DE1880457U

DE1880457U - Behaelter, insbesondere druckbehaelter, der an einem sockel festlegbar ist.

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Publication number: DE1880457U
Application number: DEC10757U
Authority: DE
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1962-07-24
Filing date: 1963-07-24
Publication date: 1963-10-10
Also published as: BE635383A; GB994599A; NL295658A; LU44049A1; FR1336804A

Description

jT ' Patentanwälte

Beetz u. Lamprecht

Dlplom*Jngenlouro
München 22, Siemsciorfsffa&e 10 0 / *7 r <"w /-> nt -»

^l^b 342*24. I

410-8760G 24.7.1963

COMMISSARIAT A L¹EITE-RGIE ASOMIQOE, Paris 7eme (Krankreich)

Behälter, insbesondere Druckbehälter, der an einem
Sockel festlegbar ist

Die !Teuerung betrifft einen Behälter, insbesondere einen
Druckbehälter, dessen am oberen Ende abgeschlossener Hantel,
der eine senkrechte Eauptsymnietrieachse hat und parallel
zu dieser Symmetrieachse gerichteten Zugspannungen unterworfen ist, zum Festlegen des Behälters an 'einem Sockel, auf den sich der dichtend mit dem Mantel des Behälters verbundene Behälterboden abstützt, an seinem Umfang mit Befestigungsmitteln versehen ist, die an dem Behältermantel derart angreifen, daß sie in dem Hantel im wesentlichen parallel zur Hauptsymmetrieachse gerichtete Haltespannungen hervorrufen.

Bei der Befestigung eines Behälters der oben erwähnten Art an einem den Druck des Behälterbodens aufnehmenden Sockel
bereitet es Schwierigkeiten, die Haltemittel derart auszubilden, daß sie die meist einem hohen Innendruck unterworfenen Behälterwände nicht noch mit zusätzlichen Momenten beanspruchen, die zu ihrer Aufnahme eine wesentliche Verstärkung
der Behälterwände über das an sich durch den Innendruck und die

410-(B 735-3 )-^LT?(7)

Standfestigkeit gegenüber seitlichen Zräften, wie Yfinddruck od.dgl. gegebene Haß hinaus bedingen.

Wenn solche Behälter zur Aufnahme von gefährlichen Stoffen verwendet werden, wie explosiblen "bzwο chemisch sehr aggressiven Stoffen, oder zur Aufnahme von Kernreaktoren dienen, beispielsweise an Bord von Schiffen, ist es notwendig, daß sämtliche Beanspruchungen, die in den Behälterwänden auftreten, besonders genau ermittelt und die notwendigen Materialstärken mit den vorgeschriebenen Sicherheiten errechnet werden. Dies ist aber dann außerordentlich schwierig, wenn beispielsweise Schweißnähte gleichzeitig als "Dichtungsnähte" und als "Verbindungsnähte¹¹ dienen, die größere mechanische Beanspruchungen übernehmen müssen.

So hat man beispielsweise bereits Druckbehälter mit ihrem ilachen Boden auf einen Sockel aufgesetzt, wobei die Dichtung zwischen dem Behälterniantel und dem Behälterboden durch eine umlaufende Schweißnaht gegeben ist, in deren Bereich äußere Haltemittel liegen, mit denen der Behältermantel an dem Sockel befestigt wird.

Zur Befestigung eines solchen Behälters an dem Sockel hat man am Umfang des oberhalb des Behälterbodens liegenden Hantelteils einen festen flanschartigen Ring angeschweißt, der parallel zum Behälterboden verläuft und durch eine T:eihe von Zugankern mit dem Sockel,verschraubt wird. Bei einer derartigen Behälterausführung ist der äußere Durchmesser des Behälter-

bodens vorzugsweise größer als der Durchmesser des Behältermantels} die flanschartig über den Mantel des Behälters überstehende Umfangszone des Behälterbodens wird ,ebenfalls auf den ebenen Sockel abgestützt und die Zuganker greifen durch diese Umfangszone des Bodens hindurch. Dabei wird der zwischen dem umlaufenden ßingflansch des Mantels und dem Boden liegende Teil der Behälterwand durch die Zugankerkräfte auf Druck beansprucht? zur Entlastung dieses Mantelteiles von dem Befestigungsdruck wurden auch bereits zwischen dem Bansch und dem überstehenden Bodenrand Stegplatten eingeschweißt.

