DE3735767A1

DE3735767A1 - Pressure vessel

Info

Publication number: DE3735767A1
Application number: DE19873735767
Authority: DE
Inventors: Rainald Dipl Ing Dr Heinisch; Fritz Dipl Ing Dr Boehm
Original assignee: KASYCO UNTERNEHMENSBERATUNGSGE
Current assignee: KASYCO UNTERNEHMENSBERATUNGSGE
Priority date: 1986-11-13
Filing date: 1987-10-22
Publication date: 1988-07-28

Abstract

The pressure-bearing shell of the pressure vessel consists of a combination of a plurality of annular segments arranged perpendicularly to the axis of the vessel and taking the radial forces and of a plurality of elements extending in the direction of the axis of the vessel and taking the axial forces. In this arrangement, the radial annular elements either brace the axially extending elements or the axially extending elements brace the radial annular elements.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von insbesondere großvolumigen Druckbehältern, bei denen der drucktragende Mantel aus mehreren Teilen, die miteinander verbunden sind, besteht.The invention relates to the manufacture of in particular large-volume pressure vessels in which the pressure-bearing Sheath of several parts that are connected together consists.

Es ist bereits ein Herstellverfahren für Druckbehälter be kannt geworden, bei dem der Behälterdruckmantel in Schalen bauweise gefertigt ist, d.h. aus normalerweise mehreren Lagen relativ dünner Bleche, die zu zylindrischen Halb schalen gewalzt und miteinander innerhalb jeder Lage ver schweißt werden, besteht. Dabei ist die Abmessung der Bleche so gewählt, daß der Schweißspalt ein definiertes Volumen einnimmt, so daß bei der Abkühlung der Schweißnaht, die die jeweilige Lage schließt, eine Schrumpfvorspannung auf die darunterliegende Lage erzeugt wird. Obwohl derartige Mehrlagenbehälter das Material wegen der relativ gleich mäßigen Spannungsverteilung gut ausnützen, sind sie - nicht zuletzt aber gerade deswegen - sehr teuer bzw. ihre An fertigung sehr aufwendig. Darüber hinaus ist das Volumen der heute herstellbaren Druckbehälter wegen der damit zusammenhängenden Abmessungen und Gewichte aus Fertigungs- und Transportgründen beschränkt, obwohl die in ihnen ab laufenden, meist chemischen Prozesse, viel wirtschaftlicher durchgeführt werden könnten, wenn die Behälter größer und damit billiger wären.There is already a manufacturing process for pressure vessels became known in which the container pressure jacket in trays is constructed, i.e. usually several Layers of relatively thin sheets that become cylindrical half rolled shells and interlocked within each layer are welded. The dimension is the Sheets chosen so that the welding gap is a defined one Takes up volume so that when the weld seam cools, which closes the respective layer, a shrink bias is generated on the underlying layer. Although such Multi-layer containers the material because of the relatively the same good use of moderate stress distribution, they are - not in the end, however, precisely because of this - very expensive or their kind production very complex. In addition, the volume of the pressure vessels that can be manufactured today because of this related dimensions and weights from manufacturing and transportation reasons limited, although those depend on them ongoing, mostly chemical processes, much more economical Could be done if the containers are larger and larger would be cheaper.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine wirtschaftlichere Fertigungsmethode zum Bau von Druckbehältern anzugeben. Da die heutigen Fertigungsgrenzen - insbesondere im Hochdruck bereich - bei Behälter-Innendurchmessern von 3 bis 4 m liegen, ist es ferner Aufgabe der Erfindung, die Fertigung von Druckbehältern - auch im Höchstdruckbereich - von wesentlich größeren Innendurchmessern, bei praktisch unbe grenzter Höhe bzw. Länge, zu ermöglichen. It is therefore an object of the invention to provide a more economical manufacturing method for the construction of pressure vessels. Since today's production limits - especially in the high-pressure range - are for container internal diameters of 3 to 4 m, it is also an object of the invention to manufacture pressure containers - even in the highest pressure range - of much larger internal diameters, with practically unlimited height or length to enable.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Druckbehälter aus einer Kombination, bestehend aus Radialelementen zur Aufnahme der Radialkräfte und aus Axialelementen zur Aufnahme der Axialkräfte, besteht. Eine besonders bevorzugte Anordnung ist die, daß z.B. bei einem stehenden Druckbehälter der Druckmantel aus übereinander aufgeschichteten ebenen bzw. scheibenförmig flachen Ringen besteht, die durch vertikale bzw. axial angeordnete Spannelemente zusammengehalten werden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Behälterböden oder Deckel bzw. Flanschen mit dem meistens zylindrischen Mantel durch die axial angeordneten Spannele mente verbunden.The object is achieved in that the pressure vessel a combination consisting of radial elements for mounting the radial forces and axial elements to accommodate the Axial forces. A particularly preferred arrangement is that e.g. with a standing pressure vessel Pressure jacket made of layers or disc-shaped flat rings consisting of vertical or axially arranged clamping elements are held together. In a further advantageous embodiment of the invention the container bottoms or lids or flanges with the most cylindrical jacket through the axially arranged Spannele mentally connected.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird - besonders bei gewölbten Böden - der Behälterboden aus möglichst eng anein anderliegenden, sternförmig von der Behälterwand zur Achse hin verlaufenden, einzelnen Rippenelementen gebildet, die von einem zentral in der Achse angeordneten Kollektorring erfaßt und mit diesem verbunden werden. Dabei ist es im Sinne der Erfindung gleichgültig, ob die Rippenelemente mit dem Kollektorring z.B durch Schweißen, Verschrauben oder formschlüssig verbunden werden. Auch ist es für den erfinde rischen Gedanken gleichgültig, ob die axial angeordneten Spannelemente innerhalb oder außerhalb der übereinander ange ordneten Ringe verlaufen.In a further embodiment of the invention - particularly in the case of arched floors - the tank bottom is formed from individual rib elements which are as close together as possible and which run in a star shape from the tank wall to the axle and which are gripped by a collector ring arranged centrally in the axle and connected to it. In the context of the invention, it is immaterial whether the rib elements are connected to the collector ring, for example by welding, screwing or in a form-fitting manner. It is also indifferent to the inventive idea whether the axially arranged clamping elements run inside or outside of the rings arranged one above the other.

