DE3049015A1

DE3049015A1 - Mehrteiliger schutzmantel

Info

Publication number: DE3049015A1
Application number: DE19803049015
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 6800 Mannheim Herzog; Mani Rhan Singh Dipl.-Ing. Pradhan
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau 5000 Koeln GmbH; Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1982-07-15
Also published as: DE3049015C2

Description

Mehrteiliger Schutzmantel
Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Schutzmantel für einen unter hohem Innendruck stehenden Druckbehälter, der den Druckbehälter mit kleinem Abstand umgibt.
Unter hohem Innendruck stehende Druckbehalter können auch bei normalen Betriebszuständen unter Umständen unerwartet bersten. Neben den physikalischen, chemischen oder auch physiologischen Auswirkungen des ausströmenden Mediums können durch die Auswirkungen des Behälterberstens (Druckwelle, Strahl- und Reaktionskräfte, fliegende Behälterbruchstücke) 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. verhindern wiederkehrende Prüfungen des Druckbehälters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Bersten eines unter hohem Innendruck stehenden Behälters sich ergebenden Auswirkungen: wie Druckwelle, Strahlkräfte zu minimieren und ein Fliegen des Behälters oder seiner Bruchstücke zu verhindern und so einen ausreichenden Schutz der Behälterumgebung zu gewährleisten. Darüber hinaus sollen die beim Druckbehälter erforderlichen wiederkehrenden Prüfungen ohne weiteres möglich sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen mehrteiligen Schutzmantel gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er in mindestens zwei Teile miteinander lösbar verbunden sind, geteilt ist, und daß zwischen Druckbehälter und Schutzmantel im Betrieb keine Zwängungen auftreten, und vom Druckbehälter nach außen führende-Anschlüsse, Stutzen und dergleichen, frei durch Offnungew im Schutzmantel hindurchgeführt sind.
Druckbehälter werden üblicherweise als zylinderförmige Behälter ausgebildet, bestehend aus einem zylindrischen Mantel mit zu beiden Seiten angesetzten gewölbten Boden. Sie besitzen meist mehrere Rohranschlüsse. Zum Aufstellen sind in den meisten Fällen angeschweißte Halterungen oder Ständer vorhanden. Der vorgeschlagene Schutzmantel besteht im wesentlichen aus einer behälterähnlichen Schale, deren innere Form der Form des Druckbehälters entspricht und die den Druckbehälter'in einem Abstand umgibt. Der Schutzmantel soll gemäß der Aufgabe so ausgebildet sein, daß außer einem Schutz vor den Bersteffekten eine einfache Montage/ Demontage möglich sein soll. Die Teilung des Schutzmantels wird vorteilhaft so gewählt, daß Rohranschlußstutzen bzw.
Ständer für den Druckbehälter an den Teilfugen zwischen den beiden bzw. mehreren Teilen des Schutzmantels durchgeführt werden.
An den Teilfugen werden Ausnehmungen ausgebildet, die genügend Dehnung s. piel für die Rohranschlüsse bzw. Ständer lassen.
In einfachster Form wird die Verbindung der Schalenteile als Oberlappver indung ausgeführt.Die Überiappung wird hergestellt durch ein die Stoßfuge der Schalenteile überdeckendes Band, das an den oben erwähnten Ausnehmungen unterbrochen ist oder einen Einschitt besitzt. Das Band ist am jeweiligen Schalenteil mit einer Reihe von Schrauben entlang der Stoßfuge befestig, wobei die Schrauben von außen durchgesteckt, die Muttern innen am jeweiligen Schalenteil angeschweißt sind. Die Schraubenverbindung wird als gleitfeste Verbindung, als nicht geitfeste, auf.lochleibung beanspruchte Verbindung oder mittels Paßschrauben als Scherverbindung ausgeführt.
Die Schalenteile und Schraubenverbindung werden sinnvoller--weise nach den bekannten Regelwerken gegen den Innendruck des Behälters ausgelegt.
Bei Teilfugen parallel zur Zylinderachse des Behälters wird vorteilhaft je ein Schalenteil und Deckband mittels Schweißnähten so verbunden, daß eine' achsensymmetrische Anordnung entsteht. Dadurch entfällt jeweils eine Schraubenreihe pro Band.
