DE3220062C2 - Druckbehälter für fließfähige Stoffe - Google Patents

Abstract

Ein Druckbehälter für fließfähige Stoffe wird von einem Mantel aus vier einander durchdringenden Teilzylinderschalen (10) gebildet, deren parallele Achsen (11) im Querschnitt ein Rechteck definieren. Jede Behälterstirnwand (14) besteht aus vier Viertelböden (15), die Teile eines aus einer Ronde tiefgezogenen gewölbten Bodens sind, sowie aus einer Mittelschale (16) und zwei Seitenschalen (17), die kreuzförmig zwischen diese Viertelböden (15) eingefügt sind. Durch innendruck-Beaufschlagung des fertig zusammengebauten Behälters werden die beiden Stirnwände (14) derart verformt, daß sie jeweils eine im wesentlichen kontinuierliche räumliche Wölbung erhalten.

Description

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Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter für fließfähige Stoffe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein derartiger Druckbehälter ist aus der deutschen ω Offenlegungsschrift 29 51 554 bekannt. Bei dem bekannten Behälter wird der Mantel von zwei oder drei nebeneinander liegenden, einander durchdringenden Teilkreiszylindern und jede Stirnwand aus zwei räumlich gewölbten Halbböden und einer zwischen diese eingefügten Teilzylinderschalen gebildet. Die an die Teile des Behältermantels anschließenden Kanten der Halbböden folgen deren Krümmung, und ebenso sind auch die miteinander verbundenen Kanten der mittleren Bodenschale und der beiden Halbböden in gleicher Weise gekrümmt Die Stirnwand ist also ebenso wie der Behältermantel ausschließlich aus gewölbten Flächenelementen aufgebaut, was eine hohe Eigendnickfestigkeit des Behälters gewährleistet

Der bekannte Behälter eignet sich aufgrund seiner Gesamtform in erster Linie für breite und flache (oder auch schmale und hohe) Profile. Insbesondere bei quadratischen und sich einem Quadrat nähernden Profilen geht dagegen ein wesentlicher Teil der verfügbaren Querschnittsfläche verloren.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 25 54 717 ist zwar ein aus Teilzylinderschalen aufgebauter Behälter bekannt, der dank seiner insgesamt quaderförmigen Gestalt hohe Raumausnützung ermöglicht. Dieser Behälter ist aber nur sehr bedingt druckfest und jedenfalls für unter Druck stehende Gase nicht verwendbar.

Aus der deutschen Patentschrift 18 08 755 ist ferner ein rechteckiger Behälter bekannt, dessen Wände ebenfalls aus teilzylindrischen Schalen aufgebaut sind. Auch dieser Behälter bietet sehr gute Ausnützung eines quaderförmigen Raumes, doch wird hier Druckfestigkeit im wesentlichen nur über den vorhandenen, sehr stabilen kastenförmigen Rahmen erzielt.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 75 07 589 ist weiterhin ein Druckbehälter bekannt, dessen Mantel von vier einander durchdringenden Teilzylinderschalen mit parallelen Längsachsen gebildet ist, wobei die jeweils paarweise gemeinsamen Tangenten der Teilzylinderschalen ein Rechteck bilden. Die beiden Behälterböden werden jedoch dort jeweils von fünf einzelnen Elementen, nämlich vier an die Teilzylinderschalen angesetzten Bodenhälften und einer zentralen Kugelschale, gebildet, wobei zwischen den vier Bodenhälften und der Kugelschale eine Viereck-Konstruktion aus Flachteilen eingefügt ist. Diese Bodenkonstruktion ist in der Herstellung verhältnismäßig aufwendig und führt bei höheren Drücken dazu, daß an den Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Bodenelementen und den Flachteilen gewisse Spannungsspitzen auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter zu schaffen, der bei hoher Eigendruckfestigkeit eine möglichst gute Ausnutzung des üblicherweise zur Verfügung stehenden Rechteckprofils gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegeben. Der danach ausgebildete Behälter hat in seinem Gesamtquerschnitt die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken und bietet somit bei einer vertretbaren Anzahl von miteinander zu verschweißenden einzelnen Wandelementen optimale Ausnutzung eines rechteckigen Querschnitts. Gleichzeitig wird die hohe Eigensteifigkeit, wie sie bei dem eingangs beschriebenen Behälter nach dem Stand der Technik vorhanden ist, beibehalten, ohne daß es dazu eines versteifenden Rahmens bedürfte.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist für die Druckfestigkeit der Stirnwände besonders vorteilhaft, wobei die in Anspruch 3 angegebene Gestaltung herstellungstechnisch günstig ist. Dabei ist der nach einem der Ansprüche 4 bis 6 vorgesehene Stirnring als Verformungslehre zur Vermeidung übermäßiger Spannungsunterschiede und unerwünschter Faltenbildung beim Auswölbungsvorgang günstig. Der Stirnring kann gleichzeitig zur Verbindung des Behälters mit einem Stirnrahmen dienen. Die Gestaltung des