Eine derartige Ausführung hat jedoch den großen Machteil, daß die Haltekräfte auf einem Durchmesser angreifen, der größer als der Durchmesser des Behältermantels ist, und infolgedessen in dem Mantel Biegemomente-auftreten, die sich schwer rechnerisch erfassen lassen, aber eine unerwünschte Verstärkung der Behälter-Mantelwand bedingen. Der einzige Vorteil, den man bei einer derartigen Behälterausbildung erreichen kann, ist die mögliche Verringerung der Wandstärke des Behälterbodens, der sich praktisch vollständig auf die ihn stützende Sockeloberfläche auflegt und deshalb selbst unter höherem Innendruck keinen wesentlichen Biegungsbeanspruchungen unterworfen wird.

Die Neuerung hat den Zweck, einen Behälter, insbesondere einen Druckbehälter der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei dem die oben erwähnten Nachteile in sehr einfacher Weise vermieden werden können,' d.h. bei dem der Be hälter mantel nur durch Befestigungskräfte beansprucht wird, die in Richtung

der HauptSymmetrieachse des Mantels an dessen Umfang jeweils mittig zur Wandstärke angreifen, und die dichtende Verbindung zwischen Behältermantel und Behälterboden im wesentlichen nur Dichtungsaufgaben zu erfüllen hat, aber nicht mit weitgehend unkontrollierbaren Kräften beansprucht wird, die durch die Haltekräfte bedingt sind.

Der neuerungsgemäß ausgebildete Behälter, insbesondere Druckbehälter, dessen am oberen Inde abgeschlossener Mantel, der eine -senkrechte Hauptsymmetrieachse hat und parallel zu dieser Symmetrieachse gerichteten Zugspannungen unterworfen ist, zum festlegen des Behälters an einem Sockel, auf den sich der dichtend mit dem Mantel des Behälters verbundene Behälterboden abstützt, an seinem Umfang-mit Befestigungsmitteln versehen ist, die an dem Behältermantel derart angreifen, daß sie in dem Mantel im wesentlichen parallel zur Hauptsymmetrieachse gerichtete Haltespannungen hervorrufen, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der auf einen zentralen Seil des Sockels abstützbare Behälterboden und der an seinem unteren Ende offene Behältermantel an dessen Innenseite in einer Zone des Mantels dichtend verbunden sind (Dichtungs-Schweißnaht) die in einem axialen Abstand oberhalb des unteren Randes des Behältermantels liegt, und die Befestigungsmittel, die dazu dienen·, den Mantel mit dem Sockel zu verbinden, nur am unteren Rand des Mantels vorgesehen sind.

•Die Neuerung wird nunmehr anhand der' Zeichnung näher erläutert j in der Zeichnung zeigen:

lig»1 eine schematisclie Darstellung -eines neuerungsgemäß

ausgebildeten Behälters im senkrechten Axialschnitt

Fig. 2 eine ausführlichere Darstellung des unteren Teiles des Behältermantels und des Be halter Too dens mit den Befestigungsmitteln zum Festlegen des unteren Randes des Behältermantels an einem Sockel, auf dem der Behälterboden aufliegt; dieser 'Teilschnitt verläuft längs der Schnittlinie II-Il der i'ig.J;

Fig.-5 eine Ansicht auf den in Fig»2 dargestellten Behälter* teil in Richtung des Pfeiles III gesehen j

Pig.4 und 5 !ei!darstellungen der Befestigungsmittel, die wahlweise zu den Befestigungsmitteln gemäß Fig.1 bis Verwendung finden können, in einer Schnittdarstellung ähnlich Fig.2.

Der in den Figuren 1 bis 3 veranschaulichte Druckbehälter 2 hat eine senkrechte Hauptsymmetrieachse 4j zu der symmetrisch der an seinem oberen Ende halbkugelig geschlossene Behältermantel 6 liegt.

