DE2165408C2

DE2165408C2 - Behälteranordnung für unter hohem Druck stehende Fluide

Info

Publication number: DE2165408C2
Application number: DE19712165408
Authority: DE
Inventors: Richard Marlow Buckinghamshire Crowder; Donald Maidenhead Berkshire Langan; John Reginald Ruislip Middlesex Smith
Original assignee: TAYLOR WOODROW CONSTRUCTION Ltd SOUTHALL MIDDLESEX GB
Current assignee: TAYLOR WOODROW CONSTRUCTION Ltd SOUTHALL MIDDLESEX GB
Priority date: 1970-12-31
Filing date: 1971-12-29
Publication date: 1982-11-25
Also published as: JPS5642793B1; GB1354280A; FR2121172A5; DE2165408A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Behälteranordnung für

ίο unter hohem Druck stehende Fluide, mit einem Innenbehälter aus Stahl zur Aufnahme des Fluids und einem den Innenbehälter aufnehmenden, mit bleibendem Abstand von diesem angeordneten Außenbehälter aus Spannbeton. Unter »hohem Druck« sind hierbei Drücke

:5 in der Größenordnung von 280 Kp/cm² bis 840 Kp/cm² und unter »hoher Temperatur« Temperaturen von über 500⁰C zu verstehen.

Eine Behälteranordnung der genannten Art ist durch die DE-OS 19 39 094 bekannt Bei dieser bekannten Be halteanordnung ist der Innenbehälter aus Stahl von dem mit bleibendem Abstand angeordneten, hier konisch ausgebildeten Außenbehälter aus Spannbeton von oben her haubenartig umgeben. Die Folge hiervon ist, daß der Innenbehälter aus Stahl sämtliche Kräfte al lein aufnehmen und daher eine verhältnismäßig dicke und starke Wandung aufweisen muß. Diese bekannte Behälteranordnung ist daher nur für verhältnismäßig kleine Innenbehälter für unter verhältnismäßig geringem Druck stehende Fluide geeignet

Es sind auch Behälteranordnungen bekannt, bei denen der Außenbehälter aus Spannbeton den Innenbehälter aus Suhl entweder nach Art der GB-PS 12 08 600 ständig ohne Abstand oder nach Art der DE-AS 12 21370 zunächst mit Abstand und nach Druckbeaufschlagung und elastischer Ausdehnung des Innenbehälters ohne Abstand umgibt In beiden Fällen liegen also die beiden Behälter im Ernstfall — unter der Wirkung des Druckes im Innenbehälter — ohne Abstand dicht gegeneinander an, so d?8 sie als Verbund zu- sammenwirken. Der so gebildete Verbundbehälter muß daher sämtliche Kräfte aufnehmen. Jedoch sind hier Grenzen hinsichtlich der Herstellung der Wandungen im Hinblick auf die hohen Beanspruchungen durch den Innendruck und auch durch die Temperatur gesetzt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Behälteranordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die höchsten Innendrücke und auch die höchsten Temperaturen ohne Schwierigkeiten und Schaden aufgenommen werden können, wobei eine

so einfache Kräfteverteilung erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die mit Hilfe der Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß durch die Aufnahme der infolge des Innendrucks auftretenden radialen Kräfte durch den umhüllten Innenbehälter und der axialen Kräfte durch den vorgespannten Außenbehälter eine derart günstige Kräfteverteilung erreicht wird, daß die Behälterwandungen auch für höchste Drücke und Temperaturen ohne Schwierigkeiten hergestellt werden können.