Die vorgenannte Art der Herstellung von Druckbehältern hat mehrere Vorteile. Zunächst ist ihre komplette Herstellung nicht auf das Herstellerwerk beschränkt, sondern kann auf der Baustelle erfolgen, da nur relativ leichte bzw. kleine Elemente transportiert und auf der Baustelle gehoben werden müssen. Das größte Element derartiger Behälter ist das radiale Ringelement, das zwar den Durchmesser des Behälters, aber nur eine geringe Dicke von z.B. 100 mm besitzt. Has the aforementioned type of manufacturing pressure vessels several advantages. First is their complete manufacture not limited to the manufacturing plant, but can be limited to the construction site, since only relatively light or small Elements are transported and lifted on the construction site have to. The largest element of such containers is that radial ring element, which is the diameter of the container, but only a small thickness of e.g. 100 mm.

Dadurch entfallen die bisherigen Einschränkungen für den Bau großer Druckbehälter wie sie z.B. in den begrenzten Transport- oder Hebemöglichkeiten von Gefäßen großer Ab messungen und Gewichte gegeben sind. Die Ringelemente lassen sich besonders materialsparend d.h. mit gleichmäßiger Materialbeanspruchung und damit optimaler Materialausnutzung fertigen, wenn sie aus mehreren konzentrischen Ringen, die auch aus verschiedenen Materialien bestehen können, zusammen gefügt werden, wobei im Innenring eine Druckvorspannung, nach außen hin eine Zugspannung erzeugt wird. Eine befriedigende Spannungsverteilung läßt sich aber normalerweise schon dadurch erreichen, daß die Ringe aus gebogenem Flachstahl hergestellt werden, wobei durch das Biegen die gewünschte Vorspannung erzeugt werden kann. Derartige Ringelemente lassen sich aber auch leicht, und zwar mechanisch durch Autofrettage in ihrer Zugstreckgrenze durch innere Aufweitung bis hin zur plastischen Verformung und nachfolgender Entspannung verbessern.This eliminates the previous restrictions for the Construction of large pressure vessels such as in the limited Transport or lifting options for large containers measurements and weights are given. The ring elements can be particularly material-saving i.e. with more even Material stress and thus optimal material utilization manufacture if they consist of several concentric rings that can also consist of different materials together be added, with a compressive preload in the inner ring a tensile stress is generated on the outside. A satisfactory one Stress distribution can usually already be done by this achieve that the rings are made of bent flat steel be, by bending the desired bias can be generated. Such ring elements can, however also easily, and mechanically through autofrettage in their Tensile yield point through internal expansion up to the plastic Improve deformation and subsequent relaxation.