Der Behälter 2 ist dazu bestimmt, an einen Sockel 8 festgelegt zu werden, der bei dem für die Erläuterung der Neuerung gewählten Ausführungsbeispiel als Betonsockel dargestellt ist, obgleich er auch ein transportabler, aus Blechen zusammengeschweißter So.ckel sein könnte.

Auf dem Sockel 8 ruht der ebene Behälterboden 10, dessen mittlerer Teil aus einer dünnen Blechplatte besteht und dessen umlaufender Randteil aus stärkerem Blech hergestellt ist. Der Behältermantel 6 kann - wie dies die Fig.2 im einzelnen zeigt - aus mehreren zylindrischen Blechschüssen 12,14,16 be-

stehen, die durch an sich bekannte Umfangs-Schweißnähte stumpf miteinander verschweißt sind. Aus 3?ig.2 ist auch der stärkere Randteil" 18 des Behälterbodens 10 genauer ersichtlich, der mittels der doppelten Dichtungsschweißnaht 20 an der inneren Umfangsflache de^s Behältermantels β bzw. an dem Rohrschuß 14 des Mantels dichtend versehweißt ist; der Rohrteil 14 hat eine größere Stärke als die anschließenden Rohrteile 12 und des Behältermantels. Der mittlere Bodenteil 22, der wegen seines vollständigen Abstützens durch den erhöhten zentralen Teil des Sockels 8 keine nennenswerten Beanspruchungen erfährt, hat eine verhältnismäßig sehr geringe Stärke.

Der untere Rand des Behältermantels 6 wird in größerem axialen Abstand unterhalb des Bodens 10 an einem !eil 26 des Sockels festgelegt, der sich in einer zylindrischen Hache 28 bis zu dem erhöhten zentralen Teil erhebt» Hierzu ist eine flache Ringplatte 32 vorgesehen, die mittels der Schweißnaht 3d genau symmetrisch an den unteren Rand des BehältermanteIs 6 bzw«, des Rohrteiles 16 angeschweißt ist. In dieser flachen Ringplatte 32 sind - auf einem Durchmesser, der dem mittleren Durchmesser der Mantelwand des Behälters entspricht - gleichmäßig auf den Umfang verteilte Bohrungen vorgesehen, durch die Ankerbolzen 34 hindurchgestreckt werden können, die mit 3?est— legemuttern 36 und 38 versehen sind. Um die Ankerbolzen 34 lösbar mit dem Behälter 2 verbinden zu können, sind jeweils über den löchern zur Aufnahme der Bolzen in dem unteren Rand des Behältermantels torbogenartige Ausschnitte 40 vorgesehen.

— π —

Bei dem neuerungsgemäßeη Behälter werden durch die soeben beschriebene Ausbildung des unteren Behälterteiles und seiner Befestigungsmittel die Verankerungskräfte zwischen dem Behälter und dem Sockel in Richtungen übertragen bzw. aufgenommen, die genau in der Verlängerung der zylindrischen Behälterwand liegen. Die Verankerungskräfte greifen überdies in einem derartig großen axialen Abstand von den Dichtungsschweißnähten 20 an dem Rand des Behältermantels_r an, daß an diesen Dichtungsnähten praktisch keine Komponenten der Verankerungskräfte wirksam werden. Der oberhalb des Bodens 10 liegende Teil des Behältermantels wird in an sich bekannter Weise durch Innendruckkräfte beansprucht. Die direkte Wirkung dieser Innendruckkräfte endet zwar an der Dichtungs-ScJweißnaht 205 die Iiräfte setzen sich selbst aber bis in den unteren Randteil des Behältermantels als Verankerungskräfte fort. Da in dem unterhalb des Bodens 10 liegenden Teil des Behältermantels aber die durch 'den Innendruck bedingten Tangentialzugspannungen fehlen, ,ist es ohne weiteres möglich, die Ausschnitte 40 vorzusehen, die zur Erzielung der Zugänglichkeit der Befestigungsmittel notwendig sind.

Das leicht radiale Zurücksetzen der zylindrischen Sockelwand 28 macht es möglich, die Schweißnähte in bzw. an dem unteren Teil des Behältermantels auch noch nach der Aufstellung des Behälters zu prüfen oder zu überwachen.

