CH151309A - Hohlkörper für hohe Drücke. - Google Patents

Description

  Hohlkörper für hohe     Drüeke.       Stahlflaschen, Röhren, Dampfkessel     etc.     benötigen für bestimmte Drücke bei einer  gegebenen Materialfestigkeit und einem ge  gebenen Durchmesser bestimmte Wandstär  ken. Diese Wandstärken lassen sich nach  den Gesetzen der Festigkeitslehre, z. B. nach  den     Bachschen    Formeln, berechnen. Bei der  Berechnung solcher Hohlkörper ergibt sich  die bekannte Tatsache, dass Hohlzylinder bei  gleichem Durchmesser, gleichem Innendruck  und gleichem Material die doppelte Wand  stärke besitzen müssen wie     Hohlkugelgefässe.     Letztere benötigen also bei gleichem Fas  sungsvermögen nur. halb so dicke Wandungen  als Hohlzylinder.  



  Die vorliegende Erfindung macht von  dieser Tatsache Gebrauch, indem sie dem  Hochdruckgefäss die Form eines Kugelstabes  gibt. Der neue Hohlkörper besteht somit aus  einer Reihe von sich     überschneidenden    Hohl  kugeln, für die; wie Festigkeitsversuche er  geben haben, die Formeln für die Berech  nung von hohlkugelförmigen Gefässen gelten.    Der neue Hohlkörper hat den Vorteil, dass  er bei gleichem Inhalt wie ein zylindrischer  Hohlkörper nur die halbe Wandstärke be  sitzen muss und daher nur halb so schwer  gemacht zu werden braucht.

   Stellt man aber  den neuen Hohlkörper durch Umformung der  üblichen zylindrischen Stahlflaschen her, der  art, dass man in geeigneten Abständen den  Zylinder zu Kugeln ausbaucht, so ergibt. sich  bei gleichen Festigkeitsverhältnissen     ein"   <B>um</B>       70-90        %        erhöhtes        Fassungsvermögen.     



  Vier verschiedene Ausführungsbeispiele  des     Erfindungsgegenstandes    sind in der Zeich  nung teils in Seitenansicht und teils im  Längsschnitt dargestellt.     Fig.1    zeigt eine  erste Ausführungsform des Hohlkörpers für  hohe Drücke, bestehend aus vier aneinander  stossenden Kugelzonen     b1,        b@,    b0,     b .    Die ge  strichelten Linien deuten die ursprüngliche  zylindrische Form an, wie sie beispielsweise  bei den Hochdruckflaschen bisher üblich war.  Nach Auflegen einer Matrize wird der zylin  drische Hohlkörper in beliebiger Weise im      kalten oder warmen Zustand zu der Kugel  stabform aufgebläht. In die gebildeten Ein  schnürungen können nach Fertigstellung Ver  stärkungsringe a eingelegt werden.

   Die Ringe  sind in ihrem Querschnitt dreieckig, ähnlich  wie die     Dezimalwagenstäble,    um ihnen auf  dem Hohlkörper eine schmale Auflage zu  geben; so dass nur ein geringer Materialauf  wand erforderlich ist, weil sie nur den Über  druck aufzunehmen haben, der bedingt durch  die hohlkegelförmige Gestaltung des Behäl  ters ihrer kleinen Auflagefläche rechnerisch  zukommt.         Fig.    2 zeigt einen gegossenen Hohlkörper.  Bei diesem sind an den     Einschnürstellen     zwischen den     Kugelzonenteilen        b',   <I>b2,</I>     bg,        b4          mitgegossene    Verstärkungsringe     a'    vorge  sehen.  



       Fig.    3 zeigt einen Hohlkörper, dessen ur  sprüngliche zylindrische Form (ausgezogene  Linien) erst durch Drosselung an den Ein  schnürungsstellen im Durchmesser verkleinert  und dann zwischen den     Einschnürungsstellen     zur     Kugelstabform    aufgebläht wurde (ge  strichelt angedeutet).  



  In     Fig.    4 ist die wirtschaftlich günstigste  Form dargestellt. Für die Gestalt der     kLigel-          stabförmigen    Hohlkörper sind drei Grössen  massgebend, nämlich der Abstand d der Ein  schnürungen voneinander, der Durchmesser c  der     Einschnürungen    und der Durchmesser e  der kugeligen     Ausbauchungen.    Eine optimale  Lösung wird erreicht, wenn<I>c = d</I> ist. Der  Durchmesser- ergibt sich somit, als die     Hypo-          thenuse    eines     rechtwinkelig-gleichschenkeligen     Dreieckes mit den Katheten c und d.