Im einzelnen ist dabei die Wirkungsweise wie folgt: Wenn in dem Innenbehälter hoher Druck herrscht, so werden die auf die z. B. zylindrische Seitenwandung des Innenbehälters ausgeübten radialen Druckkräfte von der Stahlwandung dieses Behälters zusammen mit der Umwicklung derselben aufgenommen. Durch entsprechende Wahl der Wanddicke des Innenbehälters und

der Anzahl der ?„ B. durch Stahldrähte gebildeten Stahlglieder der Umhüllung und deren Spannung kann der Bereich, in dem die Drähte der Umhüllung beim Unterdrucksetzen des Behälters beansprucht werden, im Verhältnis zur Prüfbeanspruchung geringgcha!t<*n werden. Zum Beispiel kann die maximale Beanspruchung der Umwicklungsdrähte nur etwa 20% der garantierten Zug- bzw. Bruchfestigkeit betragen. Weiterhin kann die Anoitlnung derart sein, daß die Stahlwandung nur au: Rfück beansprucht wird. Beide Faktoren ermöglichen, daß der Behälter eine lange Ermüdungszeit aufweist, selbst wenn er periodisch mit mehr als einer Million Perioden unter einen Innendruck gesetzt wird, der dem der Bemessung zugrunde gelegten Maximaldruck mit etwa 40% bis 60% entspricht Der durch den bleibenden Abstand gebildete Zwischenraum zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter gewährleistet ferner, daß der Außenbehälter durch die auf die zylindrische Seitenwandung des Innenbehälters ausgeübten radialen Kräfte nicht beansprucht wird Außerdem bildet der genannte Zwischenraum eine thermische Trennung zwischen dem Beton des Außenbehälters und dem Stahl des Innenbehälters und läßt iu, daß der Stahl höheren Temperaturen ausgesetzt wird, wie es sonst der Fall wäre, wenn die Isolierung nicht so wirksam wäre. Auch kann gegebenenfalls in dem ringförmigen Zwischenraum ein Kühlmitttel angeordnet werden.

Der Innenbehälter kann ohne schwierige Schweißarbeiten so hergestellt werden, daß er alle radialen Kräfte aufnehmen kann und keinerlei radialen Kräfte auf den AuSenbehälter übertragen werden. Der Außenbehälter dient daher im wesentlichen zur Abstützung der Stirnplatten des Innenbehälters, d.h. zur Aufnahme der Axialkräfte. Hierzu kann der Umfang der Vorspannung des Außenbehälters auf einem Minimum gehalten werden.

Die Behälteranordnung kann z. B. für Drücke in der Größenordnung von 700 Kp/cm² oder mehr ausgebildet sein, wobei die Temperatur lediglich durch die Isolierung begrenzt wird, die erforderlich ist, um die Stahltemperatur in annehmbaren Grenzen zu halten. Da weiterhin die Seitensteifigkeit und die axiale Steifigkeit der Behälteranordnung unabhängig voneinander sind, können Bewegungen bzw. Formändeningen des aus Stahl bestehenden Innenbehälters leicht kontrolliert und den jeweiligen Erfordernissen von jeglichen inneren Anlagen, Dichtungen, Fugen, Verbindungen usw. entsprechend begrenzt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransorüchen angegeben.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt Es zeigen

F i g. 1 einen Axiabchnitt durch die Behälteranordnung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Behälteranordnung,

Fig.3 einen Axialschnitt durch einen Teil der Behälteranordnung in vergrößerter Darstellung,

F i g. 4 und 4 der F i g. 3 entsprechende Axialschnitte durch andere Teile der Behälteranordnung,

F i g. 6 einen der F i g. 5 entsprechenden Schnitt durch eine etwas abgeänderte Ausbildung, und

Fig.7 einen den Fig.4 bis 6 entsprechenden Axialschnitt einer Einzelheit in vergrößerter Darstellung.

