DE3049015C2

DE3049015C2 -

Info

Publication number: DE3049015C2
Application number: DE19803049015
Authority: DE
Inventors: Mani Rhan Singh Dipl.-Ing. Pradhan; Walter Dipl.-Ing. 6800 Mannheim De Herzog
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1988-12-15
Also published as: DE3049015A1

Description

Die Erfindung betrifft einen aus lösbar miteinander verbundenen Teilen bestehenden Schutzmantel für einen Druckbehälter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Unter hohem Innendruck stehende Druckbehälter können auch bei normalen Betriebszuständen 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 sicherheitstechnisch unzulässige Folgeschäden an benachbarten Anlagen- und Gebäudeteilen verursacht werden.

Eine bekannte Schutzmaßnahme gegen die besagten beim Behälterber sten entstehenden Auswirkungen ist in der DE-OS 27 08 085 be schrieben. Der Berstschutz wird hier durch einen aus mehreren lösbar miteinander verbundenen Rohrschüssen bestehenden Mantel realisiert, der den Druckbehälter mit Abstand umgibt und sich über Distanzstücke an dessen Außenfläche abstützt. Die Rohrschüsse können untereinander durch Dehnschrauben verbunden sein; zusätz lich können die Rohrschüsse noch in axialer Richtung mittels Spannkabeln zusammengehalten sein. Der bekannte Schutzmantel hat nicht nur die Aufgabe, bei Versagen des Druckbehälters die Zerstö rung der gesamten Anlage zu verhindern, sondern er muß gleichzei tig die Funktion des zerstörten Druckbehälters übernehmen; d. h. der Schutzmantel muß nicht nur druckfest, sondern auch gasdicht sein. Da er aus miteinander verbundenen Rohrschüssen besteht, ist er nur für einen zylindrischen Druckbehälter geeignet. Er ist zudem aufwendig in der Herstellung, und sein Einbau in eine Anlage muß frühzeitig eingeplant werden. Außerdem verhindert oder zumin dest erschwert er wiederkehrende Prüfungen des Druckbehälters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die sich beim Bersten eines unter hohem Innendruck stehenden Behälters ergebenden Aus wirkungen wie Druckwelle und 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 ohne weiteres die beim Druckbehälter erfor derlichen wiederkehrenden Prüfungen sowie eine einfache Montage bzw. Demontage möglich sein.

Ein mehrteiliger Schutzmantel, der diese Aufgabe löst, ist in der DE-OS 30 42 629 beschrieben. Der Schutzmantel besteht aus zwei durch Scharniere verbundenen halbzylindrischen Teilen sowie einem ungeteilten Klöpperboden und einer ungeteilten Klöpperdecke. Zwi schen dem Druckbehälter und dem Schutzmantel sind kleinflächige Auflagen vorgesehen. Auch dieser Schutzmantel läßt sich nur bei im wesentlichen zylindrischen Druckbehältern verwenden; d. h. seine Einsatzmöglichkeiten sind begrenzt. Zudem wird bei der Montage bzw. Demontage des Schutzmantels relativ viel Platz benötigt.

Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Der Schutzmantel ist mittels Auflagen auf dem Druckbehälter so abgestützt, daß bei Temperaturveränderungen praktisch keine Zwangskräfte entstehen. Alternativ kann der Druckbehälter - ebenfalls zwängungsfrei - im Schutzmantel abgestützt sein. Zum Aufstellen des Druckbehälters vorgesehene Füße sind in diesem Fall am Schutzmantel angebracht. Einzelne Teile des Schutzmantels kön nen mit Ösen bzw. Haltevorrichtungen ausgestattet sein, um die Montage/Demontage noch zu vereinfachen. Die Halbschalen und die Schraubenverbindungen sind nach den bekannten Regelwerken gegen den Innendruck des Druckbehälters ausgelegt. Die Teilung des Schutzmantels in die beiden Halbschalen ist so gewählt, daß die Anschlußstutzen an den Stoßfugen der beiden Halbschalen hindurch geführt sind, wobei genügend Dehnungsspiel für die Anschlußstutzen gelassen ist.

Die Halbschalen und die Deckbänder können miteinander fluchtende Druckentlastungsöffnungen aufweisen.

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 Behäl ter ausströmende Gas. Eine Gasdichtheit wird beim erfindungsge mäßen 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 Auftreffen auf den Schutzmantel ohne Zusatzmaßnahmen vom Mantel aufgenommen wird. Die Öffnungen für die Anschlußstutzen sowie - falls vorhanden - für Druckent lastungsöffnungen 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 Verminderung der Strahl- und Reakti onskräfte.

Durch entsprechende Verteilung der Aussparung der Öffnungen für die Anschlußstutzen sowie der zusätzlichen Druckentlastungsöffnun gen läßt sich die Richtung der resultierenden Strahl- bzw. Reakti onskraft beeinflussen. Bei symmetrischen Anordnungen können die Reaktionskräfte nahezu kompensiert werden.

Der Schutzmantel, der im Betrieb unbelastet ist, läßt sich einfach und kostengünstig aus handelsüblichem Halbzeug herstellen und hat geringen Platzbedarf, auch bei der Montage/Demontage. Der Schutz mantel kann ohne weiteres nachträglich montiert und bei wiederkeh renden Prüfungen ganz demontiert werden. 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 Behälterberstver suchen mit Schutzmantel bewiesen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteran sprüchen sowie der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbei spiele im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor. Hierbei zeigt

Fig. 1.1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Schutzmantels im Schnitt nach der Linie D-D der Fig. 1.2,

Fig. 1.2 die Draufsicht auf den Schutzmantel gemäß Fig. 1.1,

Fig. 1.3 den Schutzmantel gemäß Fig. 1.1, von unten gesehen,

Fig. 1.4 einen Schnitt nach der Linie C-C der Fig. 1.2,

Fig. 2.1 eine Seitenansicht, teilweise gebrochen, eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2.2 die Draufsicht auf den Schutzmantel gemäß Fig. 2.1,

Fig. 2.3 einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 2.1.

