DE2456379B2

DE2456379B2 - Druckbehaelter, insbes. kernreaktordruckbehaelter

Info

Publication number: DE2456379B2
Application number: DE19742456379
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Siempelkamp Gießerei KG, 4150 Krefeld
Priority date: 1974-11-28
Filing date: 1974-11-28
Publication date: 1976-11-04
Also published as: GB1477237A; DE2456379A1; US4047632A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckbehälter, insbesondere auf einen Kernreaktordruckbehälter, mit kreiszylindrischem Druckbehältermantel und zumindest einseitig aufgesetztem Deckel, der aus mehreren Deckelteilstücken zusammengesetzt und mit Hilfe von in Spannkanälen geführten Spanneinrichtungen zusammengespannt ist. — Die Deckelteilstücke können dabei aus Beton, Stahlguß oder auch Gußeisen bestehen. Vorzugsweise bestehen sie aus Gußeisen. Die Formulierung, daß zumindest einseitig ein Deckel aufgesetzt ist, deutet an, daß der Druckbehälter auch mit zwei aufgesetzten Deckeln ausgerüstet sein kann, von denen bei vertikaler Aufstellung des Druckbehälters einer als Boden bezeichnet wird. Bei einem Druckbehälter der beschriebenen Gattung ist der Deckel oder sind die Deckel im allgemeinen auch mit Hilfe von Spannkabeln an den Druckbehältermantel angeschlossen.

Bei (aus der Praxis) bekannten Druckbehältern der beschriebenen Gattung besteht der Deckel zwar aus mehreren, z. B. kreissektorförmigen Teilstücken, jedoch ist er einlagig ausgeführt. Zwischen den Deckelteilstükken sind Scherkeile angeordnet, die zwischen den Deckelteilstücken Scherkräfte übertragen. Es handelt sich dabei um Scherkeile mit, orthogonal zur Keilachse, rechteckigem Querschnitt Die Scherkraftübertragung wirkt daher nur eindimensional und führt darüber hinaus aus Toleranzgründen oft zu hohen Kantenpressungen. Durch Vorspannung mit im wesentlichen radialen Vor Spannkräften bemüht man sich, die an sich — im Druckzustand — auftretenden Zugspannungen zu überspannen. Im Bereich der Deckelmitte bleibt jedoch die Vorspannung infolge Vorwölbung häufig indifferent. Im Ergebnis ist bei bekannten Druckbehältern der beschriebenen Gattung - im Druckzustand — der Kraftfluß mehr oder weniger unbestimmt Darüber hinaus stellen die Fugen störende, singulars Stellen dar.

Allerdings kennt man auch gattungsgemäße Druckbehälter mit kreissektorförmigen Teilstücken, bei denen zusätzliche Scherkeile nicht vorgesehen sind. Bei einer solchen bekannten Ausführungsform (DT-OS 16 84 926) sind die Fugen zwischen den einzelnen Teilstücken gegeneinander verzahnt. Wegen der daraus resultierenden Paßarbeiten beim Zusammenbau ist eine solche Ausführungsform zunächst montagetechnisch nachteilig. Wegen unvermeidbarer Fertigungstoleranzen können auch hier unzulässig hohe Flächenpressungen und Kantenpressungen auftreten, zumal hohe Spannkräfte erforderlich sind. Unbestimmte Vorspannverhältnisse sind die Folge. — Bei einer anderen solchen Ausfuhrungsfcrm (DT-OS 17 84 625) ist zusätzlich zu den kreissektorförmigen Teilstücken ein zentrales Mittelstück, mehrlagig, vorgesehen. Die einzelnen Lagen des Mittelstückes sind über vertikale Spannelemente zusammengespannt. Hier erfolgt der statische Verbund der Teilstücke hauptsächlich durch Reibungsschluß, wenngleich mit Beilage von geriffelten Blechen u. dgl. Folglich sind sehr hohe Umfangsvorspannkräfte erforderlich, um überhaupt einen ausreichenden Verbund sicherzustellen. Nichtsdestoweniger sind die in einem bestimmten Volumenelement wirkenden Vorspannkräfte nicht definiert, da der Reibungsschluß kontrollierten Kräftefluß nicht zuläßt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Druckbehälter mit aus mehreren Deckelteilstücken zusammengesetzten Deckel zu schaffen, bei dem der Kraftfluß im Deckel bestimmt und eindeutig überschaubar ist.

