DEP0028661DA - Starkwandiger Hochdruckbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von starkwandigen Hochdruckbehältern und bezweckt die Verminderung der Herstellungskosten von Druckbehältern sehr grosser Wandstärke sowie eine gleichmässigere Verteilung der Umfangspannungen innerhalb der Behälterwandung als bei den bekannten Druckbehältern mit einfacher Wandung. Die Erfindung bezweckt weiter die Herstellung von Behältern mit Wandungen jeder gewünschten Stärke.

Nach der vorliegenden Erfindung werden starkwandige Druckbehälter hergestellt, indem zunächst aus einem Stahlblech ein an beiden Enden offener Hohlzylinder geformt dessen längsgerichtete Stosstelle verschweisst und darauf der Schweissgrat entfernt wird, dass dann ein Stahlband wendelförmig um die äussere Oberfläche des Innenzylinders gewunden, die aneinanderstossenden Kanten dieses Stahlbandes verschweisst werden, dass m an darauf eine oder mehrere Lagen von Stahlbändern auf den so hergestellten Zylinder windet und verschweisst, wobei die zweite und die folgenden Lagen gegen die benachbarte Lage versetzt sind oder neue Lagen wendelförmig in entgegengesetzter Richtung zur vorhergehenden Lage umgewunden werden und schliesslich der so erhaltene Zylinder mit Planschen oder verstärkten Enden versehen wird, die Bohrungen mit Innengewinde zur Aufnahme von Stiftschrauben erhalten, mittels derer Verschlussböden auf dem Zylinder befestigt werden können.

In der anliegenden Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.

Fig. 1 ist ein Grundriss, in dem eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung gezeigt ist.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht nach Fig. 1.

Fig. 3 ist die schaubildliche Ansicht eines teilweise fertiggestellten Behälters nach der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine Teilansicht des Behälters nach Fig. 3.

Fig. 5 ist die Teilanschicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung in teilweisem Schritt.

Nach der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird zunächst aus einer Stahlblechplatte durch Walzen ein Zylinder 1 hergestellt, dessen parallel zur Längsachse verlaufende Stosskante 2 verschweisst wird. Der Schweissgrat wird darauf durch Schleifen o.dgl. entfernt, um eine glatte äussere Oberfläche zu erzielen. Der so erhaltene Innenzylinder 1 wird, wie in Fig. 1 dargestellt ist, um die Längsachse drehbar in einer geeigneten Vorrichtung gelagert, beispielsweise in eine Drehbank 3 eingespannt. Ein Stahlband oder Stahlstreifen aus Flusstahl oder legiertem Stahl von jeder geeigneten Breite von wenigen Zentimetern bis zu etwa 60 Zentimeter und mehr und von einer Stärke von etwa 3 - 7 mm wird von einer Rolle 5 durch Förderwalzen 6 geführt, darauf durch einen glüh- oder Heizofen 7 gefördert, aus dem das erhitzte Band durch Zugwalzen 8, durch die jeder gewünschte Zug auf das Band ausgeübt werden kann, gezogen. Darauf läuft das Band durch Führungswalzen 9, die am Maschinenrahmen der Drehbank befestigt sind, durch die es wendelförmig um die äussere Oberfläche des Innenzylinders 1 gewunden wird, der in jeder geeigneten Weise gekühlt werden kann, beispielsweise, indem Wasser durch das Innere des Zylinders fliesst.

Die Trommel 5, auf der das Band 4 befestigt ist, die Walzen 6, der Ofen 7, die Zugwalzen 8 und Mittel zum Messen der Zugspannung des Bandes können auf einem Rahmen befestigt sein, der auf einem wagen 10 ruht, der auf Schienen 11 bewegt werden kann. Dieser Wagen 10 ruht, der auf Schienen 11 bewegt werden kann. Dieser Wagen kann mit dem Werkzeugkasten der Drehbank so verbunden sein, dass er mit ihm wandert. Der Rahmen oder Wagen kann waagerecht beweglich sein und in jeden gewünschten Winkel zur Achse des Innenzylinder 1 eingestellt werden.

