DE2338600A1

DE2338600A1 - Druckbehaelter mit scherbolzenverschlussanordnung und verfahren zum zusammensetzen desselben

Info

Publication number: DE2338600A1
Application number: DE19732338600
Authority: DE
Inventors: Donald Irving Parsels
Original assignee: Foster Wheeler Inc
Current assignee: Foster Wheeler Inc
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1973-07-30
Publication date: 1974-06-06
Also published as: GB1438597A; US3915337A; IT990440B; FR2336043A5; NL7310769A; JPS4988114A; JPS5238603B2; CA979827A

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter, insbesondere einen Druckbehälter, bei dem zwei benachbarte Behälterbauteile in einer verbesserten Weise aneinander befestigt sind.

Tn Verfahrensanlagen und anderen Umgebungen, die Hochdruckbehälter erfordern, können viele der Behälter, wie Reaktoren, Konverter usw., Endöffnungen voller Größe mit Verschlüssen erfordern, die entfernbar sind, um Einbringen und Abziehen von innerem Material, innerer Ausstattung etc. zu ermöglichen.

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Verschiedene Vorschläge sind gemacht worden, um die Verschlüsse und die Schalenelemente miteinander zu verbinden. Eine der "bekanntesten Anordnungen verwendet eine verschraubte Flanscheinheit, wobei Stehbolzen an dem Plansch am Enfle einer Behälterschale angebracht sind. Die Nachteile dieser Art Anordnung sind ,iedoch zahlreich. Beispielsweise sind die Kosten im Vergleich zu den G-esamtkosten des Behälters -unverhältnismäßig hoch, das Handhaben dieser Einheiten erfordert spezielle Ausstattung, und die Größe des gesamten Behälters ist unhandlich. Ferner ist das Zu?ammen- und Aus ei nand erbauen dieser Einheiten sowohl umständlich und zeitaufwendig als auch unnraktisch und unwirtschaftlich über bestimmte Grenzen an Größe und/oder Druck hinausgehend.

Scherblock- und Keilverschlußkonstruktionen wurden ebenfalls vorgeschlagen, doch i«t deren Verwendung infolge der hohen Dreh- und Biegemomente beschränkt, die in Bezug anf eine Nut auftreten, die in einer Gegenbohrung in einer der Einheiten angeordnet ist. Um diese Momente zu überwinden, sind zusammenwirkende Gewinde an den beiden Einheiten vorgesehen worden. Bei sehr großen Behältern jedoch treten ernsthafte Bearbeitungsschwierig-keiten bei de" Gewinden infolge der Tatsache auf, daß die Aussen- und Innengewinde von Maschinen unterschiedlicher Art hergestellt werden, und d^e geringen Differenzen in der Gewindesteigung addieren sich ranide über eine Anzahl von Gewindegängen. Dies kann dazu führen, daß der größte Teil der Beanspruchung von wenigen Gewindegängen getragen wird, was sehr hohe Spannungskonzentrationen verursacht.

Es wurde ferner vorgeschlagen, an jeder der Einheiten ineinandergreifende Vorsprung^ vorzusehen und eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Gewinde-Scherelementen zu verwenden, dip in der Zwischpnflache zwischen den ineinander-

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greifenden Vorsprangen angeordnet sind. Bei Verwendung eines mehrlagigen Behälters .jedoch sind die sich axial erstreckenden Scherelemente nicht in der Lage, die Belastung auer über die gesamte Behälterwand zu verteilen, lerner ist diese Anordnung in Material und Kosten relativ teuer und, was ebenso wichtig ist, erfordert eine relativ lange Zeit zum Zusammenbau und Entfernen der Scherelemente von dem Zylinder.

Einige dieser Nachteile wurden bei bekanntgewordenen Konstruktionen überwunden, die einen Druckbehälter verwenden, der aus einem offenendigen Behälterelement und einem Verschlußstopfien besteht, dessen Aussenflache mit der Innenwand des Behälterelements einen ringförmigen Baum bestimmt. Einer oder mehrere von Dichtungsringen sind in dem Raum angeordnet und durch eine Vielzahl von in Abstand angeordneten Soherbplzen zusammengedrückt, die in entsprechende Gewindebohrungen eingebracht sind, die durch das Behälterelement und den Yerschlußstopfen bestimmt sind, um eine Dichtung zwischen den Elementen zu schaffen. Diese Anordnung erfordert jedoch eine schwierige Vorspannung des Dichtungerings, um das Einbringen der Scherbolzen während der Vorspannung des Dichtungsrings zu erlauben, was in. Zusammen-r hang nit dem Aufbau Zeit und Kosten erhöht.

