DE2109419A1 - Behälter, insbesondere für unter Druck stehende flüssige oder gasförmige Medien - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE Z DR. ING. KARL BOEHMERT · DIPL-ING. ALBERT BOEHMERT

28 BREMEN · FELDSTRASSE 24 · TEL. (04 21) »444038

Aktenzeichen: NeUaSBiSIdimg Pos^eAkonto, Hamburg 126083

° Bankkonto: Bremer Bank, Bremen, Klo. 100)449

Name d. Anm.: &ΚΓΪ GSOÜP SSKTICES - ο ·

Zeichen: ^G 779 28 Bremen, den 27. Febr. 1971

GIN GBOUP SIiEVICES LIiIl¹CBl)₅ Saeuhvrick, h&tt. Worcester (England)

ältaffg iaabesonäei·© für unter Druck flüssige oflsr gaßföraige Hedlen

Die Srfindüsng "betrifft Behälter uiiä insbeaoadere Bo kälter fm- imfcar Dnick stehendis flüaalge oä©r mi^-a Γ·ί·3ιϋθΒ₀ Dsr&'ftig© Beiiältsea? lcöiiiicn Lagi-i^b bawo Tö-ßka oder· aneß Hohrl©itiaßg®n sein, ubei» die die Hsclipiig l>0lapl©iswfeis€3 Erdöl oder Erögao,, von

Blsner iö. der Induetri© verusadiste' Bahältex· b@iit©hen in der üsgel an?} Sta1il₉ wobei größere Behälter durch Zuaamaenacfe/Qlßaa iron Stahlplatten hergestellt werdsn, Robrl@iiUDg@a. ward®» in äsr Hegel durch atoßseitiges Zusaeaenscbw^^ß^ii von RohröchüsseB. Iiergsetellt, woboi iioraalex»walso all*^ β a ©ine Schweißnaht erf order lieh isb, v/as erheblich© Xosfcea Tsruraaoht,

öaa Schweißen von aus Stahl bestahendesa Behälter-

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teilen eu orlsicht-srn, v/erden oft wa3?ßgewalate Stähle mit nifcdrigoBi Kohlenstoffgehalt und einer zulässigen g bev?. üpanouag von etwa 1050 kp/caa~

(I5OOO psi.) verwendet. Stähle alt höherem Kohlenstoffgehalt oder lsgievtö Stähle alt eine? zulässigen Be-

anspruchung bzw« Spannung von bis zu 2800 kp/caT

pai) können ebenfalls Verwendung finden,wobei voalger Stahl benötigt wird, aber das Schweißen erheblich schwieriger· iat.

Di« der Erfindung sugrundeliegende Aufgabe besteht dxrin, einen zum Lagern und Transportieren von Medien geeigneten Behälter au schaffen, der sich wirtschaftlicher herstellen läßt ala die vorerwähnten otahlbehälter.

Die» wird erfindungsgemäß bei eines Behälter, insbeson» tiers for unter Druck stehende flüssige oder gasförmige iiödien, mit elnea aus einea für das Hediuia undurchlässigen iiaterial bestehenden Putter oder Innenhülle, deren Festigkeit »u gering .let, un das Mf diuia in Behälter au halben, und einen die Innenhüll.e ungebenden und abstützenden F'antel, der sich aus mehreren, au3 ßlnsa anderen Material größerer 3teifigkeit bestehenden Teilen BUsamasnaetEt, dadurch erreicht, daß der Mantel eine keine Einbuchtung aufweisende konvexe Außenfläche hat; und daß Vereteiiungaelemente an den Teilen dea flantela anliegen und derart angeordnet sind_T daß eie den von deaa in der Hülle enthaltenen Mediun auf den Mantel ausgeübten Druckkräften widerstehen, rfobti die relstiven Behnungßfäiiigkeiten von Innenhülle und RantsI so gewählt sind, daß der größere Teil der Außenfläche d^r Innenhülle bei durch den Druck de» in ihr befindlichen Mediuaa bewirkten Größenänderungen des Mantels ait die-S233 in Berührung bleibt und von diesea abgsotützt vird.

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BAD ORIGINAL

Bei der L-.iälnt-v.'?/^ dar IZs-Stnünni* nüssen öle in C.er Hegel draliti.'ÖÄSiigQE VorsteifxmgeeleEiLnte aus i>in<3B Material voa solcher Stärke bestehen,, daß sie dem Druck des in der Innenhülle oder dem Futter enthaltenen Ptedt aas standhalten icösmen, Durch diesen Druck werden die 7erei,iiifungaelei3öjite so weit gedehnt, biß ihre Zugbeac8pi³uchaßg den Druck dee Mediuea auegleichen kann. Die Teile <3®3 Hanteis müssen dabcdL so starr sein» daß sie ohne unzulässige Verformung durch den Druck des Hediu&a die Innealaüllc bsvi. das Futter abstützen können« Aiiffsmnä der Behn^vj>ng der Tereteifungaelemente belegen sich die Hantelteile nach außen» so daß sie*,* aucJö die Innenhiille ent apre ohanü aysdehnen Ii^iB= Die Xaneiibüllö besteht- au« einem ausreichend el-3st?.Bchcn Hatßrial oder iefc enderwsitig ßo ausge» bildet;» daß sie öi«se Ausdehnung vexⁱi:::aft<sn kajsn, daB Ir IL;-/ so liofee ZiigbeaDeprachiBgeß aufti?eten_t tjie eis. Avfjr-eißon der Hülle tforureaehen