Behälters nach Anspruch 7 ist dann zu bevorzugen, wenn der zur Verfügung stehende Querschnitt die sehr übliche Rechteckform hat und der Behältermantel aus vier teiJkreisförmigen Zylinderschalen aufgebaut ist

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Behälters und

F i g. 2 eine Stirnansicht dieses Behälters zeigt.

Gemäß der Zeichnung wird der Behältermantel von vier Schalen 10 gebildet, die Teile von vier einander durchdringenden Kreiszylindern mit zur Behälterlängsachse parallelen Achsen und gleichen Radien sind. Die Achsen der Zylinder sind in Fig.2 mit 11 bezeichnet und bilden im Querschnitt ein Rechteck, so daß auch die jeweils paarweise an die Zylinderschalen gelegten Tangenten ein Rechteck bilden. Dieses Tangentenrechteck entspricht in seiner Form dem zur Verfügung stehenden, durch die in Fig.2 gezeigten vier Eckbeschlage definierten Profil und ist nur geringfügig kleiner als dieses. Die vier Teilzylinderschalen 10 sind miteinander verschweißt und bilden in Behälterlängsrichtung verlaufende, nach innen eingezogene Sicken 13, die die Steifigkeit des Behälters erhöhen.

Die beiden Stirnwände 14 des Behälters sind jeweils aus vier Viertelböden 15, einer in F i g. 2 senkrecht verlaufenden Mittelschale 16 und zwei in Fig.2 horizontal verlaufenden Seitenschalen 17 gebildet. Die vier Viertelschalen 15 bilden, wie sich Fig. 1 und 2 w entnehmen läßt, Teile eines beispielsweise korbbcgenartig räumlich gewölbten Behälterbodens. Die an die Stirnkante der jeweiligen Teilzylinderschale 10 des Mantels angeschweißte Kante jedes Viertelbodens 15 folgt der kreisförmigen Krümmung dieser Teilzylinder- ) > schale, während die beiden in Längsschnittebenen verlaufenden, in F i g. 2 gezeigten Kanten jedes Viertelbodens rechtwinklig zueinander verlaufen und sich auf der betreffenden Achse 11 der Teilzylinderschale 10 treffen.

Die Mittelschale 16 der Stirnwand 14 ist zwischen die in Fig.2 senkrechten Kanten der Viertelböden eingeschweißt. Die beiden Seitenschalen 17 sind jeweils zwischen die einander zugewandten in F i g. 2 horizontalen Kanten übereinander liegender Viertelböden sowie die freie Kantenlänge der Mittelschale 16 eingeschweißt. Die Mittelschale 16 und die beiden Seitenschalen 17 sind längs der Linien 18, die gemäß Fig.2 die Tangenten jeweils zweier benachbarter Teilzylinderschalen 10 bilden, gekantet und über zwickeiförmige Abschlußbleche 19 im Bereich der Sicken 13 an die Außenwände der Teilzylinderschalen 10 des Mantels angeschweißt.

Die Eckbeschläge 12 sind, wie in der Zeichnung angedeutet, durch horizontale und senkrechte Profileiemente 20 sowie durch weitere in der Zeichnung nicht dargestellte Diagonalverstrebungen zu jeweils einem Stirnrahmen miteinander verbunden, mit dem die jeweilige Stirnwand 14 über einen Stirnring 21 — gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer thermischen Isolierung — oder auch über Stirnsättel oder in sonstiger Weise verbunden ist.

