DE4311208C1 - Quaderförmiger Druckbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen quaderförmigen Druckbehälter aus Metall, mit abgerundeten Kanten.

Ein derartiger Druckbehälter wird in DE 35 23 582 A1 beschrieben. Der be­ kannte Behälter mit einem Fassungsvermögen von etwa 190 l ist aus 2 mm dickem Stahlblech hergestellt. Zur Erhöhung der Druckfestigkeit wird der Behälter vor der Ingebrauchnahme mit einem über dem normalen Betriebs­ druck liegenden Druck von etwa 0,14 MPa abgedrückt so daß sich die Sei­ tenwände plastisch verformen und nach außen gewölbte Schalen bilden.

Bei Transport- oder Lagerbehältern für brennbare Flüssigkeiten, beispielswei­ se für Öl, wird eine höhere Druckfestigkeit verlangt damit auch im Brandfall, wenn sich der Innendruck durch Verdampfung des Inhalts beträchtlich er­ höht, der Behälter noch möglichst lange dicht bleibt. Aus diesem Grund wer­ den als Ölbehälter bisher doppelwandige, zylindrische Behälter mit bombier­ ten Unter- und Oberböden eingesetzt.

Zur Erhöhung der Druckfestigkeit von quaderförmigen Behältern ist es grundsätzlich bei Kunststoff- und Metallbehältern bekannt, die Wände durch Sicken oder durch eine Profilierung zu versteifen (DE 25 54 717 A1, DE 32 20 062 C2).

In DE 27 22 495 C2 wird ein quaderförmiger Kunststoffbehälter mit abgerun­ deten Kanten beschrieben, bei dem die beiden größeren Seitenwände nach innen eingezogene Einstülpungen aufweisen, die in der Mitte des Behälters miteinander verbunden sind, so daß sie bei Druckbeanspruchung als eine Art Zugband wirken.

Aus EP 0 353 387 A2 ist ein quaderförmiger Druckbehälter bekannt, bei dem der Innenmantel einen annähernd quadratischen Querschnitt mit abgerunde­ ten Ecken und leicht nach außen bombierten Seiten bildet, während der Au­ ßenmantel exakt rechteckig ist. Der Innenmantel wird durch in den Diago­ nalebenen zu den Ecken des Außenmantels verlaufende Stützen gehalten.

In dem DE-GM 18 78 244 wird ein quaderförmiger Innenbehälter für Ge­ schirrspülmaschinen beschrieben. Dieser Behälter ist zwar nicht als Druckbe­ hälter ausgebildet, doch sind die Wände dadurch versteift, daß das Blech die­ ser Wände mit gitterförmig auf der Fläche verteilten Vertiefungen versehen ist, die beispielsweise die Form von Kugelabschnitten haben können.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckbehälter der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der sich durch eine hohe Druckfestigkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Der erfindungsgemäße Druckbehälter ist als doppelwandiger Behälter ausge­ bildet, der einen zumindest aus Boden und Seitenwänden bestehenden In­ nenmantel aus Metall in Quaderform mit abgerundeten Kanten aufweist. In den Seitenwänden des Außenmantels ist eine Vielzahl von über die Fläche verteilten kalottenförmigen Einstellungen vorgesehen. Bei einem Druckver­ such hat sich gezeigt, daß die Druckfestigkeit des Behälters mit dieser Kon­ struktion die Erwartungen weit übertrifft. Der Behälter bläht sich bei einer Erhöhung des Innendruckes ballonartig auf, bleibt jedoch noch bei einem Druck von bis zu 1,6 MPa dicht. Durch die kalottenförmigen Eindellungen wird zwar die Formsteilheit der Seitenwände des Außenmantels insgesamt erhöht, doch bleibt andererseits in jeder Richtung eine gewisse großräumige Verformbarkeit der Seitenwände erhalten, durch die das ballonartige Aufblä­ hen ermöglicht wird. Zugleich dienen die Eindellungen zur Abstützung des Innenmantels und zur Ableitung des auf den Innenmantel wirkenden Druckes auf den Außenmantel. Auf diese Weise wird insgesamt eine sehr günstige Kräfteverteilung erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ölbehälter sind in der Regel mit einem Flanschdom für Anschluß- und Kon­ trollarmaturen versehen. Dieser Flanschdom erweist sich im Hinblick auf die Druckfestigkeit als besonders problematisch, da am Übergang von dem Flanschdom zu der Behälterwand leicht hohe Spannungsspitzen auftreten können. Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Behälters ist zur Anbringung der Anschluß und Kontrollar­ maturen anstelle des üblichen Flanschdoms ein kegelstumpfförmiger Einzug in der Behälterdecke vorgesehen. Dies hat zunächst den Vorteil, daß die An­ schlußarmaturen in die Behälterdecke eingelassen sind und somit die Außen­ kontur des quaderförmigen Behälters nicht überragen. Außerdem zeichnet sich dieser Einzug aufgrund seiner insgesamt konkaven Form durch eine hohe Druckfestigkeit aus. Bei den Druckversuchen wurde beobachtet, daß sich der Einzug in der Endphase der Verformung der Behälterwände relativ abrupt vollständig nach außen ausstülpt. Da sich dabei das Behältervolumen schlagartig vergrößert, kommt es zu einem vorübergehenden Druckabbau, so daß der Einzug den Ausstülpungsvorgang übersteht, ohne undicht zu werden.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Druckbehälters;