Eine weitere vorteilhafte Verbindung kann über Flansche hergestellt werden, die die beiden oder mehrere Schalen aufweisen und die miteinander über Schrauben verbunden werden.
Es ist zweckmäßig, einzelne Teile des Schutzmantels mit Ösen bzw. Haltevorrichtungen zu versehen, um eine einfache Montage/ Demontage zu ermöglichen.
Der Schutzmantel kann mittels elastischer Auflagen auf den Behälter so abgestützt werden, daß bei Temperaturänderungen praktisch keine Zwangskräfte entstehen. Alternativ kann der Behälter im Schutzmantel (ebenfalls zwängungsfrei) abgestützt werden, wobei die Füße am Schutzmantel angebracht werden. Eine dritte Lösung ist die Befestigung des Schutzmantels an den Behälterfüßen, ohne zusätzliche Auflagen oder Abstützungen zwischen Behälter und Schutzmantel.
Beim Bersten des Druckbehälters verteilt sich das ausströmende Medium zunächst im Spalt zwischen Druckbehälter und Schutzmantel. Der Spalt bewirkt eine Volumenvergrößerung für das aus dem Behälter ausströmende Gas. 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 den Schutzmantel ohne Zusatzmaßnahmen vom Mantel aufgenommen wird. Die Aussparung für die Behälterabschlüsse (Rohrleitung, Instrumentierung) und Abstützungen sowie nach Bedarf zusätzlich Druckentlastungsöffnungen sind so dimensioniert, daß beim Bersten der Schutzmantel kurzzeitig die Druckhaltefunktion übernimmt. Durch das so verzögerte Abströmen des Mediums wird der Aufbau einer Druckwelle außerhalb des Schutzmantels verhindert oder auf ein zulässiges Maß verringert. Außerdem ergibt sich durch die verringerte Ausströmrate eine Abminderung der Strahl- und Reaktionskräfte.
Durch ents:echende Verteilung der Aussparung und zusätzlichen DruckenWlastungsöffnungen läßt sich die Richtung der resultierenden Strahl- bzw. Reaktionskraft beeinflussen. Bei iYmmetrischen Anordnungen können die Reaktionskräfte nahezu kompensiert werden.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die beim Bersten eines Druckbehälters auftretenden vorhersehbaren Auswirkungen unter Kontrolle gehalten werden, wodurch unzulässige Schäden an benachbarten Anlagen- und Gebäudeteilen vermieden werden können. Der Schutzmantel kann ohne weiteres nachträglich montiert werden und bei wiederkehrenden Prüfungen ganz demontiert werden.
Der Schutzmantel, der im Betrieb unbelastet ist, läßt sich einfach und kostengünstig aus handelsüblichem Halbzeug herstellen und hat geringen Platzbedarf, auch für Montage/Demontage. In vielen Fällen wirkt der Schutzmantel auch als Schutz des Behälters gegen Einwirkungen aus Versagen benachbarter Komponenten. Die funktionale Wirksamkeit solcher Schutzmäntel wurde durch eine Reihe von Behälterberstversuchen mit Schutzmantel bewiesen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor.
Hierbei zeigen Fig. 1.1 einen Längsschnitt des Schutzmantels bestehend aus zwei Schalen, die über Deckbänder und Schraubenverbindung zusammengehalten werden (überlappverbindung des Schutzmantels).
Fig. 1.2 eine Draufsicht auf den Schutzmante-l gemäß Fig. 1.1 Fig. 1.3 eine Untersicht auf den Schutzmantel gemäß Fig. 1.1 Fig. 1.4 einen Schnitt entlang der Linie C-C gemäß Fig. 1.2 Fig. 2.1 einen ineinandersteckbaren Schutzmantel, der sich aus zwei überlappenden Schalen besteht Fig. 2.2 eine Draufsicht auf den Schutzmantel gemäß Fig. 2.1 Fig. 2.3 einen Längsschnitt zu Fig. 2.1 Fig. 3.1 einen Schutzmantel bestehend aus drei.Tailen, die mit Flansch- und Überlappverbindung zusammengehalten werden Fig. 3.2 eine Draufsicht zu Fig. 3.1 Fig. 4.1 eine weitere Ausführung des Schutzmantels mit Flanschverbindung Fig. 4.2 eine Seitenansicht zu Fig. 4.1 In Fig. 1 ist im Längsschnitt der Druckbehälter 1 mit dem erfindungsgemäßen Schutzmantel 2 in überlappkonstruktion dargestellt. Der Schutzmantel 2 besteht aus Schalen 3 und 4. Die Schalenteile 3 und 4 sind über vier, die Stoßfuge der Schalenteile übe-deckende, Deckbandabschnitte 5, 6, 7 und 8 und Schraubenreihen 9 und 10 miteinander verbunden. Die Schraubei sind durch Bänder und Schutzmantel durchgesteckt. Die muttern 11 sind innen an den jeweiligen Schalenteilen angeschweißt. )ie Stahlbänder können einzeln durch Abschrauben demontiert werden. Im Spalt 12 sind zwischen Druckbehälter 1 und Schutzmantel 2 mehrere elastische Auflagen'vorhanden, über die sich der Schutzmantel auf dem Behälter abstützt.