Die in der Zeichnung dargestellte Behälteranordnung besteht aus einem zylindrischen Innenbehälter 1 aus Stahl und einem diesen umgebenden Außenbehälter 2 aus Spannbeton, die mit ihren senkrechten Längsachsen gleichachsig ineinander angeordnet ύν-i. O^ Behälteranordnung könnte jedoch auch so ausgsbiidri <-.?in, daS ok gsmc-inssine Achse des Innenbehälters 1 und des Auöenbehälters 2 von der Senkrechten abweichend jetie andere Richtung haben könnte. Der zylindrische "innenbehälter 1, der an beiden Stirnenden 3 und 4 jeweils durch eine fest angeordnete flache Stirnplatte verschlossen ist, besteht ganz aus Stahlblech bzw. Stahlplatten einer solchen Dicke, daß er noch gut herstellbar ίο ist Um die äußere ümfangsriäehe der zylindrischen Seitenwandung ist auf der gesamten Höhe des Innenbehälters 1 eine Umhüllung 5 aus durch in Lagen angeordneten Stahldraht gebildeten Stahlgliedern angebracht (vgL Fig.3), die beim Umwickeln der Stahlwandung des Innenbehälters wenigstens in solchem Umfang gespannt wird, daß die lagenweise Anordnung der Umwicklung gesichert ist Die Zugspannung kann dabei nur so groß sein, daß im wesentlichen keine Kraft auf die Stahlwandung ausgeübt wird, wobei dann die Beanspruchung der Behälterwandung vor. Druck auf Zug übergeht, wenn der Innenbehälter 1 unter Innendruck kommt Die Zugspannung in der Umhüllung 5 kann aber auch so groß sein, daß in der Stahlwandung immer Druckspannungen vorhanden sind. Ein nach außen vorspringender unterer Umfangsrand 4Λ der unteren Stirnplatte und ein oberer Ringflansch 6 des Innenbehälters halten die Lagen der Umhüllung 5 in ihrer Lage.

Die Dicke der Stahlwandung des Innenbehälters 1 und die Anzahl der Lagen der Umhüllung 5 sowie deren Anordnung und Spannung werden den betrieblichen Erfordernissen entsprechend gewählt Bei der dargestellten Ausführungsform, bei der der Innenbehälter z. B. einen Innendurchmesser von 3,05 m und eine Höhe bzw. axiale Länge von etwa 12 m haben kann, könen die zylindrische Seitenwandung und die beiden Stirnplatten aus 0,5 bis 5 cm dickem Flußstahl bestehen, und die Umwicklung 5 kann aus sechs Lagen Stahldraht mit einem Durchmesser von etwa 0,5 cm bestehtn, det mit einer geringen Nennspannung von vorzugsweise etwa 3,5 bis etwa 70 Kp/cm² um die Stahlwandung herumgewicktit wird. Gegebenenfalls kann der Stahldraht aber auch mit höherer Zugspannung gewickelt werden. Anstelle von Lagen aus Stahldraht können auch Spannglieder in Form von litzenförmigen Stahlbändern oder im Querschnitt prismatische Spannglieder um die Stahlwandung des Innenbehälters 1 herumgewickelt werden. Derartige Spannglieder können auch lose um die Stahlwandung herumgelegt und mittels Druckpressen oder sonstiger Druckstücke in radialer Richtung auf der zylindrischen Stahlwandung abgestützt werden, um auf den Innenbehälter eine aktive Kraft auszuüben oder für diesen eine passive Rückha'.iekraft zu bilden.

Der Ι'ίΠ-inbehälter t ist im einein im Querschnitt zylindrischen Hohlraum 7 des aus Spannbeton bestehenden Außenbehälters 2 so angeordnet, daß zwischen der Außenseite der Umhüllung 5 des Innenbenälters 1 und der zylindrischen Innenfläche des Hohlraumes 7 des Außenbehähers 2 ein im Querschnitt ringförmiger Zwischenraum besteht, und die .Stirnplatte am unteren Ende 4 des Innenbehg'ters 1 fest auf dem Boden des Hohlraumes 7 aufsitzt Der ringförmige Zwischenraum kann in radialer Richtung se b\ messen sein, daß sich Personen in dem Zwischenraum bewegen können, um die Umhüllung 5 zu kontrollieren und die Entstehung von irgendwelchen Lockerungen und Fugen beobachten zu können. Im oberen P.nde des Hohlraumes 7 ist ein pfropfenartiger Verschlußkörper 8 aus Spannbeton angeordnet, der die obere Sitirnplatte bei Innendruck in