Fig. 2 den Zuschnitt für die Seitenwände des Druckbehälters; und

Fig. 3 einen Teilschnitt des Druckbehälters im Bereich einer Seiten­ wand und der Behälterdecke.

Der Druckbehälter 10 hat die Form eines Quaders mit längeren Seitenwän­ den 12 und kürzeren Seitenwänden 14, die über abgerundete Kanten 16 mit­ einander verbunden sind. An der Unterseite ist der Druckbehälter durch ei­ nen Boden 18 abgeschlossen, der die Form einer flachen Schale mit abgerun­ deten Ecken und Rändern 20 hat, die die Seitenwände 12, 14 übergreifen. Angeschweißte Füße 22 gestatten das Anheben des Druckbehälters mit ei­ nem Gabelstabler.

Die Decke 24 des Druckbehälters hat die gleiche Form wie der Boden 18, weist jedoch einen kegelstumpfförmigen Einzug 26 mit einer schräg verlau­ fenden Wand 28 und einem flachen Boden 30 auf. Der beispielsweise als lös­ barer Flansch ausgebildete Boden 30 dient zur Aufnahme verschiedener An­ schluß- und Kontrollarmaturen. Als Beispiel ist in Fig. 1 ein mit einem Flanschdeckel versehener Stutzen 32 gezeigt der vollständig in dem Einzug 26 zurückliegt, so daß er nicht über die Oberfläche der Behälterdecke 24 hinaus vorspringt.

An den oberen Ecken des Behälters sind Kranösen 34 vorgesehen, die zu­ gleich als Stapelecken dienen. Von diesen Kranösen ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung nur eine dargestellt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Druckbehälter 10 - ohne die Fü­ ße 22 und die Kranösen 34 - Außenabmessungen von 795 × 595 × 1000 mm, entsprechend einem Fassungsvermögen von 480 l. Nach dem Baukastenprin­ zip können jedoch gleichartige Behälter mit dem halben Fassungsvermögen vorgesehen sein, bei denen die Seitenwände 12 auf die Hälfte gekürzt sind, sowie Behälter mit dem doppelten Fassungsvermögen, bei denen die Seiten­ wände 14 die doppelte Breite aufweisen. Diese Behälter fügen sich somit bei der Lagerung und insbesondere bei der Stapelung in ein einheitliches Raster ein.

Die Seitenwände 12 und 14 sind jeweils in ihrem mittleren Bereich mit ei­ nem regelmäßigen Muster aus kugelkalottenförmigen Eindellungen 36 verse­ hen. Diese Eindellungen haben einen Durchmesser von 50 mm und einen Krümmungsradius von 80 mm und sind mit vertikalen Mittenabständen von 60 mm in mehreren Spalten auf Lücke versetzt angeordnet. Die Mittenab­ stände zwischen den einzelnen Spalten betragen 50 mm.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, liegt die Schweißnaht 38 zwischen den in dem Zuschnitt endständigen Seitenwänden 12 und 14 in unmittelbarer Nähe zu einer der abgerundeten Kanten 16.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Behälterwand im Bereich einer der obe­ ren horizontalen Kanten 20 und durch den Randbereich des trichterförmi­ gen Einzugs 26. Außer dem in Fig. 1 erkennbaren Außenmantel 40 weist der Behälter einen Innenmantel 42 auf, der aus einem nicht gezeigten Boden und Seitenwänden 14′ besteht, im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Außenmantel besitzt und zusammen mit dem Außenmantel 40 ein den Innen­ raum des Behälters umgebendes Kontrollvolumen 44 begrenzt. Die Seiten­ wände 14 und 14′ des Außen- und Innenmantels sind am oberen Rand mit­ einander verschweißt. Das Kontrollvolumen 44 ist somit hermetisch abge­ schlossen und kann beispielsweise eine Leckanzeigeflüssigkeit aufnehmen oder als Vakuumraum für eine Vakuum-Lecküberwachungseinrichtung dienen.