Entsprechend der vorgeschlagenen Erfindung ist aber auch eine Kombination von Radial- und Axialelementen in der Weise denkbar, daß die Behälterwand - von innen nach außen be trachtet - von axial dicht nebeneinander angeordneten Längs rippen gebildet wird, die durch ringförmige, die Längsrippen senkrecht in ihrem Verlauf umschließende, äußere Elemente verspannt werden.According to the proposed invention, however, a combination of radial and axial elements is also conceivable in such a way that the container wall - from the inside outwards be - formed by axially closely spaced longitudinal ribs, which are formed by annular, the longitudinal ribs perpendicular in their course enclosing, external elements are braced.

In jedem Fall können Druckbehälter der vorgenannten Art aus vorgefertigten Einzelelementen auch auf der Baustelle ohne aufwendige, an das Herstellerwerk gebundene Schweiß-, Wickel-, Schrumpf- oder Wärmebehandlungsarbeiten montiert werden, was wegen der damit verbundenen Möglichkeit, Behälterdimensionen bisher nicht erreichter Größe zu realisieren, von erheblichem Vorteil ist. Auch verfügen Behälter der vorgenannten Art über eine hervorragende Elastizität, da sie sowohl in radialer wie auch in axialer Richtung gezielt vorgespannt werden können, wodurch sie besonders bei wechselnder Druckbeanspruchung ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten zeigen. In any case, pressure vessels of the aforementioned type can prefabricated individual elements also on site without complex welding, winding, Shrink or heat treatment work can be assembled what because of the related possibility of container dimensions To realize previously unattainable size, of considerable Advantage is. Containers of the aforementioned type also have excellent elasticity as it is both radial and can also be specifically biased in the axial direction, which makes them particularly suitable for changing pressure loads show excellent operating behavior.

Insbesondere für große Reaktordurchmesser sind die Rippenelemente der Deckel bzw. Böden gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung so gestaltet, daß sie entsprechend ihrer zur Behälterbodenmitte hin abnehmenden Querschnittsbreite eine zunehmende Querschnitts dicke aufweisen, die nach Möglichkeit an jeder Stelle des Rippen elementes eine im wesentlichen gleich große Materialbeanspruchung ergibt. Weiterhin kann der Zusammenhalt der einzelnen Rippen elemente untereinander dadurch verstärkt werden, daß die Rippen an ihren Längsflanken miteinander verschweißt werden oder zwi schen ihren inneren und äußeren Enden durch eine z.B. aus Schrau benbolzen bestehende Querverbindung miteinander verbunden sind.The rib elements are particularly suitable for large reactor diameters the lid or bottoms according to a further feature of the invention designed so that it corresponds to the middle of the container bottom decreasing cross-sectional width an increasing cross-section have thickness, if possible at every point of the ribs element has an essentially equal material stress results. Furthermore, the cohesion of the individual ribs elements are reinforced by the fact that the ribs are welded together on their longitudinal flanks or between their inner and outer ends by e.g. out of screw bolt existing cross-connection are interconnected.

Reaktionen, die unter erhöhten Temperaturen und unter erhöhtem Druck ablaufen, werden in Reaktorbehältern durchgeführt, deren Wände entweder Druck und Temperatur gleichzeitig widerstehen müssen (heiße Wand) oder aber nur dem Druck, nicht aber der Reaktionstemperatur ausgesetzt sind (kalte Wand). Im letzteren Fall befindet sich zwischen der Reaktionszone und der drucktra genden Behälterwand eine Isolationsschicht, die eine Temperatur beanspruchung der Behälterwand verhindert. Dabei hat es sich im technischen Betrieb als zweckmäßig erwiesen, zwischen der Isola tionsschicht und dem Reaktionsraum eine meistens metallische dünne Schicht (Innenhemd) zu installieren, die dafür sorgt, daß die Isolationsschicht nicht mit den reagierenden Stoffen in Be rührung kommt, um Abrieb oder auch aufgrund von Temperatur- oder Druckschwankungen insbesondere im Überkopfbereich am oberen Ab schluß des Reaktorbehälters mögliche Zerstörungen der Isolations schicht zu verhindern. Durch diese Kammerung der Isolations schicht wird eine gleichbleibende Isolationswirkung erzielt und erfolgt auch eine Fixierung der Isolationsschicht.Reactions that occur under elevated temperatures and under elevated Pressure expire are carried out in reactor vessels, the Walls can withstand either pressure and temperature at the same time must (hot wall) or only the pressure, but not the Are exposed to the reaction temperature (cold wall). In the latter Case is between the reaction zone and the pressure tra The container wall has an insulation layer, which is a temperature stress on the container wall prevented. It has in the technical operation proved appropriate between the Isola tion layer and the reaction chamber a mostly metallic to install a thin layer (inner shirt) that ensures that the insulation layer does not contain the reacting substances in Be agitation comes to abrasion or also due to temperature or Pressure fluctuations, especially in the overhead area at the top Ab closure of the reactor vessel possible destruction of the insulation to prevent layer. By chambering the insulation layer, a constant insulation effect is achieved and the insulation layer is also fixed.

