DE2100348C3 - Großvolumiger Behälter für hohe Innendrücke - Google Patents
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Description
60
Die Erfindung bezieht sich auf einen großvolumigen
Behälter nach den Merkmalen des OberbegrifTsvon
Anspruch I.
Da die herstcllungstechnischen und Transportprobleme
bei in einem Stück ausgeführten Hochdruckbehältern sehr großer Volumina kaum oder nur mit
unverhältnismäßig großem Aufwand zu lösen sind, werden Hochdruckbehälter großer Abmessungen
vorteilhafterweise aus Einzelteilen derart zusammengefügt, daß die Axial- und die Radialkriifte von jeweils
gesonderten Elementen aufgenommen werden.
Zur Erreichung dieses Zieles sind verschiedene Behälterausführungen bekannt, die jedoch noch beträchtliche
Nachteile hinsichtlich einer konsequenten Ausbildung der Elemente im Hinblick auf die aufzunehmenden
Kraftkomponenten sowie auch hinsichtlich der notwendigen Abdichtung des Behälterinneren
aufweisen. So ist ein bekanntes Druckgefäß (deutsche Patentschrift 715 330) aus einem dünnwandigen
Innenmantel und einer Anzahl äußerer profilierter Ringbandagen zusammengefügt, die in
axialer Richtung durch mit Zwischenstücken verschraubte Zugstangen zusammengehalten werden.
Die stirnseitigen Verschlußteile sind bei diesem Behälter jedoch einstückig ausgeführt und liegen lediglich
auf den die zylindrische Wand begrenzenden Endteilen auf. Auf Grund der unterschiedlichen Ausbildung
der End- und Zwischenstücke gegenüber den Profilringen können sich bei diesem Druckgefäß über
die Länge des Zylinders unterschiedliche Radia!
kräftc bzw. radiale Verformungen einstellen, durch die dann die Zylir.derinnenwand in Mitleidenschaft
gezogen wird.
Bei einem weiteren bekannten Hochdruckbehälter (deutsche Offenlegungsschrift 1 450 323) ist der Z\
linderkörper aus einer Vielzahl relativ niedriger Ringe zusammengesetzt, die von durchgehenden, an.
Ringumfang unter Vorspannung gegeneinander versetzt angeordneten Zugstangen zusammengehalten
werden. Da die in sich geschlossenen Ringe den Z> lindermantel bilden, müssen sie zwangläufig von
dem gleichen Durchmesser wie der Behälter sein. Di». Herstellung derartig großer, genau gegeneinander
auszurichtender Ringe aus beispielsweise Beton oder aus Stahl bereitet jedoch erhebliche Schwierigkeiten,
da zur Erzielung einer hohen Druckfestigkeit des Behälters die Toleranzen sehr klein gehalten werden
müssen und weil beim Zusammenschweißen von derartig großen Stahlringen sich Temperaturverformungen
kaum vermeiden lassen. Auch der Transport der einzelnen Ringe gestaltet sich schwierig und erfordert
in der Regel besondere Spezialfahrzeuge.
Ferner ist ein Behälterverschluß für Hochdruckbehälter bekannt (österreichische Patentschrift
265 215), bei welchen der einstückig ausgeführte Deckel sich mit seiner nach außen weisenden Fläche
auf konischen, zur Behälterlängsachse unter einen spitzen Winkel angeordneten Keilgliedern abstützt,
die zu einem Ring zusammengesetzt, die mit ihren schrägen Ansätzen in Ausnehmungen der Zylinderwand
eingreifen. Ein mittlerer Ansatz des Deckels ist durch lange Gewindebolzen mit einem oberen Abschlußteil
verschraubt, dessen nach unten weisender Ringansatz sich an die Keilwände seitlich andrückt.