Die Auße^läoiie des Mantel« wird vorcujseweise durch Rotatioa olne:·:- i^isiaetriEclien, k&i.nn Einbuchtungen auf wei3ößdöu, gesc-ulosses.?m Kurve ijur c?ins Sysaetrieachee dieser Ε^ιη'β err.eugrfc oder durch Tr ©relation einer syjsmetriachsia,. keine Einbuchtungen. aul>^TiiIeenden, g«- schloesenen K\ix*ye entlang einer dt-irch den Schwerpunkt der von der Siirve lasscliXoesenen Flache gehenden Linie gebildete

Die Sffiadi/Xig wurde insbesonöere zur Tervendung für Rohr leitungen p_äua Transportieren von Erdgas und Öl entwickelt» Bei einen rohrföraigen Körper können die durch das fiedium verursachten Druckkraft© in axial und in in Ümfangsrichtung wirkende Kräfte zerlegt wer* den „ Vm dia&en Eräföen entgegensu^i-rken, können die

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Versteifung«elemente an der Oberfläche des Mantel» in verschiedenen Mustern angeordnet werden* Dabei können einige der Elemente zur Aufnahme axialer Se~ anepruchungen axial und andere Elemente oder gegebenenfalls auch nur ein Element, sur Aufnahme von in Umfangerichtung wirksamen Beanspruchungen schraubenlinienförmig angeordnet sein. Bei einer anderen Anordnung werden die Versteifungeeleeente um den Mantel in Fora von einex* oder sichreren Schraubenlinie», deren Achse die Iringaachse dee rohrförmigen Koi'perc iet_y herumgewickelt. Dabei können zwei Schraubenlinien von entgegengesetzter Gangrichtung vorgesehen sein₉oder ©s kann irgendeine andere Aneahl von sehraubenlinien~ förmigen Wicklungen verwendet werden, von denen einige rechts- und andere linksgängig sind. Die oteigungs« winkel der Schraubenlinien gleicher Gangrichtung sind vorzugsweise gleich,aber zwei entgegengesetzt gerieh*- tete Schraubenlinien können auch unterschiedliche Steigungswinkel haben, wae im folgenden als unsymiaotrische Anordnung bezeichnet iet, während als Bjmmi" triache Anordnung eine Anordnung angeochen v;ird_v büi der BchraubenliaJen entgegengesetzter Gangrichtung gleiche Steigungswinkel haben» Bei allen dienen Anordnungen ist die Zahl und Stärke der Ver3teifung8©lemen~ te so gewählt, daß die Zugbeanspruchung in allen Elementen dieselbe und ferner den bei den höchsten Innendrücken auftretenden Beanspruchungen gewachsen ist_c

Die Versteifungijeleiaente können in an der Außenfläche äea Mantels vorgesehenen Nuten angeordnet sein, an Vorsprüngen auf dieser Außenfläche anliegen oder_r falls dies© Außenfläche glatt 1st, durch Reibung an dieser gehalten werden. Falls Nuten vorgesehen sind,

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köcaen sie wrsehieden tief sein, damit ein Satz von Versteifungselsinenten, beispielsweise ein Satz von Schraubenlinien gleicher Gangart folgenden Elementen, einen anderen Satz von Elementen kreuzen kann, der beispielsweise aus Schraubenlinien entgegengesetzter Gangart folgenden Elementen besteht.

Jedes beliebige Material von einer den vorerwähnten Bedingungen gerecht werdenden Starrheit und Dehnungsfähigkeit kann für die Innenhülle, die Hantelteile und di© VersteifungoelöBiente verwendet werden, Für die Innenhülle findet vorzugsweise Kunststoff und für die Hantelteile Beton oder ein starres metallisches HaterIaI, wie Gußeisen, Verwandung· Die Versteifungeelemente sind normalerweise Drähte, wobei für das Torspannen von Beton verwendete Drähte bevorzugt werden. Die Innenhülle hat vorzugsweise eine größere Elastizität als die Versteifungselemente, und die Mantelteile haben eine größere Starrheit als die Innenhülle.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter, einem Innendruck ausgesetzter Behälter könnte in dreierlei Hineicht versagen.

Erstens könnten die Kantelteile durch zu hohe Scher·» beanspruchungen dadurch beschädigt worden, daß ein zwischen benachbarten Versteifung·*lementen liegender Abschnitt eines solchen Teils relativ zu den ihm benachbarten von Versteifungselementen gehaltenen Abschnitte nach außen gedrückt wird. Das Material

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der Hantelte!le muß daher eine genügende Dicke haben, im beim hochatzulässigen Innendruck derartigen Scherbeanspruchungen widerstehen su können· Beton hat beispielsweise eine Scherfestigkeit von etwa 7 kg/cm, so daß die Dicke der Mantelteile entsprechend gewählt werden kann.

Zweitens könnte daa Material der Mantelteile «wischen der Innenhülle und den Versteifungeelementen su stark zusammengedrückt werden. Seine Druckfestigkeit muß alsQ entsprechend besessen werden.

Drittens könnten bei hohen Innendrücken Teile der Innenhülle in die Spalte eintreten, die awlschen den durch den Innendruck auseinanderbewegten Mantel teilen gebildet werden, wenn sich die Verateifungaeleaente strecken.