Die Lösung besteht darin, daß der Deckel aus mehreren Lagen besteht, von denen jede Lage aus einem Mittelstück und Sektorteilstücken, unter Vermeidung von übereinanderliegenden Stoßfugen zusammengesetzt ist, und daß die Mittelstücke sowie die Sektorteilstücke die einzelnen Lagen durchdringende Spannkanäle aufweisen, in die scherkraft- und schubspannurigsübertragende Spanneinrichtungen eingesetzt sind Scherkraft- und schubspannungsübertragend bedeutet in allen Richtungen kraftübertragend. Nicht übereinanderliegend bedeutet im Rahmen der Erfindung nicht deckungsgleich übereinanderliegend. — Bei einem erfindungsgemäßen Druckbehälter übertragen die Spanneinrichtungen zunächst in der Deckelebene zweidimensional, d. h. in zwei Richtungen, die auftretenden Scherkräfte. Sie wirken aber auch in Richtung der Spannkanäle und damit in der dritten Dimension über Reibung kraftschlüssig. Hinzu kommt, daß die Fugen statisch keine singulären Stellen mehr darstellen, da über die Deckeldicke durchlaufende Fugen nicht mehr vorhanden sind. Im Ergebnis ist bei einem Druckbehälter der erfindungsgemäßen Gattung der Deckel (bzw. die Deckel) statisch einheitliche Bauteile aus Beton, Stahlguß, Gußeisen oder auch Kombinationen davon, die sich wie ein monolithischer Deckel verhalten.

Ijn einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So kommt man ohne weiteres zur Vermeidung von übereinanderliegenden Stoßfugen, wenn nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Mittelstücke und die Sektorteiiatücke der einzelnen Lagen zwar gleiche Form aber unterschiedliche Größe aufweisen. Im allgemeinen wird man bei einem erfindungsgemäßen Druckbehälter den Deckel aus zumindes· drei Lagen aufbauen. Die Spannkanäle können so angeordnet sein, daß ohne weiteres Versetzungen der Deckellagen gegeneinander möglich sind, um den Abstand der Fugen in den einzelnen Lagen zu verändern und speziellen Verhältnissen anzupassen.

Im Rahmen der Erfindung ist die Gestaltung der Spanneinrichtungen grundsätzlich beliebig. Von beson derer und selbständiger Bedeutung in bezug auf die Spanneinrichtungen ist eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Spanneinrichtun gen aus Stauchbuchsen und darin geführten Spannkabeln bestehen und die Stauchbuchsen gegen die Wandungen der Spannkanäle in den Deckelteilstücken gc'iaucht sind. Im allgemeinen wird man mit kreisrunden Stauchbuchsen und entsprechenden Spannkanälen arbeiten, die durch Bohrungen leicht und toleranzarm hergestellt werden können. Die Spanneinrichtungen können aber auch aus Spannbolzen bestehen, die umfangsmäßig gegen die Wandungen der Spannkanälc gepreßt sind, sei es durch Montage von unti-'kühltcn Bolzen, sei es durch thermische Schrumpfung der Deckelteilstücke. Ist bei einem erlindungsgemaßen Druckbehälter der Deckel radial vorgespannt, so hissen sich unbestimmte Vorspannungsverhältnisse im Bereich der Deckelmitte durch Verwölbung vermeiden, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die einzelnen Lagen des Deckels aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Hier kann man die Werkstoffe so wählen, daß gleichsam lagenweise unterschiedliche Vorspannverhältnisse verwirklicht sind, obwohl über die gleichen Vorspanneinrichtungen die radialen Vorspannkräfte aufgebracht werden. Insbesondere läßt sich erreichen, daß bei Vorspannung der Spannungszustand im Deckel mit dem Spannungszustand im vorgespannten Druckbehältermantel übereinstimmt. Baut man den Deckel aus Lagen unterschiedlichen Werkstoffes auf, so besteht außerdem die Möglichkeit, den einzelnen Lagen besondere Funktionen zuzuordnen, beispielsweise eine der Lagen aus Stahlblech aufzubauen und als Liner einzusetzen. 1st diese Lage zum Druckbehälterinnenraum hin die innerste, so besteht die Möglichkeit, diese Lage aus sehr großen Sektorteilstücken aufzubauen und mit einem entsprechenden Liner des Druckbehältermantels zu verschweißen.

Die erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß durch die Lehre der Erfindung ein Druckbehälter mit aus mehreren Deckelteilstücken zusammengesetztem Deckel geschaffen wird, bei dem der Kraftfluß im Deckel bestimmt und überschaubar ist. Das gilt sowohl für vorgespannte Ausführungsformen als auch für nicht vorgespannte Ausführungsformen und ist unabhängig von dem Werkstoff, mit dem gearbeitet wird. Das beruht auf den beschriebenen Effekten. Hinzu kommt, daß bei einem erfindungsgemäßen Druckbehälter der Deckel auf einfache Weise montier- und demontierbar ist, weil insbesondere bei der bevorzugten Ausführungsform mit Stauchbuchsen die Spanneinrichtungen, mit denen die Deckelteilstücke zusammenge- snannt sind, leicht wieder gelöst werden können. Alle sonst störenden Kantenpressungen sind vermieden, wenn mit runden Stauchbuchsen bzw. Spannbolzen gearbeitet wird. Dabei empfiehlt es sich selbstverständlich an den Stauchbuchsen im Bereich der Kanten der zugeordneten Deckelteilst-jcke Verjüngungen vorzunehmen, um die Entstehung von Kerbspannungen zu vermeiden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich-Ό nung ausführlicher erläutert Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 mit den Teilfiguren a, b und c im Grundriß verschiedene Lagen des Deckels bei einem erfindungsgemäßen Druckbehälter,

Fig. 2 den aus den Deckelteilstücken der Fig. 1 zusammengesetzten Deckel,

Fig. 3 in gegenüber der Fig.2 vergrößertem Maßstab einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 2 und

Fig. 4 den vergrößertem Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach F i g. 3.