dem Innenbehälter 1 von außen belastet und durch Abstandsglieder in seiner Lage gehalten wird, die sich ihrerseits gegen ein ringförmiges Widerlager 2A aus Spannbeton abstützen, das den oberen Randteil des Außenbehäiters 2 bildet Anstelle des pfropfenartigen Verschlußkörpers aus Spannbeton könnte auch ein elliptischer oder kreisförmiger Körper aus Stahl angeordnet sein. Bei der dargestellten Ausführungsform sind im gleichen Umfangsabstand voneinander zehn lösbare Abstandsglieder angeordnet, die jeweils einen Durchmesser von etwa 76 cm und eine Länge von etwa 150 cm haben. Die Abstandsglieder sind dabei als starre Stützstempel 9 ausgebildet, zwischen denen und dem Widerlagerring 2A Abstandsstücke 10 angeordnet sind, die zum Lockern und Abnehmen der Stützstempel sowie zum Abheben des Verschlußkörpers 8 weggenommen werden können. Hierdurch ist es ermöglicht, den Innenbehälter 1 mit den an seinen Stirnenden 3, 4 sechs Lagen und im Bereich des Behälterbodens 25 mit zehn Lagen angeordnet sein. Anstelle der Wickellagen der Spannglieder 12 können der Behälterboden 2Sund der Verschlußkörper 8 auch mit Stahlstäben oder -bändem bewehrt sein.

Zwischen den Stirnplatten am oberen und unteren Stirnende 3 bzw. 4 des Innenbehälters 1 und dem Verschlußkörper 8 sowie dem Behälterboden 25 ist jeweils eine reibungsmindernde Vorrichtung 13 angeord- net, das zwischen der jeweiligen Stirnplatte und einer Deckplatte 14 eingebettet ist, die jeweils die Stirnfläche des Verschlußkörpers 8 bzw. des Behälterbodens 25 begrenzt und mit dieser verbunden ist. Die reibungsmindernde Vorrichtung 13 ist bei der dargestellten Ausfflh- rungsform durch eine Schicht oder durch Kissen aus einem Material geringer Reibung gebildet Es könnte statt dessen aber auch durch eine ein Schmiermittel enthaltende Schichtung allein gebildet oder eine reibungs-

oeiestigien onrnpiHiicn unu seiner umnuiiung d aus dem Außenbehälter 2 z. B. zu Kontrollzwecken oder zum Auswechseln herauszunehmen. Bei einer nicht dargestellten abgeänderten Ausführungsform können die Stützstempel z. B. in Form von Schraubenspindeln oder als hydraulische Stempel in ihrer Länge ein- und feststellbar ausgebildet sein, derart, daß ihre Stützlänge durch Ausziehen oder Ausschieben zum Aufbringen einer axialen Belastung des Innenbehälters und zum Ausgleich der Beanspruchung beim Unterdrucksetzen des Behälters geändert werden kann.

Der Verschlußkörper 8 wirkt in Verbindung mit den als Stützstempel 9 ausgebildeten Abstandsgliedern und dem Widerlagerring 2/4 einer axialen Bewegung der oberen Stirnplatte nach außen bzw. oben entgegen. Ebenso wirkt der Boden 25 des Außenbehäiters 2 einer axialen Bewegung der unteren Stirnplatte des Innenbehälters 1 nach außen bzw. unten entgegen. Der Boden 25 des Außenbehälters 2 muß daher dementsprechend bemessen sein. Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Außendurchmesser des Außenbehälters 2 etwa 9,75 m und seine axiale Länge bzw. seine Höhe etwa 24 m betragen. Bei solchen Abmessungen kann der Vetschlußkörper 8 eine axiale Länge bzw. Höhe von z. B. 4,25 m, der Widerlagerring 2A eine Höhe von 3,65 m und der Boden 25 des Außenbehälters 2 eine axiale Dicke von 6,70 m haben.