Es ist daher Ziel der Erfindung, einen Behälter zu schaffen, der dif Vorteile der oben beschriebenen Seherbolzenkonstruktlon einschließt, der jedoch die Notwendigkeit des Einseisens der Scherbolzen während der Vorbelastung der Druckdichtung beseitigt.

Zum Erreichen dieses Ziels und anderer Ziele umfaßt der Druckbehälter gem. der Erfindung ein erstes Behält er element mit einem offenen Ende, ein zweites Behälterelement, das

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sich mit wenigstens=« einem Teil in das offene Ende erstreckt, eine Einrichtung zum derartigen Stützen des ersten Bebälterelemen+s, daß ein Rnum zwischen den betreffenden Oberflächenteilen der Elemente bestimmt wi^d, eine DJe^tungseinrich+un?, die in dem Raum angeordnet und norraalerwei.ee ni^t zuFammensredriJcVt ist, und eine Einrichtung zum Anwenden von Wärme auf eines der Elemente, um eine Bewes-nng desselben relativ zu den anderen Elementen und ein Zusammendrücken der Dichtungseinrichtung zu verursachen.

Die Erfindung schafft einen Fluidbebälter, wie einen Druckbehälter, in dem ein entfernbarer Verschlußstonfen zum abdichtenden Verschließen eines offenen Endes eines zylindrischen. Behälters eingerichtet ist. Der Verschlußstopfen wird relativ zum Behälter in einer derartigen Weise abgestützt, daß ein Raum zwischen den betreffenden Oberflächenteilen derselben bestimmt i«t, wobei ein Dichtungselement in dem Raum angeordnet ist. Dem Behälter wird Wärme zugeführt, um eine Relativbewegung desselben zum Verschlußstopfen und ein Zusammendrücken des Dichtungselements, vor dem endgültigen Anbringen des Verschlußstopfens an dem Behälter, zu veranlassen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft beschrieben; in dieser zeigt:

Pig. 1 einen Teil-Vertikalschnitt durch den erfindungsgemäßen Behälter unmittelbar vor dem endgültigen Zusammenbau desselben; und

Fig. 2 eine der Pig. 1 ähnliche Ansicht, die den

Behälter nach seinem endgültigen Zusammenbau zeifft.

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BAD ORiGiNAl₈

In U¹T."¹. 1, cM ° den Behälter cr_em. d^r Erf indunf vn^ dem end ^m+n^gn Zusammenba-nschri tt sei ^t, k^nnz^ic^n^t d^p Bez^s zahl 10 den oberen Teil ein^r aussehen zylindrischen Hülse des Behälter^, dessen oberem "Sn^e. wi^Q gerafft, offen. i°t. An der Innenwand der Hülse 10 ist na^e dem oberen Ende eine Schulter 12 an^-ef o-r»nit un^ e^n Stüt^r^n⁰" 14. i °t «n der Tnn°nwanri der HlI.l°e 10 in einem Absta^fl _7l^r> Schulter 12 an ^e^c'Hwe''ßt.

Ein Rohrbleeh 16 erstreck+ sich innerh^Tb der HnI^p 10 und ruht auf e^nem Dichtnn^Rrin^ 1^p» der durc>i den Hinjc 1^ getragen wrrd. Das "Roh^blec^ 16 stützt ein Bündel von ■Rohren 20, die in bek^nn^er Weise zum Ausüben einer Wär»met«usehf-nnktion des Dmckbe^äl+ers verwendet werden.

Ein° Vielzahl v^n 'kfe^ sförmi^ beabetandeteⁿ Schrauben 2?

(von denen e^n*= in T^i°·. 1 s-ezei ^t istK erstreckt sich Löcher, die dr^cn dos Hohrblecb 16 hindurch vo^eres"ind, und in entsO^echen^e Gewin^eboh^unffen in de^m

Stützrins· 1^ zum Befestigen des Rohrblecns in Be^up¹ auf die Hü l«*e 10.

Ein Stützzylinder 24. ist mi+ der oberen Fläche des Rohrblecbs 16 verb^n^en oder einstückig und erstreckt sich in einem Abstand zur Innenwand der Hül^e 10, um dazwischen einen offenen ringförmigen Kanal zu bilden.

