DE1684624A1

DE1684624A1 - Hochdruckfester Bchaelter

Info

Publication number: DE1684624A1
Application number: DE19681684624
Authority: DE
Inventors: Leon Frohly
Original assignee: CIE FRANCAISE D ENTPR S METALL; Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: CIE FRANCAISE D ENTPR S METALL; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1967-02-10
Filing date: 1968-02-09
Publication date: 1971-11-25
Also published as: GB1209957A; FR1547455A; LU55411A1; DE1684624B2; FR1524148A; ES350358A1; BE710380A; US3503171A; CH488909A

Description

Patentanwälte <

Dipl.-Ing. R. Beetz u. .

Dipl.-Ing. Lamprecht IbO46ZA

München 22. Steinsdorfstr. 10 410-13.249? 9·2.1968 CcNiaaariat a 1· Energie Atoaiqu«, Paris (frankraioh)

u ή d

CÜMPAGüIE FRANgAISE D'EHTREPHISBS METALLIQUES, Pari· (Frankreich)

Hochdruckf ester Behälter

Die Erfindung bezieht sich auf hochdruckfeste Behälter mit einem zylindrischen Mantel, deren Innendurchmasser verhältnismäßig groß ist (etwa zwischen 5 und 10 ra) und die hohen inneren Drücken standhalten müssen (etwa in der Größenordnung von 100 bar); die Erfindung bezieht sich insbesondere,, aber nicht ausschließlich, auf solche hochdruckfesten Behälter» die zur Aufnahme eines Atomrealctorkernes, - etwa eines Druckwaecörreaktors, gegebenenfalls eines Siedewasserreaktors mit schwerem oder leichtem Wasser - dienen sollen und auf Behälter für ein flüssiges Gras, wie Stickstoff

Die Verwendung von Druckbehältern, ia denen hohe Drücke gehalten werden sollen, nimmt zur Zeit in der Technik zu; jedesmal

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ergeben sich bei der Aueführung solcher Behälter schwierige Probleme. Bereite aus der Tatsache, daß diese Behälter Strörauugsmedien aufnehmen sollen, die unter hohen Brücken stehen und ο ehr hohe Temperaturen aufweisen, wobei sehr häufig diese Strömungen medien außerdem noch schädlich oder toxisch sein können, ergibt sich die Forderung, daß die die Medien aufnehmenden Druckbehälter eine absolute Sicherheit gegen jedes Entweichen gewährleisten. Bie Behälter müssen infolgedessen eine sehr hohe Druckfestigkeit; aufweisen und diese auch während einer längeren Benutzungsdauer behalten.

Im allgemeinen baut man derartige hochdruckfeste Behälter mit großen Abmessungen aus vorgespanntem Beton, weil es schwierig ist, die zur Herstellung eines Metallbehälters erforderlichen Bleche ausreichender Stärke miteinander zu verschweißen, oder weil die Ausführung solcher Behälter noch weitere Probleme stellt und hohe Kosten bedingt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ainen hochdruckfesten Behälter in Verbundstruktur zu schaffen, der eine ausgezeichnete Festigkeit gegenüber hohen Brücken aufweist und infolgedessen eine sehr große Sicherheit gewährleistet.

Ein erfindungsgemäßer, hochdruckfester Behälter ist grundsätzlich gekennzeichnet, durch einen im wesentlichen zylindrischen,

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in Metallkonstruktion ausgeführten Faßkörper, der durch Vorspannglieder zur Erzeugung einer Transveroalvorspannung vorgespannt ist, deren Spannwirkung zumindest angenähert den im Innern des Behälters herrschenden Druck kompensiert, und der durch zwei Abschlußböden geschlossen ist.

Nach, einem weiteren zusätzlichen Merkmal der Erfindung besteht der Faßkörper des Behälters aus einem aus übereinander angeordneten Blechen aufgebauten Hantelten, dessen innerste Blechschicht absolut dioht ist, gleichmäßig am umfang dieses Mantels verteilte Längsstreben sowie diese Längsstreben umgebende Bandagen zum Erzeugen der Druokvorspannung in dem Hantel.

Die Transversal- oder TTmfangs-Druckvorspannung unterwirft die Hetailstruktur des Faßkörpers einer sehr hohen Beanspruchung, wenn der Behälter leer ist; sobald jedoch der Druck im Innern des Behälters zunimmt, wird die Druckspannung in der Metallstruktur verringert. Währited der betrieblichen Verwendung des Behälters ist die gesamte Faßkörperkonstruktion praktisch nur noch mit einer geringen mechanischen Transversalbeanspruchung belastet; lediglich die Bandagen sind gespannt. Eine Längsvorspannung, die in entsprechender Weise aufgebracht wird, bringt die Gewähr dafür,daß der Behälter im Betrieb in beiden ^finfirTrahian Beanspruohungsrichtungen nur noch mit Spannungen in der Höhe des Hullwertes beansprucht ist; dadurch kann der Behälter selbst außerordentlich langen Betriebezeiten gewachsen sein, in denen er

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ständig einen sehr hohen Innendruck hat. Die Spannkraftbeanspruchung der Bandagen ist überdies leicht nachzuprüfen. Weiterhin ist die dichte innerste Schicht des Behälters ständig unter Druckbelastung, was die Gefahren einer Undichtigkeit zumindest erheblich verringert.

