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Mehrteiliger Schutzmantel
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Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Schutzmantel für einen unter
hohem Innendruck stehenden Druckbehälter, der den Druckbehälter mit kleinem Abstand
umgibt, wobei die Außserfläche des Druckbehälters und die Innenwand des Schutzmantels
über mehrere Auflagen auf kleinen Flächen in Berührung sind.
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Druckbehälter sind durch Wandstärke, Material und Form geeignet, Flüssigkeits-,
Dampf- und Gasdrücken zu widerstehen.
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DIe ideale Form für Druckbehälter ist die Hohlkugel, weil hier die
durch den Druck in der Wand entstehenden Spannungen überall qleich sind und infolgedessen
die Wandstärke am kleinsten wird. Kugelbehälter sind indessen schwierig herzustellen
und beanspruchen viel Platz beim Aufstellen. Die meisten Druckbehälter sind zylindrische
Gefäße. Sie bestehen
aus einem Mantel mit zu beiden Seiten angesetzten
gewölbten Böden. Diese können angeflanscht, angenietet oder angeschweißt werden.
Als Werkstoff wird bei der Herstellung eines Druckbehälters Stahlguß oder Stahlblech
verwendet.
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Die unter hohem Innendruck stehenden Druckbehälter können unter Umständen
unerwartet bersten. Neben den physikalischen, chemischen oder auch physiologischen
Auswirkungen des ausströmenden Mediums, können durch die Auswirkung des Behälters
(Druckwelle, Strahl- und Reaktionskräfte, fliegende BehälteTbruchstücke) erhebliche
und/oder sicherheitstechnische unzulässige Folgeschäden an benachbarten Anlagen-
und Gebäudeteilen verursacht werden. Bekannte Schutzmaßnahmen gegen die besagten
Auswirkungen, die beim Behälterbersten entstehen, wie sie z.B. in der OS 2 708 085
beschrieben sind, sind aufwendig und müssen frühzeitig eingeplant werden und erschweren
bzw.
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verhindern wiederkehrende Prüfungen des Druckbehälters.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Bersten eines unter
hohem Innendruck stehenden Behälters sich ergebenden Auswirkungen, wie Druckwelle,
Strahlkräfte zu minimieren und einen ausreichenden Schutz der Behälterumgebung vor
fliegenden Behälter- und Bruchstücken zu gewährleisten. Darüberhinaus sollen die
beim Druckbehälter erforderlichen wiederkehrenden Prüfungen ohne weiteres möglich
sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen mehrteiligen Schutzmantel
gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er mindestens eine axial angeordnete
scharnierartige Verbindung hat.
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Die Druckbehälter werden aus oben genannten Gründen vorwiegend als
zylinderförmige Behälter ausgebildet, die einen oder mehrere Rohranschlüsse für
die Mediumzufuhr ausweisen.
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Der unter hohem Innendruck stehende Druckbehälter ist erfindungsgemäß
von einem Schutzmantel umgeben, der aus mindestens zwei, vorzugsweise drei voneinander
trennbaren Einzelteilen besteht. Der zylinderförmige Teil des Druckbehälters ist
ebenfalls von einem zylinderförmigen Teil des Schutzmantels umgeben, der an seinen
beiden Enden über einen Klöpperboden bzw. Klöpperdecke abgeschlossen ist. Die innere
Form des Schutzmantels entspricht der äußeren Form des Druckbehälters. Erfindungsgemäß
weist der zylinderförmige Teil des Schutzmantels mindestens eine scharnierartige
Verbindung auf, die durch geeignete Halter am Behälter befestigt ist, so daß jedes
Segment des zylindrischen Teiles des Schutzmantels einzeln (wie eine Tür oder Klappe)
geöffnet werden kann.
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Ausreichender Schutz der Druckbehälterumgebung vor Bersten kann nur
dann gewährleistet sein, wenn der Druckbehälter in seinem vollen Umfang vom Schutzmantel
umgeben ist. Gemäß unseres Vorschlags wird dies dadurch erreicht, daß an den zylinderförmigen
Teil des Schutzmantels an beiden Enden nin Klöpperboden bzw. eine Klöpperdecke anschließen,
wobei die Verbindung zwischen den drei Einzelteilen erfin-dungsgemäß formschlüssig
ist. Besonders vorteilhaft kann eine formschlüssige Verbindung so hergestellt werden,
wenn der zylinderförmige Teil des Schutzmantels an seinen beiden Enden jeweils einen
nach innen kragenden Flansch hat und der Klöpperboden bzw. die Klöpperdecke mit
einem jeweils nach außen kragenden Flansch versehen sind, wobei im geschlossenen
Zustand des Schutzmantels sich die formschlüssige Verbindung ergibt.