Den letsterwähnten übe 1st and kann auf verschiedene Weise entgegengewirkt werden. Beispielsweise können die 7erst«ifungselemente im durch Innendruck nicht belasteten Zustand -vorgespannt werden». In diesen Elementen entstehen dann Zugkraft·, und die Kanteltelle werden Druckkräften ausgesetzt, die Innernalb des Materials der Mantelteile «ine elastische Verformung hervorrufen · Venn dann durch das Medium sin Innendruck ausgeübt wird, kann die Zugbeanspruchung der Veretelfungselemente auf 1009$ Ihrer ausgelegten Beanspruchung anwachsen, was «ine entsprechende Ausdehnung der Verstelfnngsslemente sur folge hat. Der Druck in den Mantelteilen sinkt dann ab, und diese Teil· nehmen aufgrund ihrer Elastizität wieder ihre ursprünglich· Vorm an. Die aneinanderstoßenden lauten

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der Hantelteile bleiben daher in Berührung und es können sswischen den Hantelteilen keine Spalte entstehen, in die die Innenhülle eindringen kann.

Dor »weite Weg sum Verhindern eines Eindringens von Teilen der Innenhülle zwischen die Hanteltelle besteht darin, an den Innenflächen der Hantelteile an eich gegenüberliegenden Kanten dieser !Seile Ausschnitte anzubringen und in diese Dichtungselemente einzusetzen, die aus einem Haterial von größerer Elastizität bestehen als das Haterial der Hantelteile. Bei dieser Anordnung liegen die in den nebeneinanderliegenden Ausschnitten angeordneten Dichtungselemente aneinander an und werden durch die Versteifungselemente, wenn kein Innendruck vorhanden ist, aneinan- <lor gedrückt« Venn ein Innendruck wirksam wird und die Hanteltelle auseinanderbewegt werden, dehnen sich die Dioktungselemente aus, bleiben aber miteinander in Berührung, so daß die innenhülle nicht in· die von den Dichtungselementen verschlossenen, zwischen den Hantelt;eilen vorhandenen Spalte eindringen kann. Die Größe und das Haterial der Dlchtungselemente 1st dabei so gewählt, daß diese Elemente bei den ausgelegten Arbeitsdrücken des Behälters miteinander in Berührung bleiben.

Der dritte Weg besteht darin, an einen oder beiden Kanten benachbarter Hanteltelle Überlappungselemente anzuordnen, welche «wischen diesen Teilen entstehende Spalte überbrücken· Venn die Hantelteile durch den Innendruck voneinander weg bewegt werden, folgen diese Überlappungselemente «war dieser Bewegung, schließen aber dabei die Spalte noch ab.

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Die Innenhülle ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, der so elastisch ist, daß bei einem durch den Druck des in der Hülle befindlichen Hediuos hervorgerufenen Auseinanderrücken der Hantelteile die Hülle über den größeren Teil ihrer Außenfläche am Hantel anliegt und von diesem abgestützt wird· Falls dies nicht der Fall wäre und die Hülle wenigstens Örtlich unabgestützt sein würde, könnte sie aufreißen.

Die «wischen der Außenfläche der Hülle und der Innenfläche des Mantels vorhandene Reibung kann eine Relativbewegung zwischen diesen Flächen verhindern oder xumindeetens entgegenwirken, so daß beim Auseinanderrücken der Hantelteile die im Bereich der Fugen dieser Teile liegenden Abschnitte der Hülle sich erheblich mehr ausdehnen als die direkt an den Hantelteilen anliegenden Hüllenabschnitte· Falls keine besonderen Torkehrungen getroffen werden, um eine übermäßige Ausdehnung oder Streckung der Hülle in ihren diesen Fugen benachbarten Bereichen getroffen werden, kann die Hülle in diesen Bereichen beschädigt werden.

Um der Innenhülle nahe den Fugenbereichen des Mantels eine größere Ausdehnung zu ermöglichen, kann die Hülle in der Nähe dieser Bereiche mit Falten oder Wellungen versehen sein, die sich beim Auseinanderrücken der Hanteltelle abflachen. So kann die Hülle gegenüber diesen Bereichen nach innen gerichtete Vertiefungen aufweisen, die sich beim Auseinanderrücken der Hantelteile strecken. Wenn man beispielsweise eine als Rohr ausgebildete Ausführungeform der Erfindung in Betracht zieht, so werden im Hantel durch den Innendruck sowohl radiale als auch axiale Spannungen durch

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den Innendruck hervorgerufen, eo daß die Mantelteile sich sowohl axial als auch radial bewegen, wenn sich die Versteifungselemente strecken· Wenn die Mantelteile sowohl entlang axial verlaufender Flächen als auch an Umfangsflachen in Berührung miteinander stehen, kann die Hülle gegenüber den entsprechenden Fugenbereichen sowohl mit axial als auch mit in Umfangerichtung verlaufenden, nach außen offenen Rinnen oder Rillen versehen sein. Durch diese Rinnen wird das für ein örtliches Strecken der Hülle in diesen Bereichen benötigte zusätzliche Material bereitgestellt. Wenn mehr als zwei Mantelteile aneinanderstoßen, ist an dieser Stelle eine großflächigere Vertiefung vorgesehen, damit sich die Hülle hier in mehreren Rieh» tungen strecken kann·

Eine Innenhülle aus an sich auereichend elastischen Material' kann mit diesen Falten und Wellungen versehen sein, uo dort, wo durch Reibung eine gleichmäßige Verteilung der Streckung über das gesamte Material verhindert wird, ein örtliches Strecken des Hüllenmaterials zu ermöglichen. Jedoch kann auch eine Hülle aus Material, dessen Elastizität an sich nicht ausreicht, un bei hohen Innendrücken Schäden an der Hülle zu verhindern, Verwendung finden, wenn Wellungen und Falten an den größeren Streckungen ausgesetzten Bereichen der Hülle vorhanden sind.