Der Beton des Außenbehäiters 2 ist durch längsverlaufende Spannglieder 11, die in der Zeichnung nur angedeutet sind, vorgespannt Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Spannglieder 11 mit untereinander gleichen Abständen in drei konzentrischen Ringrei- hen angeordnet, von denen die innere Ringreihe bei einem Radius von etwa 2,95 m z. B. achtundzwanzig Spannglieder, die mittlere Ringreihe bei einem Radius von 2,75 m zweiunddreißig Spannglieder und die äußere Ringreihe bei einem Durchmesser von etwa 335 m sechsunddreißig Spannglieder enthält Außerdem sind zusätzlich zu der Längsvorspannung durch die Spannglieder 11 der Widerlagerring 2A, der Verschlußkörper 8 und der gesamte Boden 25 des Außsnbehälters 2 unter dem Hohlraum 7 noch in Umfangsrichtung jeweils durch Spannglieder 12 vorgespannt, die auf die äußere Umfangsfläche der betreffenden Behälterteile gewickelt sind Bei der dargestellten Ausführungsform können die Spannglieder 12 aus Stahldrähten mit einem Durchmesser von etwa einem halber. Zentimeter aus hochzugfestem Stahl mit einer garantierten spezifischen Zugfestigkeit von 70% bestehen und an dem Widerlagerring 2A sowie an dem Verschlußkörper 8 in llMllucmuc rOlllOillÜMg äüS cinci η.υιιΐυιιιαιιυΐι ciiici solchen Schichtung mit Rollen und/oder Kugellagern oder eine Anordnung von in radialer Richtung flexiblen Abstützungen angeordnet sein, die alle mit Kissen aus einem Material geringer Reibung kombiniert sein können.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist in der oberen Stirnpiatte des !nnenbehäiters t eine mittlere Zugangsöffnung angeordnet, an die sich ein durch den Versch.iißkörper 8 hindurchgehender Einsteigschacht 15 anschließt Dieser ist durch einen Innendeckel 16 verschließbar. Außerdem ist die obere Stirnplatte als Ganzes wegnehmbar und hierzu an dem oberen Ringflansch 6 gemäß F i g. 7 durch eine Vielzahl von z. B. sechzig Bolzen 17 lösbar befestigt, die durch im gleichen Umfangsabstand voneinander int Umfangsrand der Stirnplatte angeordnete ΒοΙζειιΐοοίκτ hinJurchgeführt und ir. Gewindebohrungen des Ringflansches 6 eingeschraubt sind. Auf der Innenseite der Bolzen 17 ist ein im Querschnitt kreisförmiger Dichtungsring 19 angeordnet Statt dessen könnte zwischen der oberen Stirnplatte und der Seitenwandung des Innenbehälters 1 auch eine Dichtung anderer Art angeordnet sein, die den Betriebsbedingungen des Behälters hinsichtlich Temperatur, Druck und Art des im Behälter aufzunehmenden Fluiries entspricht.

Bei einer anderen, nicht gezeigten Ausführungiform der Behälteranordnung könnte der Innenbehälter 1 an beiden Enden auch durch Stahlscheiben verschlossen sein, die mit dem Beton des Behälterbodens 25 und des Verschlußkörpers 8 fest verbunden sind. Jede dieser Stahlscheiben ist dabei mit einem kreisförmigen Rand versehen, der in den Innenbehälter hinein vorspringt und einen solchen Außendurchmesser hat, daß er mit Paßsitz an der Seitenwandung des Innenbehälters anliegt und unter Zwischenfügung eines Dichtungsringes eine Gleitdichtung bildet Der Innenbehälter kann bei dieser Ausbildung in axialer Richtung Gleitbewegungen ausführen, ohne daß axiale Kräfte auf ihn übertragen werden.

Wie aus F i g. 1 und 5 ersichtlich ist, kann bei der dargestellten Ausführungsform in den Hohlraum 7 ein mittlerer zapfenförmiger Ansatz 21 des Behälterbodens 25 eingreifen, der von einem von der unteren Stirnplatte des Innenbehälters 1 nach unten vorspringenden Ringflansch 22 umgeben ist, der den Innenbehälter 1 in dem Hohlraum 7 zentriert. Bei der Ausführjngsfonn nach F i g. 6 ist ein solcher Zentrieransatz nicht angeordnet