   Rech  nerisch      < ausgedrückt    ist der Innendurchmesser  der     Hohlkugelzonen    =
EMI0002.0023  
    Durch das Aufblähen ist der Rauminhalt  vergrössert, die Wandstärke jedoch geschwächt  worden. -Da bei der Kugelform jedoch die  Wandstärke nur die Hälfte der Wandstärke  des Zylinders bei gleicher     Beanspruchung    zu  sein. braucht, so kann     das-Aufblähen    bis zur  Verkleinerung der Wandstärke auf die Hälfte  erfolgen, (im den gleichen     Innendruck,    wie    der     ursprüngliche    zylindrische     Körper    auszu  halten.

   In diesem Falle beträgt der Raum  gewinn 70--90     0%.    Dies soll an einem Bei  spiel gezeigt werden, bei dem die für die       Ausführungsform    nach     Fig.    4 aufgestellten       Bedingungen    eingehalten wurden. Bei einem  Hohlzylinder ist bekanntlich der Rauminhalt  <I>=</I>     7r   <I>.
EMI0002.0034  
  </I>     #        h,    wobei<I>h</I> die Höhe und     r    der  innere Durchmesser ist.

   Bei der doppelten       Holalkrrgelzone    (um eine solche handelt es  sich im vorliegenden Falle) ist der Raum  inhalt<I>=</I>     7c        #   
EMI0002.0041  
       #    (3     .R,'        -f-    3     R2        -j-        h.2)   <I>. 2,</I> wo  bei     lt    die Höhe der einfachen Kugelzone be  deutet,     R,    den grössten Radius,<B>Bi</B> den  kleinsten Radius.

   Nach dieser Rechnung  ergibt sich beispielsweise bei einem     kugel-          stabförmigen    Hohlkörper, der aus einer zy  lindrischen     Grasflasche    umgeformt wurde,  deren ursprünglicher Innendurchmesser zirka  200 mm und deren     Wandstärke    zirka 8 mm  betrug, ein     Raumgewinn    von rund<B>75</B>     01o.     Werden die     Kugelzonenabstände    kleiner ge  nommen, so verändert sich der Raumgewinn,  ohne dass das     (-efäss    an Druckfestigkeit zu  nimmt.

   Werden die Abstände grösser     ge-          nommeir,        nimmt    die Raumvergrösserung wohl  in der dritten Potenz zu, die Wandstärke  jedoch im Quadrat ab. Es würde also bei  spielsweise bei einem doppelten Zonenab  stand eine     achtfaehe    Raumvergrösserung zu  verzeichnen sein, jedoch eine vierfache Wand  schwächung eintreten, so dass unter     Berück-          siobtigung    des doppelten Durchmessers ein  achtmal kleinerer Druckwiderstand sich er  rechnet     und    somit die     Menge    des kompri  mierten Gases die gleiche bliebe.

   Aus diesem  Beispiel wird auch klar, dass man die oben  erwähnten günstigsten Bedingungen; wonach  der Innendurchmesser der     Hohlkugelzonen     =
EMI0002.0067  
   ist,     vorteilhafterweise     einhält.  



  Wenn zylindrische Hohlkörper in kaltem  Zustande aufgebläht und deren Wandungen  über die     Streekgrearze    hinaus gedehnt werden,  können sie auch noch zwecks     Umsehichtung         ihrer Moleküle durch ein     Glühverfahren    nach  behandelt (vergütet) werden, wodurch sie  eine noch höhere Festigkeit erhalten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Hohlkörper für hohe Drücke, dadurch ge kennzeichnet, dass derselbe aus aneinander stossenden Kugelzonen besteht, so dass er die Form eines Kugelstabes besitzt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Hohlkörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in die Einschnürungen den Innendruck aufnehmende Ringe ver legt sind. Hohlkörper nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe im Querschnitt dreieckig sind und mit einer Dreieckspitze auf den Einschnürungen aufliegen. Hohlkörper nach Patentanspruch I aus Gruss, dadurch gekennzeichnet, dass der (russ an den Einschnürungen ringförmig verstärkt ist.

   d. Hohlkörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Kugelzonen dein Durchmesser des Kugel- schnittkreises wenigstens annähernd ent spricht, so dass der Innendurchmesser der Hohlkugelzone = EMI0003.0014 ist. PATENTANSPRUCH II: Verfahren zur Herstellung des Hohlkör pers nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass ein zylindrischer Hohlkörper in einer Matrize unter Druck zu der Kugel stabform aufgebläht wird. UNTERANSPRü CHE 5.

   Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass vorgängig dem Auf blähen der Hohlkörper in gewählten Ab ständen ringförmig eingeschnürt wird. G. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper nach dem Aufblähen zwecks Umschichtung seiner 11Zoleküle einem Glühverfahren unterworfen wird.