylindrical surfaces that are adjacent to their plane of symmetry Zone arched in against the plane of symmetry of the corrugation with a trapezoidal cross-section and merge tangentially in their flanks.

Um eine Verformung des Metalls längs der scharfen Kanten dieser Knotenpunktausbildungen zu vermeiden, ist es häufig vorteilhaft, für eine industrielle Fertigung diese durch Hohlkehlen von schwachem Krümmungsradius zu ersetzen, die nur das Auftreten von schwachen Oberflächenverformungen mit sich bringen.About deformation of the metal along the sharp edges of these nodal point formations to avoid it, it is often advantageous for industrial production to do this To replace fillets of weak radius of curvature, which only the appearance of cause weak surface deformations.

Die Verbindungselemente der beiden Wellungen von Dehnungsstößen entsprechend der vorstehenden allgemeinen Definition bieten den wesentlichen Vorteil, daß keinerlei Verlängerung oder Zusammenziehung der Metalloberfläche und infolgedessen auch keine Spannung in dem Metall auftritt, gleichgültig welches die Dehnungen oder Schrumpfungen der beiden Wellungen sind. Dadurch erhalten die Dehnungsstöße die größtmögliche Nachgiebigkeit. Diese Eigenschaft beruht auf der Tatsache, daß das Verbindungselement aus einer ebenen Fläche mittels mehrfacher Krümmungen oder Faltungen gebildet wird, wobei die verschiedenen von den Krümmungs-oder Faltungslinien begrenzten geometrischen Figuren sich ganz scharf im Verlauf der Biegung zur Gewinnung der endgültigen Form bewahren.The connecting elements of the two corrugations of expansion joints accordingly the above general definition offer the significant advantage that none Extension or contraction of the metal surface and consequently none Stress occurs in the metal, no matter what the expansion or contraction of the two corrugations are. This gives the expansion shocks the greatest possible Indulgence. This property is due to the fact that the connecting element is formed from a flat surface by means of multiple curvatures or folds, the various geometric lines delimited by the lines of curvature or folding Shapes very sharply as the curve progresses in order to obtain the final shape maintain.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail using exemplary embodiments.

F i g. 1 stellt ein Verbindungselement für zwei identische Wellungen von einem Querschnitt in Form eines Omega mit einer quadratischen Firstfläche dar, deren Diagonalen 30-30 und 32-33 in den Symmetrieebenen der Wellungen liegen; F i g. 2 zeigt ein Verbindungselement für zwei identische Wellungen von trapezoidem Querschnitt, das die Form einse Polyeders besitzt. Von diesem Verbindungselement ist dasjenige nach F i g. 1 durch Multiplizierung der Zahl der Verbindungsdreiecke zwischen den Wellungen und der Firstfläche bis ins Unendliche abgeleitet; F i g. 3 stellt die flachen Elemente dar, von denen ausgehend man durch Faltung entweder das Verbindungselement der F i g. 1 oder dasjenige der F i g. 2 erhalten kann; Fig. 4 stellt ein Verbindungselement für zwei Wellungen dar, von denen die eine einen anderen, und zwar trapezförrnigen Querschnitt als die andere hat; F i g. 5 zeigt ein Verbindungselement für zwei verschiedene Wellungen von trapezförmigem Querschnitt, das polyedrische Form hat; F i g. 6 stellt die flachen Elemente dar, von denen ausgehend man durch Faltung die Verbindungselemente der F i g. 4 und 5 erhalten kann.F i g. Figure 1 shows a connecting element for two identical corrugations with a cross-section in the shape of an omega with a square ridge surface, the diagonals 30-30 and 32-33 of which lie in the planes of symmetry of the corrugations; F i g. Figure 2 shows a connecting element for two identical corrugations of trapezoidal cross-section, which has the shape of a polyhedron. Of this connecting element is that according to FIG. 1 derived by multiplying the number of connecting triangles between the corrugations and the ridge surface to infinity; F i g. 3 shows the flat elements from which either the connecting element of FIG. 1 or that of FIG. 2 can get; Fig. 4 shows a connecting element for two corrugations, one of which has a different, more trapezoidal, cross-section than the other; F i g. Figure 5 shows a connecting element for two different corrugations of trapezoidal cross-section, which has a polyhedral shape; F i g. 6 shows the flat elements from which, by folding, the connecting elements of FIG. 4 and 5 can be obtained.

Das Verbindungselement der F i g. 1 ist dazu bestimmt, gleichzeitige Dehnungen und Schrumpfungen der zwei Wellungen 1 und 2 zuzulassen. Es weist einen Firstteil 3 von quadratischer Form auf, dessen Diagonalen (30-31 und 32-33) in den Symmetrieebenen der Wellungen liegen und das an das Metallblech durch Flächen 4 von doppelter Krümmung angeschlossen ist. Die Wölbung dieser Flächen ist in der oberen Zone 5 nach außen und in der unteren Zone 6 nach innen gerichtet. Diese zylindrischen Flächen passen sich den Wellungen durch die Flächen 7 an, die von den kurvenförmigen Kanten 8 und 9 begrenzt sind.The connecting element of FIG. 1 is designed to allow simultaneous expansion and contraction of the two corrugations 1 and 2. It has a ridge part 3 of square shape, the diagonals (30-31 and 32-33) of which lie in the planes of symmetry of the corrugations and which is connected to the sheet metal by surfaces 4 of double curvature. The curvature of these surfaces is directed outward in the upper zone 5 and inward in the lower zone 6. These cylindrical surfaces adapt to the corrugations through the surfaces 7 , which are delimited by the curved edges 8 and 9.