Die beschriebene Behälteranordnung ist zur Aufnahme von Wasser unter Druck und zur Simulierung

von Bedingungen bestimmt, wie sie in großen Wassertiefen, z. B. in 7400 m Tiefe, herrschen. Demgemäß sind auch die Abmessungen der Behälteranordnung gewählt. Behälteranordnung«:!! der gleichen Ausbildung können jedoch auch zur Aufnahme anderer Flüssigkeiten und Fluide als Wasser dienen und entsprechend den unterschiedlichen Verhältnissen hinsichtlich Druck und/oder Tempe-Wur und gegebenenfalls nur für Hochdruckbedingungeii ausgestattet sein. Ein Beispiel für die letztgenannten Fälle bildet eine Behälteranordnung zur Aufnahme eines Kernreaktors, der ein Siedewasserreaktor, ein gasgekühlter Hochtemperaturreaktor, ein Dampfbildungs-Schwerwasserreaktor oder ein Schnellbrutreaktor mit Flüssigmetall- oder Gaskühlung sein kann. Hierzu können der Verschlußkörper 8 sowie der Widerlagerring 2/4 und die Stüizstempel 9 so gestaltet und zueinander angeordnet sein, daß direkte Strahlungswege vermieden und Schutz für Teile gewährleistet ist, PaIIo

nommen werden. Die Verbindung durch Bolzen ist daher im wesentlichen nur notwendig, um die Dichtung im zusammengedrückten Zustand zu halten, wenn die maximalen Öffnungskräfte auftreten. Bei einer nicht ge zeigten, bevorzugten Ausbildung dieser Dichtung sind die Dichtungsflächen zwischen dem Innenbehälter 1 und der oberen Stirnplatte derart angeordnet, daß die durch diese Teile infolge des Innendruckes ausgeübten Kräfte weiterhin Druck auf die Dichtung ausüben.

ίο Da die gesamten axialen Druckkräfte durch den Beton des Verschlußkörpers 8 und des Behälterbodens IB des Außenbehälters 2 aufgenommen werden, brauchen die Stirnplatten des Innenbehälters 1 nur so dick zu sein, daß sie den Anforderungen für ihre Konstruktion und ihres druckmitteldichten Abschlusses genügen. Relativ kleine Radialbewegungen sind an den Grenzflächen zwischen den Stirnplatten und den diesen zugewendeten Betonflächen durch die reibungsmindernden

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hohen Drücken und hohen Temperaturen führt, wie sie in einem in dem Innenbehälter 1 angeordneten Kernreaktor vorkommen, stark beansprucht würden. Außerdem kann der Verschlußkörper 8 so ausgebildet sein, daß er Brennstoffröhren, Kontrollstäbe usw. enthält, die zur üblichen Ausstattung eines Kernreaktors gehören. Die angegebenen Abmessungen können dabei allen Sonderfällen angepaßt werden.

Die axialen Kräfte, die auf die Stirnplatten am oberen und unteren Stirnende 3,4 des Innenbehälters 1 einwirken, werden von dem Verschlußkörper 8 und dem Boden .B des Außenbehälters 2 aufgenommen und von diesem auf die anderen Teile des Außenbehälters übertragen. In dem Verschlußkörper 8, dem Widerlagerring 2y4 und dem Behälterboden 2B werden Kräfte entwikkelt, die bestrebt sind, diese Teile auseinanderzutreiben und die durch die Vorspannung in den Lagen der Spannglieder 12 oder der sonstigen Bewehrung des Betons zusammen mit den längsverlaufenden Spanngliedern 11 aufgenommen werden. Die Anzahl und Bemessung der längsverlaufenden Spannglieder 11 sind so gewählt, daß die gesamten senkrechten Kräfte bei der in Rechnung gesetzten Belastung aufgenommen werden können, wobei die Dicke des Betons des Außenbehälters 2 so gewählt ist, daß senkrechte Betonbeanspruchungen mit einer Größe auftreten, die axiale Verformungen und Bewegungen in der gekrümmten Seitenwandung des Innenbehälters beim Wechsel des Innendruckes auf ein Mindestmaß beschränkt

Die Stützstempel 9 werden bei der Übertragung der Kräfte auf den Widerlagerring 2A auf Druck und/oder Schub beansprucht Sie sind, wie in der Zeichnung dargestellt, gegenüber der Senkrechten geneigt angeordnet und stützen sich gegen bewehrte Teile ab. Da der Widerlagerring 2A radiale und senkrechte Kräfte sowie Schubkräfte aufnehmen muß, besteht er, wie dargestellt, vorzugsweise nicht aus einem Stück mit den Seitenwandungen und dem Boden des Außenbehälters, so daß Biege- und/oder Schubspannungen, die insbesondere durch die Yoi-spanauns erzeugt werden, nicht auf den gesamten AußenbehäJter 2 übertrager. ;verde?~

