DE1221864B

DE1221864B - Druckspeicher

Info

Publication number: DE1221864B
Application number: DEL37663A
Authority: DE
Original assignee: Langen and Co
Current assignee: Langen and Co
Priority date: 1960-11-30
Filing date: 1960-11-30
Publication date: 1966-07-28
Also published as: GB978643A; US3220594A

Description

Druckspeicher Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckspeieher in Kugelforin, der aus zwei annähernd halbkugeligen Schalen besteht, die an ihren Rändern axial ineinandergeschoben sind, wobei die äußere Kugelschale mit ihrem Rand über den Rand der inneren Kugelschale greift und die Ränder so ausgebildet sind, daß sie im zusammengesetzten Zustand der Kugelschalen mit ihren metallischen Flächen dicht aufeinanderliegen.
Bei bekannten Druckspeichern dieser Ausführung werden die beiden Kugelschalen an den sich übergreifenden Rändern entweder durch Schweißen oder durch Verschrauben miteinander verbunden. Die Schweißverbindung erlaubt kein Auseinanderbauen des Druckspeichers zu Reparatur- und Wartungszwecken; sie ist auch deswegen nachteilig, weil die Hitzeentwicklung beim Schweißen die Verwendung einer Membran aus elastischem Material erschwert oder unmöglich macht. Die Schraubverbindung bietet zwar die Möglichkeit des Auseinanderbauens des Druckspeichers; das Herstellen des Gewindes an den Kugelschalenrändem ist jedoch umständlich und bei dünnwandigen Kugelschalen mit der erforderlichen Festigkeit nicht möglich. Es müssen daher dickwandige Kugelschalen verwendet werden oder die Kugelschalen an den Rändern erheblich verstärkt werden.
Man hat auch bereits vorgeschlagen, zwei Kugelhalbschalen gleicher Durchmesser an ihren öffnungen stumpf gegeneinanderzulegen und mit Hilfe eines um die Stoßstelle herumgelegten gewellten Metallbandes zu verbinden, welches mit den beiden Kugelschalen verschweißt wird. Dieser Druckspeicher weist dieselben Nachteile auf wie der obenerwähnte geschweißte Druckspeicher.
Es ist ferner schon bekannt, einen aus zwei Kugelschalen zusammengesetzten Druckspeicher mit Hilfe eines Ringes zu verbinden, der sich an Ringflanschen der beiden Kugelschalen abstützt, von denen der eine Ringflansch an der inneren Kugelschale angeschweißt ist. Zwischen den Ringflanschen ist der Befestigungsflansch einer in dem Druckspeicher liegenden elastischen Membran gehalten. Bei diesem Druckspeicher ist die Verbindung der Kugelschalen verhältnismäßig umständlich; sie verlangt insbesondere Membranen mit Spezialprofilen, die eigens auf die besondere Kugelschalenverbindung abgestimmt sind.
Schließlich ist es im Behälterbau auch schon seit langem bekannt, Bauteile, wie z. B. Zylinderdeckel, mittels in Nuten eingelegter Sprengringe zu sichern. Bekannt sind ferner Spann- und Schrumpfringe für Verbindungszwecke. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile der bekannten Druckspeicher zu vermeiden und somit einen Druckspeicher zu schaffen, dessen Kugelschalen mit einfachen Mitteln auch bei höchsten Drücken druckdicht verbunden werden können, der sich einfach zusammenbauen und, falls erwünscht, ohne größere Schwierigkeiten wieder auseinanderbauen läßt.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die innere Kugelschale an ihrem Außenumfang und die äußere Kugelschale an ihrem Innenumfang in der Nähe der Teilungsebene in an sich bekannter Weise eine Nut aufweisen, in die ein Sprengring eingelegt ist, und daß nach dem Einlegen des Sprengringes auf den zylindrischen Rand der äußeren Kugelschale ein den Rand dieser Kugelschale gegen den Rand der inneren Kugelschale anpressender, an sich bekannter Spannring aufgeschoben ist, der den Rand der äußeren Kugelschale derart verstärkt, daß er dem Aufweiten unter Innendruck einen größeren Widerstand bietet als der Rand der inneren Kugelschale und daß ferner der Rand der inneren Kugelschale eine ringförnüge Versteifung aufweist, die zugleich zur Halterung eines Dichtringes oder des Einspannwulstes der in dem Druckspeicher angeordneten Membran dient.
Die ringförmige Versteifung kann aus einem eigens in die offene Seite der inneren Kugelschale eingesetzten Ring bestehen. In diesem Fall ist eine besondere Bearbeitung oder Profilgebung des Randes dieser inneren Kugelschale nicht erforderlich. Andererseits kann aber auch nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die ringförnüge Versteifung aus einer Umbördelung oder einer sickenförmigen Einpressung des Randes der inneren Kugelschale bestehen.