Das Verbindungselement der F i g. 2 ist an der Kreuzungsstelle der Wellungen 1 und 2 von Trapezform angeordnet. Es weist gleichfalls einen quadratischen Teil 3 auf. Dieser ist mit dem Metallblech in den Quadranten zwischen den Wellungen durch zwei Trapeze 5 und 6 verbunden, die als gemeinsame Kante eine kleine Basis haben. Die Verbindung mit den Wellungen erfolgt durch Dreieckselemente 7A, 7B, 7C Die Oberflächenelemente der beiden vorstehenden Figuren finden sich in Fig. 3 wieder, welche die flachen Elemente darstellt, von denen ausgehend die Verbindungselemente durch Faltung erhalten werden. Die kurvenförmigen Kanten 8 und 9 sind in vollen Linien dargestellt. Die anderen Kanten sind punktiert. Diese flachen Elemente haben die zwei rechtwinkligen SymmetrieachsenXY und X'Y'.The connecting element of FIG. 2 is arranged at the intersection of the corrugations 1 and 2 of trapezoidal shape. It also has a square part 3 . This is connected to the metal sheet in the quadrants between the corrugations by two trapezoids 5 and 6 , which have a small base as a common edge. The connection with the corrugations is made by triangular elements 7A, 7B, 7C. The surface elements of the two previous figures are shown in FIG. 3 , which shows the flat elements from which the connecting elements are obtained by folding. The curved edges 8 and 9 are shown in full lines. The other edges are dotted. These flat elements have two right-angled axes of symmetry, XY and X'Y '.

Das Verbindungselement der Fig. 4 vereinigt die Wellung 1 von einem Querschnitt in Omega-Form mit der Wellung2 von trapezförmigem Querschnitt. Es weist eine rechteckige Fläche 11 auf, die durch Flächen 12 und 13 an den oberen Teil der Wellung 2 angeschlossen ist. Zwei Flächen 14, die durch die Kanten 15 und 16 begrenzt sind, schließen sie an die Wellung 1 und an die Flanken der Wellung 2 an.The connecting element of FIG. 4 combines the corrugation 1 of a cross section in omega shape with the corrugation 2 of a trapezoidal cross section. It has a rectangular surface 11 which is connected to the upper part of the corrugation 2 by surfaces 12 and 13. Two surfaces 14, which are delimited by the edges 15 and 16 , adjoin the corrugation 1 and the flanks of the corrugation 2.

F i g. 5 zeigt zwei Trapezwellungen 1 und 2 verschiedener Art. Die Firstfläche 11 ist ein Rechteck. Sie ist an den oberen Teil der breiteren Wellung 2 durch zwei Trapeze 12 und 13, an denjenigen der weniger breiten Wellung 1 durch zwei Trapeze 14A, die hier Rechtecke sind, und an die Flanken der zwei Wellungen durch Parallelogramme, z. B. 14B und 14C, angeschlossen.F i g. 5 shows two trapezoidal corrugations 1 and 2 of different types. The ridge surface 11 is a rectangle. It is attached to the upper part of the wider corrugation 2 by two trapezoids 12 and 13, to those of the less wide corrugation 1 by two trapezoids 14A, which are rectangles here, and to the flanks of the two corrugations by parallelograms, e.g. B. 14B and 14C connected.

F i g. 6 stellt die flachen Elemente dar, von denen ausgehend durch Faltung die Elemente der F i g. 4 und 5 erhalten werden. Sie haben ebenfalls zwei senkrechte Svmmetrieachsen XY und X'Y'.F i g. 6 shows the flat elements from which, by folding, the elements of FIG. 4 and 5 can be obtained. They also have two vertical axes XY and X'Y '.

Claims

1. A node training d marked by intersecting corrugations of Dehnbehältern or -umhüllungen having an at least two-dimensional extent, urch a substantially planar first surface (3, 11) with subsequent developable surfaces (4, 5, 6, 12, 13 , 14, 14A), as it is known for spatial joints of elastically movable containers, the ridge surface and the developable surfaces form a coherent developable surface, which can be developed directly or through auxiliary surfaces (7, 7 A, 7 B, 7 C, 14 C) is connected to the corrugations and with these developable auxiliary surfaces also forms a coherent developable surface.

2. node formation according to claim 1 for two identical corrugations, characterized in that the ridge surface consists of a square (3) whose diagonals (30-31 and 32-33 ) lie in the planes of symmetry of the corrugations (1, 2), and that the ridge surface is connected to the sheet metal in the quadrants separated by the corrugations by means of cylindrical surfaces (4) of double curvature (5, 6) , the generators of these cylindrical surfaces being perpendicular to the bisector of the corrugations and the cylindrical surfaces themselves to the corrugations are connected by conical surfaces (7) , the generatrices of which form retrograde acute angles with those of the corrugations. 3. node formation according to claim 1 for two non-identical corrugations, one of which is substantially trapezoidal, characterized in that the ridge surface (11) is a rectangle whose axes of symmetry lie in the planes of symmetry of the corrugations (1, 2), and the corrugation with a trapezoidal cross-section through double-curved cylindrical surfaces (12, 13), the generatrices of which are perpendicular to the plane of symmetry of this corrugation, and the other corrugation by cylindrical surfaces (14) that adapts the zone adjacent to its plane of symmetry against the plane of symmetry of the corrugation with a trapezoidal cross-section are arched and merge tangentially into their flanks. 4. node formation according to claim 1, characterized in that the sharp edges at the transitions between the different surfaces are replaced by roundings with a small radius of curvature. Documents considered: German Patent Specifications No. 612 835, 752 302; French Patent Specification No. 1,200,239. British Patent No. 544,805; USA. Pat. No. 1,416,334.