Sie große Betriebssicherheit eines erfindungsgemäßen Behälters macht es demnach möglich, derartige Behälter sum Einschließen gefährlicher Medien au verwenden, beispielsweise zum Einschließen der Atmosphäre, wie sie im Behälter eines gernreaktors|rorhanden ist.

Weiterhin kann leicht in zumindest einem der Böden des Behälters eine Zugangsöffnung mit großen Abmessungen vorgesehen werden, die durch einen entfernbaren Deckel abgeschlossen werden kann; der Querschnitt dieser Öffnung kann gleich dem lichten Querschnitt innerhalb des zylindrischen Stoßkörper** des Behälters sein.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Längsbewehrungen über den Rand des Faßkörpers hinaus verlängert und zwischen entsprechende Bewehrungen eines lösbaren Bodens "eingeschachtelt", dessen mehrschichtige Hülle die des Faßkörpers verlängert oder ergänzt.

Zu der Sicherheit des erfindungsgemäßen Behälters kommt noch eic großer Vorteil für die Benutzung des Behälters hinzu, weil

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man die Möglichkeit hat, Zugang zu dem Innenraum des Behälters zu erhalten und dort Eingriffe vornehmen zu können·

Außer den soeben geschilderten wesentlichen Merkmalen umfaßt die Erfindung außerdem gewisse andere Ausführungseinzelheiten, die vorzugsweise gleichseitig mit den oben geschilderten Merkmalen anwendbar sind und die ausführlicher weiter unten erwähnt werden.

Die Erfindung ist für ein Bauptanwendungsgebiet (Aufnahme eines Atomreaktorkernes) mit bestimmten Ausführungsarten der grundsätzlichen Anordnungen entwickelt worden, sie ist aber nicht auf dieses Anwendungsgebiet und auch nicht auf die Ausführungsarten beschränkt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden nunmehr drei ausgewählte Aueführungsbeispiele näher beschrieben, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In der Zeichnung seigern

Pig. 1 und Pig. 2 in schema tischer 3?orm einen Yertikalschnitt durch die Metallotrukturwand eines erfin&ungsgemäßen hochdruckfesten Behiilters aowie einen vergrößerten Xeilschnitt;

Pig. 3 einen vergrößerten Sotmiin; äux'oh eisien ü?eil der Behälterwand in der Hair?β üi&eE Beliü

Fig. 4 und 5 vergrößerte Aurj&ijhüitte aus einem Horizontalschnitt, wobcii s;7oi Awsftthvnngevarianten der uiehrachichtigtm Behälteii-Jnnti dargestellt sind;

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Pig. 6 eisen halben Axialschnitt einer AusführungsVariante eines erfindungsgemäßen Druckbehälters;

Fig· 7 eine perspektivische Teildarstallung, teilweise aufgebrochen, des Behälters nach Pig.6;

Fig. 8 eine schematlsohe Teildarstellung eines Längsschnitts durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines druckfest en, vollständig vorgespannten Behälters (der mehrschichtige Zylinderkörper ist in vergrößertem Maßstab φ dargestellt);

Fig· 9 einen Schnitt längs der Linie II der Fig.10;

Fig.10 eine in größerem Maßstab dargestellte Einzelheit aus der Fig. 9f

Fig.11 ein Querschnitt durch eine Vorspannbandage, in größerem Maßstab·

Gemäß der Erfindung wird ein hochdruckfester Behälter mit einem im wesentlichen zylindrischen Faß- oder Tonnenkörper von relativ großem Durchmesser (etwa sswischen 5 und 10 m) geschaffen ,der hohen inneren Drücken (etwa in der Größenordnung von 100 bar)

widerstehen kann.

Die Seiten» oder Mantelwand des Behältars oder Faßkörpsrs umfaßt eine mehrschichtige Hülle 1 (Fig.1), die relativ dünn und vollständig in Matallkonstruktion ausgeführt ist. Auf diese Hülle läßt man eine äußere Vorspannung einwirken, die vorzugsweise auch auf die Randringe des unteren Teils 3 und des oberen Teils 4 des BahäHace drückt und quer zur Achse des Behältare verläuft, die beim Beispiel vertikal angenommen ist.

