DE2629735A1

DE2629735A1 - Berstsicherer stahl-spann-druckbehaelter mit doppelter sicherung sowohl in radialer als auch axialer richtung

Info

Publication number: DE2629735A1
Application number: DE19762629735
Authority: DE
Inventors: Nikolai Dr Ing Dr Janakiev
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1976-07-02
Publication date: 1978-01-05
Also published as: US4192718A; CA1059455A; BR7704350A; JPS5336718A

Description

\ V ■

PATENTANWALT DIPL.-ING. D. U. WERNER

• ·

Anmelder: dahlerdyk 73«

.,,.'. 4150 KItEFELD 1

Dr. Dr. Ing. Nikolai Janakiev telefon (02151) _2Μ6ι

Frankenring 44

'.. 4150 Krefeld

Berstsicherer Stahl-Spann-Dru ckbehälter mit doppelter Sicherung sowohl in radialer als auch axialer Richtung

Gegenstand der Erfindung ist ein berstsicherer Stahl-Spann-Druckbehälter mit doppelter Sicherung sowohl ih radialer als auch axialer Richtung.

In der chemischen Industrie, im petrochemischen Anlagenbau sowie in der Reaktortechnik werden Hochdruckbehälter als Reaktorgefäße oder dergleichen benötigt. Um den hohen im Innern des Behälters wirkenden Druck auszuhalten, müssen solche Behälter unter Vorspannung gesetzt werden. Die Herstellung derartiger Druckbehälter erfolgt in bekannter Weise als Mehrlagrnbehälter oder Wickelbehälter, aus Spannbeton oder auch durch Zusammensetzen gußeiserner Wand-Segmente, die durch Keile in Umfangsrichtung und durch Spannkabel in axialer und horizontaler Richtung vorgespannt werden. Die Teclinischen Überwachungsvereine fordern von soTchen Druckbehältern, insbesondere beim Einsatz als Atomreaktorgefäße, daß sie mit doppelten Sicherungen versehen sind, so daß beim Bruch eines BeffSti^MiiiTMnillcls in radialer und axinJcr Richtung noch Pin ^oitcivs voilimdon ist, das einen völl^!gi*n Bruch vorhindort.

709S81 /04S9

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Druckbehälter vorgeschlagen, dessen Wand aus Ringen oder Ringsegmenten aus mit axialen Durchbrechungen, wie Bohrungen, für den Durchtritt von Spannkabeln und Kühlmitteln, versehenen Stahl- oder Stahlgußplatten aufgebaut ist, die lagenweise zur Bildung des Druckbehältermantels aufeinandergeschichtet sind, wobei im Falle von Ringsegmenten die Platten jeder Lage zu denen der vorhergehenden versetzt angeordnet sind, vorzugsweise um eine halbe Teilung. Die Platten haben an de>r äußeren Seite radiale Einschnitte. In diese Einschnitte greift ein im Querschnitt C-förmiges Ringsegment formschlüssig ein, das jeweils Wandelemente übereinanderliegender Lagen miteinander verklammert, so daß sie in axialer Richtung keine Bewegungsmöglichkeit haben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckbehälters sollen die Ringsegmente mit ihrer Rückseite die geschlossene Außenfläche des Behälters bilden, um die Spannbänder herumgelegt sind.

Der Behälter ist in axialer Richtung einmal durch die Spannkabel zusammengehalten, wobei zum zweiten als Sicherung die erfindungsgemäß vorgeschlagenen C-förmigen Ringsegmente vorhanden sind.

In radialer Richtung ist der Behälter durch um seinen Umfang herumgelegte Spannbänder gehalten. Als weiteres Sicherungsmittel sollen erfindungsgemäß in fluchtende Löcher jeweils zweier aufeinanderliegender ringsegmentförmigen Platten eingesetzte Scherhülsen oder -stifte vorgesehen sein. Die Ringe oder Ringsegmente können Durchbrechungen, wie Bohrungen oder dergleichen und/oder Nuten für den Durchtritt von Kühlmittel aufweisen. Es lassen sich dabei zwei voneinander getrennte Kühlkreisläufe bilden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann ein besonderes Umfangsspannsystem vorgesehen sein, bestehend aus mindestens zwei Spannsegmenten, Distanzplatten und Spannschuheη um die die Spannkabel oder -bänder herumgelegt und gespannt sind.