Für die Rohranschlußstutzen 14, 15, 16 und 17 sind Aussparungen 18 in den Schalenteilen und 19 in den Stahlbändern angebracht. Die Rohranschlußstutzen sind in einer Ebene angeordnet.
In der Draufsicht (Ansicht A), Fig. 1.2 bzw. im Schnitt, Fig. 14, ist die Anordnung des Deckbandes im gewölbten Teil mit den Schraubenverbindungen dargestellt.
In Schnitt B-B Fig. 1.3 ist die. Anordnung der Füße 22 und die Aussparungen 23 dafür dargestellt.
In Fig. 2.1 ist eine andere Ausführung des erfindungsgemäßen Schutzmantels mit Überlappverbindung dargestellt. Der Schutzmantel 2, der den Druckbehälter 1 umgibt, besteht aus Schalen bßw) - A -3 und 4. Das Deckband 5F,isan der Schale s mit Kehlnähten angeschweißt und mit Schale 3 über einer Reihe von Schrau-10 benverbindungenfso verbunden, wobei die Muttern an der Innenseite der Schale 3 angeschweißt sind.
Für die Rohranschlußstutzen 14, 15, 16 und 17 und die seitlichen Abströmöffnungen (20) sind im Schutzmantel 2 mehrere Aussparungen 18, 19 vorgesehen. Der zwischen dem Druckbehälter 1 und dem Schutzmantel 2 bestehende Spalt 12 ist mit mehreren Auflagen 13 bestückt, über die der Druckbehälter im Schutzmatitcl gelagert ist.
Aus der in Fig. 2.2 gezeigten Draufsicht ist das Überlappen der Schalen 3, 4 z,u erkennen, wobei der gewölbte Teil der geschlossenen Schalen 3, 4 Aussparung 18 für den Rohranschlußstutzen 14 und Abströmöffnungen 21 aufweist.
Der Längsschnitt (Fig. 2.3) entlang der Verbindungsstelle der Schalen 3, 4 zeigt den Druckbehälter 1 und den Schutzmantel 2. Der Spalt 12 zwischen dem Druckbehälter 1 und dem Schutzmantel 2 ist mit Auflagen 13 bestückt. Die Rohranschlußstutzen 14, 15, 16 und 17 sind in einer Ebene angeordnet. An der Verbindungsstelle sind Deckbander und die Schale 3 eben bzw. einfach gekrümmt ausgeführt, wodurch sie ineinandersteckbar sind.
In Fig. 3.1 ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen Schutzmantels 2 mit Flansch- und Überlappverbindung dargestellt, der den Druckbehälter 1 aufnimmt. Der Druckbehälter 1 ist mit vier Füßen 22 versehen. Die Rohranschlußstutzen 14, 16 sind an beiden Enden und der Rohranschlußstutzen 15, 17 an der Seite angeordnet. Der Schutzmantel 2 besteht aus drei voneinander trennbaren Schalen 3, 4, 24, die im unteren Bereich über die Flansche 25, 26, 27 und Schraubenreihe 30 miteinander verbunden sind.
Schalen 3 und 4 selbst sind mit drei Deckbändern 5, 6 und 7, die mit Schraubenreihen 9, 10 mit den Schalen verbunden sind, zusammengehalten.
Die Schrauben werden, wie in Fig durch Schalen und Bänder durchgesteckt. Die Muttern 11 sind an der Innenseite der Schalen angeschweißt.
Im Spalt 12 zwischen dem Schutzmantel 2 und dem DruckbehElter 1 sind, iehe Fig. 3.1, Auflagen 13 angeordnet, über die der Schutzmantel 2 auf den Druckbehälter aufgelagert ist.
in Fig. 4.1 ist eine weitere Variante des Schutzmantels 2 mit Flansc verbindung gezeigt, wobei der Schutzmantel 2 und der Druckbehälter 1 horizontal angeordnet sind. Der Druckbehälter 1 ist mit vier Füßen 22 versehen und die Rohranschlußstutzen 14, 15,'16, 17 sind an der Verbindungsstelle zwischen den Schalen angeordnet. Der Spalt 12 ist mit Auflagen 13 bestückt, über die der Schutzmantel auf dem Druckbehälter aufgelagert ist. Die Schalen sind miteinander durch Flansche 28, 29, die mit den Schalen verschweißt sind, verbunden. In Fig. 4.2, Seitenansicht zu Fig. 4.1 sind die Anordnungen der Flansche, Schalen etc. nochmals dargestellt.

