DE7112396U

DE7112396U - High pressure container with screw cap

Info

Publication number: DE7112396U
Application number: DE7112396U
Authority: DE
Original assignee: National Forge Co
Current assignee: National Forge Co
Publication date: 1971-11-25

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS TELEFON: SAMMEL-NR. 230341TELEPHONE: COLLECTING NO. 230341 TELEGRAMME: ZUMPATTELEGRAMS: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91130CHECK ACCOUNT: MUNICH 91130

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β MÜNCHEN 2,β MUNICH 2,

5/Ma Docket 0275 / Ma Docket 027

National Forge Company, Irvine, Warren County, Penns.National Forge Company, Irvine, Warren County, Penns.

Schraubverschluß für HochdruckbehälterScrew cap for high pressure container

Die Erfindung betrifft einen Schraubverschluß für Hochdruckbehälter. Sie betrifft insbesondere ein Gewindesystem, bei dem die Spannungsbelastung auf der Gewindegängen zur Schaffung einer gleichmäßigen Belastung gesteuert ist·The invention relates to a screw cap for high pressure containers. It relates in particular to a thread system in which the tension load on the thread turns to create an even load is controlled

Bei bestimmten Anwendungsfällen von hohem Druck, wie beispielsweise bei denjenigen Fällen isostatischer Druckbehälter mit Schraubverschlüssen ist es wünschenswert, daß die Gewindegänge des Verschlusses gleichmäßig belastet werden. Es ist bekannt, daß die Spannungsverteilung auf den Gewindegängen von Schraubverschlüssen für Druckbehälter derart ausgebildet ist, daß die höchste Axialspannung auf diejenigen Gewindegänge ausgeübt wird, die sich dem Inneren des Behälters amIn certain high pressure applications such as in those cases of isostatic pressure vessels with screw caps, it is desirable that the threads of the lock are evenly loaded. It is known that the stress distribution on the threads of screw caps for pressure vessels is designed in such a way that the highest axial tension is applied to those threads is exercised, which is located on the inside of the container

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nächsten befinden, wobei die Spannung vom Inneren des Behälters aus nach außen hin abnimmt.next, with the tension decreasing from the inside of the container to the outside.

Es ist ebenfalls bekannt, daß Radialbelastungen, die durch den Druck innerhalb des Druckbehälter5 hervorgerufen werden, mit der Verschlußkonstruktion so zusammenwirken, daß erhöhte Axialspannungen im Verschlußbereich entstehen.It is also known that radial loads, which are caused by the pressure within the pressure vessel5, cooperate with the lock construction in such a way that increased axial stresses arise in the lock area.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, einen Verschluß zu schaffen, bei dem die Belastungen, die direkt auf die Gewindegänge einwirken, und insbesondere diejenigen Belastungen, die im Bereich des ersten Gewindeganges auf der Seite des Behälterinneren einwirken, verringert sind. The present invention is directed to providing a closure in which the loads directly on the threads act, and in particular those loads that act in the area of the first thread turn on the side of the container interior are reduced.

Insbesondere und im Hinblick auf die Schaffung eines verbesserten, flexiblen Gewindesystems, das auf. das Gewinde ausgeübten Axialspannungen gleichmäßig standhalten kann, ist der erfindungsgemäße Schraubverschluß für Hochdruckbehälter, bei dem ein· Schraubenteil und ein Mutternteil auf dem Behälter entsprechend ineinander geschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegänge auf dem Schraubenteil und dem Mutternteil so ausgebildet sind, daß sie bei Verschraubung in druckfreiem Zustand des Behälters einen nach und nach zunehmenden Abstand zwischen den tragenden Flächen der entsprechenden Schrauben- und Mutterngewindegänge von einem Bereich aus, der vom Inneren des Behälters am weitesten entfernt ist, zu einem Bereich, der dem Behälterinneren am nächsten ist, aufweisen.In particular, and with a view to providing an improved, flexible thread system based on. the thread can evenly withstand axial stresses exerted, is the screw closure according to the invention for high pressure containers, in which a screw part and a nut part are screwed into one another on the container, characterized in that the threads on the screw part and the nut part are designed so that they are at screwing in pressure-free state of the container, to an area, which is the container interior closest to have a gradually increasing distance between the supporting surfaces of the respective screw and nut threads from a region which is furthest away from the interior of the container.

