DE2165880A1

DE2165880A1 - Leichtbau-behaelter fuer gase

Info

Publication number: DE2165880A1
Application number: DE19712165880
Authority: DE
Inventors: Erich A Dolderer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-31
Filing date: 1971-12-31
Publication date: 1973-07-12

Description

B e s c h r e i b u n g Leichtbau-Behälter für Gase Die Patentanmeldung beschreibt ein Leichtbausystem von Behältern für Fliissiggase wie z.B. Propan oder Butan oder von verdichteten Gasen wie sie heute in grossem Maßstab dringend benötig werden.
Besagte Gase sollen zur beispielhaften Erläuterung dienen.
Selbstverständlich können in solchen Behältern auch ande re verflüssigte oder verdichtete Gase transportiert und gelagert werden. Für höhere Drücke müssen eben dann die Wandstärken der Behälter geändert bzw. ggf. andere Werkstoffe eingesetzt werden.
Der Fertigung solcher Leichbaubehälter kommen neue Werkstoffe entgegen. Die modernen Feinkornstähle weisen nach einer entsprechenden Wärmebenhandlung Streckgrenzen von ca. 55 ... 70 kp/mm² auf, sind sehr preiswert und lassen sich mit dem Elektronenstrahl gut verschweissen.
Propan und Butan (C3H8, C4H10) oder ein Gemisch beider Gase eignen sich hervorratend als Treibstoff für Verbrennungsmateren in Kraftfahrzeugen. Die ist besonders bedingt durch praktisch schadstoffreie Abgase, diese Treibstoffe sind also umweltfroundlich.
Beim Einsatz in P@@@onenkraftwagen oder leichten Nutzfahrzeugen ist der Einbau der derzeit verwendeten Leichtstahlflaschen hinderlich. Wertvollör Transportraum wird unnütz vergeudet.
Um grössere Fahrstrecken zurücklegen zu können ist das Volumen der hierfür benötigten Leichtstahlflaschen zu gross.
Das beschriebene Herstellungsverfahren gestattet die Fer -tigung extrem leichter flaschenförmiger Gefässe wie auch von Druckbehältern in Quaderform, wie sich sich speziell als Tankbehälter für Personenkraftwagen weit besser eignen wie die derzeitigen Leichtstahlflaschen.
Fig. 1 zeigt eine Leichtbauflasche 2 zeigt einen quaderförmigen Gasbehälter in der Draufsicht 3 zeigt den Gasbehälter nach Fig.2 im Schnitt A - B 4 zeigt ein Differenzdruckventil welches in die Behalterzchenwände ein baut werden kann: 5 zeigt das Verschwelssen eines Schorts mit einer Aussenwand.
Die Leichtbau-Flasche besteht aus der halbkugelig verformten Kappe 1 mit dem Füllstutzen 2, der Bodenkappe 3.
Diese beiden Kappen 1,3 können z.B. durch Schmieden vorgeformt werden,die endgültige Formgebung und Dimensionierung erfolgt durch Streck-Projizieren(Fliessdrücken,) wodurch eine Erhöhung Zugfestigkeit sowie der Streckgrenze erreicht wird .(Streckgrenze = 0,2 -Dehngrenze) Der Mantel wird mit Hilfe desselben Verfahrens aus einem vorgeschmiedeten Ring durch Vorwärts- oder Rückwärts-Fliessdrücken hergestellt. Bei kurzen Behältern ist es auch möglich, die Bodenkappe zusammen mit dem zylindrischen Teil aus einem Werkstück heraus herzustellen.Dies ist be -sonders bei Verarbeitung von eichtmetallen möglitch.
Um den dünnwandigen Hohlzylinder zu verstärken sind in denselben die Schotten 5,6,7 mit den Ausgleichsbohrungen 8 eingepresst. Diese Schotts werden mit Hilfe des Elektronenstrahl-Schweissverfahrens durch die diinne Behälterwand 4 hindurch von aussen her festgeschweisst. Der Elektronenstrahl 21 (Fig.5) schmilzt hierbei die Behälterwand 4 auf, es kommt gleichzeitig zum Aufschmelzen des Schottwerkstoffs 5, wudurch eine dauerhafte Verbidung zwischen der BehälterWand 4 und den Schotts geschaffen wird.