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Sie Hülle 1 besteht aus Übereinander gelegten Stahlblechen 10, die in geeigneter Weise miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Schweißung. Diese Bleche 10 bildenJBO aufeinanderfolgende Schichten, die unabhängig voneinander hergestellt und bearbeitet werden können und zwischen denen Abstands-Zwischen·· räume freibleiben, k in die zumindest ein Material eingebracht wird, das eine möglichst gute Verbindung, auf jeden Fall eine genau bestimmte Verbindung zwischen den Blechschichten ergibt, ^ so daß die Arbeitsbedingungen der gesamten Hantelkonstruktion genau und ohne größere Fehler durch Berechnung ermittelt werden können.

Sie Hülle kann in unterschiedlicher Weise in mehreren Ausführungsformen hergestellt werden, beispielsweise:

entweder - wie in den Flg. 1 bis 3 gezeigt, - wird als Füllmaterial für die Zwischenräume vorzugsweise ein kompaktes Bindemittel, insbesondere Beton (oder irgendein anderes pulveriges Material, thermoplastisches Material usw.) verwendet; besonders M zweckmäßig ist es, unter Druck eingespritzten oder eingepreßten Beton oder Mörtel zu verwenden, gegebenenfalls in Kombination - zumindest an bestimmten Stellen oder Bereichen des Behälters -mit in den Beton eingreifenden Armaturen oder Bewehrungen. Oder - wie schematisoh in den Fig. 4 und 5 dargestellt - man bringt zwischen die Blechschichten ein Zwischenmaterial ein, das eine gewisse Elastizität hat,(beiepielsweioe ein Kunststoffmaterial, verformbare Metallrohre usw.);

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oder schließlich indem man die oben erwähnten Ausführungsarten miteinander kombiniert.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Hülle 1, in der Bleche 10 in Schichten mit gegenseitigem Abstand übereinander angeordnet sind; die Zwischenräume zwischen den Blechen sind beispielsweise mit Beton oder Mörtel 2 ausgefüllt.

Gegebenenfalls können in denjenigen Blechen 10, die nicht die innere Blechwand 10a der Hülle bilden, Löcher 5 vorgesehen werden, so daß man das Eindringen des Binde- bzw. FüllmaterialB, wie des Mörtels oder des Betons, beim Arbeitsfortschritt kontrollieren kann (Fig.2).

Das Einbringen und die Art dieses Füllmaterials wird den vorliegenden Bedingungen angepaßt und der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Blechochichten derart gewählt, daß man eine homogene Ausfüllung der Zwischenräume erhält, bei der eine einwandfreie übertragung der Kräfte von einer Schicht auf die folgende gewährleistet ist.

Es sei beispielsweise ein Behälter für einen Innendruck von 90 bar und mit einem Durchmesser von 9 m angenommen. Man könnte die Mantelwand dieses Behälters aus 15 aufeinanderfolgenden Stahlblech-Betonschichten aufbauen; die einzelnen Bleche haben beispielsweise 30 mm Stärke und die entsprechend ausgewählten Zwischenräume Weiten von etwa 30 bis 50 mm.

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Mt» Q C-¹J

Im Bereich der Verbindungen,, ddi. in ilen übsrgangssoneia 6 den unteren S!oilun 3 und den obszön !Seilen 4 dss Behälters* kann men *sia stetiges ToBeiaaBdareatfernim oder Spreizen der Blfeclift vorsehen, eternit die TferfoindUiJg oder der Übergang rait möglichst günstigen Bedingungen erfolgt, wobei man swsclonaoigervjßioe die Bleelie 10 in Richtung ihrer Länge beanspruchen läßt. Weiterhin gestattet dieses Vergrößern der Abstände zwischen benachbarten Blechen sin leichteres Burchfiährea der Verbindung sswischen dem Beton der S^r./isclienr£uffie 2 vmä den Sodentsilen 3 und 4.

Eine ähnliche Anordnung, d.h. ein "Spreisen" oder ein stetiges Yoneinanderentfernen dsr Bleelie 10 und öao Vergrößern der Zwischenräume 2 lcann jeweils dort angewendet v/erden, wo man. irgendeine Verbindung herstellen rauß; die lig. 3 seigt dies bei einer fjxfnung 7. Man erkennt, daß die Bleche 10 um diese Öffnung heran in der Richtung der örtlichen Beansprucliusgen auagebogen sind. Bewehrungen 8 vervollständigen gegebenenfalls die Anordnungen, um ein einwandfreies Verhalten gegenüber Umfangs-Beanspruchungen zu gewährleisten*

Eine derartige Ausfüh^ungsweiöö macht es möglich, die Behältftrhfille ohne große Bearböitungs-Genauigkeit hesEustellen, da die aufeinanderfolgeiiden Blech«- und Bötöascliiehtsn jevjeils getrennt "/oneinandör heriiftellbar sind, ohne daß man genötigt ifäro, den inneren Kontakt Ewischon den Schichten oder Met^llblechlagen durch andere Verbindun^sriiittel herstellen zn atfißosn; hier erfüllt das PULlwatftrial diene Aufgabe.

