DE3523582A1 - Kubischer druckbehaelter - Google Patents
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen kubischen Druckbe
hälter, hergestellt aus Stahlblech, mit eingeschweißten
oder aufgeflanschten Stirnseiten (Deckel bzw. Boden).
Derartige Druckbehälter in kubischer Bauform sind ohne
besondere Maßnahmen nicht hoch belastbar. Es werden des
halb kreis- oder gar kugelförmige Kessel angestrebt.
Wenn jedoch Kessel eine kubische Geometrie aufweisen
müssen, dann wird die notwendige Steifigkeit entweder
durch dicke Wände oder durch geeignete Verrippung herge
stellt. Beide Maßnahmen führen zu Gewichten, die über
denen von z. B. zylindrischen Druckbehältern gleichen
Volumens liegen. Dabei wirkt sich die Verwendung dicke
rer Wände zur Erzielung der Steifigkeit gewichtsmäßig
stärker aus, als die Anwendung einer geeigneten Verrip
pung, die aber ein größeres Bauvolumen für den gleichen
Druckbehälterinhalt fordert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kubische Kesselaus
führung zu schaffen, welche dünne Wände ohne Verrippun
gen aufweist und trotzdem große Drücke aushalten kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß die geraden Stahlblechwandteile durch Erhöhen des
Innendruckes erheblich über dem Betriebsdruck bis zur
plastischen Verformung des Stahlbleches in nach außen
gewölbte Schalen umgeformt sind. Derartige Kessel gemäß
der Erfindung können auf einfachste Weise hergestellt
werden.
Der Kesselmantel wird aus Blech, vorzugsweise aus einem
Stück als Rechteckrohr gekantet. Dabei soll die Schweiß
naht mit der Mittellinie einer der kleinen Seitenflächen
zusammenfallen. Die Kantradien sollen dem kleinsten Wert
entsprechen, der für die gewählte Blechqualität noch
zulässig ist. Größere Kessel können aus Blechtafeln zu
sammengesetzt werden. Sind vier Tafeln erforderlich,
dann werden die Schweißnähte zweckmäßigerweise auf die
Kanten verlegt. Auf die Rechteckrohre werden die Böden
oder Flansche angeschweißt. Ein Kessel kann entweder
zwei aufgeschweißte Böden oder einen Boden und einen
Flansch oder zwei Flansche aufweisen, wobei die
Flanschöffnungen mit Deckel dicht verschlossen werden.
In einer der Wände, zweckmäßigerweise einem Boden oder
einem Deckel, wird eine verschließbare Entlüftungsboh
rung und ein hydraulischer Anschluß vorgesehen. Über sie
wird der Behälter mittels einer druckfesten Leitung aus
einem druckfesten Reservoir mit einem Druckmedium, gün
stigerweise eine Flüssigkeit, gefüllt. Danach wird die
Entlüftungsbohrung verschlossen. Anschließend wird das
Reservoir mit langsam steigenden Druck, z. B. mittels
komprimierter Luft, beaufschlagt.
Der Kessel wird sich zunächst elastisch verformen -
durch den statischen Druck der Flüssigkeit ist das in
geringem Maße schon der Fall gewesen - um dann in den
plastischen Bereich überzugehen. Es entstehen bei
rechteckigen Wänden ovale Beulen, die sich auch bei Ent
lastung praktisch nicht mehr zurückbilden. Bei der ela
stischen Verformung wächst das Volumen des Behälters,
weshalb Flüssigkeit nachgefüllt werden muß. Damit bei
einer Überbeanspruchung der Kesselwände oder Schweißnäh
te keine Explosion erfolgen kann, ist in die Drucklei
tung eine Drossel einzubauen.
Der Druck und die daraus resultierenden bleibenden Ver
formungen werden solange erhöht, bis ein ausreichend
erscheinender Abstand zum maximalen Betriebs- oder Prüf
druck vorhanden ist. Ungewollte Deformationen oder Risse
im Blech oder in der Schweißnaht dürfen nicht auftreten.
Die Erfindung sei anhand eines konkreten Beispiels be
schrieben. Es sei angenommen, daß ein Kessel mit den
lichten Abmessungen 410 × 480 × 900 mm3 aus 2 mm dickem
Blech (ST 1203) als Rechteckrohr hergestellt wird. Die
eine offene 900 mm lange Kante wird verschweißt. Die
drei gebogenen Kanten besitzen einen Innenradius von
10 mm. Auf dieses Rohrstück sind zwei Deckel aus 3 mm
dickem Blech (St 1203) aufgeschweißt.