Es dürfte klar sein, 'daß man zur Aufnahme der Verankerungskräfte auch zwei Reihen von gleichmäßig am Umfang verteilten Verankerungsbolzen vorsehen könnte, in diesem Falle

.liegen die Achsen der Verankerungsbolzen 34 jeweils gleich weit innerhalb und außerhalb des Kreises, auf dem sich die Mittellinie der Behälterwand befindet.

Man kann nun auch anstelle des untersten Rohrteiles 16 des Behältermantels und des flachen Ringes 32 unmittelbar an dem Behältermantelteil 14 Zuganker vorsehen, die mit dem ■ Sockel 8 in geeigneter Weise verbunden werden-.

Der Behälter selbst kann einen beliebigen gebogenen Querschnitt habenj er kann auch im Querschnitt ein Polygon bilden; in sämtlichen Fällen müssen die Zug- oder Halteanker genau in der Mittellinie der Behalterseitenwand liegen, wenn eine Reihe solcher Anker vorgesehen ist. Das beschriebene Ausführungsbeispiel, bei dem der Behälter einen !reisquerschnitt hat, stellt also in diesem Sinne keine Einschränkung der Neuerung dar.

Die abweichende Ausführung gemäß !ig.4 der Zeichnung unterscheidet sich von der Ausführung nach den Pig.1 bis 3 durch den Ersatz des flachen Ringes 32 und der Ankerbolzen 34 durch eine direkte Verankerung des unteren zylindrischen Teiles des Behältermantels.

Diejenigen Bauteile der I?ig_e4, die anderen, bereits beschriebenen Bauteilen entsprechen, tragen die gleiche Bezugszeichennummer mit einem Strich-Index. Der untere Rohrzylinder 16',der mit IControllöffnungen 41 versehen ist," kann direkt in den Sockel 8' eingebaut werden,'wenn dieser Sockel aus

Beton "bestehtο Der tiefere Umfangsteil 26' des Sockels 8 kann gegebenenfalls erst nach der Herstellung des mittleren zentralen Sockelteiles an Ort und Stelle eingebracht werden, wobei durch geeignete Moniereisen ein fester Zusammenhang des gesamten Sockels erzielt wird.

An den unteren Rohrzylinder 16¹ lassen sich zusätzliche Verankerungseisen 42 oder 44 in regelmäßiger Umfängsteilung anschweißen und anschließend etwa in der dargestellten Form Biegen, um die Terankerungskräfte auf einen möglichst großen Bereich des Betonsockels zu übertragen. Zur -Verbesserung der Haltung können in dem unteren Rohrteil 16* noch weitere Durchbrüche 46 vorgesehen aän, die sich beim Einbringen des Sockelbetons mit Beton 48 füllen. Um eine gewisse Beweglichkeit des unteren Rohrteiles 16^! in dem Sockel zu gewährleisten, kann man an sich bekannte, die Haftung zwischen Beton und Rohrteil herabsetzende Mittel anwenden.

Die Variante gemäß 3?ig.5 unterscheidet sich von der Variante gemäß lig.4 im wesentlichen durch die Art der Gestaltung und Verbindung des Gefäßbodens 10'· mit dem Gefäßmantel, dessen Teile 12", 14" und 16" dargestellt sind. Auch hier sind einander entsprechende Bauteile oder Elemente wieder mit gleichen Bezugszeichen, aber mit Doppelstrich-Index bezeichnet. Der nur in seinem mittleren Teil ebene Boden 10" des Gefäßes hat im Anschluß an seinen dünnwandigen Mittelteil 22" und dem verstärkten Teil 18" einen kegelmantelfÖrmigen Teil 50, der über die Schweißnähte 52 mit der Innenfläche des Gefäßmantels

verschweißt ist, d*h, mit dem verstärkten zylindrischen Heil 14ⁿ und über die Schweißnaht 54 mit dem verstärkten Bodenteil 18". Auf diese Weise bildet sich am unteren Rand des auf dem Sockel festgelegten Behälters ein umlaufender Hohlraum 56, der eine Eontrolle der Schweißnähte über die Öffnungen 40" gestattet»