Die Mantelteile können von beliebiger Form sein, vorausgesetzt, daß sie so zusammenpassen, daß sie die Innenhülle ausreichend abstützen. Für ein zylindrisches Rohr können die Mantelteile im Querschnitt die Form

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von Tsilen eines kreisförmigen Rings haben, wobei die seitlichen Eantenflachen dieser Teils parallel zur Rohrachse und die Stirnflächen der !Teile lotrecht zu dieser Achse liegen. Andererseits können die Hantelteile, in Abwicklung, auch eine Rautenfora haben, deren Kantenflächen sich entlang von Schraubenlinien erstrecken, deren .-.chsen mit der Rohrachse zusammenfallen. Die Versteifungselemente sind, falls die Hantelteile aus Beton bestehen, an ihren Enden im Beton verankert. Andererseits kann der Behälter auch einen aus Stahl bestehenden .Bndabschnitt haben, mit dem die finden der Ver&teifungselemente durch Schweißen verbunden sind. Axial verlaufende Versteifungselemente können an für BetontelIe üblichen, vorspannbaren Festlegevorrichtungen befestigt sein. Venn die Versteifungselemente vorgespannt sind, dann brauchen nicht alle von ihnen vorgespannt sein, und es ist auch nicht nötig, sie alle im gleichen HaSe vorzuspannen. So können beispielsweise an einem mit axial verlaufenden und mit wendelförmig gewickelten Verstelfungselementen versehenen Rohr, nur die axialen Elemente oder nur die wendelförmig angeordneten Elemente vorgespannt sein. Es sei erwähnt, daß das Vorspannen von wendeiförmigen Versteifungselementen Schwierigkeiten bereitet _c

Berechnungen haben ergeben, daS im Vergleich su einem Rohr aus Stahl, wenn der Stahl für das Rohr und der Sicahl für die die Versteifungselemente bildenden ütahldrähte den gleichen Arbeitsspannungen unterliegt, für die Stahldrähte etwa das 1,5fache Gewicht a.n Stahl verwendet werden müßte wie beim üblichen Rohr.

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Indessen liegt, wie bereite erwähnt, die höchstsulässige Arbeitsspannung bei Stahlrohren aus schlecht schweißbarem Stahl mit hohen Kohlenstoffgehalt oder legierte» Stahl bei 2800 kp/ca² (40000psi), während andererseits drahtföraige Versteifungselemente von geeigneter Güte Arbeitespannungen bis *u 10500 kp,/c»

000 pal) aushalten. Saraus ergibt sich, daß in einem Gefäß oder Rohr nach der Erfindung nur VIO der Stahlmenge benötigt wird, die für einen üblichen Bauteil aus Stahl von der gleichen Größe und 3?or» erf order liefe let. Da Stahl erheblich teurer als Beton ist, 1st ersichtlich, daß bei der Herstellung von Behältern der erfindungsgeaäßen Art erhebliche Ersparnisse im Vergleich su üblichen Stahlbehältern erzielt werden können·

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Die Erfindung wird im folgenden Teil der Beechreibung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht eines Teils eines rohrförmigen Behälters^

Pig. 2 ein Schnitt 2-2 der Fig. 1 durch die Innenhülle des Rohrs;

Fig. 3 ein Teilschnitt des in Fig. 1 gezeigten

Rohrs mit der Hülle in ihrem aufgeweiteten Zustand;

Fig. 4 ein Teilechnitt durch eine aweit« Ausfiihrungsform »ur Darstellung einer anderen Verfahrensweise zum Verhindern eines Eindringens der Hülle in zwiachen Teilen des Armierungsmantels vorhandene Spalte;

Fig. 5 eine echematiache Darstellung der den Mantel ausaasnenhaltenden Versteifungelemente; und

Fig. 6 ein© der Fig. 5 ähnliche Darstellung

einer anderen Anordnung der Versteifußgselemente.

Der in den Fig. 1> 2 und 3 gezeigte Behälter bildet einen Teil eines Bohre und besteht aus einer mit 10 bezeichneten Innenhülle oder Futter und einem als Ganzes rait 11 bezeichneten Armierungsaiantel.

Die Innenhülle 10 ist aus einen geeigneten, elastischen Kunststoff hergestellt, der für das das Rohr durchströmende Medium undurchlässig ist· Die Festigkeit der Hülle ist nicht so groß, daS das in ihr befindliche Medium ohne äußere Abstützung oder Versteifung der Hülle in dieser gehalten werden kann.