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- ίο -

Die Überwachung der eim-randfreiön Durchführung der Arbeiten läßt sich leicht durchführen; sie kann jeueils nach Herstellen einer Schicht oder Lage unter Bedingungen durchgeführt werden, die denen bei der Herstellung dar ersten lagen entsprachen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Hülle kann ochlitjSlich leicht mit Einrichtungen kombiniert worden, die eine Kühlung odar ein Anwärmen !zwischen benachbarten Schichten oder Lagen gestatten.

Um die Hülle 1 nach Pig» 1 aind Bandagen 9 aus vorgespannten Beton oder aus gespannten Seilen angeordnet, die eine Vorspannung auf die Hülle ausüben und gegebenenfalls ihre VorSpannkräfte au den bereits teilweise vorhandenem Vorrrpannkräften addieren, die durch die oben erwähnten Maßnahmen_s insbesondere das Betoneinpi'essen unter Überdruck, bereits erhalt on wurden.

Wenn im Innenraura des nach der öbigon Söhilflenmg hergestellten Behälters kein Inaendruck herrscht, wird die in Verbundkonstruktion ausgeführtd Behälten/and durch die Baadags« 9 unter Druckspannung gebracht. Diecer Suatand dea Vorhandensβic:ϊ von Druckspannungen in der Hülle wird sehr und Kehr aufgehoben, t-;$nn der Mediumdruck in dam EeMiIter λ suniiautj ociiließlich aind in dem Behältermaterial Zugspannungen Voriiitnden, v/.la dies normalerweise üblich int. Es ist jedoch nicht notu-mdig, die bei einer Konstruktion aus vorgespanntem Beton (ohn^ Bleche) zwingende Bedingung einzuhalten_$ daß in der inneren Fläche stets noch Druckspannungen vorhanden sein müssen; boifj Erfindungsgegenstand

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können in den Metallochichten auch Zugspannungen vorhanden sein.

Auf jeden Fall gestattet aber das Vorhandensein der Umfange-Vorspannkräfte eine ganz wesentliche Verringerung der Sicke oder der Anzahl der Hetallbleehschichten 10.

ITach einer Ausführungsvariante (Fig.4 und 5) wird in den Zwischenräumen 2 sswischen den Blechen 10 Material mit gewissen elastischen Eigenschaften angeordnet.

Auch bei elastischen Zwischenlagen wird die Übertragung der Brücke unter Aufrechterhaltung einer relativen Unabhängigkeit der Metallschichten 10 gegeneinander gesichert. Außerdem jedoch bringt das Einfügen eines elastischen Materialo anstelle des Betone hinter zumindest der ersten Blechschicht 10 die Möglichkeit, in einem Druckbehälter, der einer hohen Temperatur unterworfen ist, thermische Spannungen oder Beanspruchungen zu vermeiden, zu denen dit? nicht Zusammendrückbarlceit des Betons AnIaB gegeben hätte.

Sie Anwendung elastischer Zwischenlagenmaterialien gestattet es also, den gesamten "Wärmegradienten" in einer Hülle zu verbessern, die aus mehreren Schichten besteht; nur die auf den Temperaturanstieg oder -abfall innerhalb des Materials zurückzuführenden thermischen Beanspruchungen in den Blechen bleiben ungeändert; diese sind aber wegen der Wärmeleitfähigkeit des Stahla relativ gering.

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Das elastische Material kann bei weit von dsr Umgebungstemperatur entfernt liegenden Temperaturen aus hohlen Stshlprofil« rohren, Wellprofilen usw. bestehen, die in einera gewissen Belastungsbereich die erforderliehe oder erwünschte Elastizität aufweisen. Die Anwendung derartiger Behälter erstreckt sich dann auf Druckbehälter bei beliebigen Betri«bateraperatüren.

Die Fig. 4 seigt eine aus Stahlblechen 10 bestehende HuIIe₉ bei der die Bleche durch SwischeialGgen 12 aus ITsopren oder irgend einem anderen Kunstkautschuk getrennt sind; ein solcher Behälter kann aber nur in verhältnismäßig eng begrenzten Bötriebsteroperatur-Bereichen verwendet werden.