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Fs l.st zwoclemaßig, die für die Mediumzufuhr erforderlichen Rohrleitungen
so am Druckbehälter anzuordnen, daß sie bei wip.derkehrendcn Prüfungen nicht demontiert
werden müssen.
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Günstige Stellen sind die Klöpperböden oder die Trennfuge des Berstschutzbehälters.
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Beim Druckbehälter kann. es während seines Betriebes im wesentlichen
aus drei Gründen zum Bersten kommen: Abnutzung des Materials, unerkannter Materialfehler
und Überschreitung des Berstdruckes. Beim Bersten wird die Druckwelle aufgefangen,
weil zwischen dem Druckbehälter und dem Schutzmantel ein kleiner Spalt ausgebildet
ist, der eine Volumenvergrößerung und langsame Abströmung über Leckagestellen ermöglicht.
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Eine Gasdichtheit wird beim erfindungsgemäßen Schutzmantel nicht gefordert,
wodurch ein Entweichen des Mediums möglich ist. Der Abstand zwischen dem Druckbehälter
und dem Schutzmantel wird gering gewählt, so daß die Schlagenergie des berstenden
Druckbehälters beim Auftreten auf ien Schutzmantel ohne Zusatzmaßnahmen vom Mantel
aufgenommen wird. Die Aussparungen für die Behälterabschlüsse (Rohrleitung, Instrumentierung)
und Abstützungen sowie nach Bedarf zusätzliche Druckentlastungsöffnungen sind so
dimensioniert, daß beim Bersten der Schutzmantel kurzzeitig die Druckhaltefunktion
übernimmt. Durch das so verzögerte Abströmen des Mediums wird die Wirkung einer
Druckwelle außerhalb des Schutzmantels verhindert oder auf ein zulässiges Maß verringert.
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Außerdem ergibt sich durch die verringerte Ausströmrate eine Abminderung
der Strahl- und Reaktionskräfte. Beim Behälter bersten verteilt sich din ausströmende
Medium zunächst im Spalt zwischen Behälter und Schutzamantel. Durch entprechende
Verteilung der Aussparungen und zusätzlichen Druckentlastungsöffnungen läßt sich
daher die Richtung der resultierenden Strahl- bzw. Reaktionskräfte beeinflussen.
Bei symmetrischen Anordnungen können die Reaktionskräfte nahezu kompensiert werden.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die beim Bersten eines Druckbehälters auftretenden vorhersehbaren Au;wirkungen
m wesentlichen unter Kontrolle gehalten werden können, wedurch unzulässige
Schäden
an benachbarten Anlagen- und Gebäudeteilen vermieden werden. Der Schutzmantel kann
nachträglich ausgebildet und an den Druckbehälter montiert werden, wobei die Montage/Demontage
des Schutzmantels bei wiederkehrenden Prüfungen ohne weiteres möglich ist.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen
hervor.
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Hierbei zeigen Fig. 1 einen im Schutzmantel angeordneten Druckbehälter,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen im Schutzmantel angeordneten Druckbehälter, Fig.
3 eine Verbindung zwischen dem zylindrischen Teil des Schutzmantels und der Klöpperdecke
im Längsschnitt.
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In Fig. 1 wird ein erfindungsgemäßer Schutzmantel 1 gezeigt, der aus
einem zylindrischen Teil 2, einer Klöpperdecke 3 und einem Klöpperboden 4 besteht.
Der zylindrische Teil 2 des Schutzmantels 1 ist über die scharnierartigen Verbindungen
5 in zwei Teile aufgeteilt. Für die Instrumentierung ist ein Deckel 7 vorgesehen,
der über den Stutzen 8 mit dem Schutzmantel 1 verbunden ist. Die Klöpperdecke 3
weist eine Öse 9 auf und der Klöpperboden 4 ist mit drei rohrartigen Füßen 10,11,17
bestückt.
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Fiq. 2 zeigt eine Draufsicht, in der zwei scharnierartige Verbindungen
5,6 zu erkennen sind, die an der Außenwand des zlindrischen Teiles 2 des Schutzmantels
1 angeordnet sind.
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Die Öse 9 ist in der Mitte der Klöpperdecke 3 angeordnet.
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Fig. 3 zeigt im Längsschnitt Teil eines Druckbehälters 1-und eine
Verbindung zwischen der Klöpperdecke 3 und dem zylindrischen Teil 2 des Schutzmantels
1. Die Klöpperdecke 3 weist einen nach außen kragenden Flansch 15 auf, dessen äußerer
Durchmesser dem inneren Durchmesser des zylindrischen Teiles 2 des Schutzmantels
1 entspricht. Das Ende des zylindrischen Teiles 2 des Schutzmantels 1 weist einen
nach innen kragenden Flansch 16 auf, der mit dem Flansch 15 eine formschlüssige
Verbindung herstellt.
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