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Der Mantel 11 besteht aua mehreren Einzelteilen 12, wobei bei dem dargestellten Aueführungsbeispiel vier Teile verwendet werden. Die Teile 12 sind einander ähnlich und haben quer zur Längsachse des Rohrs eine kreisbogenähnliche Vorm. Jedes Teil 12 hat eine Innen· fläche 13 und eine mit Nuten 15 versehene Außenfläche 14·· Die leile, die zusammen einen das Putter 10 aufnehmenden Zylinder bilden» haben eine begrenzte Länge» In Pig. 1 ist die Länge der Teile mit 1 bezeichnet , wobei hier die Länge des Zylinders ebenfalls gleich 1 ist. Das ganze Rohr besteht aus einer Anzahl von »it ihren Stirnflächen 16 aneinanderstoßenden Zylindern, so daß das Rohr in einer beliebigen Länge hergestellt werden kann» Die Innenhülle ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und kann, wenn ai<9„ wio bevorzugt, aus Kunststoff hergestellt ist, entweder ein extrudiertes Bohr von der gewünschten Länge sein oder aus mehreren an der Verwendungestelle zusammengeschweißten Abschnitten bestehen*

In die Nuten 15 sind Vereteifungaelemente, die Drähte sein können, eingelegt. Vorsugswei&e wird ein sum Torepannen von Beton bekannter Draht für diese Elements verwendet„ der vorzugsweise einen Relaxationsverlust von weniger als 2% bei einer tausendstündigen Belastung durch 70# seiner Hochstfestigkeit bei 20°C hat. Die Drähte verlaufen in »wet Schraubenlinien von entgegengesetzter Gangrichtung. Die Drähte der einen Gongrichtung sind mit 17 und die der anderen Richtung mit 18 bezeichnet. Da die Drähte 17 sich über die Drähte 18 hinwegerstrecken, sind zwei verschiedene Sätse von Nuten 15 vorgesehen, von denen die die Drähte 18 aufnehmenden Nuten tiefer als die Nuten für die Drähte 17 sind. Jeder Sat* von Drähten

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17 oder 18 hat von vielen Ausgangspunkten ausgehende Windungen, Ee sei hier darauf hingewiesen, daß der Steigungswinkel der Schraubenlinien der Drähte 17 und 18 unterschiedlich ist, so flaß die Versteifungen anordnung unsymmetrisch ist.

Entlang jeder Längskante der Innenfläche 13 jedes Teils 12 verläuft ein Aueschnitt 19 und in jedem dieser Ausschnitte 19 1st ein Block 20 aus elastischem Haterial eingesetzt. In gleicher Weise ist auch an jeder Stirnkante der Innenfläche 13 ein dem Ausschnitt 19 ähnlicher Ausschnitt angebracht, in den ein Dichtungselement 21 aus elastischem Material eingesetst ist.

Die Innenhülle 10 ist mit vier nach außen offenen Längs· rinnen oder -rillen 22 versehen, deren Kittellinien mit den Berührungsflächen, s.B. 23, von aneinanderliegenden Längskantenteilen 24 der Teile 12 ausgerichtet sind· Durch diese Sinnen 22 wird an der Hülle zusätzliches Material in Form von Falten oder Wellen für einen noch au beschreibenden Zweck vorgesehen. Ferner sind an der Hülle auch mehrere ünfangsrinnen 25 (Fig. 1 und Z) vorgesehen, die den Stirnflächen 16 der Teile 12 gegenüberliegen und ebenfalls zusätzliches Material an diesen Stellen bereitstellen.

Wenn innerhalb der Innenhülle 10 ein Strömungsmedium enthalten ist, so werden umfasgsmäßig ugid axial wirkende Spannungen an ihr wirksam, die die GTiile 12 des Hantel· radial nach außen und die Berührungsflächen dieser Teile voneinander weg xu drücken suchen. Ferner ist es von Wichtigkeit, daß die Hülle 10 ii Be-

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triebezustand des Rohrs über den größeren Teil ihrer Außenfläche 26 äbgestütst iet, da ihre Eigenfestigkeit nicht ausreichend groß ist, üb dem Druck des Mediums zu vjiöerstehen,und es ist ersichtlich, daß, wenn sich die Teile des Mantels nach außen bewegten und die Hülle nicht sehr abstützen, diese durch den Innendruck su Bruch gehen könnte.

Eine Vergrößerung des Kanteluafanga hängt bei jedem vorkommenden Druck des In der Innenhülle befindlichen Mediums von der Elastizität der Versteifungselemente ab, so daß die Innenhülle eine größere Dehnungafähigkeit als der Hantel haben muß, damit sie bei einer TJmfangsvergrößerung des Hantele mit diesem in Berührung bleiben kann. Diese größexe Dehnungsfähigkeit kann dadurch erreicht werden, daß aan die Hülle, ganz gleich ob sie mit Rinnen 22 und 25 versehen ist oder nicht, aus einem Material von größerer Elastizität als dem der Versteifungselemente herstellt. Das Material der Innenhülle kann aber euch eine Elastizität haben, die geringer als die des Materials der Versteifungselemente ist, wenn die Hülle nahe den Verbindungsstellen der Mantelteil· zusätzliches, in Form von Falten odor Vellungen vorliegendes ttaterial aufweist, daß sich bei einer Vergrößerung des Mantelumfangs deformiert, so daß sich die Hülle ohne Gefahr eines Reißens in dem erforderlichen Maße vergrößern kann.