Demgegenüber zeigt die Fig. 5 eine mit Stahlrohren 11 als Zwischenlagen ausgestattete Hülle fib? eint* Anwendung bei wesentlich größeren !E^ea3peraturbereichsn oder höheren Temperaturen: die Rohre 11 können gegebenenfalls als KÜhlleitungen ausgenutzt vrerden. Die Verbindung bzw,, RadialdrucMibertragung swisehen den Metallblöchen 10 ißt durch die Elaetisität der Rohre 11 gegeben, die jeweils in Eichtung ihres !Durchmessers zusammengedrückt werden. Der untere 'feil der Pig. 5 zeigt die elastische "Verformung der Rohre 11 unter der Druckwirkung«

Fach einem anderen Ausführungsbeispiel des Druckbehältere Bind die Vorspannbandagijn S nicht unmittelbar auf die mehrschichtige Wand der Hülle 1 aufgebracht, sondern auf längsstäbe die um den Umfang der Hülle 1 nach Art von radinlon längsripppn

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angeordnet sind; die Bandagen gewährleisten den festen Zusammenhalt zwischen diesen Bauteilen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 bestehen diese Längsstäbe aus "Kastenbalken",d.h. aus Metallkäßten 13, die vorzugsweise die Form von rechtwinkligen langgestreckten Quadern haben und radial nach Art von Längsrippen um die Hülle derart angeordnet sind, daß zwischen ihnen Zwischenräume 15 freibleiben, welche ihrerseits zur Aufnahme von nicht dargestellten Längs-Spanngliedern Verwendung finden können.

Die Bandagen 9 bestehen entweder aus vorgespanntem Beton oder aus Gruppen von gespannten Seilen 16, die sich auf U-Schalen abstützen und diese Schalen an die Balken 13 andrücken, die sie umgeben; die Druckkräfte infolge der Bandagierung werden über die Balken 13 auf die Hülle 1 übertragen, die auf diese Weise eine Druck-Vorspannung erfährt, wodurch ihr Widerstand gegenüber einem Innendruck bei gegebener Wandstärke wesentlich erhöht wird.

Der Zusammenhang in der Wand des Behältermantels kann auch durch eine weitere äußere Hülle 58 gewährleistet sein, die in der gleichen Weise wie die Hülle 1 aufgebaut und außen um die Balken 13 herum angeordnet wird.

Es kann eich als günstig erweisen, auch die Eastenbalken gegenseitig durch eingeschweißte ZwischenstUtzbleche 18 (Fig.6 und 7) »u versteifen. Um mit diesen Zwischenstützblechen 18 durch-

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gehende Versteifuugsringe oder Rippen zu schaffen, ist es zweckmäßig, außerdem in der Höhe der Zwischenstützbleche innerhalb der Balkenkästen noch Stege 19 (Pig.7) einzufügen.

. In gewiesen Fällen ist es günstig, die Zwischenräume 15 zwischen den Eastenbalken 13 mit Beton auszufüllen; die Kastenbalken können ebenfalls mit Beton gefüllt sein. Der Beton, der ein gewöhnlicher, durch Einpressen eingebrachter Beton sein kann, verhindert das Auslenken oder Knicken der Balken und gewährleistet den biologischen Schutz für das Personal, das sich außerhalb des Behälters befindet. Schließlich dient der Beton zur Übertragung der Druckkräfte.

Die oberen und unteren Böden 3 bzw. 4 des Behälters können In irgendeiner gewünschten oder zweckmäßigen Weise aufgebaut sein.

Bei der in den Fig.6 und 7 dargestellten Ausführung ist die Achse des zylindrischen Faßkörpers 1 vertikal und die Bodenplatte besteht aus einer von mehreren vertikalen Kanälen 21 durchquerten Grundplatte 3, die an ihrem Umfang mit unteren horizontalen Innenbunden 22 in Form radialer Endverbreiterungen der Pfosten oder Balken 13 verschweißt ist.

Der obere Teil des Behälters ist durch einen lösbaren Deckel verschlossen«

Dieser Deckel ist hier aus folgenden Teilen zusammengesetzt:

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*■■ Aus eiaer Inneren Kuppel 24, dii* wie die Hülle 1 aus übereinander angeordnete», untereinander jeweils in Scliichten verschweißten Blechen besteht;

'■- einen Stern von Eastenbalken 25₁ äie auf diese Kuppel aufgeoelmeißt sind, sich von einem aeutralen gemeinsamen Sauteil 26 (.rig. 7) in radialer Richtung bis eu den Umfangeenden 27 erctrecken und durch Swischenstütsblöche 28 gegeneinander al>ge~ sind.