709881/0459 „3-

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Fig, 1 zeigt in teilweisem Längsschnitt den erfindungsgemäß aufgebauten Druckbehälter mit Wandelementen, Deckel und Boden,

Fig. 2 einen Wandausschnitt von oben,

Fig. 3 zeigt perspektivisch eine ringsegmentförmige Platte für den Aufbau des erfindungsgemäßen Druckbehälters,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wandplatte in perspektivischer Ansicht,

Fig. 5 zeigt perspektivisch ein C-förmiges Ringsegment zur Sicherung des Behälters in axialer Richtung,

Fig. 6 ein weiteres Beispiel für die Ausgestaltung eines solchen Ringsegments.

Fig. 7 zeigt perspektivisch einen Abschnitt der den Umfang des Behälters umspannenden Spannbänder, deren Einzelteile in

Fig. 8 dargestellt sind.

Aus Fig. 1 ergibt sich der generelle Aufbau des Druckbehälters. Die zylindrische Wand wird bei Behältern mit kleinerem Durchmesser aus Ringen, bei Behältern mit größerem Durchmesser aus ringsegmentförmigen Platten 1 gebildet, die von unten nach oben nach Art eines Mauerwerks lagenweise aufeinandergesetzt werden, wobei die rings egmentförmigen Platten 1 einer Lage zu denen der vorhergehenden oder nachfolgenden versetzt angeordnet sind, vorzugsweise um eine halbe Teilung, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der Druckbehälter besitzt ferner einen Boden 17 und einen Deckel 9.

.709831/0459

In den rings egmentförmigen Platten 1 sind in axialer Richtung Durchbrechungen 4, wie Bohrungen in symmetrischer Anordnung vorgesehen. Die Bohrungen 4 in den Platten 1 können in beliebigen, in allen Plattensegmenten, aber gleichartigen Gruppierungen vorgesehen sein, siehe z.B. Fig. 2, so daß bei lagenweisem Aufeinandersetzen der Platten 1 zur Herstellung der Wandung des Druckbehälters immer miteinander fluchtende Bohrungen 4 vorhanden sind, durch welche die Spannkabel 10 oder dergleichen Spannmittel in axialer Richtung von einem zum anderen Ende des Behälters hindurchreichen.

Die Bohrungen 4 dienen außerdem zur Aufnahme von Scherhülsen oder -stiften (Fig. 4), durch die die rings egmentförmigen Platten'1 einer Lage mit denen der in axialer Richtung vorhergehenden und folgende Lage verbunden werden können. Dadurch wird die Montage erleichtert und eine zusätzliche Sicherung in radialer Richtung erreicht. Hülsen 15 haben gegenüber den Stiften den Vorteil, daß durch sie Spannkabel 10 hindurchgeführt werden können.

Die symmetrische Anordnung der Bohrungen 4 in axialer Richtung der rings egmentförmigen Platten 1 soll eine lagenweise versetzte Anordnung der Platten 1 ermöglichen, wobei Bohrungen 4 in den Platten 1 mit denen der vorhergehenden und folgenden Lage fluchten müssen, um eine in axialer Richtung durch die gesamte Wand des Behälters durchgehende Bohrung für das Durchstecken der Spannkabel 10 zu ermöglichen, mittels derer die Wandung des Behälters unter Vorspannung gesetzt wird.

Es hat sich herauf gestellt, daß die Stabilitäi der Wandung des Behälters, aufgebaut aus den rings egmentförmigen Platten 1_; dann am höchsten ist, wenn die radiale Breitejcler Platten 1 größer ist als ihre Dicke^ (Fig. 2). Bei Einsatz von Ringsegmenten 1 gemäß Fig. 3 kann die Dicke d aber auch größer sein als die Breite H.