Venn angenommen wird, daß sich die Hülle so weit ausdehnen kann, daß sie durch den innerhalb ihr vorhandenen Druck hervorgerufen· Vergrößerungen des Mantels ausgleichen kann, so bestehen noch folgende vier Bog-

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lichkeiten für ein Versagen oder Bruch des Rohr«:

Erstens könnte das Material der Hantelteile durch Scherbeanspruchung zu Bruch gehen· Venn man beispielsweise eine Teilfläche des Rohre, wie die in Fig. 1 alt 27 bezeichnete„zwischen Drähten 17 und liegende Flache 2? in Betracht zieht, so wird eine ▼on innen auf diese Fläche wirkende Kraft versuchen, das Material dieser Flächen nach außen zu drücken, während dieser Fläche benachbarte Teile von den Drähten gehalten werden. Es treten also in radial verlaufenden Bereichen der Mantelteile ßcherbeanepruchungen aufι so daß das Material der Mantelteile eine diesiwa Beanepruchungen gewachsene Festigkeit haben Muß.

Zweitens könnte das zwischen der Außenfläche 26 der Hülle und den drahtföraigen Versteifungseleoenten und 18 liegende Material der Mantelteile 12 durch den Innendruck in unzulässige» Maße zusammengedrückt bzw. zerquetscht werden. Das Material der Mantelteile auß deshalb eine genügende Festigkeit haben, üb den Kräften, die es zu zerquetschen suchen, widerstehen zu können.

Drittens werden, obwohl die Mantelteile 12 entlang ihrer Seltenflächen 23 und Stirnflächen 16 beim Ver~ legen des Rohrs aneinanderliegen, die Mantelteile nach dem Einbringen von unter Druck stehendes Medium in die Innenhülle dazu neigen, sich radial nach außen und axial voneinander weg zu bewegen« Es werden sich, daher zwischen den Seitenflächen und den Stirnflächen der Mantelteile 12 Spalte bilden, und, wenn keine Vorkehrungen getroffen werden, wird sich die

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Innenhülle in diese Spalte einquetschen und an diesen Stellen nicht abgestützt sein, so daß sie dort zu Bruch geht.

Bin Eintreten der Hülle in die Spalte kann auf verschiedene Weise verhindert werden. Einer dieser Wege, der in Fig. 1 und 5 gezeigt ist_t besteht darin, die Enden der Spalte durch die Blöcke 20 und 21 abzudichten. Die Blöcke sind so dimensioniert, daß sie, wenn die Seitenflächen 24 von zwei benachbarten Hantelteilen 12 aneinanderliegen, in der in Fig· 1 gezeigten Weise zusammengedrückt sind. Wenn jedoch Spalte zwischen den Flächen 24- entstehen (Fig. 3)» werden sich die Blocke 20 ausdehnen und die Spalte abschließen, so daß die Hülle nicht in die Spalt· eintreten kann. Das Flaterial der Blöcke ist einerseits steif genug, um ein solches Eindringen zu verhüten, andererseits aber elastisch genug, um in der in FIg, 1 gezeigten Weise zusammengedrückt zu werden und in der in Fig. gezeigten Weise die Spalte geschlossen zu halten.

Die Blöcke 21 wirken in der gleichen Weise, indem sie sich beim Bilden eines Spalte zwischen Stirnwänden benachbarter Hantelteile ausdehnen und den Spalt geschlossen halten.

Viertens kann das Rohr dann ausfallen, wenn die Versteifungselenente nicht stark genug sind dem Innendruck des In der Hülle befindlichen Mediums zu widerstehen. Die Versteifungselemente müssen also eine ausreichende Festigkeit haben»

Vorzugsweise besteht die Innenhülle 10 aus einem aüs-

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reichend dehungafähigem Material, daß der vom Innendruck verursachten Dehnung des Mantels folgen kann. Hierbei muß aber die zwischen der Außenfläche 26 der Hülle und den Innenflächen 13 der Want©!teile vorhandene Heibung berücksichtigt werden· Diese Reibung kann so groß sein, daß sie eine Relativbewegung zwischen diesen Flächen unterbindet, so daß die ganze Ausdehnung der Innenhülle in den Bereichen der zwischen den Hantelteilen vorhandenen fugen erfolgt. Uk beim Auseinanderrücken der Want©IteiIe in diesen Bereichen der Hülle eine örtliche Dehnung zu ermöglichen, sind die Rinnen 22 und 25 vorgesehen, die das hierfür erforderliche zusätzliche Material bereitstellen. VIe aus Pig. 1 und 2 ersichtlich, habest die Rinnen 22 und 25 anfänglich einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt. Aus Fig. 3 läßt sich aber erkennen, daß bein Auseinanderrücken der Seitenflächen 24- sich die Rinne 22 abflacht, wobei die in Berührung mit den Innenflächen 13 der benachbarten Hantelteile befindlichen Abschnitte der Hülle sich ohne Relativbewegung zusammen mit den Teilen 12 bewegen können. Ip. gleicher Weise flachen sich die Rinnen 25 bei einer A^ialbewegung dee Hantele ab. Ein zwischen zwei benachbarten Rinnen 22 und zwei benachbarten Rinnen 25 liegendes Rechteck 28 (TIg. 1) der Hülle kann also, wenn sich der Hantel ausdehnt» in Berührung ait den Innenflächen 13 der es abstützenden Hantelteile bleiben, da dia er ford er« liehe Ausdehnung der Hülle durch das Abflachen der Rinnen 22 und 25 bewirkt wird.

Wie bereite erwähnt, ermöglicht die Bereitstellung von zusätzlichem Material die Verwendung einer Hülle

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aus einem Material, das weniger elastisch als die Versteifungselemente ist.