Fig. 3 zeigt im Schnitt und ausschnittsweise einen Druckbehälter 1 /. B. einen Kernreaktordruckbehälter. Er besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem 2s kreiszylindrischen Druckbehältermantel 2 und zumindest einseitig aufgesetztem Deckel 3. Ein zweiter Deckel könnte in entsprechender Weise ausgebildet sein und als Boden funktionieren, ist jedoch nicht gezeichnet. Der Deckel 3 ist aus mehreren Deckelteil-V3 stücken zusammengesetzt und mit Hilfe von in Spannkanälen geführten Spanneinrichtungen zusanv mengespannt. - Man entnimmt aus der F i g. 3, daß der Deckel 3 auch mit Hilfe von Spannkabeln 4 an den Druckbehältermantel 2 angeschlossen ist, der im is übrigen seinerseits vorgespannt ist.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der F 1 g. 1 und 2 entnimmt man, daß der Deckel 3 aus mehreren Lagen 5, 6, 7, 8 besteht. Jede Lage 5, 6, 7, 8 besteht aus einem Mittelstück 9 und Sektorteilstücken 10. Die F1 g. 2 macht deutlich, daß diese Lagen 5, 6, 7, 8 unter Vermeidung von übereinanderliegenden Stoßfugen Π zusammengesetzt sind. Die Mittelstücke 9 und die Sektorteilstücke 10 sind mit über die Lagen 5, 6, 7, 8 durchlaufenden Spannkanälen 12 versehen. Diese sind deckungsgleich. In die Spannkanäle 12 sind scherkraftübertragende Spanneinrichtungen 13 eingesetzt. Die Fig. 1 macht deutlich, daß die Mittelstücke 9 und die Sektorteilstücke 10 der verschiedenen Lagen 5, 6, 7, gleiche Form aber unterschiedliche Größe aufweisen. So wird gleichsam von selbst verhindert, daß über die Lagen 5, 6, 7, 8 durchlaufende, deckungsgleiche Fugen 11 entstehen.

Die Fig. 3 und 4 verdeutlichen eine bevorzugte Ausführungsform der Spanneinrichtungen 13. Die ss Spanneinrichtungen 13 bestehen hier aus Stauchbuchsen 14 und darin geführten Spannkabeln 15. Die Stauchbuchsen 14 sind gegen die Wandungen 16 der Spannkanäle 12 in den Deckelteilstücken gestaucht. Dabei sind sowohl die Stauchbuchsen 14 als auch die ho Spannkanäle 12 kreisrund, so daß über den gesamten Umfang der Stauchbuchsen 14 an den Wandungen der Spannkanäle 12 gleiche Flächenpressung gewährleistet werden kann. Man könnte entsprechend auch mit Spannbolzen arbeiten, die umfangsmäßig gegen die Wandungen 16 der Spannkanäle 12 gepreßt sind. - Ute einzelnen Lagen 5,6,7,8 des Deckels 3 können aus den verschiedensten und auch aus unterschiedlicher, werkstoffen bestehen, was in den Fig. 3 und 4 durch

unterschiedliche Schraffur angedeutet worden ist. Radiale Vorspannung läßt dann die Erzeugung besonderer Vorspannverhältnisse im Deckel 3 zu, um nachteilige Beanspruchungen aus dem Druckzustand des Druckbehälters 1 zu kompensieren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckbehälter, insbesondere Kernreaktordruckbehälter, mit kreiszylindrischem Druckbehältermantel und zumindest einseitig aufgesetztem Deckel, der aus mehreren Deckelteilstücken zusammengesetzt und mit Hilfe von in Spannkanälen geführten Spanneinrichtungen zusammengespanni ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) aus mehreren Lagen (5, 6, 7, 8) besteht, von denen jede Lage (5, 6, 7, 8) aus einem Mittelstück (9) und Sektorteilstücken (10) unter Vermeidung von übereinanderliegenden Stoßfugen (11) zusammengesetzt ist und daß die Mittelstücke (9) und die Sektorteilstücke (10) die einzelnen Lagen (5, 6_; 7, 8) durchdringende Spannkanäle (12) aufweisen, in die scherkraft- und schubspannungsübertragende Sparmeinrichtungen (13) eingesetzt sind.

2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelstücke (9) und die Sektorteilstücke (10) der einzelnen Lagen (5,6, 7,8) gleiche Form aber unterschiedliche Größe aufweisen.

3. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtungen (13) aus Stauchbuchsen (14) und darin geführten Spannkabeln (15) bestehen und die Stauchbuchsen (14) gegen die Wandungen (16) der Spannkanäle (12) in den Deckelteilstücken gestaucht sind.

4. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtungen (13) aus Spannbolzen bestehen, die umfangsmäßig gegen die Wandungen (16) der Spannkanäle (12) gepreßt sind.

5. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lagen (5, 6, 7, 8) des Deckels (3) aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.