Ein VerschluBstnt)fen 26 wird durch den Zylinder 24 getragen und erstreckt si ^b mit der Hülse 10, um das obere Snde derselben zu schließen. Im Anfane-sstadium des Zusammenbaus verläuft die obere Fläche des VerschlußstoOfens 26 £rerin^fü£rie· über der oberen Fläche des Endes der Hülse 10, wie es in Fig". 1 gezeigt ist, aus noch zu beschreibenden Gründen. Eine ringförmige Dinhtuns" 2R wi^d- durcn die

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BAD ORiGINAL

Sc^ul+er 12 ire trage " un^ befindet sich im Zuearnmenba¹!- stfdium ge™. Fipt. 1 unmittelbar ηώ. eiae" TpII der unteren Fläch^Q des Stoüfens 26, der s^^¹" v^n dem Zylinder 24 nach aussen erstreck+; die Dichtung· 2^ft ste^t .jedoch ni^ht in Eingriff da^i+.

Vielzahl v^n Gewindebohrungp.n 30 (von denen e^ne in Pi^CT. 1 gezeigt ist ^ S^ nd drf-c^ di^Q Innenwand der Hiilse 1O und rl-ie äussere neriühere Fläc>ip des Yerschlußptonnen« 16 bestimmt und erstrecken s"⁵^^ in Abstanden in e^nem Kre^ = , d^r d^rc^ dip ZwiscHenflächln der Innenwand der Hülfe 10 und diirch die Aussenf lache des Yerschlußstopfen=* 26 bestimmt ist. In dem in ¥±s. 1 Gezeigten Zusammenhalts tad ium sinfl di^ in der Hül^e 10 vorgesehenen G-ewinciegqn^e ausser Ausri cbtiin?· mit den G-ewi n^eganzen im Störten 26 . Der Grund daf^r wird im einzelnen noch beschrieben werden.

Ein«³ Heizeinhei+ 32, weic^p in Form von ele^"⁺ri ^chen Widersta^rlpiwicklun^en ausgebildet sein kann, i«t am oberen Teil der Hülse 10, wi ^a gezeigt, um deren Aussenflache gewunden.

Andere übliche Einzelheiten des Aufbaus dieser Art sind ein Mannloch 34 und eine Vielzahl von PrallblechanOrdnungen 36, dip sich zwischen dem Verschlußstopfen 26 und den¹ Rohrblech 16 erstrecken. Da diese von bekannter Art sind, werden sie nicht weiter beschrieben.

Beim Zusammenbau wird die kombinierte Einheit aus dem Verschlußstonfen 26, dem Stut7zylinder 24- und dem Rohrblech 16, wele^ps die Rohre 20 stützt, einlpitend in das offene Ende der Hülse 10 gesetzt, wobei das Rohrbleeh 16 auf der Dichtung 18 ruht, die durch den Stüt?rin<r 14 getragen i^t. Das Roh^blec^ 16 "wird dann du-^ch die Bolzen 22 an Stützrin*³" 14 verschrauht, wodurch die Dichtung 18

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w"5?*d, um eine prste Di^b+nng zu MWen,

Darauf wird an die elek+rischen Wirierstandswicklunffen der Hei reinheit 32 WäT*me angelegt, welch» den oberen Teil der HiJl^e 10 bis zu eine*" Grad zn einer thermischen ixOansion veranlaßt, daß pie s^c^ in ein^r d^rch den "Pfe^l in Fig. 1 gekennzeichnete "Rich+ung bewegt, bis ίητ* oberes Ende mit dem oberen Ende des Verschlußptopfens 26, wie in Fi&. 2, bündig ist und die die G-ewinflebohr^n^en 30 bildenden Gewin^effän^e ausgerichtet sind. Diese Bewe^nm"· drückt sue¹⁰ di<= Dichtung 28 zusammen, die sich zwischpn der Schulter 12 und dem entsprechenden Teil der unteren Fläche des Verschlußstoirfens 26 erstreckt.