Dieser Hochdruckverschluß ist technisch außerordentlich aufwendig und für Behälter großer Abmessungen
ungeeignet, da der einstückige Deckelteil für Behälter der erfindungsgemäßen Größenordnung zu
schwer würde. Die Keilglieder führen darüber hinaus zu radialen Druckkomponenten, für deren Kompensation
bei dieser Einrichtung keinerlei gesonderte Organe vorgesehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen großvolumigen Behälter für hohe Innendrücke der eingangs genannten
Art zu schaffen, bei dem die Ringbandagen
einfach und ohne jegliche Profilierung und auf Abstand
ungeordnet sind und bei dem sich die Stirnwände über außerordentlich einfach -ausgebildete
Zwischenglieder an den ZylinderwUnden abstützen. Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im
kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches unter Schutz gestellten Merkmale gelöst.
Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung genauer
erläutert. Es zeigt "" 1Q
Fig. I einen Schnitt durch einen Teil des erfindungsgemäßen
Behälters,
Fig. 2 einen Sektor des Schnittes liings der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1,
F i g. 3 und 4 weitere Ausführungen des erfindungsgemäßen Behälters inTcildarsteHungen.
Bei der in Fig. I und 2 gezeigten Ausführung umfaßt der Behälter ein Gehäuse mit einer zylindrischen
Seitenwand I, die durch zwei Stirnwände 3 und 4 abge
chlossen wird. Jede der Stirnwände ist ein massi- ao
ve- Teil, das geeignet ist, den vom Innendruck herrührenden
Druckkräften zu widerstehen.
Die Seitenwand 1 wird von einer Mehrzahl von Zugstangen 5 umgeben, die, wie in F i g. 2 gezeigt ist,
ein·.·η rechteckigen Querschnitt haben und ancinan- *5
dcrgrenzend unter Bildung einer zusammenhängenden Hülle angeordnet sind. Die Zugstangen 5 werden
von einer Mehrzahl von Bandagen 6 umschlossen, die in Höhe der Seitenwand einen in Kontakt mit den
Zugstangen befindlichen Verstärkungsgurt bilden.
/ede Stirnwand kann axial entfernt werden und ist mit einer Dichtung für die Abdichtung zwischen
Stirnwand und Seitenwand versehen. Diese Dichtung kann beispielsweise durch einen elastischen Ring 7
gebildet werden, der in einer am äußeren Rand der Stirnwand vorgesehenen Hohlkehle oder Ringnut angeordn't
ist.
Die Enden Sl und 52 der Zugstangen besitzen jeweils einen Teil eines Gewindes, und die Gesamtheit
der Zugstangen bilden ein durchgehendes Gewinde 9, das mit einem entsprechenden Gewinde 10 am äußeren
Rand eines Kreis- oder Haltcringes 11 zur Halterung des Deckels bzw. der abnehmbaren Stirnwand
zusammenwirkt. Selbstverständlich kann der Kreisring 11 mit dem Deckel fest verbunden sein, und das
Gewinde ist dann am äußeren Rand des Deckels angebracht, wie es für den Deckel 4 gezeigt wird.
Die Enden 51 und 52 der Gesamtheit der Zugstangen verden durch Verstärkungsbandagen 12 umschlossen,
die mit den Zugstangen in Berührung ste- 5" hen.
Wenn der Behälter unter Druck gesetzt ist, haben die Stirnwände 3 und 4 die Tendenz, sich voneinander
zu entfernen und pressen sich gegen die Halteringe 11, die von den Zugstangen 5 zurückgehalten
werden. Die Bandagen 12 sind derart zweckmäßig angeordnet, daß die von den auf die Stirnwand ausgeübten
Schubkräfte herrührenden, an den Enden 51 und 52 auftretenden Spreizkräfte aufgenommen werden.
Auf diese Weise unterliegen die Zugstangen ausschließlich Zugkräften, und ihre Enden erleiden
keinerlei Durchbiegung.
Ebenso werden die auf die Seitenwand 1 einwirkenden Kräfte von den Bandagen 6 aufgenommen,
ohne daß der mit'lere Teil der Zugstangen einer Bie- S5
gebeanspruchung ausgesetzt ist.
Wenn die Zugstangen und Bandagen aneinanderarenzend
bzw. dicht aneinsnderpassend vorgesehen sind, unterliegt die Wand 1 selb t keinerlei Biegebeanspruchungen,
aber man kann dann die Dicke des die Wand 1 bildenden Zylinders in Abhängigkeit von
den lokalen Durchbiegungen festlegen.