Claims

A n 5 p r ü c h e Mehrt' iliger Schutzmantel für einen unter hohem Innendruck stehenden Druckbehälter, der den Druckbehälter mit kleinem Abstand umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzmantel (2) in mindestens zwei Teile (3, 4), die miteinander durch Schraubenreihen 9, 10 und Deckbänder (5, 6, 7, 8) lösbar verbunden sind, geteilt ist, und daß zwischen Druckbehälter (1) und Schutzmantel (2) im Betrieb keine Zwängungen auftreten und vom Druckbehälter (1) nach außen führende Anschlüsse (14, 15, 16, 17) Stutzen und dergleichen frei durch Öffnungen (19) im Schutzmantel (2) hindurchgeführt sind.
2. Schutzmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (3, 4) des Schutzmantels (2) als ineinandersteckbare Schalen ausgebildet sind, die an ihrer Überlappung miteinander durch Schraubenreihe (10) verbunden sind, und Abströmöffnungen aufweist.
3. Schutzmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzmantel (2) am Bodenbereich eine zusätzliche Teilung am Umfang aufweist, die miteinander über Flansche (25, 26, 27) und Schraubenreihe (30) verbunden sind, die am Mantelbereich und Deckenbereich miteinander durch Schraubenreihe 9, 10 und Deckbänder (5, 6, 7) verbunden sind, und Abströmöffnungen aufweist.
4. Schutzmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenteile (3, 4) des Schztzmantels (2) Flansche (28, 29) aufweisen, die miteinander durch Schraubenreihe (30) verbunden sind.