DE2756295C3

DE2756295C3 - Frame construction for a pressure vessel with semicircular head pieces

Info

Publication number: DE2756295C3
Application number: DE19772756295
Authority: DE
Inventors: Charles W. Fairview Pa. Smith Jun. (V.St.A.)
Original assignee: Autoclave Engineers Inc Erie Pa (vsta)
Current assignee: Autoclave Engineers Inc Erie Pa (vsta)
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2756295B2; JPS5385609U; FR2374077A1; DE2756295A1; GB1550075A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rahmenkonstruktion für einen Druckbehälter mit durch Abstandhalter in einen Abstand gehaltenen halbrunden Kopfstücken und einem Halteband, daß so um die Kopfstücke herumgewickelt ist, daß es mehrere Bandabschnitte bildet.The invention relates to a frame structure for a pressure vessel with spacers in one Spaced semicircular headers and a strap that wrapped around the headers is that it forms several sections of tape.

Bei derartigen Druckbehältern dient die Rahmenkonstruktion dazu, um eine längs der Behälterachse wirkende Kraft aufzunehmen und so die Kopfstücke in ihrer Lage zu sichern. Bei der bekannten Rahmenkonstruktion sind die beiden halbrunden Kopfstücke durch Abstandhalter miteinander verbunden. Um die gesamte Rahmenkonstruktion sind Metallbänder ohne jede größere Vorspannung um den Druckbehälter herumgelegt (US-PS 34 76 281).In such pressure vessels, the frame structure is used to move along the axis of the vessel absorb the acting force and thus secure the head pieces in their position. With the known frame construction the two semicircular head pieces are connected to one another by spacers. To the whole Frame construction, metal strips are placed around the pressure vessel without any major pretensioning (U.S. Patent 3,476,281).

Zur Erhöhung der Festigkeit von Geschützrohren ist das Umwickeln eines zentralen Rohres mit Draht von rechteckigem Querschnitt bekanni. Nach einer Methode wird das Band stark erhitzt aufgewickelt und anschließend verschweißt. Nach der Abkühlung ist das Rohr vorgespannt. Nach einer anderen Methode wird ein kaltes Band mit einer Spezialmaschine aufgewickelt, die die Spannung in jeder Schicht so regelt, daß die günstigste Spannungsverteilung in der Rohrwand erreicht wird. Es ist auch bekannt, nach gleicher Weise Reaktionsbehälter der chemischen Industrie für chemische Prozesse mit Drücken von 200 bis 700 atü als Wickelbehälter auszuführen, um die erforderliche Druckfestigkeit zu erzielen.To increase the strength of gun barrels, wire around a central barrel rectangular cross-section bekanni. According to one method, the tape is wound up and heated strongly then welded. After cooling, the pipe is pre-tensioned. Another method will be a cold tape wound with a special machine, which regulates the tension in each layer so that the most favorable tension distribution in the pipe wall is achieved. It is also known, in the same way, for chemical reaction vessels in the chemical industry Processes with pressures of 200 to 700 atmospheres can be carried out as wrapping containers to achieve the required To achieve compressive strength.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rahmenkonstruktion der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die Belastung der die Kopfstücke miteinander verbindenden Bandabschnitte verbessert ist.The invention is based on the object of providing a frame structure of the type mentioned at the beginning to improve in such a way that the stress on the tape sections connecting the head pieces to one another is improved.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der innerste Abschnitt des Haltebandes eine vorbestimmte Spannung aufweist und daß jeder drauffolgende Bandabschnitt eine so viel höhere Spannung aufweist, daß sich bei einer Belastung der Rahmenkonstruktion eine gleichmäßige Spannungsverteilung von Abschnitt zu Abschnitt ergibt.To solve this problem, the invention provides that the innermost portion of the retaining strap a has a predetermined tension and that each subsequent section of tape is so much higher Tension has that, when the frame structure is loaded, there is an even distribution of tension results from section to section.