Der Abstand ist vorzugsweise am kleinsten in Höhe der äußersten Gewindegänge und am größten in Höhe der innersten Gewindegänge, wobei dieser Abstand so bemessen ist, daß im wesentlichen alle lasttragenden Oberflächen der Schrauben-Gewindegänge in Berührung mit den lasttragenden Oberflächen der Muttern- Gewindegänge sind, wenn ein vorbestimmter Druck inner-The distance is preferably smallest at the level of the outermost threads and largest at the level of the innermost threads, this distance being such that substantially all of the load bearing surfaces of the screw threads are in contact with the load bearing surfaces of the Nut threads are when a predetermined pressure within

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- 3 halb des verschlossenen Behälters erzeugt wird.- 3 half of the closed container is generated.

Der unterschiedliche Abstand zwischen den Gewindegängen ermöglicht es, daß die äußeren Gewindegänge zuerst belastet · werden, wenn der Behälter unter Druck gesetzt wird, und sich so die Hebel um einen vorbestimmten Betrag verbiegen. Wenn diese Verbiegung eingetreten ist, werden die inneren Gewindegänge nach und nach belastet, bis alle Gewindegänge im wesentlichen dieselbe Belastung tragen.The different spacing between the threads allows it is that the outer threads are first loaded when the container is pressurized, and themselves so bend the levers a predetermined amount. When this deflection has occurred, the internal threads will gradually loaded until all threads bear essentially the same load.

Die Erfindung kann auf Behälter mit isostatischem Druck oder auf Druckbehälter anderer Art angewendet werden. .Sie ist auf Gewindeformen mit parallelen oder schraubenförmigen Gewindegängen anwendbar. Die Gewinde können kontinuierliche Schrauben- und Mutterngewinde sein oder unterbrochene, parallel*-oder schraubenförmige Gewindegänge aufweisen, wie sie allgemein für Gewehrverschlüsse Vt ι Atillerieqeschützen verwendet werden. In jedem dieser Fälle kann das erfindungsgemäße Gewindeprofil an den besonderen Verwendungszweck angepaßt sein.The invention can be applied to isostatic pressure vessels or other types of pressure vessels. .She is up Thread forms with parallel or helical threads applicable. The threads can be continuous screw and nut thread be or interrupted, parallel * -or Have helical threads, as they are generally used for rifle locks Vt ι Atillerieqeschützen will. In each of these cases, the thread profile according to the invention be adapted to the particular purpose.

Im folgenden werden beispielsweise, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.In the following, for example, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings explained.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Mittelschnitt eines Teils des Verschlußbereiches eines Hochdruckbehälters, wobei eine Gewindeform entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt Fig. 1 shows a vertical center section of part of the closure area of a high pressure container, showing a thread shape according to an embodiment of the invention

Fig. 2 zeigt Teile des Schraubverschlusses der Fig. 1 in zum Zwecke der Verdeutlichung vergrößertem Maßstab, wobei gestrichelt in übertriebener Darstellung die Gewindeverbiegung gezeigt ist, die bei Druckbelastung des Kessels erfolgt; FIG. 2 shows parts of the screw cap of FIG. 1 on an enlarged scale for the purpose of clarification, the thread bending which takes place when the boiler is subjected to pressure being shown in an exaggerated representation with broken lines;

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-A--A-

Fig. 3 zeigt einen senkrechten Mittel schnitt eines Abschnittes des Verschlußbereiches eines Hochdruckkessels mit einer Gewindeform entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 3 shows a vertical center section of a portion of the closure area of a high pressure vessel with a thread form according to a second embodiment of the invention.

In Fig. 1 ist mit dem Besugsseichen 10 ein Teil eines. Hochdruckbehälters 10 bezeichnet, der mit einer Gewindeöffnung 12 versehen ist, in die ein Schraubverschluß 14 zum Verschließen des Behälterinneren eingeschraubt ist. Der Behälter 10 kann jede Form aufweisen. Die Öffnung 12 ist mit einem Innengewinde versehen, das mit 16 bezeichnet ist, während der Verschluß 14 ein Außengewinde 18 aufweist.In Fig. 1, the Besugsseichen 10 is part of a. High pressure container 10 denotes, which is provided with a threaded opening 12 into which a screw cap 14 for closing inside the container is screwed in. The container 10 can have any shape. The opening 12 is provided with an internal thread, which is denoted by 16, while the closure 14 has an external thread 18.

Der Schraubverschluß ist mit Sägezahngewinden dargestellt, jedoch ist die Gewindeform nicht auf diese Gewindeart beschränkt, wie zuvor angegeben wurde.The screw cap is shown with buttress threads, but the thread form is not limited to this type of thread, as previously stated.