Es empfiehlt sich, am Rand der inneren Kugelschale vor dem Dichtspalt der gegeneinander verspannten Randflächen der Kugelschalen eine Nut für den Dichtring bzw. den Wulst der Membran anzuordnen. Hierbei kann der Dichtring bzw. der Wulst der Membran in der sickenförmigen Einpressung des Randes der inneren Kugelschale liegen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Spannring einen Innenkoäus auf, -mit dem beim Aufpressen des Spannringes der äußere Teil des zylindrischen Randes der äußeren Kugelschale gegen die innere Kugelschale gebogen wird.
Der genannte Spannring, der- auch ein Schrumpfring sein kann,- hat eine doppelte Funktion. Er hat in seiner Eigenschaft als Spannring die Aufgabe, den zylindrischen Rand der äußeren Kugelschale gegen den Rand der inneren Kugelschale zu pressen, so daß bereits bei der Montage der Kugelschalen an den metallischen Dichtflächen eine Vorspannung erzielt wird, die die Dichtung bewirkt. Der genannte Ring hat ferner in seiner Funktion als Stützring die Aufgabe, dem Aufweiten der äußeren Kugelschale unter Innendruck einen größeren Widerstand entgegenzusetzen, d. h. die äußere Kugelschale an ihrem Rand derart zu verstärken, daß sie dem Aufweiten einen größeren Widerstand bietet als die innere Kugelschale an ihrer öffnung. Damit wird erreicht, daß im Betrieb die Anpressung der metallischen Dichtflächen unter Einwirkung des Innendrucks des Druckspeichers noch über die bereits bei der Montage erzielte Vorspannung hinaus erhöht wird.
Die ringförmige Versteifung am Rand der inneren Kugelschale hat insbesondere die Aufgabe, zu verhindern, daß der Rand der inneren Kugelschale unter Einwirkung des auf der äußeren Kugelschale sitzenden Spannringes verformt wird. Die Versteifung des Randes der inneren Kugelschale gewährleistet daher auch bei hohen Spannkräften eine flächige Berührung der Ränder der beiden Kugelschalen. Zugleich dient die Versteifung zur Aufnahme eines vor der metallischen Dichtung liegenden Dichtringes oder des Einspannwulstes der Membran des Druckspeichers.
Die Erfindung schafft die Möglichkeit, die Kugelschalen aus einfachen Blechformkörpern herzustellen, ohne daß an den Rändern besondere Profilierungen, wie z. B. Gewindeansätze od. dgl., die fertigungstechnisch nachteilig sind, vorgesehen zu werden brauchen. Die Montage der Kugelschalen ist außerordentlich einfach. Die Kugelschalen werden lediglich axial ineinandergeschoben und dann durch Aufsetzen des Spannringes miteinander verbunden. Die Verbindung läßt sich so herrichten, daß sie jederzeit ohne besondere Schwierigkeiten gelöst werden kann. Sie erlaubt eine sichere Abdichtung ohne die Verwendung von Manschettendichtungen mit Spezialprofilen. Der am Rand der inneren Kugelschale angeordnete Verstärkungsring kann zugleich zur Halterung, der Membran heran-gezogen werden, wobei der Wulst der Membran eine der metallischen Dichtung vorgeschaltete Dichtung bildet.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Druckspeichers dargestellt. Es zeigt Ab b. 1 einen Teilschnitt eines Druckspeichers gemäß der Erfindung, Ab b. 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen der Verbindung der beiden Kugelschalen des Druckspeichers im Schnitt.
Die dargestellten Druckspeicher sind aus zwei Kugelschalen 1 und 2 zusammengesetzt, bei denen der Innendurchmesser der äußeren Kugelschale 1 im Bereich der überlappung ganz oder teilweise gleich dem Außendurchmesser der inneren Kugelschale 2 ist.
Die Kugelschale 1 weist einen zylindrischen Ansatz 3 auf. In den Ab b. 1, 2 und 4 hat die innere Kugelschale 2 ebenfalls einen zylindrischen Ansatz 4, der dicht in den Ansatz 3 paßt. Bei der Ausführungsform gemäß Ab b. 3 legt sich dagegen der gewölbte Rand der inneren Kugelschale 2 unmittelbar gegen die Innenwand des zylindrischeft Ansatzes 3 der äußeren Kugelschale 1.
Eindrehungen bzw. Nuten 5 und 6 in den beiden Kugelschalen 1 und 2 nehmen qJnen. aus Stahl bestehenden Sprengring 7 auf.
