DE2756295C3 - Rahmenkonstruktion für einen Druckbehälter mit halbrunden Kopfstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rahmenkonstruktion für einen Druckbehälter mit durch Abstandhalter in einen Abstand gehaltenen halbrunden Kopfstücken und einem Halteband, daß so um die Kopfstücke herumgewickelt ist, daß es mehrere Bandabschnitte bildet.

Bei derartigen Druckbehältern dient die Rahmenkonstruktion dazu, um eine längs der Behälterachse wirkende Kraft aufzunehmen und so die Kopfstücke in ihrer Lage zu sichern. Bei der bekannten Rahmenkonstruktion sind die beiden halbrunden Kopfstücke durch Abstandhalter miteinander verbunden. Um die gesamte Rahmenkonstruktion sind Metallbänder ohne jede größere Vorspannung um den Druckbehälter herumgelegt (US-PS 34 76 281).

Zur Erhöhung der Festigkeit von Geschützrohren ist das Umwickeln eines zentralen Rohres mit Draht von rechteckigem Querschnitt bekanni. Nach einer Methode wird das Band stark erhitzt aufgewickelt und anschließend verschweißt. Nach der Abkühlung ist das Rohr vorgespannt. Nach einer anderen Methode wird ein kaltes Band mit einer Spezialmaschine aufgewickelt, die die Spannung in jeder Schicht so regelt, daß die günstigste Spannungsverteilung in der Rohrwand erreicht wird. Es ist auch bekannt, nach gleicher Weise Reaktionsbehälter der chemischen Industrie für chemische Prozesse mit Drücken von 200 bis 700 atü als Wickelbehälter auszuführen, um die erforderliche Druckfestigkeit zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rahmenkonstruktion der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die Belastung der die Kopfstücke miteinander verbindenden Bandabschnitte verbessert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der innerste Abschnitt des Haltebandes eine vorbestimmte Spannung aufweist und daß jeder drauffolgende Bandabschnitt eine so viel höhere Spannung aufweist, daß sich bei einer Belastung der Rahmenkonstruktion eine gleichmäßige Spannungsverteilung von Abschnitt zu Abschnitt ergibt.

Das Halteband wird also so gewickelt, daß die äußerste Lage einer Vorspannung ausgesenzt ist. Wird die Rahmenkonstruktion belastet, werden daher die innersten Lagen bzw. Bandabschnitte, die normalerweise den größeren Teil der Last aufnehmen, so daß die Gefahr einer Überlastung besteht, sozusagen erst dann belastet, wenn die äußeren Lagen bzw. Bandabschnitle ihren Anteil an der Last aufgenommen haben. Auf diese Weise führt die Vorspannung der äußeren Lagen zu einer mehr oder weniger gleichmäßigen Verteilung der Last auf die verschiedenen Abschnitte des Haltebands. Zum Vorspannen des äußersten Bandabschnittes stehen zwei Verfahren zur Verfügung. Einerseits kann man während des Aufwickeins des Haltebands dessen Durchhang bzw. Vorspannung von Lage zu Lage so regeln, daß die gewünschte Vorspannung erzielt wird. Andererseits kann man das Halteband jeweils unter gleicher Spannung aufwickeln und die Rahmenkonstruktion so aufspreizen, daß die innersten Bänder bis über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gedehnt werden, so daß sie eine größere Länge beibehalten, wenn die Rahmenkonstruktion wieder entlastet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Rahmenkonstruktion und des um sie herumgelegten Haltebands,

F i g. 2A ein Belastungsdiagramm einer Rahmenkonstruktion und

Fig.2B ein Beiastungsdiagramm der erfindungsgemäßen Rahmenkonstruktion.

In Fig. 1 ist im Grundriß eine Rahmenkonstruktion zum Aufnehmen axialer Kräfte dargestellt, wie sie z. B. in der US-PS 34 76 281 beschrieben ist. Sie umfaßt zwei halbrunde Kopfstücke 1 und 2, die durch Abstandhalter 4 und 5 in einem Abstand voneinander gehalten werden. In die Rahmenkonstruktion ist ein Reaktionsbehälter 3 eingebaut. Um die Rahmenkonstruktion ist ein Halteband 6 herumgewickelt, um die Axialkräfte aufzunehmen, die auftreten, wenn der Reaktionsbehälter 3 unter Druck gesetzt wird. Das oder jedes Halteband 6 ist von innen nach außen gewickelt. In Fig. 1 ist eine innere Lage bzw. ein innerer Bandabschnitt mit A und eine äußere Lage bzw. ein äußerer Bandabschnitt mit B bezeichnet.

