DE1178044B

DE1178044B - Aus geschichtetem Material bestehender Druckbehaelter

Info

Publication number: DE1178044B
Application number: DES82932A
Authority: DE
Inventors: Ewald Friedrich Schmitz
Original assignee: AO Smith Corp
Current assignee: AO Smith Corp
Priority date: 1961-12-22
Filing date: 1962-12-18
Publication date: 1964-09-17

Description

Aus geschichtetem Matenal bestehender Druckbehälter Die Erfindung bezieht sich auf einen einstückig ausgebildeten Endteil für einen aus geschichtetem Material bestehenden Druckbehälter und insbesondere auf einen einstückig ausgebildeten geschichteten Erdteil, der mit Mitteln versehen ist, die eine unmittelbare Befestigung eines Verschlusses an dem Behälter ermöglichen, ohne daß ein Schrumpfring erforderlich ist.
Bisher ist es übliche Praxis gewesen, getrennte geschmiedete Endteile für aus geschichtetem Material bestehende Behälter herzustellen und sie dann mit der Behälterwand zu verschweißen, um ein Befestigungsmittel für den Endverschluß des Behälters zu schaffen. Es ist versucht worden, den Endverschluß mittels Stift- oder Schraubenbolzen unmittelbar an der Behälterwand zu befestigen, jedoch haben bisher hohe axiale Belastungen, die durch die Schraubenbolzen, welche mit 600-Standardgewinde versehen waren, auf den Behälter übertragen wurden, das Bestreben gehabt, die Schichten der Behälterwand an den Stellen auseinanderzuspreizen, an welchen die Schraubenbolzen des Endverschlusses in sie eingeschraubt wurden. Ein Auseinanderspreizen der Schichten kann selbstverständlich nicht zugelassen werden, weil dadurch der Behälter an der Endverschlußverbindungsstelle verformt und ernstlich geschwächt wird, die ohnehin eine kritische Beanspruchungszone darstellt.
Demgegenüber besteht der Zweck der Erfindung darin, die Nachteile der bekannten Ausführungen zu vermeiden und einen billigen, jedoch wirksamen Endverschluß für das offene Ende eines aus geschichtetem Material bestehenden Druckbehälters zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird dies erreicht durch eine auf eine ringförmige Stirnfläche des offenen Endes des Behälters aufgebrachte durchgehende Schweißauflage und durch eine Mehrzahl von in dieser Stirnfläche ausgebildeten koaxialen Gewindebohrungen zur Aufnahme von Gewindebolzen mit einem Gewindeflankenwinkel, der kleiner als der eines 600-Gewindes ist.
Das Gewinde der Bolzen und der Bohrungen kann gemäß vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung im wesentlichen quadratisches sägeprofil-oder trapezförmiges Gewinde sein.
Durch die Erfindung wird die Notwendigkeit zur Herstellung eines getrennten Schmiedestückes vermieden und damit zur Erzeugung einer Gurtschweißung ausgeschaltet, was bisher erforderlich war, um das Schmiedestück an der aus geschichtetem Material bestehenden Behälterwand zu befestigen.
Insbesondere wird durch die Erfindung ein starker einstückig ausgebildeter Endteil geschaffen, der eine mit einer Schweiß auflage versehene Stirnfläche aufweist.
Durch die mit einer Schweißauflage versehene Stirnfläche wird auf einfache und wirksame Weise das Problem des Auseinanderspreizens der Schichten der Behälterwand in der Nähe der Endverschlußbolzen überwunden und ein wirtschaftliches Befestigungsmittel für den Endverschluß eines aus geschichtetem Material bestehenden Behälters geschaffen. Zusätzlich ist gefunden worden, daß die Endverschlußbefestigung noch stärker wird, wenn Schraubenbolzen verwendet werden, die ein Gewinde besitzen, das einen Druckflankenwinkel hat, der kleiner ist als der eines 600 -Standardgewindes, beispielsweise ein modifiziertes quadratisches Gewinde oder ein Sägeprofilgewinde (Trapezgewinde).
Die Erfindung kombiniert die einfache Befestigung des Endverschlusses mittels Bolzen, wie sie bei geschmiedeten Druckbehältern mit massiver Wand verwendet wird, mit den Vorteilen der geschichteten Ausführung hinsichtlich erhöhter Festigkeit.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen aus geschichtetem Material bestehenden Behälter gemäß der Erfindung; F i g. 2 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des Behälters und zeigt die Verbindung des Endverschlusses mit dem Endteil der Behälterwand; F i g. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2; Fig.4 ist eine Ansicht nach der Linie 4-4 der Fig. 1, wobei ein Teil der Endflächenschweißung weggebrochen ist.
In der Zeichnung ist ein aus geschichtetem Material bestehender Behälter 1 dargestellt, der einen geschlossenen Endabschnitt 2 und einen zylindrischen Körperabschnitt 3 mit einem offenen Endteil 4 aufweist, der durch einen Endverschluß 5 verschlossen ist. Der geschlossene Endabschnitt 2 ist mit dem Körperabschnitt 3 durch eine Gurtschweißung 6 verbunden. Der geschlossene Endabschnitt 2 ist als massives Schmiedestück dargestellt, jedoch kann er ebenfalls geschichtet ausgeführt sein wie der Körperabschnitt 3, der eine Mehrzahl von Metallblechschichten 7 aufweist, die dicht um eine innere mediumdichte Schicht 8 angeordnet sind.