709881/0459

Die ringsegmentförmigen Platten 1 können, wie Fig, 4 zeigt, als' Vollplatte oder, wie Fig, 3 zeigt, als Hohlplatte ausgebildet sein. In beiden Fällen sind die radialen Einschnitte 2 vorgesehen, in die die C-förmigen Ringsegmente 3 eingreifen, wie dies Fig. 1 zeigt.

Ausführungsbeispiele für die Ringsegmente zeigen Figuren 5 und 6, In beiden Fällen ist der Querschnitt der Ringsegmente 3 C-förmig. In beiden Fällen ist auch ein Einschnitt 18 im oberen Schenkel des Ringsegments 3 vorgesehen, in den die radialen Streben in Umfangsrichtung benachbarter ringsegmentförmiger Platten 1 hineinreichen. Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt Löcher 6 für den Durchtritt von Kühlmittel und das in Fig. dargestellte hat anstelle der Löcher 6 Nuten 5. Durch die Nuten oder Löcher 6 kann Kühlmittel in axialer Richtung durch den durch die rings egmentförmigen Platten 1 und die Ringsegmente gebildeten Gefäß-Doppelmantel hindurchströmen.

Wie aus der Gesamtansicht in Fig, 1 ersichtlich, sind die ringsegmentförmigen Platten 1 lagenweise aufeinandergeschichtet, wobei, wie die rechte Seite der Fig, 1 zeigt, die Stoßstellen von in Umfangsrichtung benachbarter Platten 1 vorzugsweise um eine halbe Teilung versetzt angeordnet sind.

Durch axiale Durchbrechungen 4 in den Platten 1 sind die Spannkabel 10 hindurchgeführt, die durch Spannkopf 11, Druckmeßdos en ring 12 und Druckplatte 13 unter Vorspannung gesetzt werden können.

709881/0459

Als zusätzliche Sicherung für die Axialspannung durch die Spannkabel 10 sind erfindungsgemäß die Ringsegmente 3 mit C-förniigem Querschnitt vorgesehen. Die Ringsegmente 3 greifen mit ihren Schenkeln in radiale Einschnitte 2 der ringsegmentförmigen Platten 1 ein und verklammern jeweils übereinanderliegende Platten 1 miteinander. Reißen aus irgendeinem Grund die Spannkabel 10, so können die rings egmentförmigen Platten 1 dennoch nicht in axialer Richtung auseinanderfliegen, weil sie durch die C-förmigen Ringsegmente daran gehindert werden.

Die Festlegung der rings egmentförmigen Platten 1 in radialer Richtung wird einmal bewirkt durch Scherhülsen 15 oder -stifte, die in entsprechende Löcher 4 in den Platten 1 bis zur Hälfte hineingesteckt werden. Jeweils übereinanderliegende Platten 1 werden durch die Scherhülsen oder -stifte 15 so miteinander verbunden und können in radialer Richtung nicht ohne weiteres voneinander getrennt werden. Als zusätzliche Sicherung in radialer Richtung sind die Spannbänder 7, 8 vorgesehen, die um die rückwärtige Außenfläche der C-förmigen Ringsegmente herumgelegt und gespannt sind.

Die Kühlung der Behälterwand kann zweifach, nämlich einmal durch die Bohrungen 4 für den Durchti itt der Spannkabel 10 und zum anderen durch die Durchbrechungen 6 oder Nuten 5 in den Ringsegmenten 3 in axialer Richtung erfolgen.

Zwischen den Schenkeln der Ringsegmente 3 und den Platten 1 kann jeweils eine'Weichmetalldichtung 14 angeordnet sein. Die rings egmentförmigen Platten 1 sind im übrigen an den Stoßstellen miteinander verschweißbar, bevor sie durch die Ringsegmente zusätzlich noch mechanisch verklammert werden.

7 -

709881/0459

■Γ* ν.