Da bei der bekannten Rahmenkonstruktion das oder jedes Halteband ohne größere Vorspannung aufgewikkelt wird, ist die Belastung der innersten Lage A erheblich höher als die der äußeren Lage, wie dies aus der mit »bekannt« bezeichneten Kurve in Fig. 2 ersichtlich ist. Wird das Halteband jedoch gemäß Fig. 2B in jeder Lage bzw. jedem Abschnitt vorgespannt und dann durch den Reaktionsbehälter belastet, ergibt sich zwischen den inneren und äußeren Lagen eine wesentlich gleichmäßigere Spannungsverteilung, wie es in Fig. 2A die Kurve mit der Bezeichnung »mit Vorspannung« zeigt.

Bei dem erwähnten ersten Herstellungsverfahren kann das oder jedes Halteband so aufgewickelt werden. daß die inneren Lagen absichtlich einen Durchhang erhalten, während die äußeren Lagen mit Absicht vorgespannt werden. Zu diesem Zweck kann man zwischen den Kopfstücken 1 und 2 zeitweilig einen Abstandhalter anordnen, der jedesmal verstellt werden kann, bevor eine weitere Lage um die gesamte Rahmenkonstruktion herumgelegt wird. Der verstellbare Abstandhalter wird beim Aufbringen jeweils einer der gleichmäßig gespannten Bandabschnitte verkürzt. so daß sich die Kopfstücke einander nähern. Nach dem Auflegen des äußeren Bandes ermöglicht es der zeitweilig benutzte Abstandhalter den Kopfstücken 1 und 2, sich an den Abstandhaltern 4 und 5 abzustützen.

In weniger kritischen Anwendungsfällen können sich die Kopfstücke gegebenenfalls während des gesamten Wickelvorganges an den Abstandhaltern 4 und 5 abstützen. In diesen Fällen wird die auf jede Lage aufzubringenden Vorspannung mit Hilfe der Zugkraft geregelt, die beim Aufwickeln des Bandes um die

Rahmenkonstruktion aufgebracht wird. Bei jeder Windungslage wird die Zugkraft gesteigert, um so die Vorspannung zu erhöhen.

Bei dem eingangs genannten zweiten Verfahren zum Vorspannen der Haltebandlagen gegenüber der Rahmenkonstruktion werden die Bandabschnitte mit einer mehr oder minder weniger gleichmäßigen Spannung von innen nach außen aufgewickelt, worauf die gesamte Rahmenkonstruktion dadurch vorgespannt wird, daß die Kopfstücke 1 und 2 auseinandergezogen werden, bis die innersten Bänder über ihre Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht sind, so daß sie nach dem Aufheben der Anspannung eine bleibende Dehnung aufweisen. Zur Anwendung dieses Verfahrens kann es erforderlich sein, beim Wickeln der Rahmenkonstruktion verkürzte Abstandshalter zu benutzen, so daß nach dem Bewickeln, Vorspannen und Entspannen infolge der dabei auftretenden Dehnung der Bandlagen die Rahmenkonstruktion immer im entspannten Zustand die richtigen Abmessungen erhält

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Rahmenkonstruktion für einen Druckbehälter mit durch Abstandhalter in einem Abstand gehaltenen halbrunden Kopfstücken und einem Halteband, das so um die Kopfstücke herumgewickelt ist, daß es mehrere Bandabschnitte bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der innerste Abschnitt des Haltebandes eine vorbestimmte Spannung aufweist und daß jeder darauf folgende Bandabschnitt eine soviel höhere Spannung aufweist, daß sich bei einer Belastung der Rahmenkonstruktion eine gleichmäßige Spannungsverteilung von Abschnitt zu Abschnitt ergibt