Der Körperabschnitt 3 ist in den Schichten 7 mit Auslaßöffnungen 9 versehen, so daß sich kein übermäßiger Druck aufbaut, wenn in der inneren mediumdichten Schicht 8 ein Leck auftritt. Die Anzahl der Schichten 7 wird durch die an den Behälter 1 gestellten Betriebsanforderungen bestimmt.
Der offene Endteil 4 des Behälters 1 ist mit einer Mehrzahl von Gewindeöffnungen 10 versehen, die in das Ende der Schichten 7 eingeschnitten sind. Die Gewindeöffnungen 10 können Stiftschraubenboizen 11 aufnehmen, die sich von dem Endteil 4 durch in dem Endverschluß 5 vorgesehene Bolzenöffnungen 12 hindurch nach außen erstrecken.
Jeder Schraubenbolzen 11 hat zwei Gewindeenden 14 und 15, wobei auf das Gewindeende 15 eine Mutter 13 aufgeschraubt ist. Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich ist, hat das Gewinde an dem Ende 14 jedes Schraubenbolzens 11 eine solche Form, daß der Druckflankenwinkel kleiner als der eines normalen 6O0-Gewindes ist. Wie weiter aus Fig. 2 ersichtlich ist, beträgt der Druckflankenwinkel vorzugsweise 70 oder weniger. Das beinahe quadratisch oder sägezahnartig geformte Gewinde ist mit Hinblick auf den Erfolg bzw. die Wirkung der Endverschlußbefestigungsmittel gemäß der Erfindung sehr wichtig, weil dadurch der größtmögliche Betrag der auf den Endverschluß 5 wirkenden axialen Belastung auf den Körperabschnitt 3 übertragen und als axiale Belastung zwischen den betreffenden Schichten 7 des Körperabschnittes 3 gleichmäßig verteilt wird. Der Gewindeschaft 14 jedes Schraubenbolzens 11 steht mit jeder Schicht 7 in festem Eingriff und wird durch sie gehalten, und die Kopfmutter 13 wird fest an den Endverschluß 5 gezogen, so daß dieser den Behälter 1 dicht verschließt.
Unter sehr hohen Belastungsbedingungen können die Schichten 7 in der Nähe der Schraubenbolzen 11 das Bestreben haben, sich auseinanderzuspreizen.
Wenn eine große Belastung erwartet wird, wird Schweißmetall 16 auf das Ende des zylindrischen Körperabschnittes 3 aufgebracht, bevor die Gewin- delöcher 10 für die Bolzen 11 geschnitten werden, um das Auseinanderspreizen der Schichten 7 wirksam zu verhindern.
Bei praktischen Versuchen an den Endverschlußbefestigungsmitteln gemäß der Erfindung behielten die Schichten 7 ihre Form ohne Verformung bei, und es trat ein Versagen bzw. eine Beschädigung des Schaftes der Schraubenbolzen 11 auf. Das Versagen der Schraubenbolzen wurde ausgeschaltet, indem ihre Anzahl erhöht wurde, wodurch die axiale Belastung an jedem Bolzen herabgesetzt wurde.
Ein durch die Endverschlußbefestigungsmittel gemäß der Erfindung erhaltener besonderer Vorteil besteht darin, daß die auf den Endverschluß S wirkende axiale Last vollkommen auf alle Schichten 7 des Körperabschnittes 3 über die Länge des Behälters verteilt wird.
Bei der Erfindung trägt jede Schicht 7 einen Teil der axialen Belastung auf ihrer ganzen Länge. Wenn die radiale Belastung am Behälter 1 ansteigt, werden die inneren Schichten 7 stärker gegen die äußeren Schichten 7 gedrückt, wodurch der Eingriff der Schraubenbolzen 11 mit den Schichten 7 der Behälterwand verstärkt wird, so daß der Endverschluß 5 fester an dem Behälter gehalten wird.
Die Notwendigkeit für das Vorhandensein eines Schrumpfringes ist durch die gemäß der Erfindung vorgesehene einstückige Endausführung vollständig vermieden. Da die Enden der Schichten 7 und 8 an dem offenen Endteil 4 des Körperabschnittes 3 mit einer Schweißauflage versehen sind, wirken sie als eine einzige einstückige Endschicht, wodurch es nicht mehr notwendig ist, an dem Ende ein Schmiedestück und eine Gurtschweißung vorzusehen, wie es früher zum Verbinden des Schmiedestückes mit dem Körperabschnitt des Behälters erforderlich war.

Claims

Patentansprüche: 1. Aus geschichtetem Material bestehender Druckbehälter mit einem offenen Ende, der eine aus einer Mehrzahl von konzentrischen rohrförmigen Schichten bestehende Wand aufweist und dessen offenes Ende durch einen Endverschluß verschließbar ist, gekennzeichnet durch eine auf eine ringförmige Stirnfläche des offenen Endes des Behälters aufgebrachte durchgehende Schweißauflage und durch eine Mehrzahl von in dieser Stirnfläche ausgebildeten koaxialen Gewindebohrungen zur Aufnahme von Gewindebolzen mit einem Gewindeflankenwinkel, der kleiner als der eines 6O0-Gewindes ist.
2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen und die Bohrungen jeweils im wesentlichen quadratisches Gewinde besitzen mit einem Gewindeflankenwinkel im Bereich von 90 bis 970 zu der Längsachse der Bolzen und der Bohrungen.
3. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen und die Bohrungen mit Sägeprofil- oder Trapezgewinde versehen sind.