Der erfindungsgemäße Druckbehälter kann mit einem einfachen aber auch doppelten, gegebenenfalls vorgespannten Boden 17 und Deckel 9 versehen sein.

Ein besonders gestaltetes Umfangsspannsystem kann für den erfindungsgemäßen Druckbehälter vorgesehen sein. Es besteht gemäß Fig, 7 und 8 aus mindestens zwei Spannsegmenten 16, die an die Außenseite des Druckbehälters angesetzt werden und eine entsprechend gekrümmte Innenumfangsflache besitzen. Die äußere Fläche der Spannsegmente 16 ist eben, kann aber in mehrere Teilflächen gebrochen sein, wie am besten Fig, 8 zeigt. Gegen diese ebenen Flächen an den Spannsegmenten 16 liegen Distanzplatten 19 und an diesen wiederum Spannschuhe 20, um die Spannkabel oder -bänder herumgelegt sind.

Die Anbringung des UmfangsSpannsystems erfolgt in der Weise, daß zunächst die Spannsegmente 16 an die Außenwand des Druckbehälters angeheftet werden. Anschließend werden die Spannschuhe über den Umfang verteilt angeordnet, wobei durch die Löcher 21 die Finger von hydraulischen Spanngeräten hindurchreichen und sich gegen die ebenen Flächen der Spannsegmente 16 anlegen. Die Spannkabel 18 werden dann um die Spannschuhe herumgelegt und mittels der Spanngeräte werden die Spannschuhe 20 unter elastischer Dehnung der Spannkabel oder -bänder 8 radial nach außen gezogen. In die auf diese Weise zwischen den Spannschuhen 20 und den Spannsegmenten 16 gebildeten Spalte werden die Distanzplatten 19 eingeschoben und dann die Spanngeräte abgenommen. Die Distanzplatten sind in ihrer Stärke so bemessen, daß beim Abnehmen der Spanngeräte die Spannkabel oder -bänder 8 noch unter elastischer Spannung stehen.

709881/0459

—yf V —

Der erfindungsgemäße Druckbehälter ist einfach und preiswert im Aufbau, weil er durch vorgefertigte Teile verhältnismäßig geringen Einzelgewichts aufgebaut werden kann, und erfüllt durch die doppelte Sicherung in axialer wie in radialer Richtung die Vorschriften für den Druckbehälterbau.

709881/0459

Leerseite

Claims

Ansprüche

Θ ,Ringen oder

Druckbehälter, dessen Wand ausVingsegmentförmigen, mit axialen Durchbrechungen, wie Bohrungen, für den Durchtritt von Spannkabeln und Kühlmitteln versehenen Stahl- oder Stahlgußplatten aufgebaut ist, die lagenweise aufeinandergeschichtet sind, wobei die Platten jeder Lage zu denen der darüber und darunter befindlichen, vorzugsweise um eine halbe Teilung, versetzt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1) an der äußeren Seite radiale Einschnitte (2) besitzen, in die im Querschnitt C-förmige Ringsegmente (3) unter axialer Verklammerung jeweils mindestens zweier, vorzugsweise zweier Paare, übereinanderliegender Platten, formschlüssig eingreifend angeordnet sind.
2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (3) mit ihrer Rückseite die geschlossene Außenfläche des Behälters bilden, um die Spannbänder (7, 8) herumgelegt sind.
3. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (3) Durchbrechungen (6), wie Bohrungen oder dergleichen, und/oder Nuten (5) für den Durchtritt von Kühlmitteln aufweisen.
4. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in miteinander fluchtende Löcher (4) jeweils zweier aufeinanderliegender rings egnaentförmiger Platten (1) Scherhülsen (15) oder -stifte eingesetzt sind.

709881/0459
5. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei unabhängig voneinander gebildete Kühlsysteme.
6. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umfangsspannsystern aus mehren Teilen besteht, nämlich aus mindestens zwei Spannsegmenten (16), Distanzplatten (19) und Spannschuhe (20), um die die Spannkabel oder -bänder (8) herumgelegt und gespannt sind.

709881/0459