Vor der Montage der beiden Kugelschalen 1 und 2 hat der zylindrische Ansatz 3 die in Ab b. 1 gestrichelt angedeutete Form 8. Bei der Montage wird dieser Ansatz 8 durch den konischen Teil 9 a eines steifen Spannringes 9, der von oben auf die äußere Kugelschale 1 aufgedrückt wird, gegen die Außenseite der inneren Kugelschale 2 gebogen, wie in Ab b. 1 voll ausgezogen gezeichnet ist. Durch das Aufpressen des Spannringes 9 auf die Kugelschale 1 werden die beiden Kugelschalen fest miteinander verbunden. Außerdem wird durch den Spannring 9 der zylindrische Ansatz 3 der äußeren Kugelschale 1 so weit verstärkt, daß er dem Aufweiten unter Innendruck im Druckspeicher einen größeren Widerstand bietet als die innere Kugelschale 2 an ihrer öffnung.
Ein Ring 10 ist von innen her in die innere Kugelschale 2 eingeprgßt. Er verhütet, daß durch das Aufpressen des Spannringes 9 die Kugelschalen im Bereich der Verbindung zusammengedrückt werden, indem er die innere Kugelschale 2 an der öffnung absteift. Der Ring 10 kann mit der Kugelschale 2 fest verbunden sein oder vor der Montage des Druckspeichers unter Vorspannung in die öffnung der Kugelschale 2 eingesetzt werden.
Der Versteifungsring 10 weist eine Eindrehung 11 auf, in die entweder der Wulst 12 einer Membran 13 eingesetzt wird oder, falls keine Membran vorgesehen ist, ein (nicht dargestellter) Dichtring eingelegt wird. Durch den Dichtring oder den Wulst wird der Druckspeicher nach außen hin abgedichtet.
Der äußere Spannring 9 kann mit Augen und Bohrungen 14 und 15 versehen sein, die zur Befestigung des Druckspeichers an einer Montageplatte od. dgl. dienen.
Bei der Ausführungsform gemäß A b b. 2, die weitgehend derjenigen der Ab b. 1 entspricht, ist der Rand an der offenen Seite der inneren Kugelschale 2 zu einem Wulst 16 umgebördelt. Der Wulst 16 hat dieselbe Funktion wie der Ring 10 in A b b. 1. Die Nut für den Wulst 12 der Membran 13 oder für einen Dichtring ist am Außenumfang unterhalb des zylindrischen Ansatzes 4 der Kugelschale 2 angeordnet.
Bei der Ausführungsform gemäß Ab b. 3 ist an Stelle des in den Ab b. 1 und 2 dargestellten Spannnnges 9 ein Schrumpfring 17 vorgesehen. Der Innendurchmesser des Schrumpfringes 17 wird durch Erwärmen auf den Außendurchmesser des zylindrischen Ansatzes 3 der äußeren Kugelschale 1 gebracht. Beim Erkalten zieht sich dann der Schrumpfring 17 zusammen, wobei er den äußeren Rand 8 des zylindrischen Ansatzes 3 formschlüssig gegen den Außenumfang der inneren Kugelschale 2 drückt, wie dies Ab b. 3 zeigt. Zur Sicherung des Formschlusses ist ein in einer Nut liegender Sprengring 7 vorgesehen. Der Rand der inneren Kugelschale 2 weist eine um- laufende sickenförmige Einpressung 18 auf, die den Rand versteift und zur Halterung der Membran 13 dient, die mit ihrem Wulst 12 in die sickenförmige Einpressung eingesetzt ist.
In A b b. 4 ist ein Druckspeicher gezeigt, der ohne Materialverformung montierbar und demontierbar ist. Die Ausführungsform entspricht im wesentlichen derjenigen nach Ab b. 1, jedoch wird das offene Ende 8 des zylindrischen Ansatzes 3 der äußeren Kugelschale 1 hier nicht durch einen Spannring mit kegeliger Bohrung an den Mantel der inneren Kugelschale 2 angelegt, sondern es wird ein Spannring 19 mit zylindrischer Bohrung verwendet, der die äußere Kugelschale umgibt und dadurch ein Aufweiten derselben unter Innendruck im Druckspeicher verhindert. Ein Anpressen des Ansatzes 8 gegen die Außenfläche der inneren Kugelschale 2 unterbleibt also in diesem Fall. Die beiden Kugelschalen sind in an sich bekannter Weise durch den Sprengring 7, der in den Nuten 5 und 6 der Kugelschalen liegt, formschlüssig miteinander verbunden. Bei der Montage des Druckspeichers wird die Kugelschale 2 zusammen mit dem Stützring 10 und der Membran 13 in den zylindrischen Teil der äußeren Kugelschale 1 etwas tiefer, als es dem Fertigzustand des Druckspeichers entspricht, hineingeschoben. Dann wird der Sprengring 7 in die Nut 5 des zylindrischen Ansatzes 8 eingelegt und die innere Kugelschale 2 so weit zurückgezogen, bis der Sprengring 7 in die Nut 6 einrastet. Beim Auseinanderbauen des Druckspeichers verfährt man sinngemäß in umgekehrter Weise.
Die Wände der beiden Kugelschalen 1 und 2 sind bei allen Ausführungsbeispielen so dünn ausgeführt, daß sie sich beim Zusammenbau des Druckspeichers der Form der Gegenhälfte anpassen können.