Das Halteband wird also so gewickelt, daß die äußerste Lage einer Vorspannung ausgesenzt ist. Wird die Rahmenkonstruktion belastet, werden daher die innersten Lagen bzw. Bandabschnitte, die normalerweise den größeren Teil der Last aufnehmen, so daß die Gefahr einer Überlastung besteht, sozusagen erst dann belastet, wenn die äußeren Lagen bzw. Bandabschnitle ihren Anteil an der Last aufgenommen haben. Auf diese Weise führt die Vorspannung der äußeren Lagen zu einer mehr oder weniger gleichmäßigen Verteilung der Last auf die verschiedenen Abschnitte des Haltebands. Zum Vorspannen des äußersten Bandabschnittes stehen zwei Verfahren zur Verfügung. Einerseits kann man während des Aufwickeins des Haltebands dessen Durchhang bzw. Vorspannung von Lage zu Lage so regeln, daß die gewünschte Vorspannung erzielt wird. Andererseits kann man das Halteband jeweils unter gleicher Spannung aufwickeln und die Rahmenkonstruktion so aufspreizen, daß die innersten Bänder bis über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gedehnt werden, so daß sie eine größere Länge beibehalten, wenn die Rahmenkonstruktion wieder entlastet wird.The tether is so wound that the outermost layer of a bias is removed. Will the frame structure is loaded, therefore the innermost layers or tape sections, which are normally take up the greater part of the load, so that there is a risk of overload, so to speak only then loaded when the outer layers or tape sections have absorbed their share of the load. To this Way, the bias of the outer layers leads to a more or less even distribution of the Load on the different sections of the tether. Stand to pretension the outermost section of the belt two methods are available. On the one hand you can during the winding up of the strap Adjust sag or pretension from layer to layer so that the desired preload is achieved. On the other hand, you can wind the retaining strap and the frame structure under the same tension Spread open so that the innermost ligaments are stretched beyond their elastic limit, see above that they maintain a greater length when the frame structure is relieved again.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert, in der zeigtAn embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a schematic drawing in which shows

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Rahmenkonstruktion und des um sie herumgelegten Haltebands,Fig. 1 is a side view of a frame structure and the strap around them,

F i g. 2A ein Belastungsdiagramm einer Rahmenkonstruktion undF i g. 2A shows a load diagram of a frame structure and

Fig.2B ein Beiastungsdiagramm der erfindungsgemäßen Rahmenkonstruktion.2B shows a loading diagram of the invention Frame construction.

In Fig. 1 ist im Grundriß eine Rahmenkonstruktion zum Aufnehmen axialer Kräfte dargestellt, wie sie z. B. in der US-PS 34 76 281 beschrieben ist. Sie umfaßt zwei halbrunde Kopfstücke 1 und 2, die durch Abstandhalter 4 und 5 in einem Abstand voneinander gehalten werden. In die Rahmenkonstruktion ist ein Reaktionsbehälter 3 eingebaut. Um die Rahmenkonstruktion ist ein Halteband 6 herumgewickelt, um die Axialkräfte aufzunehmen, die auftreten, wenn der Reaktionsbehälter 3 unter Druck gesetzt wird. Das oder jedes Halteband 6 ist von innen nach außen gewickelt. In Fig. 1 ist eine innere Lage bzw. ein innerer Bandabschnitt mit A und eine äußere Lage bzw. ein äußerer Bandabschnitt mit B bezeichnet.In Fig. 1, a frame structure for absorbing axial forces is shown in plan, as z. B. in US-PS 34 76 281 is described. It comprises two semicircular head pieces 1 and 2, which are held at a distance from one another by spacers 4 and 5. A reaction vessel 3 is built into the frame structure. A retaining band 6 is wrapped around the frame structure in order to take up the axial forces which occur when the reaction vessel 3 is pressurized. The or each retaining strap 6 is wound inside out. In FIG. 1, an inner layer or an inner band section is designated by A and an outer layer or an outer band section is designated by B.

Da bei der bekannten Rahmenkonstruktion das oder jedes Halteband ohne größere Vorspannung aufgewikkelt wird, ist die Belastung der innersten Lage A erheblich höher als die der äußeren Lage, wie dies aus der mit »bekannt« bezeichneten Kurve in Fig. 2 ersichtlich ist. Wird das Halteband jedoch gemäß Fig. 2B in jeder Lage bzw. jedem Abschnitt vorgespannt und dann durch den Reaktionsbehälter belastet, ergibt sich zwischen den inneren und äußeren Lagen eine wesentlich gleichmäßigere Spannungsverteilung, wie es in Fig. 2A die Kurve mit der Bezeichnung »mit Vorspannung« zeigt.Since, in the known frame construction, the or each retaining strap is wound up without any major pretensioning, the load on the innermost layer A is considerably higher than that on the outer layer, as can be seen from the curve labeled "known" in FIG. However, if the retaining strap is pretensioned in every layer or every section as shown in FIG. 2B and then loaded by the reaction container, a significantly more uniform stress distribution results between the inner and outer layers, as shown in FIG. 2A with the curve labeled "with pretension " shows.

