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DE2558687A1 - Druckbehaelter fuer gasfoermige medien - Google Patents

Druckbehaelter fuer gasfoermige medien

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DE2558687A1
DE2558687A1 DE19752558687 DE2558687A DE2558687A1 DE 2558687 A1 DE2558687 A1 DE 2558687A1 DE 19752558687 DE19752558687 DE 19752558687 DE 2558687 A DE2558687 A DE 2558687A DE 2558687 A1 DE2558687 A1 DE 2558687A1
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DE
Germany
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container
pressure
pressure vessel
cavities
intermediate part
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Claus Decken
Kurt Dr Kugeler
Manfred Dr Kugeler
Klaus Petersen
Rudolph Prof Dr Schulten
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Kernforschungsanlage Juelich GmbH
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Description

Kernforschungsanlage Oülich Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Druckbehälter für gasförmige Medien
Die Erfindung bezieht sich auf einsn Druckbehälter für gasförmige Medien, bei dem die gegen die Auibenatmosphäre abgedichtete Behälterwandung einschließlich Behälterdecke und Behälterboden durch Spannkabel unter einer eine ins Innere des Behälters gerichtete Kraft bewirkende Druckvorspannung steht.
Bei Druckbehältern größerer Abmessungen, wie sie beispielsweise in der Reaktortechnik oder für die Hydriergasreaktion in der chemischen Industrie benötigt werden, sind hinsichtlich der Druckfestigikeit der Behälterwandung bezüglich des im Behälterinneren herrschenden Gasdruckes hohe Anforderungen zu erfüllen.
Es ist bekannt, die Behälterwandung derartiger Druckbehälter durch Spannkabel, durch die der Behälter in axialer und tangenfeialer Richtung verspannt ist, unter eine Druckvorspannung zu setzen, um zu erreichen, daß im Behälter Medien unter hohen Gasdrucken gespeichert werden können, die Behälterwandung gleichwohl aber berstsicher ist. Diese Vorspannung wirkt dem bei Betrieb des Behälters vorhandenen Innendruck entgegen und verhindert somit, daß das Material der Behälterwandung während des Betriebes auf Zug beansprucht wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Behältern größerer Abmessungen Decke und Boden unverhältnismäßig dick sein müssen, damit erreicht wird, daß Decke und Boden durch
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Ba/rü
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seitlich angreifende Vorspannkräfte unter einer genügend hohen, ins Behälterinnere gerichteten Kraft stehen. Das führt in Folge des hohen Materialaufwandes und fertigungstechnisch bedingter Schwierigkeiten zu hohen Herstellungskosten für große Druckbehälter. Darin ist auch einer der Gründe zu sehen, daß der Bau von Kernreaktoren mit hohen Core-Leistungsdichten angestrebt wird. Denn nur auf diese Weise ist es bei Kernreaktoren möglich, bei gleichbleibender Größe der ReaktGrdruckbehälter, dis Leistung der Kernreaktoren zu erhöhen. Hierbei ist jedoch von Nachteil, dad die geringere Sicherheit derartiger Kernreaktoren in Kauf genommen werden muB.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Druckbehälter zu schaffen, bei dem die fertigungstechnisch bedingten Schwierigkeiten gegenüber Druckbehältern üblicher Bauart verringert und dis Herstellungskosten merkbar gesenkt sind, dessen Wandung gleichwohl aber unter einer hinreichend hohen Druckvorspannung steht.
Diese Aufgabe wird gemäü der Erfindung bei einem Druckbehälter der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß zwischen Behälterdecke und Behälterboden Spannkabel vorgesehen sind, die durch das Innere des Behälters in einem Zwischenteil aus druckfestem Material geführt sind.
Dadurch, daß die eine zusätzliche Druckvorspannung von Behäl· terdscke und Behälterboden bewirkenden Spannkabel innerhalb eines oder innerhalb mehrerer Zwischenteile aus druckfestem Material angeordnet sind,.wird erreicht, daB
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die zusätzliche Vorspannung hoher bemessen werden kann als es bei Spannkabel, die ohne Zwischenkabel zwischen Behälterdecke und Behälterboden verspannt sind, der Fall wäre. Denn dadurch, daß das oder die Zwischenteile einen Teil der zusätzlich nach innen gerichteten Kraft - insbesondere bei leerem Behälter - aufnehmen, wird zugleich verhindert, daß das Material von Behälterdecke oder Behälterboden durch die zusätzliche Vorspannung über die Elastizitätsgrenze hinaus belastet wird. Auf diese Weise kann beispielsweise dann, wenn der Behälter einen runden Querschnitt aufweist und Behälterdecke und Behälterboden gemäß der Erfindung vorgespannt sind, der Druckbehälter für höchste Drucke ausgelegt werden, wie dies beispielsweise bei Speicherbehältern für gasförmige Medien zweckdienlich ist. Als Materialien für das Zwischenteil sind beispielsweise, ebenso wie für die Behälterwandung, Stahlguß, Grauguß, Walz- oder Schmiedestahl oder auch Spannbeton verwendbar.