Bei dieser Art des dreischichtigen Reaktorwandaufbaues hat man bisher, insbesondere bei hohen Reaktionsdrücken, auch die Isolationsschicht selber unter Gasdruck gesetzt. Dies war not wendig, um die hohe Flächenpressung, der das Isolationsmaterial wegen des großen Innendruckes ausgesetzt und nicht gewachsen war, zu verhindern. Aus diesem Grund wurde ein Druckausgleich zwischen dem Reaktionsraum und der Isolationsschicht hergestellt, indem man ein Gas in die Isolationsschicht einpreßte oder aber zumin dest ein Reaktionsmedium in gasförmigem Zustand durch die die Isolationsschicht schützende Auskleidung diffundieren und auf diese Weise einen Druck in der Isolationsschicht erzeugen ließ. In beiden Fällen muß, als notwendige zusätzliche konstruktive Maßnahme, einerseits ein Gaszuführsystem vorgesehen werden, um den Gegendruck in der Isolationsschicht aufrechtzuerhalten, und andererseits der drucktragende Mantel des Reaktorbehälters selber gasdicht ausgeführt sein, z.B. durch gasdichtes Verschweißen der Einzelelemente der Behälterwand und Behälterböden, oder statt einer gasdichten Ausführung des Mantels selber ein weiteres gas dichtes Innenhemd zwischen der Isolationsschicht und dem druck tragenden Behältermantel installiert werden.In this type of three-layer reactor wall structure up to now, especially at high reaction pressures Insulation layer itself put under gas pressure. This was necessary nimble to the high surface pressure that the insulation material exposed and not growing due to the high internal pressure, to prevent. For this reason, a pressure equalization between the reaction space and the insulation layer produced by a gas was injected into the insulation layer or at least least a reaction medium in the gaseous state through which Diffuse and liner insulation layer thus creating a pressure in the insulation layer. In both cases, as a necessary additional constructive Measure, on the one hand, a gas supply system to be provided maintain the back pressure in the insulation layer, and on the other hand, the pressure-bearing jacket of the reactor vessel itself be gastight, e.g. by gas-tight welding of the Individual elements of the container wall and container bottoms, or instead a gas-tight version of the jacket itself another gas tight inner shirt between the insulation layer and the print load-bearing container jacket can be installed.

Aufgrund des etwa gleichhohen Druckes in der Isolations schicht wie im Reaktor kann es jedoch zu erheblichen Schwierig keiten kommen, die insbesondere darin bestehen, daß bei einem plötzlichen Druckabfall im Reaktor das relativ dünne, die Iso lationsschicht schützende Innenhemd den in der Isolationsschicht herrschenden Überdruck nicht halten kann und infolgedessen Innen hemd und Isolationsschicht in den Reaktor hinein implodieren. Ein einziger Druckabfall kann also zu einer Beschädigung bzw. Zerstörung des Reaktors führen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch den hohen Gasdruck in den Poren des Isolations materials eine hohe Gasdichte herrscht und dadurch ein sehr star ker Wärmetransport durch die Isolationsschicht hindurch zur Be hälteraußenwand erfolgt. Der Wärmetransport einer unter Gasdruck stehenden Isolationsschicht kann je nach Druckhöhe um ein Viel faches höher sein gegenüber einer unter Atmosphärendruck stehen den Isolationsschicht.Due to the approximately equal pressure in the insulation Layer like in the reactor, however, can be extremely difficult come, which consist in particular in the fact that one sudden pressure drop in the reactor the relatively thin, the iso lation layer protective inner shirt in the insulation layer prevailing overpressure and consequently inside shirt and the insulation layer implode into the reactor. A single pressure drop can therefore lead to damage or Destruction of the reactor. Another disadvantage is in that due to the high gas pressure in the pores of the insulation materials have a high gas density and therefore a very star ker heat transport through the insulation layer to Be outside wall of the container. The heat transfer one under gas pressure standing insulation layer can vary by a lot depending on the pressure level to be several times higher than to be under atmospheric pressure the insulation layer.