Bei dem erwähnten ersten Herstellungsverfahren kann das oder jedes Halteband so aufgewickelt werden. daß die inneren Lagen absichtlich einen Durchhang erhalten, während die äußeren Lagen mit Absicht vorgespannt werden. Zu diesem Zweck kann man zwischen den Kopfstücken 1 und 2 zeitweilig einen Abstandhalter anordnen, der jedesmal verstellt werden kann, bevor eine weitere Lage um die gesamte Rahmenkonstruktion herumgelegt wird. Der verstellbare Abstandhalter wird beim Aufbringen jeweils einer der gleichmäßig gespannten Bandabschnitte verkürzt. so daß sich die Kopfstücke einander nähern. Nach dem Auflegen des äußeren Bandes ermöglicht es der zeitweilig benutzte Abstandhalter den Kopfstücken 1 und 2, sich an den Abstandhaltern 4 und 5 abzustützen.In the case of the first manufacturing method mentioned, the or each retaining band can be wound up in this way. that the inner layers are given slack on purpose, while the outer layers are intentionally given slack be biased. For this purpose one can temporarily place one between the head pieces 1 and 2 Arrange spacers that can be adjusted each time before another layer around the whole Frame construction is lying around. The adjustable spacer becomes one each time it is applied the evenly tensioned strap sections are shortened. so that the head pieces approach each other. After this The temporarily used spacer enables the head pieces 1 to be placed on the outer band and 2, to be supported on the spacers 4 and 5.

In weniger kritischen Anwendungsfällen können sich die Kopfstücke gegebenenfalls während des gesamten Wickelvorganges an den Abstandhaltern 4 und 5 abstützen. In diesen Fällen wird die auf jede Lage aufzubringenden Vorspannung mit Hilfe der Zugkraft geregelt, die beim Aufwickeln des Bandes um dieIn less critical applications, the head pieces can possibly be during the entire Support the wrapping process on spacers 4 and 5. In these cases the will apply to each location Applied bias regulated with the help of the tensile force that is applied when winding the tape around the

Rahmenkonstruktion aufgebracht wird. Bei jeder Windungslage wird die Zugkraft gesteigert, um so die Vorspannung zu erhöhen.Frame construction is applied. The tensile force is increased with each winding position, so that the Increase bias.

Bei dem eingangs genannten zweiten Verfahren zum Vorspannen der Haltebandlagen gegenüber der Rahmenkonstruktion werden die Bandabschnitte mit einer mehr oder minder weniger gleichmäßigen Spannung von innen nach außen aufgewickelt, worauf die gesamte Rahmenkonstruktion dadurch vorgespannt wird, daß die Kopfstücke 1 und 2 auseinandergezogen werden, bis die innersten Bänder über ihre Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht sind, so daß sie nach dem Aufheben der Anspannung eine bleibende Dehnung aufweisen. Zur Anwendung dieses Verfahrens kann es erforderlich sein, beim Wickeln der Rahmenkonstruktion verkürzte Abstandshalter zu benutzen, so daß nach dem Bewickeln, Vorspannen und Entspannen infolge der dabei auftretenden Dehnung der Bandlagen die Rahmenkonstruktion immer im entspannten Zustand die richtigen Abmessungen erhältIn the case of the second method mentioned at the outset for pre-tensioning the tether layers with respect to the frame structure the tape sections with a more or less less uniform tension wound from the inside out, whereupon the entire frame structure is pretensioned in that the head pieces 1 and 2 are pulled apart until the innermost ligaments are beyond their elastic limit are stressed so that they have a permanent elongation after releasing the tension. To the Using this procedure it may be necessary to shorten the frame structure when winding To use spacers so that after winding, pretensioning and relaxing as a result of The resulting stretching of the tape layers always keeps the frame construction in the relaxed state is given the correct dimensions

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Frame construction for a pressure vessel with spacers held at a distance semicircular headers and a strap that is wrapped around the headers so that it forms a plurality of band sections, characterized in that the innermost section of the Holding band has a predetermined tension and that each subsequent band section one has so much higher tension that when the frame structure is loaded a uniform Stress distribution from section to section results