Die Bnlkenenden 27 sind derart gestaltet, daß sie sich genau rutschen die oberen Enden 29 der Tertilcßliin Balken 13 einfügen, ■\Λι. in die oberen Zonen der ZwiBchencbstSinfie 15» die in dieses Diiiv'iieh nickt rait Beton gefüllt eind. lienn rlie Enden 27 swiachen ilii» Enclteile 29 eingefügt sind,liege« an der Außenseite vorge-HutanaK9h~üunf7en 20 an sitestliiThen B-slkenen^teilsn derart

i⁵ ausgerichtet cdor fluchtend₉ uaß r:ie eine "bilden. Die gegenseitig ineinandergreifend sü Es !Iren endt alle in dieser Iiige sodann de durch verriegelt, daß aaii seitliche ?rtQk9ile 31 in die üafangsnut einführtr die Peßkeile sind gegenij.bcr Scherbeansijruchungea B ehr viderötrsHtlrißhig. Das Einführen der Paßkeile wird sweckmUßig-ertreiee durch !finden 32 durchgei'üiirt, di.-i» in den Endtöilen 29 der festen Balken angeordnet sind.

Bei dieses Einfügen der Paßkeile υerden Abdiehtungslippen und 34 era oberi-r Rnnd der den UehgltoK^antol bildenden Hülle 1 und am unteren Rand der Kuppel ZA ·?«: ν ti kai .<nieit>an?lergedrti!olrfc_t wobei fj.ie ».ine oder ι^Ταν^ν** rjtfiochen αί ··. τ:ί.cr-ei*"'?·';^ Dj ohtun.^en ;)"> ri-ii"·

Der Behälter von großem Burchmesaer, wie er soeben "beschrieben wurde, ist sehr widerstandsfähig gegenüber hohen inneren Brücken und dennoch über die gansse Breite seines zylindrischen Raumes zugänglich; dies stellt einen sehr großen Vorteil für die Hontage, die Unterhaltung und die Reparatur der Einbauten in dem Behälter dar.

Die Fig. 8 bis 11 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgeraäßen Behälters, bei dem der zylindrische Faßkörper aus einer mehrschichtigen Hülle 1 xait einer inneren dichten Blechschicht 10a besteht, die ihrerseits eine absolut dichte Wand darstellt, auf die die weiteren Hüllensehiehten 10b aufgebracht sind; es können beispielsweise vier solche weiteren Schichten vorgesehen sein. Radial auf ättv Hülle 1 werden in regelmäßigen Abständen am gesaraten Umfang des Behälters Längsbelken befestigt. Jeder dieser Balken 38 bestellt eus iaehreren Blechbändern 38a, 38b, die flach aneiaamler gelegt und "hochkant" auf der zylindrischen Hülle 1 befestigt öiad. Die Gesamtheit dieser Balken und der Hülle wird (Imnn von metallischen Bandringen 40 umgeben, die in gleicfciüiißigsEs Al»ntänden über die gesamte Länge odsr Höhe den Behälters verteilt sind.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeinpiel sind die Balken außerhalb der mehrschichtigen Hülle 1 vorgesehen und die Bandringe 40 drücken radial auf die Balken; es dürfte aber klar sein., daß die I&ngsbalken 38 auch im Innern der Hülle 1 angeordnet

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Dein könnten, die Baadringe logan oieh dann unmittelbar auf die laehrochichtige Hülle 1 auf. Sie Bandringe 40 umfassen mehrere Ringbleche (40a, 40b), die miteinander verbunden sind, wobei das innere Blech 40a in Druckberührung mit jedem der Balken 38 steht oder sogar an ihm befestigt ist.

Jeder dieser Bandriage dient als Auflage für ein Vorspannglied, das aus einer uoifangs-Vorspannbandage 42 besteht, die über als Keile dienende Swischenstütsen 44 die gesamte Metalllconstruktion des Paßkörpers 60, d.h. die Eandrißge 40, die Balken 38 und die Hülle 1, susammenspannt. Diese Konstruktion ist so einer äußeren !Druckkraft unterworfen, die im Palle der Verwendung von Stahl für den Behälter groß nein kann, beispielsweise in der Größenordnung einer Beanspruchung von 20 kg/mm .

Die Bandagen 42 können in irgendeiner geeigneten Weise ausgeführt sein* Sie können beispielsweise ein dickes Ringblech oder Grundblech 46 umfassen, auf dem eine Spule von Stahldrähten aufgewickelt ist, die aus einer gewissen Ansahl von gegeneinander durch Blechzwischenstücke 50 getrennten Drahbviinüungslagen besteht; die Ränder 50a der Blöchzt/ischenstticke 50 sind mit größerer Dick« ausgeführt und. fest aufeinandergelegte Jede dieser Bandagen 42 wird nach ihrer Srtigstellung rait Hilfe von Winden gespannt, die sich einerselto außen auf den entsprechenden Bandring 40 und andererseits auf die Xnnenoeite der Bandage 42 abstützen. Unter der Wirkung der radialen Spanndrücke pressen sich

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die Drähte 48 in die nachgiebigeren Blechswlschenetücke 50 ein, wodurch sie unbeweglich werden, während die Blechstücke 50 eich ebenfalls leicht verformen. Sobald die gewünschte Vorspannung erreicht ist, d.h. wenn die Spannkräfte innerhalb der Konstruktion des Faßkörpers 60 der Wirkung eines. Innendruckes in dem Behälter angepaßt ist, der etwas größer als der normale Betriebsdruck des Behälters sein soll, werden die Zwischenstützen oder Keile 44 eingefügt und die Winden werden herausgezogen.