In sämtlichen Ausführungsbeispielen, die oben beschrieben wurden, sind die Kräfte, die auf die Behälterwand und ihre Verbindungen ausgeübt werden (Kräfte auf Grund des inneren Überdruckes, Wind oder Schwingungskräfte auf den Behälterkörper usw.),innerhalb der Erzeugenden des Behälters auszugleichen, so daß das Auftreten irgendwelcher verformend wirkender Drehmomente sicher vermieden wird. Yfeiterhin wird bei den Ausführungsbeispielen eine sonst übliche Winkel-Verschweißung zwischen einem Behältermantel und einem Behälterboden vermieden. Schließlich weisen alle beschriebenen Ausführungsformen den gleichen Vorteil auf, daß man die Verankerungen und die Schweißnähte zwischen dem Behälterboden uni dem untersten Röhrteil des Behältermantels überprüfen kann. Insbesondere lassen sich die Schweißnähte auch nach dein Aufstellen der Behälter einer Untersuchung durch Strahlen und durch Ultraschall unterwerfen. ■

Obgleich die beschriebenen Ausführungsbeispiele des neuerungsgemaß ausgeführten Behälters alle die Verbindung einer zylindrischen Behältermantelwand mit einem dem Boden des Behälters tragenden Sockel darstellen, ist die Neuerung natürlich nicht auf diesen Fall begrenzt. Ganz allgemein sind für

das Ausnutzen des Erfindungsgedankens der vorliegenden Neuerung nur zwei Bedingungen nötig: Derjenige Teil der Befestigungsmittel, (wie beispielsweise das Rohr 14") , der bei der Herstellung der Dichtung des Behälters beteiligt ist, muß einen genügend großen Abstand von denjenigen Teilen der Befestigungsmittel haben, welche die Befestigung©- oder Verankerungskräfte aufnehmen. Die Verankerung oder Befestigungsmittel müssen für ihr Pestlegen in der geraden Verlängerung der Mantelwand des . Behälters geeignet sein.

Man erkennt sofort, daß es möglich ist, die Neuerung beim Befestigen von Behältern in Halbkugelform oder Behältern in Form gerader Prismen anzuwenden, die einen ebenen,kegelstumpf förmigen oder halbkugeligen Boden aufweisen.

Diese Abweichungen, sowie alle anderen, bleiben im Rahmen der mechanischen Äquivalente und sind als Anwendungsweisen der vorliegenden Neuerung anzusehen.

Claims

Schutzansprüche

1. Behälter, insbesondere Druckbehälter, dessen am oberen Ende abgeschlossener Mantel, der eine senkrechte Hauptsymmetrieachse hat und parallel zu dieser Symmetrieachse gerichteten Zugspannungen unterworfen ist, zum Festlegen des Behälters an einem Sockel, auf den sich der dichtend mit dem Mantel des Behälters verbundene Behälterboden abstützt, an seinem Umfang mit Befestigungsmitteln versehen ist, die an dem Behälterniantel derart angreifen, daß sie in dem Mantel im wesentlichen parallel zur Hauptsymmetrieachse gerichtete Haltespannungen hervorrufen, dadurch gekennzeichnet, daß der auf einen zentralen Teil des Sockels (8) abstützbare Behälterboden (10) und der an seinem unteren Ende offene Behältermantel (6) an dessen Innenseite in einer Zone des Mantels dichtend verbunden sind (Dichtungs-Schweißnaht 22) , die in einem, axialen Abstand oberhalb des unteren Randes des Behältermantels liegt, und die Befestigungsmittel, die dazu dienen, den Mantel mit dem Sockel zu verbinden, nur am unteren Rand des Iviantels vorgesehen sind.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel aus einer fest mit dem unteren Rand des Mantels verbundenen Ringplatte (32) und durch diese Ringplatte hindurchführende Befestigungsschrauben (54) bestehen, über denen in der Wand des Behäl^erniantels (6) Ausschnitte (40) vorgesehen sind. ; ^:.

3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel aus fest mit dem unteren Rand des Mantels (6) verbundenen Yerankerungsgliedern (I6^f, 42, 44) "bestehen und in dem unteren Randteil des Mantels Öffnungen (41) vorgesehen sind, die den Zugang zu einem Ringraum gestatten, der sich zwischen dem Mantelrand bzw. seinen Befestigungsmitteln und dem Sockel (8') befindet.