Auf der entgegengesetzten Seite ist an dem Werkzeugkasten ferner eine Schweissvorrichtung 12 befestigt. Sie kann aber auch auf der Ofenseite angebracht sein. Auch können andere Einrichtungen zum Schweissen der wendelförmigen Naht 13 des Bandes 4 während des Umwindens vorgesehen werden. Auch kann das Band 4 zunächst völlständig um den Innenzylinder 1 gewunden und die Stosskanten der Wendel können nachträglich durch Schweissen verbunden werden.

Um das Stahlband 4 genügend heiss zu halten, wenn es den Innenzylinder 1 erreicht, kann ein schmales Band oder ein schmaler Streifen 4* an das Ende des Hauptbandes 4, das von der Rolle 5 kommt, angeschweisst werden und das freie Ende dieses schmalen Streifens 4* wird mit einem kurzen Ende 1* vom Durchmesser des Innenzylinder 1 auf dem Umfang des einen Endes des Innenzylinders 1 durch Schweissen angheftet.

Auf die äussere Oberfläche der ersten wendelförmigen Umwindung können eine oder mehrere weitere Lagen des Bandes 4 gewunden werden, wobei die zweite oder darauffolgende Lage oder Lagen zu der vorhergehenden unteren Lage versetzt sind, sodass ihre Schweissnähte gegeneinander versetzt liegen. Auch können die zweite oder die folgenden Lagen wendelförmig in umgekehrter Richtung darum gewunden werden. Das Umwinden der Lagen um den Zylinder wird fortgesetzt, bis eine genügende Wandstärke erzielt ist, die dem vorgesehen Arbeitsdruck standhält.

Auf die Enden des so erhaltenen Zylinders können nun zusätzliche Windungen, die wendelförmig oder in anderer geeigneter Weise ausgeführt werden, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, Planschen oder Verstärkungen 14 aufgebracht werden, in die Bohrungen geböhrt und diese mit Innenge- winde versehen werden, sodass die Stiftschrauben 15 aufnehmen können, mittels welcher die Enden des Druckzylinders mit geschmiedeten Endplatten oder Böden 16 verschlossen werden. Auch können die Enden durch einen napfartigen und mit einem zylindrischen Rand versehenen Boden 17 verschlossen werden. Dabei ist es nicht nötig, die Enden des Zylinders mit Verstärkungen zu versehen, weil der Rand 18 des Bodens 17 dieselbe Stärke wie die Hauptwandung des hergestellten Zylinders aufweist und unmittelbar daran geschweisst werden kann, wie aus Fig. 5 zu ersehen ist.

Um zu verhüten, dass übermässiger Druck auf die äusseren Lagen des Bandes ausgeübt wird, falls der Innenzylinder 1 durch Korrosion oder Undichtigkeit durchlässig werden sollte, können Löcher 19 durch jede Lage vor oder nach dem Umwinden um den Zylinder 1 gebohrt oder gestanzt werden.

Zu dem Hinweis, dass der Innenzylinder 1 während des Umwindens des Bandes 4 zu kühlen ist, muss bemerkt werden, dass gefunden wurde, dass der Innenzylinder sich erwärmt und ausdehnt, wenn die erste Lage des Bandes darum gewunden ist. Der Streifen 4 kühlt infolge seiner geringeren Wandstärke zuerst ab, während der stärkere Innenzylinder 1 noch heiss ist, und in dem Masse wie der Innenzylinder 1 beim Abkühlen schwindet, bildet er einen losen Zusammenhang mit dem Band.

Die Erfindung bezieht sich vor allem auf die Herstellung sehr starkwandiger Behälter für sehr hohe Drücke und es wird vermieden, dass zur Herstellung der Druckbehältermäntel dicke Platten in zylindrische Form gebogen werden müssen. Ausserdem wird infolge Zusammendrückens des inneren Teiles der Wandung des Druckbehälters eine Vorspannung ausgeübt, sodass ein erheblicher Druck erforderlich ist, um diese Druckspannung aufzunehmen, bevor in der Behälterwandung eine Zugspannung auftreten kann.

