DE3246560C1 - Gusseisen-Druckbehaelter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter, bestehend aus mindestens einem zylindrischen Behältermantel, einem Boden und einem Deckel, die aus Gußelementen zusammengesetzt und durch über den Umfang des Behältermantels verteilte, achsparallele und entlang der Behälterachse verteilte, ringförmige, jeweils in Vorspannkanäle der Gußelemente geführte Vorspannstähle zusammengespannt sind, und aus einer unmittelbar an dem Behältermantel innenseitig mittels einer Verschraubung verankerten Stahlauskleidung (Liner).

Unter der Bezeichnung Gußelement ist im Rahmen der Erfindung ein Bauelement aus Metallguß, insbesondere aus Gußeisen oder Stahlguß, zu verstehen. Bei den bekannten, aus Gußelementen zu einer Zylinderschale zusammengesetzten Druckbehältern konzentrieren sich die konstruktiven Unterschiede in dem nicht befriedigend gelösten Problem, eine zu Abdichtungszwecken aus dünnem Stahlblech gefertigte, als selbständiges Bauteil nicht formstabile Auskleidung unmittelbar, d. h. ohne Einsatz von Hinterfüllmasse zwischen Auskleidung und Gußschale, auf den Gußelementen des Behältermantels zu fixieren bzw. zu verankern. Die Problematik der Liner-Verankerung beruht einerseits auf fertigungs- und montagebedingten Kriterien, andererseits auf Überlegungen hinsichtlich der Festigkeit und Qualitätsprüfung der einzelnen Bauteile.

Unter den bekannten Verankerungen werden Elemente der mannigfaltigsten Form, wie beispielsweise Anker mit T-Profil, mit einer Kompensatorwelle versehene Rippenanker, Laschenanker, mit Bolzen versehene Ankerplatten etc. verwendet. Auch sind verschiedene Verschraubungen zur Verankerung der Stahlauskleidung an den Gußelementen vorgeschlagen worden. Neben der Verwendung von an der Stahlauskleidung angeschweißten Schraubmuttern, Schraubhülsen oder Schraubbolzen der herkömmlichen Bauart in mehr oder weniger komplizierter Ausführung ist auch bekannt, die Stahlauskleidung über angeschweißte Gußfugenanker zu verschrauben.

In der DE-AS 26 36 743 wird eine Verschraubung offenbart, bei der die Stahlauskleidung (Liner) mittels auf Zwischenlinerabschnitte verschweißten, sogenannten Schweißanlagen und Schrauben mit den Gußelementen verbunden ist.

Aus der US-PS 36 53 434 ist eine Liner-Verankerung bekannt, bei der die Stahlauskleidung über angeschweißte Schraubbolzen, die jeweils zwischen zwei Gußelementen verlaufen, und zugeordneten Schraubmuttern sowie Unterlegscheiben mit den Gußelementen auf deren dem Behältermantel angewandten Seite verspannt ist. Daraus erwachsen jedoch montagetechnische Probleme. Aufgrund der Dicke der Gußelemente müssen die Schraubbolzen eine Länge von ca. 1,5 m aufweisen, was sich beim Zustellen der Gußelemente an den Liner äußerst hinderlich auswirkt. Darüber hinaus können die Schraubbolzen nicht in einem Arbeitsgang aufgebracht werden, sondern müssen, da die bereits vorgefertigten Gußblöcke herstellungsbedingte Toleranzen aufweisen, einzeln jeweils nach Zustellen von zwei Blöcken eingebracht werden. Im anderen Fall würden die Schraubbolzen außerhalb der Aussparung zwischen zwei Segmentblöcken liegen.

Die Eigenart all dieser Konstruktionslösungen ist es, daß aus Gründen der Fertigung und Montage die Liner-Verankerung bevorzugt im Stoßstellenbereich der Gußelemente zu liegen kommt. Nachteilig dabei ist, daß sich der Liner durch die aufgrund der örtlichen Verteilung beschränkte Zahl an Verankerungen beim Evakuieren oder Abkühlen unzulässig beult und infolgedessen radial in der Gußelement-Wandung Undefinierte Kraftzustände hervorruft. Weitere Nachteile ergeben sich aus der Form der überwiegend einseitigen Dicht- und Ankerschweißnähte an der Stahlauskleidung, wonach Schwierigkeiten bei der Durchschweißung und bei der Prüfung der Schweißnahtverbindungen auftreten. Ferner ist von Nachteil, daß die Zahl an möglichen konstruktiven Lösungen für die Verankerung vom Liner auf den Gußelementen eingeschränkt ist, da aus Gründen der Materialfestigkeit und Sicherheit nur bestimmte Schweißverbindungen für Druckbehälter zulässig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckbehälter der eingangs beschriebenen Gattung unter Berücksichtigung konstruktiver, fertigungstechnischer, montagebedingter und wirtschaftlicher Gesichtspunkte sowie genehmigungsbezogener Auflagen derart optimal zu gestalten, daß sich die Stahlauskleidung, die auf dem aus Gußelementen aufgebauten Behältermantel mittels einer Schraubverankerung innenseitig, unmittelbar aufliegt aufgrund der im Betrieb auftretenden, unterschiedlichen Druck- und Wärmebedingungen an keiner Stelle von den Gußelementen abhebt, und zusätzliche Belastungen der Schraubverankerung weitgehend vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gußelemente eine beliebige Anzahl von Bohrungen zur Aufnahme von Schraubbolzen aufweisen, die mit dem Liner auf der dem Druckmedium abgewandten Seite verschweißt, die über Distanzelemente zentrisch geführt und über deren Kragen und zugeordnete Schraubmutter an Schultern in den Bohrungen der Gußelemente verspannt sind.