Die Technik der kalten Wand mit innenliegendem Schutzhemd und unter Druck stehender Isolationsschicht wurde insbesondere bei der bis 1945 in Deutschland durchgeführten großtechnischen Herstellung von Treibstoffen aus Teeren und Kohle angewandt. Sämtliche Reaktoren, die bei Drücken bis zu 700 bar und Tempe raturen bis 500°C betrieben wurden, waren mit einer unter Betriebsdruck stehenden Isolationsschicht ausgeführt. Dabei wurden Leichtschamottesteine oder auch Zementasbest zur Herstel lung der Isolationsschicht verwendet. The technology of the cold wall with an internal protective shirt and pressurized insulation layer was particularly in the large-scale technical one that was carried out in Germany until 1945 Production of fuels from tar and coal applied. All reactors operating at pressures up to 700 bar and tempe Ratures up to 500 ° C were operated with a below Insulation layer at operating pressure. Here Lightweight firebricks or cement asbestos were made insulation layer used.

Um die mit der vorstehend geschilderten, bekannten Art des Reak torwandaufbaues verbundenen Nachteile und Schwierigkeiten zu verhindern, besteht eine erfindungsgemäße Weiterbildung eines thermisch und druckmäßig hoch zu beaufschlagenden Reaktions behälters darin, daß der drucktragende Mantel des Behälters, der nicht selber gasdicht ausgeführt ist, gegenüber dem Reaktions raum des Behälters durch ein dichtes und relativ dünnwandiges Schutzhemd abgetrennt ist und zwischen dem Mantel und dem Schutz hemd eine Isolationsschicht aus einem Werkstoff angebracht ist, dessen Druckfestigkeit wenigstens der durch den Behälterinnen druck auf das Schutzhemd ausgeübten Flächenpressung entspricht, und daß die Isolationsschicht unmittelbar auf die Innenseite des drucktragenden Mantels aufgebracht ist und durch den Mantel hin durch im Druckausgleich mit der Umgebung auf der Außenseite des Mantels steht. Je nach Art der im Inneren des Behälters ablau fenden Reaktionen kann das die Isolationsschicht bedeckende und schützende Innenhemd beispielsweise aus Edelstahl, Tantal, Weich eisen, Teflon usw. bestehen. Für die aus hochdruckfestem Material bestehende Isolationsschicht bieten sich heutige neuartige Werk stoffe aus z.B. Aluminiumoxydkeramik an, die eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit haben und die höchsten Temperaturen von weit über 500°C sowie Flächenpressungen von bis zu 800 kp/cm² aus gesetzt werden können. Darüber hinaus verfügen diese meist aus mehreren Komponenten bestehenden, in den Reaktor eingebrachten Mischungen über ein sehr geringes Schwundmaß beim Aushärten. Werkstoffe der vorgenannten Art werden beispielsweise unter dem Handelsnamen Cotronics vertrieben.In order to prevent the disadvantages and difficulties associated with the known type of reactor wall structure described above, a further development according to the invention of a thermally and pressure-sensitive reaction container is that the pressure-carrying jacket of the container, which is not itself gas-tight, against that Reaction space of the container is separated by a dense and relatively thin-walled protective shirt and an insulating layer made of a material is attached between the jacket and the protective shirt, the compressive strength of which corresponds at least to the surface pressure exerted by the internal pressure on the protective shirt, and that the insulating layer is immediately on the inside of the pressure-bearing jacket is applied and through the jacket stands out in pressure equalization with the environment on the outside of the jacket. Depending on the nature of the reactions ablau fenden reactions inside the protective layer covering and insulating inner shirt, for example, made of stainless steel, tantalum, soft iron, Teflon, etc. For the insulation layer made of high-pressure-resistant material, there are modern materials made of, for example, aluminum oxide ceramics, which have a very low thermal conductivity and can withstand the highest temperatures of well over 500 ° C and surface pressures of up to 800 kp / cm ² . In addition, these mixtures, which usually consist of several components and are introduced into the reactor, have a very low degree of shrinkage during curing. Materials of the aforementioned type are sold, for example, under the trade name Cotronics.