Die Wand 1 und die Stirnwände 3 und 4 können aus einem gegenüber dem Füllmedium unter Betriebsbedingungen
korrosionsbeständigen Stahl hergestellt sein. Diese Art der Herstellung kann für den
Fall eines länglichen Behälters von sehr grnUen Abmessungen
unwirtschaftlich sein. Es ist dann möglich, die Seitenwand und gegebenenfalls die Stirnwände
mit einer korrosionsbeständigen Haut 13 zu überziehen, die gegebenenfalls die Dichtigkeit längs
der Wand sicherstellen kann. Diese Haut soll auch den »Boden« der Ringnut 8 in der Weise bedecken,
daß kein Teil der Stirnwand 3 oder 4 einer Korrosion ausgesetzt ist. wenn der elastische Ring 7 selbst korrosionsbeständig
ist.
Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsart umfaßt das System zur Blockierung der Stirnwand eine
Mehrzahl von an den Enden der einzelnen Zugstangen vorgesehenen Vorsprüngen oder Nasen 53. die
insgesamt einen Kreisring zur Abstützung der Stirnwand
bilden, wie es für die Stirnwand 3 a gezeigt ist. Eine äußere Bandage 12 »umgürtete die Enden 52
der Zugstangen und nimmt die von der Stirnwand her übertragenen Kräfte auf. Dabei ist die Bandage
12 in Höhe des Schnittpunktes der Resultierenden der auf jede Nase 53 ausgeübten Kräfte mit der
Achse (fibre neutre) der entsprechenden Zugstange zentriert. Auf diese Weise unterliegen die finden der
Zugstangen keinerlei Biegebeanspruchungen.
Eine Variante dieser Ausführungsart wird in Fig. 4 gezeigt. Hier stützt sich die Stirnwand 3 nach
außen zu auf eine Mehrzahl von Keilen 14. die jeweils einer oder mehreren Zugstangen entsprechen.
Jeder Keil 14 ist mit einer Zahnung b/w. Absätzen
15 versehen, die sich gegen entsprechende Vorsprünge an den Enden 51 der Zugstangen abstützen.
Diese Zahnungen bilden so eine Mehrzahl von Kreisringen (Stützringen) zur Abstützung der Stirnwand.
Die von der Zahnung auf die Zugstangen übertragenen Spreizkräfte werden von einer Mehrzahl von
Bandagen 12 aufgenommen, die jeweils einem Stüt.rring
entsprechen und in Höhe des Schnittpunktes der Wirkungslinie der auf jeden Vorsprung übertragenen
Kräfte mit der Achse der entsprechenden Zugstange angeordnet sind. Die Zugstangen sind daher nur
Zugkräften ausgesetzt.
Gemäß einer bekannten Anordnung können die Zahnkeile 14 mit einer Bedienungsvorrichtung verbunden
sein, die die rasche Entfernung der Keile unter Freigabe der Stirnwand 3 steuern bzw. bewirken
kann, die dann abhebbar ist.
An den Zugstangen können im übrigen Nasen zum Festhalten des die Seitenwand bildenden Zylinders
1 vorgesehen sein, um eine mögliche Abtirängung
dieses Zylinders unter der Wirkung von Vibrationen zu verhindern.
Zwischen den Bandagen angeordnete Verstrebungen oder Abstandshalter 16 crmoglicherr^die genaue
Positionierung der Bandagen während der Montage, wenn sie selbst nicht aneinandergrenzen.
Die Gesamtheit der Zugstangen 5 wird durch Kreisringe 17 zu einer festen Einheit verbunden, wobei
Muttern 18 und fest mit den Enden der Zugstangen verbundene Gewindebolzen aufgeschraubt sind.