Bei demjdargestellten Ausführungebeispiel, von dem in Fig. nur die obere Hälfte veranschaulicht ist, die andere Hälfte ήβer der ersteren praktisch gleicht, umfaßt der Behälter einen zylindrischen Faßkörper 60 in Metallstruktur, auf den zwei Böden 62 aufgepreßt sind, vorzugowfeiae ebenfalls in Metallstruktur. Die Böden können aber auch aus Beton oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Die Böden können beispielsweise in der gleichen Weise zusammengebaut sein wie die Wand des Faßkörpers und sie können - v/le aus der folgenden Beschreibung der Fig. 8 bio 11 hervorgeht - durch Itängaseile angedrückt oder festgespannt sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind «wischen den Balken 38 in den Ausnehmungen 52, die von den Balken und der Hülle 1 begrenzt sind, Längsspannseile 54 augeordnet, die durch Jeu βη der beiden Böden 62 hindurchführen und außerhalb dieser Böden in Spannoder Anker-Köpfen 56 festgelegt sind, die eine Einstellung der

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Zugspannung gestatten. Diese Seil© 54 prnesea dio Böden 62 auf die Balken 38 und die Hülle 1 feet auf nod bringen in diese eine Liingö-Druckvor-üpannung hinein, die-wührend des Beiriebeojiurcli den Schub des Innendruckes des Behältern «usgegliehen wird.

!Der gesamte Behälter erleidet also bei Fehlen eines Innendruckes starke Druckbetuispruchunßsn, die jedoch ohne Gefährdung bis in die iTähe der ElastiaitUtogrense des Metalle anwachsen können? flov/i« jedoch der !Druck .la dem Behälter ssuninmt, gehen die inneren Spannungen in dew !Behältermaterial surliek, um während des norsaalen Betriebes einen ο ehr kleinen Uert zu erreichen. Die Biianspriichung de:o Konstruktion während der Verwendungsclauer unter Pruck ist also praktisch Hull. V/enn nun aus irgendeinem Grunde nich ±t*i Innere» des BehUlterß ein Überdruck ausbildet, kann die Eöhtilterkonstruktion der Beanspruchung unter elastischem Nachgeben widerstehen. Die einsigsn Bauteile, die dauernd beaneprucht wsrden, sind die I&ngsspannseile und die TJiafangs-Spannbandogen: diese Bandagen liegen aber vollständig außerhalb des Behälters und können infolgedessen leicht tiberwacht, geprüft, unterhalten und salbst ausgetauscht werden.

Der erfindungsgeraöße Behälter kann infolgedessen mit einer sehr großen Sicherheit benutzt werden, was ihn besonders geeignet macht für die Aufnahme voa Kernreaktoren, eine Anwendungsweiße, b*Ji der es außerordentlich wichtig ist, daß der den Reaktorkern aufnehmende Raum durch einen Druckbehältfr wit aungeeeichneter

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Druckfestigkeit abgegrast oder abgsocfclosoeo ist. In einem solchen Anwendungsfalle kann ein biologischer Schutzschild um den in Hetallßtruktur auogaführteo Faßfcb'rper heran aufgebaut uarä*m und gegebenenfalls amch noch ober« und unters Schild- bsw. Fundetnentplatten, im einer Ausbreitung der r-adioaktiven Strahlungen in die Umgebung su verhindern.

Der erfindungsgemäße Behälter hat weiterhin WlBine Abmessungen, da \fegea der Vorspannkräfte Sie Beanspruchungen öer Behälterwand verhältnismäßig gering aind und in£olg©äesß<en Bleche mit geringer Dicke Verwendung finden können. Schließlich bleibt dis Her-= stellung des Behälters einfach» da Jceia Bauteil der Konstruktion eine sehr genaue Bearbeitung n'dtig Itat.

Wie ea wohl eelbotverständlich sein dürfte und wie en Fachmann bereits aus dem Vorhergehenden entnehmen kann_s ist die Erfindung in keiner Weioe auf die Anwendung noch auf die Ausführungsvreioen in ihren unterschiedlichen Seilen beschränkt, die soeben beschrieben wurden; dis Erfindung umfaßt vielmehr auch sämtliche Varianten.