Beim Schraubverschluß entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist das innere Ende des Verschlußgewindes so zurückgesetzt, daß ein Abstand 22 zwischen der lasttragenden Oberfläche des Verschlußstopfens und der inneren Endfläche 24 des Behältergewindes entsteht. Die übrigen Gewindegänge des Verschlußstopfens weisen in Richtung nach außen geringer werdende Abstände 26 zwischen der lasttragenden Oberfläche der üewindegänge des Behälters und des Stopfens auf.When the screw closure according to an embodiment of the invention the inner end of the locking thread is set back so that a distance 22 between the load bearing surface of the closure plug and the inner end surface 24 of the container thread is formed. The remaining threads of the sealing plug have in the outward direction decreasing distances 26 between the load-bearing surface of the passages the container and the stopper.

Der Gewindeabstand verändertsich also von einem Größtwert zwischen den inneren Enden der Gewindegänge des Stopfens und des Behälters bis hin zu etwa 0 zwischen den äußeren Enden 28 und 30. der Gewindegänae. Diese Abstände verbessern die Lastverteilung auf den Gf. 'indegängen, indem sie die unterschiedliche elastische Verformung der Gewindegänge ausgleichen.The thread spacing thus changes from a maximum value between the inner ends of the threads of the plug and the container to about zero between the outer ends 28 and 30. of the threads. These distances improve the load distribution on the Gf. 'start by showing the different compensate for elastic deformation of the threads.

Das Ausmaß unterschiedlicher elastischer Verformung kann für einen speziellen Typ eines Schraubverschlusses berechnet werden,The amount of different elastic deformation can be calculated for a specific type of screw cap,

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wobei die physikalischen Eigenschaften des bei der Konstruktion verwendeten Materials berücksichtigt werden, indem die Gewindegänge in einem mathematischen Modell als Kragarme betrachtet werden·taking into account the physical properties of the material used in construction by the threads are viewed as cantilever arms in a mathematical model

In Fig. 2 ist die Funktion der Abstände in übertriebener Darstellung gezeigt. Wenn eine Last auf den Boden des Verschlußstopfens 14 aufgebracht wird, wie etwa durch Aufbringen eines Druckes in dem Behälter 10, tragen zunächst das äußere Ende 28 des Stopfengewindes und das äußere Ende 30 des Behältergewindes die Belastung, weil nur sie am Anfang im wesentlichen keinen Abstand zwischeneinander aufweisen·In Fig. 2, the function of the distances is shown in an exaggerated representation. When a load is applied to the bottom of the plug 14, such as by applying one Pressure in the container 10, the outer end 28 of the plug thread and the outer end 30 of the container thread initially bear the load, because only they essentially at the beginning have no distance between each other

Wie in gestrichelten Linien gezeigt ist, verformen sich das Behältergewinde 30 und das Verschlußstopfangewinde 28 elastisch, so daß sich der Verschlußstopfen in gewissem Ausmaß nach außen bewegen kann. Dadurch wird bewirkt, daß der Abstand 22 zwischen den innersten, lasttragenden Gewindegängen und ebenso die übrigen Abstände 26 verringert werden, bis die inneren Gewindeenden 20 und 24 miteinander in Berührung kommen und Last aufnehmen. Durch geeignete Berechnung der verschiedenen Gewindeformen kann die Last im wesentlichen auf die Gewindegänge gleichmäßig verteilt werden, und die Höchstbelastung auf.den inneren Gewindegängen wird erheblich reduziert. Die Gewindeabstände 22 und 26 sind zur Verdeutlichung erheblich übertrieben. Der Maximalabstand 22 beträgt bei einem Druckbehälter mit Schraubverschluß entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung etwa o,25 mm.As shown in dashed lines, this will deform Container thread 30 and the plug thread 28 elastic, so that the sealing plug is to some extent outward can move. This causes the distance 22 between the innermost, load-bearing threads and the like the remaining distances 26 are reduced until the inner thread ends 20 and 24 come into contact with one another and Take up the load. By suitable calculation of the various thread forms, the load can be essentially evenly distributed over the threads, and the maximum load auf.den inner thread turns is considerably reduced. the Thread spacings 22 and 26 are considerably exaggerated for the sake of clarity. The maximum distance 22 in a pressure vessel with a screw cap according to an embodiment of the invention is about 0.25 mm.

Es ist auch möglich, das Behähltergewinde 16 oder sowohl das Gewinde 16 als auch das VerschlußStopfengewinde 18 bei anderen Ausführungsformen mit sich änderndem Profil auszurüsten.It is also possible to equip the container thread 16 or both the thread 16 and the closure plug thread 18 in other embodiments with a changing profile.