Dadurch, daß für die Wärmeisolation des Behältermantels eine Isolationsschicht verwendet wird, die selber druckfest ist und weder unter Gasdruck gesetzt zu werden braucht noch unter Gas druck steht und in deren Poren also kein Überdruck herrscht, ent stehen mehrere, zum Teil erhebliche Vorteile gegenüber der bis herigen Reaktorwandkonstruktion mit einer Isolationsschicht aus dem bisher bekannten und gebräuchlichen, druckmäßig nicht stark belastbaren und deswegen einen Gasinnendruck benötigenden Mate rial. Der drucktragende Außenmantel des Reaktorbehälters muß nicht mehr gasdicht sein, da er keinen Gasdruck zu halten hat, er darf sogar nicht gasdicht sein. Dies bedeutet erhebliche Kosteneinsparungen bzw. konstruktive Freiheiten beim Bau des Druckmantels. Darüber hinaus entfallen die bisher notwendigen zusätzlichen Einrichtungen, um einen Gasdruck in der Isolations schicht aufrechtzuerhalten. Die Isolationsschicht steht vielmehr unter dem in der Umgebung des Reaktionsbehälters herrschenden Außendruck bzw. Atmosphärendruck. Durch den niedrigen Druck in der Isolationsschicht ist auch die Wärmeleitzahl der Isolation sehr gering, da der bei den bisher angewendeten Isolationsschich ten in den unter Gasdruck stehenden Porenräumen sehr viel höhere Wärmetransport entfällt. Hierdurch wird in Verbindung mit heute verfügbaren, besseren Isolationsstoffen eine weitere Einsparung an Isolationsmaterial und damit ein weiterer Kostenvorteil er zielt.The fact that for the thermal insulation of the container shell Insulation layer is used, which is itself pressure-resistant and neither need to be pressurized nor under gas pressure and there is no overpressure in their pores, ent there are several advantages, some of which are considerable, compared to Her reactor wall construction with an insulation layer the previously known and common, not strong in terms of pressure resilient and therefore need a gas pressure rial. The pressure-bearing outer jacket of the reactor vessel must no longer be gas-tight since he has no gas pressure to hold, it may not even be gas-tight. This means significant Cost savings and constructive freedom in the construction of the Pressure jacket. In addition, the previously necessary additional facilities to a gas pressure in the insulation maintain layer. Rather, the insulation layer is there below that prevailing in the vicinity of the reaction container Outside pressure or atmospheric pressure. Due to the low pressure in the insulation layer is also the thermal conductivity of the insulation very low because of the insulation layer used so far very much higher in the pore spaces under gas pressure Heat transfer is eliminated. This will be in connection with today available, better insulation materials a further saving of insulation material and thus another cost advantage aims.

Das die druckfeste Isolationsschicht schützende Innenhemd ist insbesondere bei hohen Temperaturen und beim Reaktorbetrieb mit Wasserstoffgasen nicht gasdicht, sondern es diffundiert ein gewisser Teil an Gasen durch das Innenhemd in die Isolation. Da die Isolation jedoch nicht selbst gasdicht ist und über den eben falls nicht gasdichten, drucktragenden Behälteraußenmantel im Druckausgleich mit der Außenatmosphäre steht, kann sich in der Isolationsschicht kein Gasdruck ausbilden, der zu einer erhöhten Wärmeleitung und zu einer Implosionsgefahr führen würde. Die Diffusionsgase werden durch die Reaktorwand nach außen in die Atmosphäre abgeführt. Die Menge der Diffusionsgase ist in der Regel sehr gering, so daß auf eine Rückgewinnung verzichtet wer den kann und die diffundierte Gasmenge auch kein Gefahrenpotential darstellt. Wie bereits erwähnt, muß der drucktragende Reaktor behältermantel gasdurchlässig sein, wozu sich insbesondere der scheibenförmige Aufbau der Reaktorwand empfiehlt, bei dem die Ringe ohne Dichtung aufeinandergelegt sind und dem in die Iso lation hineindiffundierenden Wasserstoff genügend Entweichungs möglichkeiten bieten.The inner shirt protecting the pressure-resistant insulation layer is especially at high temperatures and when operating the reactor not gas-tight with hydrogen gases, but diffuses in some of the gases through the inner shirt into the insulation. There however, the insulation itself is not gas-tight and it is just that if not gas-tight, pressure-bearing container outer jacket in the Pressure equalization with the outside atmosphere can occur in the Insulation layer does not form gas pressure, which leads to an increased Heat conduction and lead to a risk of implosion. The Diffusion gases are led through the reactor wall to the outside Atmosphere dissipated. The amount of diffusion gases is in the Usually very low, so that there is no recovery that can and the diffused gas amount no danger potential represents. As already mentioned, the pressure-bearing reactor container jacket be gas-permeable, which is why recommends disk-shaped construction of the reactor wall, in which the Rings are placed on top of each other without a seal and in the Iso sufficient diffusion of hydrogen Offer posibilities.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckbehälters mit kugelförmigen Böden dargestellt, bei dem die die Radialkräfte aufnehmenden Ringelemente mit den in axialer Richtung verlaufenden, außen angeordneten Zugelementen verspannt sind und die die kugelförmigen Böden bildenden Rippenelemente in die Verspannung einbezogen sind. Es zeigen In the drawing is an embodiment of the invention Pressure vessel shown with spherical bottoms, in which the the radial forces absorbing ring elements with those in the axial Braced in the direction of the externally arranged tension elements and the rib elements forming the spherical bottoms in the tension are included. Show it