Der soeben beschriebene Behälter wird also durch
verschiedene Elemente gebildet, die getrennt voneinander
die Funktion der Abdichtung und der Aufnahme der Druckkräfte in Umfangsrichtung und in
Längsrichtung übernehmen:
— Die Festigkeit in bezug auf am Umfang angreifende Kräfte wird durch äußere Bandagen
sichergestellt (und gegebenenfalls teilweise durch die Seitenwand selbst);
— der Widerstand gegenüber in Längsrichtung wirkenden Kräften (bedingt durch die Wirkung der
Stirnwände) wird durch Zugstangen sichergestellt, die lediglich Zugkräften ausgesetzt sind,
während Radialkomponcnten durch äußere Bandagen 'aufgenommen werden.
Die Dichtungshaut kann durch einen chemischen Überzug oder eine Beschichtung mit Kunststoff oder
Metall gebildet werden, die durch Aufspritzen oder jedes andere Verfahren aufgebracht wird oder durch
eine metallische Verkleidung eine Plattierung oder eine Elastomermembran usw.
Die Bandagen zur Aufnahme der Umfangskräfte können aus gewalzten, ausgeschnittenen bzw. gcstanzten,
geschweißten oder verseilten Ringen zusammengesetzt sein oder aus verschweißten Kreisringen
oder Seil- oder Bandwicklungen.
Ebenso können die Zugstangen aus geschmiedetem, gewalztem, gezogenem Stahl bestehen oder
ίο durch Seile gebildet werden, die an ihren Enden mit
Organen zur Blockierung der Stirnwände verschen sind. Die zwischen Stirnwand und Seitenwand angeordnete
Dichtung kann durch jedes andere äquivalente System ersetzt sein.
\5 Wit· in F i g. 3 gezeigt ist, können die Stirnwände
für den Betrieb erforderliche Anschlußstutzen aufweisen, wie Rohrstutzen zum Aufbringen von Druck
oder zur Entleerung oder dichte Durchführungen für elektrische Kabel.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
■«;
Claims (6)
1. Großvolumiger Behälter für hohe Innendrücke
mit einem inneren, durch Deckel beidseitig verschlossenen Zylinder, an dessen Umfang achsparallele
Zugstangen zur Aufnahme der Axialkräfte und Ringbandagen zur Aufnahme der Radialkräfte
angeordnet und die Deckel durch die Zugstangen gehalten sind, dadurch ge-io
ki nnzeichnet, daß die Zugstangen (S) als Prismenstäbe ausgebildet sind, deren nach innen
weisende Flächen am Innenzylinder (1) ohne axiale Spalte nebeneinander anliegen und auf deren
radiale Außenflächen sich die Ringbandagen (6) flächig abstützen und daß die Enden (Sl, 52)
der Zugstangen an ihren radialen Innenseiten Vorrichtungen (9 bis 11, 15, 53) zum Festhalten
der Deckel (3, 4) aufweisen und von gesonderten Ringbandagen (12) umgeben sind.
2. Behälter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseiten der Zugstangenenden
(51, 52) je ein Gewinde (9) enthalten, in die die mit Außengewinde (10) versehenen Deckel
(4) eingeschraubt sind. as
3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Innenseiten der Zugstabenden
(51, 52) je ein Ansatz vorgesehen ist, auf dessen zum Behälterinneren weisenden Fläche
(53) sich der Boden (3 a) mit einer entsprechend abgeschrägten Ringfläche (54) selbst zentrierend
abstützt.
4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringbandagen (12) derart an
dem Zugstangenende (52) angeordnet sind, daß ihre radiale Mittelebene mit dem radialen
Schnittpunkt der durch die Abstützfläche laufenden Resultierenden und der Mittelachse der Zugstäbe
zusammenfällt.
5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Innenseiten der Zugstabenden
(51, 52) mehrere Ansätze (15) sägeblattartig hintereinander angeordnet sind, auf deren zum
Behälterinneren weisenden Flächen sich Keilglieder (14) mit entsprechend ausgearbeiteten Kerben
abstützen, an deren inneren Schrägflächen die Deckel (3) anliegen.
6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringbandagen (12) derart an
dem Zugstangenende (51) angeordnet sind, daß ihre radialen Mittelebenen jeweils mit den
Schnittpunkten der durch die Abstützflächen laufenden Resultierenden und der Mittelachsen der
Zugstäbe zusammenfallen
55
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