Mit der Erfindung werden mehrere Vorteile erreicht. Die Vorfertigung der zylindrischen Stahlauskleidung (Liner) gewährleistet einwandfreie, beidseitig gasgeschweißte Verbindungen an den Dichtnähten der Blechplatten und ermöglicht eine allseitige Bauteilprüfung. Mit der in beliebiger Häufigkeit versehenen Verankerung der Stahlauskleidung auf der aus Gußelementen aufgebauten Zylinderschale wird erreicht, daß

in den Betriebsfällen des Abkühlens und des Evakuierens die Belastung sowohl vom Liner als auch von der Gußelementschale optimal übernommen wird, wodurch ein unzulässiges Abheben bzw. Beulen des Liners vermieden und eine zusätzliche Belastung der Verankerung weitgehend ausgeschaltet ist. Bei einem aus mehreren Gußelementschalen aufgebauten Druckbehältermantel übernimmt die innerste Schale die Funktion eines Stützkorsetts für den Liner und dient dann zusätzlich als Montagehilfe. Die Verspannung des Druckbehältermantels erfolgt bei mehrschaliger Behälterbauweise an der äußeren Zylinderschale, die dabei von den genannten Belastungen unbeeinflußt bleibt. Zusätzlich wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Konstruktion in bezug auf die Verankerung frei ist sowohl von fertigungsbedingten Toleranzproblemen als auch von Montageproblemen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 die erfindungsgemäße Verbindung der Stahlauskleidung mit den den Mantel des Druckbehälters bildenden Gußelementen,

Fig.2 die erfindungsgemäße Verbindung zwischen Stahlauskleidung und Gußelementen bei mehrschaligem Druckbehältermantel.

Auf der aus dünnem Stahlblech vorgefertigten, zylindrischen Auskleidung (Liner)' 4 eines Druckbehälters sind auf der Zylinderaußenseite in einer gezielten örtlichen Verteilung Schraubbolzen 3 aufgeschweißt. Diese Schraubbolzen 3 werden in Bohrungen 2 der Gußelemente 1 mit Hilfe von Distanzelementen 5 zentrisch geführt und über einen Kragen 5a dieser Distanzelemente 5 und eine Schraubenmutter 6 an Schultern in den Bohrungen 2 der Gußelemente 1 verspannt. Die Gußelemente 1 sind mit über den Zylinderumfang verteilten achsparallelen, in entsprechenden Vorspannkanälen des Gußelementes 1 geführten Vbrspannstählen 7 mit dem Behälterboden und -deckel zusammengespannt. Bei einschaliger Behälterbauweise werden diese Gußelemente 1 durch entlang der Behälterachse verteilte, ringförmige, in entsprechenden Vorspannkanälen geführte Vorspannstähle 7 zusammengespannt. Bei mehrschaligem Aufbau des Druckbehältermantels erfolgt die Verankerung des Liners 4 mit den die innerste Schale 9a bildenden Gußelementen 1. In diesem Fall werden die aus Gußelementen gebildeten äußeren Schalen 9b durch über den Umfang des Behältermantels 8 verteilte, achsparallele und entlang der Behälterachse verteilte, ringförmige, in entsprechenden Vorspannkanälen geführte Vorspannstähle 7 gehalten und ebenso mit dem Behälterboden und -deckel zusammengespannt. Dabei ist die Stärke des Gußelementes 1 der innersten Zylinderschale 9a gegenüber der der äußeren Zylinderschale 9b geringer, da die Gußelemente unterschiedliche Belastungsaufgaben zu erfüllen haben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

- Leerseite —

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Druckbehälter, bestehend aus mindestens einem zylindrischen Behältermantel, einem Boden und einem Deckel, die aus Gußelementen zusammengesetzt und durch über den Umfang des Behältermantels verteilte, achsparallele und entlang der Behälterachse verteilte, ringförmige, jeweils in Vorspannkanäle der Gußelemente geführte Vorspannstähle zusammengespannt sind, und aus einer unmittelbar an dem Behältermantel innenseitig mittels einer Verschraubung verankerten Stahlauskleidung (Liner), dadurch gekennzeichnet, daß die Gußelemente (1) eine beliebige Anzahl von Bohrungen (2) zur Aufnahme von Schraubbolzen (3) aufweisen, die mit dem Liner (4) auf der dem Druckmedium abgewandten Seite verschweißt, die über Distanzelemente (5) zentrisch geführt und über deren Kragen (5a) und zugeordnete Schraubmutter (6) an Schultern in den Bohrungen (2) der Gußelemente (1) verspannt sind.