Claims

Patentansprüche: 1. Druckspeicher in Kugelform, der aus zwei annähernd halbkugeligen Schalen besteht, die an ihren Rändern axial ineinandergeschoben sind, wobei die äußere Kugelschale mit ihrem Rand über den Rand der inneren Kugelschale greift und die Ränder so ausgebildet sind, daß sie im zusammengesetzten Zustand der Kugelschalen mit ihren metallischen Flächen dicht aufeinanderliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Kugelschale (2) an ihrem Außenumfang und die äußere Kugelschale (1) an ihrem Innenumfang in der Nähe der Teilungsebene in an sich bekannter Weise eine Nut (5, 6) aufweisen, in die ein Sprengring (7) eingelegt ist, und daß nach dem Einlegen des Sprengringes auf den zylindrischen Rand (3) der äußeren Kugelschale ein den Rand dieser Kugelschale gegen den Rand (4) der inneren Kugelschale anpressender, an sich bekannter Spannring (9, 17, 19) aufgeschoben ist, der den Rand der äußeren Kugelschale derart verstärkt, daß er dem Aufweiten unter Innendruck einen größeren Widerstand bietet als der Rand der inneren Kugelschale und daß ferner der Rand der inneren Kugelschale eine ringförnüge Versteifung (10, 16, 18) aufweist, die zugleich zur Halterung eines Dichtringes oder des Einspannwulstes (12) der in dem Druckspeicher angeordneten Membran (13) dient.
2. Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Versteifung aus einer Umbördelung (16) des Randes (4) der inneren Kugelschale (2) besteht. 3. Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Versteifung aus einer sickenförmigen Einpressung (18) des Randes (4) der inneren Kugelschale (2) besteht. 4. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand (4) der inneren Kugelschale vor dem Dichtspalt der gegeneinander verspannten Randflächen der Kugelschalen (1, 2) eine Nut für den Dichtring bzw. den Wulst (12) der Membran (13) angeordnet ist. 5. Druckspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring bzw. der Wulst (12) der Membran (13) in der sickenfönnigen Einpressung (18) des Randes (4) der inneren Kugelschale (2) liegt. 6. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (9) einen Innenkonus aufweist, mit dem beim Aufpressen des Spannringes (9) der äußere Teil (8) des zylindrischen Randes (3) der äußeren Kugelschale (1) gegen die innere Kugelschale (2) gebogen wird. 7. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring ein Schrumpfring (17) ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1737 233; britische Patentschrift Nr. 802 702; USA.-Patentschriften Nr. 964 052, 2 299 611, 2 345 475, 2 347 379, 2 725 252, 2 932 321.