Da der Verschlußkörper 8 den axialen Kräften widersteht, sind die einzigen Kräfte, die das öffnen der Dichtung am oberen Ende 3 des Innenbehälters 1 verursachen könnten, die sich aus der axialen Längung des Innenbehälters 1 und der Biegung der oberen Stirnplatte ergebenden Kräfte. Diese Kräfte können aber bei entsprechender Wahl der Dicke der oberen Stirnplatte und der senkrechten Steifigkeit des Außenbehälters 2 aufge erwünschte Biegungs- und/oder Zugkräfte in dem Stahl der Stirnplatten und den angrenzenden Bereichen der Seitenwandung des Innenbehälters 1 vermieden werden. Bei einer nicht dargestellten, abgeänderten Ausführungsform könnten die reibungsmindernden Elemente 13 auch weggelassen und statt dessen die Stirnenden des Innenbehälters 1 durch entsprechende Wahl der Stahldicke und der Stahldrahtumhüllung 5 so ausgebildet sein, daß sie alle Kombinationen von Biebungsbeanspruchungen und radialen Bewegungen aufnehmen können.

Weiterhin ist es möglich, in einem vorgespannten Außenbehälter der dargestellten Art mehrere zylindrische Innenbehälter anzuordnen, für die die jeweiligen Bedingungen unabhängig voneinander verschieden sein können.

Die Dauerfestigkeit der Behälteranordnung ist den Betriebserforderr.issen in jeglicher Hinsicht gewachsen, da

(a) die Beanspruchungen des Innenbehälters 1 im wesentlichen Druckbeanspruchungen sein können und die Zugspannungen der Stahldrahtumhüllung 5 so begrenzt werden können, daß sie nur etwa einem Drittel der von üblichen Spanngliedern aufzuneh menden Zugspannungen entsprechen. Weiterhin ändern sich

(b) die Spannungen in der übrigen Spannglied-Umwicklung und in den im wesentlichen senkrechten Längsspanngliedern beim Unterdrucksetzen der

so Behälteranordnung nur wenig, so daß die Spann-Flieder vorzugsweise entsprechend den bei üblichen Spannbetonteilen verwendeten Spanngliedsrn bemessen werden können, von denen bekannt ist, daß sie eine lange Zeit währende Dauerfestig keit habea Schließlich sind

(c) die Betonbeanspruchungen bei dem Außenbehälter 2 geringer als ein Dritter der wahrscheinlichen Ermüdungs-Bruchfestigkeit

Ferner weist die Behälteranordnung eine zusammengesetzte Konstruktion auf, bei der durch den aus Beton bestehenden AuBenbehäiicr 2 eine zusätzliche Sicherheitshülle gebildet ist Dabei können um den wegnehmbaren Verschlußkörper 8 herum noch Schutzpan- zer aus Beton angeordnet werden, derart, daß keine direkten Sichtlinien zu dem Innenbehälter 1 bestehen.

Zu Inspektionszwecken sowie zum Auswechseln oder zur Vergrößerung der Leistung können Teile der Be-

hälteranordnung isoliert werden. Zum Beispiel kann der Innenbehälter 1 aus mehreren Abschnitten bestehen, die unter Zwischenfügung von Dichtungen an den beispielsweise durch Flanschen gebildeten Verbindungsstellen durch Bolzen miteinander verbunden sein können und von dem Inspektionsraum aus, der durch den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Innenbehälter 1 und dem Außenbehälter 2 gebildet ist, voneinander gelöst werden können. Die gelösten Abschnitte des Innenbehälters 1 können dann durch einen Kran zur Inspektion oder zum Auswechseln weggenommen werden. Im Bereich der Verbindungsfuge zwischen der Seitenwandung und dem Boden 2B des Außenbehälters 2 können zusätzliche Zugänge vorgesehen sein, die eine Inspektion oder ein Auswechseln der unteren Dichtung ermöglichen und auch benutzt werden können, um das Wegnehmen des Innenbehälters 1 zu erleichtern.