Wenn man eine Behälterwand als eine allseitig einge
spannte Rechteckkantplatte betrachtet, so ergibt sich
aus einer Festigkeitsberechnung, daß bei den zwei größ
ten Platten bereits bei 20 mbar Innendruck in der Mitte
der Längskante und zwar an ihrem Rundungsauslauf, die
Streckgrenze erreicht ist. Im Kreuzungspunkt der Plat
tendiagonalen tritt dieser Effekt bei 40 mbar auf, wobei
die noch elastische Ausbeulung etwa 11 mm beträgt. Das
heißt die Verformung hat im elastischen Bereich einen
steilen Anstieg über dem Druck. Wie der Druckversuch
dann zeigt, wird nach dem Übergang in den plastischen
Bereich der Anstieg der Verformung stark abgeflacht, so
daß bei 1,4 bar die Ausbeulung etwa 19 mm beträgt. Bei
diesem Druck aber, d. h. beim Übergang auf 1,6 bar
schnellt die Ausbeulung dann auf 26 mm hoch. An beiden
Seiten der gerundeten Kanten und zwar etwa in der Längs
mitte, haben sich jetzt auch Ausbeulungen nach innen
gebildet.
Wenn ein Kessel für einen Betriebsdruck von 0,7 bar vor
gesehen ist, so beträgt bei diesem Druck die Ausbeulung
13 mm. Kann nun der Betriebsdruck durch einen groben
Fehler oder dergleichen auf 1,3 bar ansteigen, so kann
dies zu Zerstörungen führen, was wiederum weitere erheb
liche finanzielle Folgen nach sich ziehen würde. Ein mit
etwa 1,4 bar vorgedrückter Kessel besitzt noch eine aus
reichende Sicherheitszone, so daß er durchaus den gängi
gen Sicherheitsanforderungen entsprechen würde.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel vergrö
ßert sich bei einem Druck von 1,4 bar das ursprüngliche
Kesselvolumen von 177 l um 18 l auf 195 l. Dieser Volu
menzuwachs kann sich als Nachteil herausstellen. Bei Be
hältern, die mit einem Deckel verschlossen sind, kann
dieser Nachteil dadurch vermieden werden, daß die Beulen
mit geschlossen-porigem Kunststoffschaum ausgefüllt wer
den.
Es hat sich gezeigt, daß an der geschweißten Kante auch
bei 2 bar noch keine negativen Beulen auftraten, während
sich die negativen Beulen an den anderen Kanten noch
weiter vergrößern. Daher sollten die Kanten möglichst
steif, d. h. wenig gerundet werden.
Kessel gemäß der Erfindung haben gegenüber der bisheri
gen Ausführung erhebliche Kostenvorteile. Außerdem sind
sie gegenüber verrippten Kesseln bezüglich der Schweiß
spannungen besser überschaubar.
Man kann einen Kessel gemäß der Erfindung mit einem aus
Aluminiumblech bestehenden Behälter vergleichen. Der
Aluminiumkessel ist zusätzlich mit zwei über der Länge
gleichmäßig angeordneten Bandagen aus etwa 30 mm hohen,
25 mm breiten U-Profil mit Schenkeldicken von 3 mm ver
sehen. Der Stahlkessel ist trotzdem leichter als der
Aluminiumkessel, der trotz der Bandagen bei einem Prüf
druck von 1,3 bar ebenfalls eine bleibende Verformung
von etwa 3 mm erfuhr. Bei der Herstellung des Kessels
gemäß der Erfindung wird vorzugsweise Stahlblech mit
einer großen Duktilität verwendet, wie sie z. B. die
Ziehqualität St 1203 besitzt.
Claims (4)
1. Kubischer Druckbehälter, hergestellt aus Stahl
blech, mit eingeschweißten oder aufgeflanschten Stirn
seiten (Deckel bzw. Boden), dadurch gekennzeichnet, daß
die geraden Stahlblechwandteile durch Erhöhen des Innen
druckes erheblich über dem Betriebsdruck bis zur plasti
schen Verformung des Stahlblechs in nach außen gewölbte
Schalen umgeformt sind.
2. Kubischer Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kubuskanten möglichst wenig ge
rundet sind.
3. Kubischer Druckbehälter nach einem der Ansprüche
1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungs
energie mittels einem Medium, am zweckmäßigsten einer
Flüssigkeit, aufgebracht wird.
4. Kubischer Druckbehälter nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungs
druck und die erzeugte nach außen gewölbten Schalen so
angesetzt werden, daß gegenüber dem Betriebsdruck der
notwendige Sicherheitsabstand vorhanden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853523582 DE3523582A1 (de) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | Kubischer druckbehaelter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853523582 DE3523582A1 (de) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | Kubischer druckbehaelter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3523582A1 true DE3523582A1 (de) | 1987-01-08 |
Family
ID=6274729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853523582 Withdrawn DE3523582A1 (de) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | Kubischer druckbehaelter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3523582A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4311208C1 (de) * | 1993-04-05 | 1994-04-07 | Rietbergwerke Gmbh & Co Kg | Quaderförmiger Druckbehälter |
WO2009142585A1 (en) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | Stocksbro Energi Ab | Container structure |
-
1985
- 1985-07-02 DE DE19853523582 patent/DE3523582A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4311208C1 (de) * | 1993-04-05 | 1994-04-07 | Rietbergwerke Gmbh & Co Kg | Quaderförmiger Druckbehälter |
WO2009142585A1 (en) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | Stocksbro Energi Ab | Container structure |
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Legal Events
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---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BBC BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ASEA BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
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