Dip Größe der Dichtung kann derart gewählt werden, daß al?

des
Ergebnis/vorstehenden eine optimale präzise vorbestimmte Zupammendriickunif der Dichtung erfolgen kann. Dann wird eine Vielzahl von Schprbolzen 34 in die kreisförmig beabstand eten Gewindebohrungen 30 eingeschraubt, worauf die elektrische Erwärmung beendet wird und die Hülse 10 abkühlen kann. Die Scherbolzen 34 halten die Anordnung in der in JPig. 2 gezeigten Stellung, ungeachtet der Tendenz der Hülse 10» sich als Folge der Abkühlung in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zusammenzuziehen. Selbstverständlich kann die Konstruktion derart sein, daß auf die Dichtung 18 eine optimale Zusammendrückung ausgeübt wird und beibehalten werden kann.

Bei dem gem« der Erfindung verfahrensmässig zusammengebaute" Druckbehälter ist die schwierige Vorspannung und der Vorgang des Bohrens und Gewindeschneidens der Scherbolzen während der Vorspannung besejtigt und doch sind alle Vorteile einer Scherbolzenversehlußanordnung gegeben.

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Die Scherbolzen-Versc^lußanordnunir k«nn auch in engerer Weise ausgetn lr*et pein.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Pluidbehälter, gekennzeichnet durch ein erstes Behälterelement mit einem offenen Ende, einem zweiten Behälterelement mit einem sich wenigstens zum.Teil in das offene Ende erstreckenden Abschnitt, eine Einrichtung zum Stützen des zweiten Behälterelements relativ zu dem ersten Behälterelement in einer Weise, daß zwischen entsprechenden Flächenabschnitten der Elemente ein Raum bestimmt ist, eine in diesem Raum angeordnete und normalerweise nicht komprimierte Dichtungsanordnung, und durch eine Einrichtung zum Anlegen von Wärme an eines der. Elemente, um eine Bewegung desselben relativ zu dem anderen der Elemente und ein Zusammendrücken der Dichtungsanordnung zu bewirken.
2. Behälter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anbringen des erwärmten einen Elements an " dem anderen Element, um die Zusammendrückung beizubehalten, nachdem das erwärmte Element abkühlt.
3. Behälter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Gewindebohrungen, die durch die Elemente längs der Zwischenfläche bestimmt sind, wobei die in einem der Elemente angebrachten G-ewindegänge mit den entsprechenden Gewindegängen des die Bohrungen bildenden anderen Elements normalerweise ausser Ausrichtung sind und die Bewegung auch eine Ausrichtung der Gewindegänge bewirkt.

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4. Behälter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Halteeinrichtung, die eine Vielzahl von sich in die Bohrungen erstreckenden G-ewinde-Scherbolzen aufweist.
5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Behälterelement die Form eines Druckbehälters und das zweite Behälterelement die Form eines Verschlusses für den Behälter hat.
6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung zwischen der oberen Fläche einer an der Innenwand eines Druckbehälter angeformten Schulter und einem unteren Oberflächenteil des ^xeils des betreffenden Verschlusses angeordnet ist.
7. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung einen Stützring, der mit der Innenwand des ersten Behälterelements verbunden ist, ein Rohrbündel, das an dem Stützring angeschraubt ist, und eine Einrichtung zum Stützen des zweiten Behälterelements in einem Abstand zum ersten Behälterelement aufweist.
8. Verfahren zum dichtenden Einsetzen eines Verschluß-3topfens in einen offenendigen Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen relativ zu dem Behälterelement derart abgestützt wird, daß zwischen den betreffenden Oberflächenteilen der Elemente ein Raum bestimmt wird, daß ein Dichtungselement in diesen. Raum eingesetzt wird, und daß an das eine Behälterelement Wärme angelegt wird, um eine Bewegung desselben relativ zu dem anderen Element in einer das Dichtungselement zusammendrückenden Weise zu bewirken.

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9. "Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Element an dem anderen Element befestigt wird, während das erwärmte Element erhitzt wird und abkühlen kann, um die Zusammendrückung des Dichtungselements beizubehalten.
10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Aussenflache des Verschlußstopfens und die Innenwand des Behälters eine kreisförmige Zwischenfläche bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Gewindebohrungen längs der Zwischenfläche eingebracht wird, daß die Gewindegänge eines der Elemente normalerweise mit den entsprechenden Gewindegängen des anderen jede Bohrung bildenden Elements ausser Ausrichtung sind, und daß die Bewegung auch die Ausrichtung der Gewindegänge bewirkt .
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Gewinde-Scherbolzen nach dem Anlegen von Wärme in die Bohrungen eingebracht werden, und daß die Bolzen die Zusammendrückung nacli dem Abkühlen aufrechterhalten.

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