Pig. 4 zeigt einen weiteren Ueg sum Schließen der Spalte zwischen benachbarten Mantelteilen. Xn dieser Figur sind die einander benachbarten Kantelteile mit 29 und 30 und die Fuge zwischen ihren Seitenflächen mit y\ bezeichnet. An einem der Hantelteile 29, 30 ist ein Stahlstreifen 32 befestigt, der die Fuge 31 überlappt. Wenn die Kantelteile auseinanderrücken und ein Spalt an der Fuge auftritt, dann verhindert dieser Streifen 32 ein Eindringen der Hülle in den Spalt.

Ein dritter Weg zum Verhindern eines Eindringens der Hülle in einen sich bildenden Spalt besteht darin, daß man einen Satz oder beide Sätze der Versteifungselemente vorspannt. Venn die Vorspannung ausreichend groß ist, wird sie de« Innendruck widerstehen, so daß die i^antelteile sich nicht voneinander weg bewegen und keine Spalte entstehen können. Beim Vorspannen entstehen Druckkräfte in den Kanteltellen, und die Vorspannung kann derart gewählt sein, daß bei der durch den Druck des Mediums hervorgerufenen normalen Arbeitsspannung diese Druckkräfte ie wesentlichen verschwinden, aber trotzdem keine Spalte gebildet werden, in die die Innenhülle eintreten kann.

Die Figuren 5 und 6 zeigen verschiedene Verfahren, um die Versteifungeelemente um die Hantelteil· herum anzuordnen. In Fig. 5 sind die Versteifungselemente in Schraubenlinien oder Helicen von entgegengesetzter Gangrichtung, aber gleichem Steigungswinkel angeordnet, so daß die Elemente relativ zur Rohrachse symmetrisch

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angeordnet sind. Di« Windungen de« einen Versteifung ~ elements sind ait 33 und die Windungen des anderen Element« mit 34 bezeichnet, Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei der sich ein Catζ von Versteifungeeleaenten 35 axial zua Rohr erstreckt und ein weiterer Satz 36 in einer oder aehreren Schraubenlinien oder Helicen üb das Bohr heruagewickelt ist.

Die Versteifungselemente sind an ihren Enden festgelegt· Hierfür können, insbesondere bei den axial verlaufenden Yersteifungselementen der Fig. 6, übliche vorspanribare Befestigungsvorrichtungen verwendet werden. Andererseits können, wenn die Hantelteile aus Beton bestehen, die Enden der Versteifungseleinente direkt in den Beton eingegossen werden. Bei einer weiteren Anordnung für ein Bohr kann an einen Betonteil atirnseitig ein Endabschnitt aus Stahl angeordnet sein, an des die Vereteifungselemente angeschweißt sind

Es ist ersichtlich, daß an der Kreuzung*stelle einer Rinne 22 und einer Rinne 25 eine flächenaäßig erweiterte Vertiefung angeordnet 1st,da an dieser Stelle befindliches zusätzliches Material sich sowohl axial ale auch in ü«fangerichtung ausdehnen miß. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, HantelteiIe relativ zueinander axial und in Unfangsrichtung versetzt anzuordnen, trag aber nicht dargestellt ist.

Die Erfindung wurde vorstehend in einzelnen bezüglich eines Rohrs beschrieben, dessen Außenfläche durch Tran«lation einer Kreislinie entlang der Rohrachse definiert ißt, Ganz allgemein ist aber die Erfindung auf

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einen Behälter anwendbar, dessen Mantelaußenfläche durch ©ine symmetrische, keine Einwärtskrümmungen aufweisende Kurtre bestimmt ist, die entlang einer durch ihren Flächenschwerpunkt gehenden Linie bewegt wird. Diese Kurve darf keine Einwärtskrümaungen aufweisen, da sonst die Yerstelrungselemente die Hanteltelle nicht richtig abstutzen könnten. Andererseits kann di© Erfindung auch für Behälter verwendet werden, bei denen die Außenfläche des Hanteis eine Rotationsfläche einer symmetrischen, keine Einwärtskrunmungen aufweisenden Kurve um eine Symmetrieachse dieser Kurve ist»

Dl© HaßteIteiIe können eine beliebige Form haben,und selbst bei der Herstellung eines Rohrs der in Fig. 1 gezeigten allgemeinen Anordnung brauchen die Hantel« teile, in Abwicklung, nicht rechteckig sein, sondern können, in Abwicklung, Rautenform haben, wobei ihre Kanten im zusammengebauten Rohr durch Schraubenlinien entgegengesetzter Gangrichtung bestimmt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung eine vergleichsweise einfache und wirtschaftliche Rohrkonstruktion geschaffen ist, die auch für Behälter von gasförmigen und flüssigen Medien allgemein geeignet ist. Ein Rohr der neuen Bauart kann leicht zusasmengebaut werden, da seine Bestandteil« klein, leicht und besser transportierbar sind als eine vorgefertigte Rohrlänge. Die erfindungsgeaäßen Rohr© eignen sich besonders für den Transport von öl oder Gas»

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Claims (1)