BAD ORIGINAL

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Claims

Patentansprüche

1. Hochdruckfester Behälter, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen zylindrischen, in Metallkonstruktion ausgeführten Paßkörper, der durch Vorspannglieder (9*42) zur Erzeugung einer IransversalvorspannuEg vorgespannt ist, deren Spannwirkung zumindest angenähert den im Innern des Behälters herrschenden Druck kompensiert, und der durch zwei Abschlußböden (3,4) geschlossen ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Metallkonstruktion (1) und die Buden (3,4) Längs-Vorspannseile oder -glieder (54) hindurchführen.

3· Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hetallkonstruktion des Faßkörpers eine mehrschichtige Hülle (1) umfaßt, die aus übereinandergelegt«n Metallschichten (1O) besteht, welche durch ein Swischsnaaterial (2,11,12) für Übertragung von Kräften getrennt sind, und deren innere Schicht (1Oe) absolut dicht ist, während die äußere Schicht die Vorspannkräfte durch Bandagen (9,42) erhält.

4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hülle (1) in regelmäßigen Abständen Längebalken (13,38) angeordnet und an dieser Hülle festgelegt sind, und daß Bandagen (9) sum äußeren tfaepannen des Faßkörpere und zum peripheren Vorspannen der Hülle vorgesehen sind.

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5. Behälter nach Anspruch 4* claanrcli ^l^nnaaiclmet, «"inß die Xängsbalken (13) Each Art von RacUalrip'nen am yaßkö2?><e3t? angeordnet siad.

6. Behälter nach Anspruch 1, dadurch .^ökennssicmiötj daß die Bandagen (9»42) aus metallischen Unterwiesen (17,46) Ij»atshea, die ihrarssits durch Spannseil <* (16) oder Spaiinu.rah.te (48) mit Druckkräften belastet werden.

7. Behälter nach Anspruch 5_S dadurch gekeanseichnet, daß die Längs· balken aus langgestreckten MetallkästGii (13) bestehen, die an der Hülle (1) festgelegt und durch flaskö; senkrecht zur Achse ties Bahälters verlaufende Yerstöifungen (IS) gegsneiaander a"bge·= stützt sind.

8. Behälter nach Anspruch I₉ dadurch gekennaeichiifc·?;, daß die Eastenbalkeu (13) mit Beton gefüllt ur.d durch gwischenlagsn (15) von Beton getrennt sind.

- 9. Behälter nach Anspruch 7_S dadurch c«! Absteifungss-siiECihenBtücke (13) aucL im Innern dar kalken verlängert (Stege 19) sind.

10. Behälter nach Anspruch 5» dadurch r^ekennssiclmet.. daß die längsbalkan (38) aus an-sißaKdei-^elc-gtim isiechstsjeiferi bestehen, die parallel su-sisiander längs BiT.eug«r,der des "hochkant" angeordnet und soi/ohl miteiuander ale auch mit d«r mehrschichtigen Hülle (i) feot verbunden sind. -■ - ■

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11. Behälter nach den Ansprüchen 6 und 10, daduroh gekennzeichnet, daß er metallische Ringe (40) aufweist, die an Uafang des Paßkörpers gehalten sind und auf die sich die Vorepannbandagen (42) über Keile (44) zur Aufrechterhaltung der Spannung abstützen,

12. Behälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallringe (40) aus mehreren Blechringen (40a, 40b - 4Od) bestehen, die miteinander verbunden sind, wobei der innere Ring in Berührung mit dem Paßkörper ist.

15. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Üafangs-Torspannbandage (42) aus mehreren Spulenlagen von aufgewickelten Netalldrähten (48) besteht, die lagenweise durch dünne Bleche (30) voneinander getrennt sind.

14. Behälter nach einem der Ansprüche 4 bie 13, gekennzeichnet durch zumindest einen lösbaren Boden (3), der aus einer mehrschichtigen Kuppel (24) und auf dieser Kuppel in Richtung von Radien der Kuppel befestigten Balken (14) besteht, deren Enden (27) zwischen Verlängerungen (29) der Längebalken (13)" des Faßkörpers eingeschachtelt sind.

15· Behälter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Balken (14) des Bodens (3) und die Verlängerungen (29) der LängB-balken (13) des Faßkörpers jeweils mit einer äußeren eingeschnittenen Nut (20) versehen sind, in die ein gebogener Faßkeilkörper (31) zum Blockieren des Bodens eindrückbar ist.

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I6o Behälter nach den Ansprüchen 2 und 4* dadurch gekennseiclmet, fiaß er Kingsopanaseile (54) aufweist_$ die durch die Wand das Paßkörpers in Zwischenräumen (52) hindurchführen, di® jeweils durch äie Hülle (i) und zwei benachbarte Magßbalken (38) gebildet sind, und die auf den B§dän (3»4) abgefangen bzv;. abgestützt (Anker 56} sind.

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