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Druckbehälter, Fig. 1 a longitudinal section through the pressure vessel,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Behälterboden, Fig. 2 is a plan view of a container bottom,

Fig. 3 ein einzelnes Rippenelement eines Bodens, Fig. 3 shows a single fin member of a bottom,

Fig. 4 einen Teil des drucktragenden Behältermantels mit innen seitiger Wärmeisolation im Längsschnitt, Fig. 4 shows a part of the pressurized container casing having an internal side heat insulation in longitudinal section,

Fig. 5 eine andere Ausführungsform eines Rippenelementes eines Behälterbodens. Fig. 5 shows another embodiment of a rib element of a container bottom.

Der drucktragende Mantel des dargestellten Behälters besteht aus mehreren Ringelementen 1, die die radial auf den Mantel ein wirkenden Kräfte aufnehmen, und mehreren axial verlaufenden Spann- bzw. Zugelementen 2, durch die die Ringelemente 1 axial verspannt sind und von denen die axial einwirkenden Kräfte aufgenommen wer den. Jeder Behälterboden besteht aus mehreren Rippenelementen 3, die an der Mitte des Behälterbodens bzw. an der Längsachse des normalerweise zylindrischen Behältermantels durch einen Kollektor ring 4 miteinander verbunden sind und von diesem Kollektorring sternförmig zum drucktragenden Mantel verlaufen. An dem das äußere Ende bildenden Fuß 8 sind die Rippenelemente mittels der Zugele mente 2 mit dem Behältermantel verbunden. Da die Querschnitts breite der Rippenelemente von dem Fuß 8 zum Kollektorring 4 hin abnimmt, ist das in Fig. 5 dargestellte Rippenelement so ausge bildet, daß seine Dicke von der Querschnittshöhe b am Fuß 8 auf die Querschnittshöhe a an der mit dem Kollektorring 4 zu verbin denden Stirnfläche 9 zunimmt, und zwar in einem solchen Maße, daß an jeder Stelle der Längenausdehnung des Rippenelementes nach Möglichkeit eine etwa gleich große Materialbeanspruchung gegeben ist. Zur Verstärkung des Zusammenhalts der einzelnen Rippenele mente untereinander können die Rippenelemente an ihren Längsflan ken 10 miteinander verschweißt sein. Der in Fig. 4 gezeigte drucktragende Behältermantel 1 ist gegenüber dem Behälterreaktions raum 5 durch ein dichtes und dünnwandiges Schutzhemd 6 abgetrennt. Zwischen dem Mantel 1 und dem Schutzhemd 6 ist eine Isolations schicht 7 angebracht, die nicht selber unter Gasdruck steht, son dern aus einem Werkstoff besteht, dessen Druckfestigkeit wenig stens der durch den Behälterinnendruck auf das Schutzhemd 6 aus geübten Flächenpressung entspricht. Die Isolationsschicht 7 ist auch nicht unter Zwischenschaltung eines zweiten gasdichten Innen hemdes, sondern unmittelbar auf die Innenseite des drucktragenden Mantels 1 aufgebracht und steht weiterhin, damit in der Isola tionsschicht kein Druckaufbau durch hineindiffundierende Gase entstehen kann, durch den Mantel 1 hindurch, das heißt durch die Trennfugen zwischen den aufeinandergesetzten Ringen, mit dem auf der Außenseite des Behältermantels herrschenden Umgebungsdruck im Druckausgleich.The pressure-bearing jacket of the container shown consists of a plurality of ring elements 1 , which absorb the forces acting radially on the jacket, and a plurality of axially extending tensioning or tensioning elements 2 , by means of which the ring elements 1 are axially clamped and by which the axially acting forces are absorbed will. Each container bottom consists of several rib elements 3 , which are connected to each other at the center of the container bottom or on the longitudinal axis of the normally cylindrical container shell by a collector ring 4 and run from this collector ring in a star shape to the pressure-bearing jacket. At the foot 8 forming the outer end, the rib elements are connected by means of the elements 2 to the container casing. Since the cross-sectional width of the fin elements from the base 8 to the collector ring 4 decreases toward the forms so out in Fig. Rib member 5 shown that the thickness of the section height b at the foot 8 on the cross-sectional height a at the site to verbin to the collector ring 4 The end face 9 increases to such an extent that at approximately any point along the length of the rib element there is approximately the same material stress. To strengthen the cohesion of the individual Rippenele elements with one another, the rib elements can be welded to one another at their longitudinal flanges 10 . The pressure-bearing container jacket 1 shown in Fig. 4 is separated from the container reaction space 5 by a tight and thin-walled protective shirt 6 . Between the jacket 1 and the protective shirt 6 , an insulation layer 7 is attached, which is not itself under gas pressure, but son consists of a material, the compressive strength of which corresponds at least to that of the container pressure on the protective shirt 6 from the applied surface pressure. The insulation layer 7 is also not with the interposition of a second gas-tight inner shirt, but is applied directly to the inside of the pressure-bearing jacket 1 and is still so that no pressure build-up can occur in the insulation layer due to diffusing gases through the jacket 1 , that is, through the separating joints between the rings placed on top of each other, with the ambient pressure prevailing on the outside of the container jacket in the pressure compensation.