1. Ansprüche

   11· /Behälter, Insbesondere für unter Druck stehende rlussige oder gasförmige Medien, mit einer aus einem für das Medium undurchlässigen Material bestehenden Innenhülle, deren Festigkeit zu gering ist, um das Medium im Behälter zu halten, und einen die Innenhülle uatgebenden und abstützenden Hantel, der sich aus mehreren, aus einem anderen Material größerer Steifigkeit bestehenden Teilen zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hantel (11) eine keine Einbuchtungen aufweisende konvexe Außenfläche (14) hat; und daß Versteifungselemente (17» 18) an den Teilen (12) des Mantels (11) anliegen und derart angeordnet sind, daß sie den von dem in der Hülle (10) enthaltenen Medium auf den Hantel (11) auegeübten Druckkräften widerstehen, wobei die relativen Dehnungsfälligkeiten von Innenhülle und Hantel so gewählt sind, daß der größere !Teil der Außenfläche (26) der Innenhülle bei durch den Brück des in ihr befindlichen Mediums bewirkten Größenänderungen des Mantels mit diesem in Berührung bleibt und von diesem abgestützt wird.

   2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (14) des Mantels (11) durch Rotation einer symmetrischen, keine Einbuchtungen aufweisenden, geschlosse-

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   nen Kurve um eine Symaetrieach.se dieser Kurve erzeugt wird.

   3* Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (14) durch {Translation einer symsetriaehen, keine Einbuchtungen aufweisenden» geschlossenen Kurve entlang einer durch den Schwerpunkt der von der Kurve umschlossenen Fläche gehenden Linie gebildet ist.

   4-0 Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er die Form eines zum Fördern von Gas oder Flüssigkeit dienenden Rohre hat.

   5ο Behälter nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereteifungselenente (17, 18; 33, 34) u» den Hantel (11) in einer oder in aehreren Schraubenlinien heruagewickelt sind, deren Achse bzw. Achsen Kit der Längsachse des Rohre zusammenfallen„

   6. Behälter nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Vereteifungseleaente (17, 18; 33, 3*) in Schraubenlinien «it entgegengesetzter Gangrichtung ge* wickelt sind.

   7. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungswinkel der entgegengesetzt gerichteten Schraubenlinien gleich sind.

   8. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungswinkel der entgegengesetzt gerichteten Schraubenlinien ungleich sind.

   9. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

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   daß einige der VersteiCungselemente (36) schraubenlinienförmig um die Rohrachse und andere Verateifungselemente (35) parallel sur Rohrachse verlaufen.

   10. Behälter nach einem der vorhergehenden Anspruch«, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungselemente (1?» 18) von in der Außenfläche (14) des Mantels (11) vorgesehenen Nuten (13) aufgenommen werden.

   11. Behälter nash einem der Ansprüche 1 « 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungseleiaente an auf der Kantelaußenfläche vorgesehenen Vorsprüngen anliegen.

   12. Behälter nacä Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (15) verschiedene Tiefen haben, um ein Kreuzen der Versteifungselemente (17, 18) asu ermöglichen .

   13- Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche _t dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhüi:.e (10) aus Kunststoff und die Mantelteile (12) aus Beton oder Gußeisen bestehen,

   14, Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungselemente (17, 18; 33, 34; 35, 36) aus Slshldraht bestehen, der vorzugsweise einen Helaxationsverlust ?on weniger als 2% nach einer taueendstündigen 3elastung von 70% seiner Höchstfestigkeit bei 20⁰CJ hat.

   15« Behälter nach eine· der vorhergehenden Ansprüche,

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   dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige dor Versteif ungselemente vorgespannt sind«

   16. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Innenflächen (13) der iiantelteile (12) an einander benachbarten Kanten (16₈ 24·) dieser !eile Ausschnitte (19) vorgesehen sind, in aenen Dichtungselemente (20, 21) von einer größeren Elastizität als das Material der Mantelteile so angeordnet sind, daß benachbarte Bichtungaelem@nte einander berühren und, wenn dsr Hantel nicht durch den Druck des in der Hülle befindlichen Kediuss beeinflußt wird, sueammengedrückt werden, aber ohne ihre gegenseitige Berührung zu verlieren, sich dann ausöeJinsn wenn die ftantelteiie durch dan Duck des Medina« auseinander bewegt werden.

   Behälter nach einem der Ansprüche 1 -15» dadurch gekennzeichnet _t daß an Jede» Paar von benachbarten Kan telteilen. (29, 30) ein seine aneinanderliegenden Kanten überlappendes Teil (32) angeordnet ist, das den sich bei einer Bewegung der Hantelteil© zwischen ihnen bildenden Spalt nach innen abachließt,

   18» Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch.gekennseichnet, daß die Innenhülle (10) naha den Berührungaatellen (16, 23) der Kanteltaile (12) eit durch Falten oder Wellungen (22, 25) gebildete«! zußätBlichen Material vereehen

   19ο Behälter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Palten oder Wellungen in die Innenhülle (10)

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   eingeforate, nach auBen offene Rinnen (22, 25) sind.

   20. Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ^Jeder Mantelteil (12) eine einem Sektor eines Kreises entsprechende QuerschnittEform hat, dessen Kantenflächen (24 und 16) parallel zur Längsachse des Hohrs und lotrecht au dieser Achse liegen.

   21. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hantel (11) aus Beton hergestellt ist und die Versteifungselemente (17_t 18) im Beton verankert sind«

   22. Behälter nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifucgselemente (17, 18) Stahldrähte sind, die durch Schweißung mit aus Stahl bestehenden Kantelt eilen verbunden sind»

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