Die vier Viertelböden 15 werden durch Zerschneiden eines einzigen tiefgezogenen Behälterbodens längs zweier zueinander senkrechter Schnittlinien hergestellt und dann unter Einfügen der Mittelschale 16 und der beiden Seitenschalen 17 miteinander verschweißt Das zwischen den beiden Seitenschalen 17 liegende rechtekkige Mittelstück der Mittelschale 16 ist dabei zunächst im wesentlichen eben. Die so aufgebauten Stirnwände mit den angekanteten vier zwickelartigen Abschlußblechen 19 werden dann mit den vier zu dem Behältermantel verschweißten Teilzylinderschalen zu einem geschlossenen Behälter verschweißt. Dieser Behälter wird einem erhöhten Innendruck ausgesetzt, um die beiden Stirnwände 14 derart zu verformen, daß sie jeweils eine im wesentlichen kontinuierliche Wölbung erhalten, bei der auch das genannte Mittelstück der Mittelschale 16 ausgewölbt ist. Derartige durchgehende Wölbungen sind für die Druckfestigkeit des Behälters wichtig. Bei diesem Auswöibungsvorgang dient der vorher angeschweißte Stirnring 21, der gemäß F i g. 2 außerhalb des von den Achsen 11 gebildeten Rechtecks und parallel zur Profillinie der Stirnwand 14 verläuft, als Verformungslehre zur Vermeidung übermäßiger Spannungen und unerwünschter Faltenbildung. Zum gleichen Zweck kann zusätzlich zu dem Stirnring 21 oder alternativ ein kreisförmiger Stirnring 22 vorgesehen sein, der innerhalb des von den Achsen 11 gebildeten Rechtecks angeordnet ist.

Übliche Behälterprofile sind nicht genau quadratisch, sondern weisen, wie in F i g. 2 gezeigt, eine im Vergleich zur Breite etwas größere Höhe auf. Daher sind die Seitenschalen 17 etwas breiter als die Mittelschale 16.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Druckbehälter für fließfähige Stoffe, dessen Mantel von mehreren einander durchdringenden Teilzylinderschalen (10) mit parallelen Längsachsen (11) und dessen beide Stirnwände (14) von gewölbten Teilböden (15) gebildet sind, die mit in Querschnittsebenen des Behälters verlaufenden, der Krümmung der Teilzylinderschalen (10) folgenden geknämmten Kanten an diese angesetzt und an in Längsschnittebenen des Behälters verlaufenden gekrümmten Kanten über entsprechend gewölbten Zwischenschalen (16, 17) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel von vier Teilzylinderschalen (10) gebildet ist, deren jeweils paarweise gemeinsame Tangenten ein Rechteck bilden, und daß jede Stirnwand (14) vier Viertelböden (15), deren in Längsschnittebenen verlaufende Kanten jeweils einen rechten Winkel bilden, eine Mittelschale (16), die vier in parallelen Längsschnittebenen verlaufende Kanten aller Viertelböden (15) verbindet, sowie zwei Seitenschalen (17) aufweist, die jeweils zwischen eine Kante der Mittelschale (16) und zwei parallele Kanten gegenüberliegender Viertelböden (15) eingesetzt sind.

2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den vier Viertelböden (15), der Mittelschale (16) und den beiden Seitenschalen (17) gebildete Stirnwand (14) eine im wesentlichen kontinuierliche Wölbung aufweist.

3. Druckbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Wölbung der beiden Stirnwände (14) durch Innendruck-Beaufschlagung des fertig zusammengebauten Behälters erzeugt ist.

4. Druckbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Stirnwand (14) mindestens ein vor der Druckbeaufschlagung angeschweißter Stirnring (21,22) vorgesehen ist.

5. Druckbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnring (21) außerhalb des von den Längsachsen (11) definierten Rechteck im wesentlichen parallel zur Profillinie der Stirnwand (14) verläuft.

6. Druckbehälter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnring (22) kreisförmig und innerhalb des von den Längsachsen (11) definierten Rechtecks angeordnet ist.

7. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenschalen (17) eine andere Breite haben als die Mittelschale (16).