Claims

1. pressure vessel, in particular large-volume pressure vessel, the pressure-bearing jacket consists of several interconnected parts, characterized in that the pressure-bearing jacket of a combination of several arranged perpendicular to the container axis, the radial forces absorbing ring elements and several ver in the direction of the container axis, the elements absorbing the axial forces is formed, with either the radial ring elements bracing the axially extending elements or the axially extending elements bracing the radial ring elements.

2. Pressure vessel according to claim 1, characterized in that with axial tensioning the pressure vessel at the ends final cover or bottom made of several rib elements consist of star-shaped from the center of the container bottom run to the pressure-bearing jacket.

3. Pressure vessel according to claim 2, characterized in that the rib elements forming the container bottoms together with the ring elements arranged perpendicular to the container axis are tense.

4. Pressure vessel according to claim 1, characterized in that with axial clamping, the axially extending clamping elements ver within the ring elements arranged perpendicular to it to run.

5. Pressure vessel according to claim 1, characterized in that with axial clamping, the axially extending clamping elements ver outside the ring elements arranged perpendicular to it to run.

6. Pressure vessel according to claim 1, characterized in that with axial bracing on the perpendicular to the container axis ordered ring elements each consisting of at least 2 concentrically orderly rings exist, the outer ring being a pressure preload generated on the inner ring.

7. Pressure vessel according to claim 2, characterized in that the star-shaped to the container axis, the container bottom forming rib elements connected by a collector ring are.

8. Pressure vessel according to claim 2 or 7, characterized in that the rib elements according to their to the container bottom middle decreasing width with increasing thickness of your Cross-section are formed, which are essentially the same great material stress at every point of the rib element results.

9. Pressure vessel according to claim 2, 7 or 8, characterized in that the rib elements between their inner and outer ends by bolt connections or by welding along their length flanks are interconnected.

10. Pressure vessel according to one of claims 1 to 9, characterized records that the pressure-bearing jacket of the container opposite the reaction space of the container through a dense and relative thin-walled protective shirt is separated and between the coat and the protective shirt an insulation layer made of one material is attached, the compressive strength at least that of the Pressure inside the container on the protective shirt corresponds, and that the insulation layer directly on the Inside of the pressure-bearing jacket is applied and through through the jacket in pressure equalization with the environment on the Outside of the jacket stands.