Claims (9)

1.) Starkwandiger Hochdruck-Stahlbehälter, gekennzeichnet durch eine mehrschichtige zylindrische Wandung, deren innere Lage aus einer nahtlosen Stahlblechplatte (1) besteht, die zu einem an beiden Enden offenen Hohlzylinder verformt ist, dessen Stosskanten (2) durch Schweissung verbunden werden, wobei dieser Innenzylinder (1) von äusseren Lagen umgeben ist, deren jede aus einem Stahlband (4) besteht, das wendelförmig um den Innenzylinder (1) gewunden ist und dessen Stosskanten (13) verschweisst sind, wobei die Schweissnähte (13) des zweiten und der folgenden Bänder (4) versetzt zu dem benachbarten Band angeordnet oder die Bänder (4) in entgegengesetzter Richtung zu dem benachbarten umgewunden sind.

2.) Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Wand mit wenigstens einem verstärkten Ende oder einem Verbindungsflansch (14) durch zusätzliche Windungen versehen ist und das verstärkte Ende bzw. Flansch (14) Bohrungen mit Innengewinde erhält, die Stiftschrauben (15) aufzunehmen vermögen, mittels derer Verschlussteile (16) an dem Zylinder befestigt werden können.

3.) Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende oder beide Enden des Zylinders mit einem festen napfartigen gewölbten und mit einem zylindrischen Rand versehenen Boden (17) unmittelbar verschweisst sind.

4.) Verfahren zur Herstellung von Behältern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Stahlblech zunächst ein an beiden Enden offener Hohlzylinder geformt wird, die Stosskanten durch Schweissen verbunden, darauf der Schweissgrat entfernt, dann ein Stahlband oder Stahlstreifen wendelförmig um die äussere Oberfläche des Zylinders gewunden und die Stosskanten verschweisst werden, dass eine weitere Lage eines Stahlbandes um die äussere Oberfläche des ersten Bandes gewunden und die Stosskanten des zweiten Bandes versetzt zu denen des ersten angebracht oder das zweite Band in entgegengesetzter Wendel zu dem ersten (links bzw. rechts) umgewunden wird.

5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Stahlband von einer Rolle durch Glättwalzen, dann durch einen Glüh- oder Heizofen, darauf durch Zug- und Führungswalzen dem vorgeformten Innenzylinder zugeführt und dieser während des Arbeitsganges gekühlt wird.

6.) Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stosskanten des wendelförmigen Stahlbandes während des Umwindens auf den Zylinder durch eine Schweissvorrichtung verschweisst werden, die längs und parallel zur Zylinderachse beweglich ist.

7.) Verfahren nach Anspruch 5, unter Vorwärmung des Stahlbandes, dadurch gekennzeichnet, dass an den Anfang des Stahlbandes ein schmaler Stahlstreifen geschweisst wird, dessen äusseres Ende an das eine Ende des Zylinders so durch Schweissung angeheftet wird, dass das Stahlband auf die gewünschte Temperatur erhitzt ist, wenn es den Zylinder erreicht.

8.) Vorrichtung zur Ausübung des Verfahren nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wagen (10) Mittel für die Stahlbandzuführung (4 - 9) und die Schweissvorrichtung (12) enthalten ist, sodass die Stahlbandzuführungsvorrichtungen (4 - 9) und die Schweissvorrichtung (12) während der Drehung des Zylinders mit gleichförmiger der Bandbreite entsprechender Geschwindigkeit vorwärts bewegt werden können.

9.) Vorrichtung nach Anspruch 8 zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagen (10) eine Stahlbandrolle (4), Glättwalzen (6), einen Stahlbandwärmofen (7) und Zug- und Führungswalzen (8, 9) trägt.