Die Fig. 1.1 bis 1.4 zeigen einen Druckbehälter 1 mit einem Schutzmantel 2, der aus zwei dem Druckbehälter 1 angepaßten Halb schalen 3 und 4 besteht. Die Halbschalen 3 und 4 sind durch vier die Stoßfuge der Halbschalen überdeckende Deckbänder 5, 6, 7 und 8 aus Stahl und Schraubenreihen 9 und 10 miteinander verbunden. Die Schrauben sind von außen durch die Deckbänder 5, 6, 7 und 8 sowie durch den Schutzmantel 2 hindurchgesteckt und in innen an der jeweiligen Halbschale angeschweißte Muttern 11 eingeschraubt. Die Deckbänder 5, 6, 7 und 8 können einzeln durch Abschrauben demon tiert werden. In einem zwischen dem Druckbehälter 1 und dem Schutzmantel 2 vorhandenen Spalt 12 sind mehrere elastische Aufla gen 13 angeordnet, über die sich der Schutzmantel 2 auf dem Druck behälter 1 abstützt. Für die Rohranschlußstutzen 14, 15, 16 und 17 sind Öffnungen 18 in den Halbschalen 3 und 4 sowie weitere Öffnun gen 19 in den Deckbändern 5, 6, 7 und 8 vorgesehen. Die Rohran schlußstutzen 14, 15, 16 und 17 sind in einer vertikalen Ebene angeordnet.

In der Fig. 1.3 ist die Anordnung der Füße 22, auf denen der Druckbehälter 1 ruht, sowie der für die Füße 22 vorgesehenen Aus sparungen 23 in dem Schutzmantel 2 zu erkennen.

In den Fig. 2.1 bis 2.3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Schutzmantels 2 dargestellt, der auch hier aus zwei Halbschalen 3 und 4 besteht. Die Deckbänder 5, 6, 7 und 8 sind am Rand der Halb schale 4 mit Kehlnähten angeschweißt und überlappen den Rand der anderen Halbschale 3. In dem überlappten Bereich der Halbschale 3 ist eine Schraubenreihe 10 vorgesehen, durch welche die Halbscha le 3 mit den Deckbändern 5, 6, 7 und 8 verbunden ist. Die Muttern 11 sind auch hier an der Innenseite der Halbschale 3 angeschweißt.

Die Halbschalen 3 und 4 sowie die Deckbänder 5, 6, 7 und 8 weisen miteinander fluchtende seitliche Druckentlastungsöffnungen 20 auf. Für die Rohranschlußstutzen 14, 15, 16 und 17 sind im Schutz mantel 2 mehrere Öffnungen 18, 19 vorgesehen; sie liegen in einer Ebene. Der zwischen dem Druckbehälter 1 und dem Schutzmantel 2 bestehende Spalt 12 ist mit mehreren Auflagen 13 bestückt, über die sich der Schutzmantel 2 an dem Druckbehälter 1 abstützt.

In der Fig. 2.2 ist zu erkennen, daß der gewölbte Teil der ge schlossenen Halbschalen 3, 4 die Öffnung 18 für den Rohranschluß stutzen 14 sowie eine Druckentlastungsöffnung 21 aufweist.

Claims

1. Aus lösbar miteinander verbundenen Teilen bestehender Schutzman tel (2) für einen Druckbehälter (1) mit hohem Innendruck, der den Druckbehälter (1) mit kleinem Abstand umgibt, wobei die Außen fläche des Druckbehälters (1) und die Innenfläche des Schutz mantels (2) über mehrere Auflagen (13) auf kleinen Flächen in Be rührung sind und der Schutzmantel (2) Öffnungen (18) für vom Druckbehälter (1) nach außen führende Anschlußstutzen (14, 15, 16, 17) aufweist und aus zwei der Form des Druckbehälters (1) ange paßten Halbschalen (3, 4) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßfuge der Halbschalen (3, 4) durch mehrere Deckbänder (5, 6, 7, 8) abgedeckt ist und die Deckbänder (5, 6, 7, 8) durch Schrauben mit dem Schutzmantel (2) verbunden sind.

2. Schutzmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckbänder (5, 6, 7, 8) die Ränder der beiden Halbschalen (3, 4) soweit überlappen, daß in dem überlappten Bereich jeder Halbschale (3 bzw. 4) Platz für eine Schraubenreihe (10 bzw. 9) zur Befestigung der Deckbänder (5, 6, 7, 8) vor handen ist.

3. Schutzmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckbänder (5, 6, 7, 8) am Rand der einen Halbschale (4) angeschweißt sind und den Rand der anderen Halbschale (3) überlappen und daß in dem überlappten Bereich Deckbänder (5, 6, 7, 8) und Halbschale (3) durch eine Schraubenreihe (10) verbunden sind.

4. Schutzmantel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Schrauben von außen in innen an den Halbscha len (3, 4) angeschweißte Muttern (11) eingeschraubt sind.

5. Schutzmantel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Halbschalen (3, 4) und die Deckbänder (5, 6, 7, 8) miteinander fluchtende Druckentlastungsöffnungen (20) aufweisen.