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.3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einem Druckbehälter 10 mit einer Gewindeäffnung 12 und einem Innengewinde 16 gezeigt. Ein Schraubverschlußstopfen 34 befindet sich in der Gewindeöffnung 12. Der Verschlußstopfen 34 besitzt eine Gewindeform 36, deren Steigung von einer Übereinstimmung mit dem Gewinde 16 am äußeren Ende 38 des. Gewindes 36 bis hin zu einem vorbestimmten Maximum am inneren Ende 40 des Gewindes 36 zunimmt..3 is a second embodiment of the invention with a Pressure vessel 10 with a threaded opening 12 and an internal thread 16 is shown. A screw plug 34 is located in the threaded opening 12. The sealing plug 34 has a thread form 36, the pitch of which corresponds to the thread 16 at the outer end 38 of the thread 36 up to a predetermined maximum at the inner end 40 of the thread 36 increases.

Die zunehmende Steigung oder Teilung des Gewindes 36 hat zur Folge, daß der Würzeldurchmesser in Richtung des Behälterinneren abnimmt. Daher ist der Wurzeldurchmesser des äußeren Endes 38 (D. ) größer als der Wurzeldurchmesser D_ am inneren Ende 40 des Gewindes.The increasing pitch or pitch of the thread 36 has the consequence that the root diameter decreases in the direction of the interior of the container. Hence the root diameter is the outer one End 38 (D.) larger than the root diameter D_ on the inner 40 end of the thread.

Die unterschiedliche Steigung des Gewindes 36 zusammen mit der Abnahme des Gewindewurzeldurchmessers sorgt für einen unterschiedlichen Gewindeabstand 42 zwische dem Innengewinde 12 und dem Außengewinde 36, der sich dabei von einem Minimum am äußeren Ende 38 des Gewindes zu einem Maximum am inneren Ende 40 des Gewindes ändert.The different pitch of the thread 36 together with the A decrease in the thread root diameter results in a different thread spacing 42 between the internal thread 12 and the external thread 36, which extends from a minimum at the outer end 38 of the thread to a maximum at the inner End 40 of the thread changes.

Bei anderen Ausführungsformen ist das Innengewinde des Behälters mit einer sich ändernden, zum Behälterinneren hin abnehmenden Steigung versehen und besitzt einen Gewindewurzeldurchmesser, der zum Inneren des Behälters hin zunimmt. Bei weiteren Ausführungformen ändern sich die Steigungen des Schraubegewindeteils und des Mutterngewindeteils entsprechend, so daß ein sich ändernder Abstand zwischen den Gewindegängen von einem vorbestimmten Minimum am äußersten Ende des Gewindes zu einem vorbestimmten Maximum am innersten Ende des Gewindes entsteht.In other embodiments, the internal thread of the container is with a changing, decreasing towards the interior of the container Pitch and has a thread root diameter, which increases towards the inside of the container. In other embodiments, the pitches of the screw thread part change and the nut thread part accordingly, so that a changing distance between the threads from a predetermined minimum at the extreme end of the thread arises to a predetermined maximum at the innermost end of the thread.

Bei den Ausführungsformen der Pig. 1 und 2 ermöglicht es der durch unterschiedliche Steigung entstehende, sich ändernde Abstand 42, daß die Gewinde gleichmäßig belastet werden, wenn sich der Kesser unter Druck befindet, so daß etwa alle Gewindegänge die gleiche Belastung tragen.In the embodiments of the Pig. 1 and 2 enables the changing gradient created by the different slope Distance 42 that the threads are evenly loaded when the Kesser is under pressure, so that about all Threads bear the same load.

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Claims

1. Threaded closure for high-pressure containers with a screw thread part and a nut thread on the container, which are screwed into one another, characterized in that the threads (L6, 18) on the screw thread part and the nut thread part are designed so that they can be screwed in the pressure-free state of the Container an increasingly larger distance (26) between the load-bearing surfaces of the corresponding screw and nut threads η an area from the inside

of the container is most cntest to an area that

is closest to the inside of the container, show »

2. Screw closure according to claim 1, characterized in that the distance (2 pounds) at the outer thread end is a minimum and has a maximum (22) at the inner thread end, the distance between the threads being dimensioned such that essentially all of the load-relieving "" surfaces of the screw thread part are in contact with the load-bearing surfaces of the nut part when the prescribed pressure is generated in the \ superseded container.

3 screw closure according to claim 1 or 2, characterized in that that at least one of the screw parts has a constant thread pitch, its thread rebounds by an amount which is from a prescribed maximum at the threaded end on the inner container side to about zero at the end of the thread on the outer container side "decreases.

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4. Screw closure according to claim 1 or 2, characterized in that that the gradually increasing distance is obtained in that at least one of the threaded parts with is provided with an increasing slope in the direction of the interior of the container.

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