Die Spannfeder können gegebenenfalls entspannt, weggenommen und wieder eingebracht oder ausge

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wechselt verde,;

Im Fall eines Kernreaktors, bei dem ein Wegnehmen des Innenbehälters kaum erforderlich ist, kann anstelle des Verschlußkftrpers 8, der Stützstempel 9, der Ab-Standsstücke 10, die zusammen mit dem Widerlagerring 2/4 gewissermaßen einen Stützverschluß für den Hohlraum 7 des Außenbehälters 2 bilden, ein einziges Verschlußglied angeordnet sein, das durch einen mittleren Betonpfropfen oder eine Betonscheibe gebildet ist,

ίο der bzw. die mit dem Außenbehälter durch schräg verlaufende Spannglieder verbunden ist, die durch den Betonpfropfen oder die Betonscheibe hindurchgehen.

Gegebenenfalls kann der Beton, statt durch in Umfangsrichtung verlaufende Wickellagen aus Stahldraht vorgespannt zu sein, auch nur mit einer üblichen schlaffen Bewehrung versehen sein, oder es kann eine schlaffe Bewehrung zusätzlich zu der Vorspannbewehrung angeordnet sein. In jedem Fall wird ein weitgehend überbestimmtes Konstruktionselement gebildet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Behälteranordnung für unter hohem Druck stehende Fluide, mit einem Innenbehälter aus Stahl zur Aufnahme des Fluids und einem den Innenbehälter aufnehmenden, mit bleibendem Abstand von diesem angeordneten Außenbehälter aus Spannbeton, dadurch gekennzeichnet, daß die ^c,2:teiiwandung des Innenbehälters (1) mit einer aus Stahlgliedern bestehenden Umhüllung (5) versehen ist, die die durch den Innendruck auf die Seitenwandung ausgeübten radialen Kräfte aufnimmt und daß die Stirnenden des Innenbehälters (1) gegen den Außenbehälter (2) zur Aufnahme der durch den Innendruck ausgeübten axialen Kräfte abgestützt sind.

2. Behälteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) durch einen abnehmbaren Verschlußkörper (8) verschlossen ist, der gegen die Seitenwandung des Außenbehälters abgestützt ist

3. Behälteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (8) durch einen an dem einen Ende (3) des Innenbehälters (1) angeordneten pfropfenartigen Verschlußkörper (8) gebildet ist, der durch Ifobare Abstandsglieder gegen ein Widerlager (2A) des Außenbehälters (2) abgestützt ist

4. Behälteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsglieder durch starre Stützotempel (9) und wegnehmbare Abstandsstücke (10) gebildet si:id

5. Behälteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die \bstandsglieder als Schraubvorrichtungen ausgebildet und in ihrer Länge ein- und feststellbar sind

6. Behälteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsglieder als hydraulische Stützstempel ausgebildet und in ihrer Länge ein- und feststellbar sind

7. Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) an einem oder beiden Stirnenden (3, 4) durch eine an der Innenfläche seiner Seitenwandung gleitend geführte Stirnplatte verschlossen ist, die gegenüber der Seitenwandung abgedichtet ist

8. Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) an jedem Stirnende (3,4) durch eine fest angeordnete Stirnplatte abgeschlossen ist und zwischen jeder Stirnplatte und dem angrenzenden Teil des Bodens (2B) des Außenbehälters (2) bzw. dem Verschlußkörper (8) eine reibungsmindernde Vorrichtung (13) angeordnet ist

9. Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter (2) durch längsverlaufende Spannglieder (11) in Längsrichtung vorgespannt ist

10. Behälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (5) des Innenbehälters (1) durch eine auf die Seitenwandung gewickelte Wickelbewehrung gebildet ist

11. Behälteranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) aus mehreren lösbar miteinander verbundenen Abschnitten zusammengesetzt ist.

12. Behälteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) und der Außenbehälter (2) zylindrisch gestaltet sind