Da die zusätzlich auf Behälterdecke und Behälterboden einwirkende Vorspannung in wirkungsvoller Weise die seitlich an die Behälterdecke und am Behälterboden angreifenden Spannkabel unterstützt, kommt man bei Druckbehältern gemäß der Erfindung, insbesondere bei Durchmessern des Behälters oberhalb 15m, mit geringeren Dicken von Behälterdecke und Behälterboden aus als es beim Bau von Druckbehältern dieser Größe bei üblicher Bauart möglich wäre. Dadurch wird einerseits der Aufwand bei der Fertigung der Einzelelemente der Behälterwandung verringert, andererseits ist es dadurch auch bei großen Druckbehältern möglich, das Material von Decke und Boden beispielsweise mittels Ultraschallwellen daraufhin zu überprüfen, ob Lunker oder Risse vorhanden sind,wodurch die Sicherheit des Druckbehälters in hohem Maße gewährleistet ist,
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Zur Erleichterung der Fertigung ist es zweckmäßig, das oder die Zwischenteile aus Einzelelementen zusammenzusetzen, die miteinander in formschlüssiger Verbindung
stehen.
Es ist ferner zweckmäßig, für den Fall, daß der Druckbehälter als Behälter eines Kernreaktores oder als Reaktionsbehälter für die Hydriergasreaktion verwendet werden soll und die Behälterwandung daher einen erhöhten
Wärmestrahlung ausgesetzt ist,innerhalb der EinzelelementeLeitungen für ein Kühlmedium vorzusehen, wobei die Leitungen in Sammeleitungen münden, die in einem oder mehreren im Zwischenteil zwischen Behälterdecke und Behälterboden verlaufenden und sich in der Behälterdecke und in dem Behälterboden fortsetzenden Hohlräumen angeordnet sind, wobei die Einzelelemente gegen den Hohlraum oder gegen
die Hohlräume abgedichtet oder der Hohlraum oder die
Hohlräume gegen die Außenatmosphäre durch VerschluS-klappen dicht abschließbar sind. Dabei sind die Hohlräume so bemesssen, daß sie im Falle einer an den Sammelleitungen notwendig gewordenen Reperatur als Mannloch verwendet werden können. Als Material für das oder die Zwischenteile werden in diesem Falle zweckmäßigerweise Stahlguß oder Walz- oder Schmiedestahl verwendet.
Ein Ausführungsbeispiel des Druckbehälters gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:
Es zeigen
Fig. 1 einen gebrochenen Längsschnitt durch einen Druckbehälter für einen Kernreaktor
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f-
Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt durch den
Druckbehälter nach Figur 1 mit teilweiser Draufsicht
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, bestehen die senkrecht stehende Behälterwandung aus Einzelsegmenten 1 und Behälterdecke und Behälterboden aus trapezförmigen Einzelstücken 2, die über Paßfedern 3 miteinander, mit den zentralen Decken- oder Bodenstücken 4 und mit der Wandung in formschlüssiger Verbindung stehen. Die Einzelsegmente 1 stehen ebenfalls, jedoch über Scherbolzen 5 in formschlüssiger Verbindung miteinander. Die in das Behälterinnere gerichtete Kraft wird durch Spannkabel bewirkt, die als Radialkabel 6 und als Axialkabel 7 vorgesehen sind. Dabei wird die zusätzliche, auf Behälterdecke und Behälterboden bewirkte Vorspannung durch Axialkabel 7a bewirkt, die innerhalb des Druckbehälters zwischen den zentralen Decken und Bodenstücken 4 geführt und mittels Anzugsmuttern 8 verspannt sind.
Wie aus der Zeichnung ferner hervorgeht, verlaufen die die zusätzliche Vorspannung bewirkenden Axialkabel 7a in einem aus Einzelteilen 9 bestehenden Zwischenteil, das zwischen den zentralen Decken und Bodenstücken 4 angeordnet ist. Die Einzelteile 9 des Zwischenteils sind ebenfalls über Scherbolzen 5 miteinander formschlüssig verbunden. Das Zwischenteil weist ein zentrales Mannloch 10 auf, in dem die in der Zeichnung nur teilweise dargestellten Sammelleitungen 11 für die in den Einzelteilen 9 vorgesehenen Leitungen für ein Kühlmedium 12 geführt werden. Die Einzelteile, aus denen die senkrecht stehende Behälterwandung, die Dekke und der Boden sowie das Zwischenteil bestehen, sind aus Stahl-
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guB gefertigt und mittels Schweißlippendichtungen 13 gegeneinander abgedichet.
Der Druckbehälter, der für einen Innendruck von 40 bar ausgelegt ist und der ein ringförmiges Kernreaktorcore 14 umschließt, weist eine Höhe von etwa 18 m und einen Durch-
messer von etwa 20 m auf. Der Durchmesser des Zwischenteils beträgt etwa 4 m. Die Zugkraft der die Decke und den Boden des Druckbehälters umspannenden Radialkabel beträgt 20.000 t, die Zugkraft der Axialkabel 7a,, die durch das Zwischenteil verlaufen, beträgt 00.000 t, die durch Anordnung der Axialkabel 7a erzielte Decken- und Bodendicke beträgt 1,50 m gegenüber 2,50 m bei üblicher Bauweise.
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Claims (3)