Die Seitenwände 14′ des Innenmantels 42 sind im Unterschied zu den Seitenwänden des Außenmantels glatt. Im gezeigten Beispiel steht der In­ nenmantel 42 unmittelbar mit den Scheitelpunkten der kalottenförmigen Eindellungen 36 in Berührung. Wahlweise kann der Spalt zwischen Innen- und Außenmantel jedoch auch größer bemessen sein, so daß der Innenman­ tel erst dann an den Kalotten zur Anlage kommt, wenn seine Seitenwände sich aufgrund eines erhöhten Innendruckes etwas ausgewölbt haben.

Der Innenmantel 42 und der Außenmantel 40 sind im gezeigten Beispiel aus 2 mm dicken Stahlblechen geschweißt. Bei sehr hohen Innendrücken kön­ nen sich die Wände des Innenmantels und des Außenmantels nach außen auswölben. Da die kalottenförmigen Eindellungen 36 jeweils nur im Zentral­ bereich der Seitenwände 12 und 14 angeordnet sind und die Seitenwände in den unmittelbar an die Kanten 16, 20 angrenzenden Bereichen glatt sind, be­ sitzen die Seitenwände im Bereich der Kanten eine größere Flexibilität als im Zentralbereich. Hierdurch wird das Verformungsverhalten unter Druck so gesteuert, daß sich eine günstige Spannungsverteilung ergibt und lokale Spannungsspitzen vermieden werden. Die kegelstumpfförmige Umfangswand 28 des Einzugs 26 ist unter solchem Winkel angeordnet, daß sich der Einzug bei sehr hohem Innendruck vollständig nach außen stülpen kann, ohne daß es dabei zu Rissen in dem Material kommt. Vorzugsweise bildet die Wand 28 mit der Vertikalen einen Winkel zwischen 15 und 45 Grad.

Claims (9)

1. Quaderförmiger Druckbehälter aus Metall, mit abgerundeten Kanten (16, 20), dadurch gekennzeichnet, daß er als doppelwandiger Behälter mit einem Innenmantel (42) aus Metall ausgebildet ist und daß die Seitenwände (12, 14) des Außenmantels (40) jeweils eine Vielzahl von über die Fläche ver­ teilten kalottenförmigen Eindellungen (36) aufweisen.

2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ dellungen (36) jeweils nur in einem Zentralbereich der betreffenden Seiten­ wand (12, 14) ausgebildet sind, während die Seitenwände (12, 14) in den an die Kanten (16, 20) angrenzenden Bereichen glatt sind.

3. Druckbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (14′) des Innenmantels (42) glatt sind.

4. Druckbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wän­ de (14′) des Innenmantels (42) sich an den Scheitelpunkten der kalottenför­ migen Eindellungen (36) des Außenmantels abstützen.

5. Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Seitenwände (12, 14) des Außenmantels und des In­ nenmantels jeweils aus einem einstückigen Zuschnitt hergestellt und längs einer in der Nähe einer der vertikalen Kanten (16) verlaufenden Schweißnaht (38) verschweißt sind.

6. Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Boden (18) und die Decke (24) des Außenmantels (40) und der Boden des Innenmantels (42) jeweils als flache rechteckige Schalen ausgebildet sind, die mit gerundeten Rändern die Randbereiche der angrenzenden Seitenwände (12, 14, 14′) übergreifen.

7. Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Decke (24) ein kegelstumpfförmiger Einzug (26) eingelassen ist, in dessen Bodenwand (30) Anschluß- und/oder Kontrollarma­ turen (32) angeordnet sind.

8. Druckbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stei­ gungswinkel der konischen Wand (28) des Einzugs (26) so bemessen ist, daß sich der Einzug bei erhöhtem Innendruck in dem Behälter vollständig nach außen stülpen kann.

9. Druckbehälter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke (24) des Behälters zumindest in einem den Einzug (26) umgeben­ den Bereich einwandig ist.