  1. Patentansprüche
    J Druckbehälter für gasförmige Medien, bei darn dia ?egen die AuBenatmosphäre abgedichtete Behälterwandung einschließlich öehälterdecke und Behälterboden durch Spannkabsl unter einer eine ins Innere des Behälters gerichtete Kraft bewirkenden Druckvorspannung steht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Behälterdecke und Behälterboden Spannkabel (7a) vorgesehen sind, die durch das Innere des Behälters in einem Zwischenteil aus druckfestem Material geführt sind.
  2. 2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das oder die Zwischenteile aus miteinander in formschlüssiger Verbindung stehenden Einzelelementen (9) zusammengesetzt sind.
  3. 3. Druckbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb der Einzelelemente (9) Leitungen (12) für ein Kühlmedium vorgesehen sind, wobei die Leitungen (12) in Sammelleitungen münden, die in einem oder mehreren im Zwischenteil zwischen Behälterdecke und Behälterboden verlaufenden und sich in
    der Behälterdecke und in dem Behälterboden fortsetzenden Hohlräumen angeordnet sind, wobei die Einzelelemente (9) gegen den Hohlraum (10) oder gegen die Hohlräume abgedichtet oder der Hohlraum oder die Hohlräume gegen die Außenatmosphäre durch Verschlußklappen dicht abschließbar sind.
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DE2558687A 1975-12-24 1975-12-24 Kernreaktor-Druckbehälter Expired DE2558687C2 (de)

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DE2558687C2 DE2558687C2 (de) 1983-03-17

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