Diese Verbindung ist gasdicht und hat dieselbe Festigkeit wie die verschweissten Werkstoffe. Gegenüber allen anderen Verfahren tritt hierbei an der Schweissnaht keine Verminderung der Festigkeit ein. Der Elektronenstrahl wird beim Schweissen z.B. kreisförmig oder sinusförmig abgelent (22,23) um eine Verbreiterung der Schweissnaht zu erzielen.
Die eingeschweissten Schotts 6,7,8 haben sowohl die Aufgabe die radialen Druckspannungen, welche auf die Wand des Hohl zylinders wirken abzufangen wie auch gleichzeitig noch den Innenraum in verschiedene Sektionen aufzuteilen. Sie verhindern so noch beim Transport von Flüssiggas ein zu starkes Schwappen des Flüssiggases im Behälter.
Anstelle der Ausgleichsbohrungen 8 In den Schotts können jeweils Druckdifferenz-Ventile9, welche durch schnelle Ausgleichströmungen zwischen den einzelnen,durch die Schotts gebildeten Behältersektionen automatisch betätigt werde n, eingeschweisst werden.
Die Fig.4 zeigt den Aufbau eines solchen Druckdifferenz-Ventils.Die Hülse 20 hat eine mit Bohrungen versehene Mittelwand 17.Tn dieser Wand 17 ist die Ventilführungsstange fest angebracht.Auf die Ventilführungsstange 12 sind die Ventilkörper 13,14 beweglich aufgesteckt,die Federn 18,19 welche sich gegen die Wand 17 abstützen driicken die Ventile gegen die Sicherungsstifte 15,16.
Tritt nun im Raum 10 (Fig, l) ein plötzlicher Druckabfall ein, z.B. durch eine Heschädigung von aussen, so entsteht eine starke Strönung durch das Ventil 9 hindurch in den Raum 10, Dies ist bedingt durch die Druckdifferenz zwischen Raum 11 und Raum 10. Diese Strömung bewirkt, dess dan Ventil 9 schliesst und durch den Durck im Raum 11 geschlossen gehalten wird. Es kann also nur noch die Gasmenge ausströmen, welche sich als Restgasmenge im Paum 10 befindet. Dies ist ein ganz wesentlicher sicherheitsfakter, Fig. 2 zeigt einen quaderförmigen Behälter in derDraufsicht, Fig. 3 denselben im Schnitt A - B.
Der Behälter wird gebildet durch den Deckel 24 und den Boden 25, den aussenwänden 26, 27, 28 und 29, sowie den Schotts 30, 31 , 32 und 33 mit den Ausgleichbohrungen 34, 35, 36 und 37. Deckel 24 und Boden 25 können wie skizziert verformt sein, um hiermit eine zusätzlifung zu erreichen. Diese Verformung kann auch an den Wänden 26, 27, 28 und 29 vorgenommen sein, sie ist der Einfachheit halber nicht gezeichnet.
pas Zusammenssen erfolgt nun wieder mit Hilfe des Elektronenstrahls, wotei die Schotts 30, 31, 32 und 33 mit dem Deckel 24, dem Boden 25 und den Wänden 26, 27, 28 und 29 nach Fig. 5 verschwisst werden. Die Schotts 30, 31, 32 und 33 nehmen hierbei die nach allen Richtungen nach aussen wirkenden Druckkräfte auf Anstelle der Ausgleichsbohrungen 34, 35, 36, 37 könren Differenzdruck-Ventile eingesetzt sein, wie dies an der Bohrung 35 dargestellt ist. Beim plötzlichen Oruckabfall in einer der durch die Schotts 30, 31, 32 und 33 gebildeten Sektionen ein Druckabfall durch Beschädigung des Behälters auftritt werden die um die undichte Sektion liegenden, durch die Schotts gebildeten Sektionen mit Hilfe der in den Ausgleichsbohrungen eingesetzten Druckdifferenzventile abgesperrt. Somit verliert nur die undichte Sektion das in ihr gespeicherte Gas.
Solche Schäden sind speziell bei mobilen Behältern, wie z.B. Flüssiggas-Freibstofftanks nicht auszuschliessen. Der geschilderte Behälteraufbau Yerringert so die Gefahren von Explosion und Brand beträchtlich.
Die Gesamt festigkeit eines so gefertigten und verschweissten Behälters ist beachtlich, sodass äussere mechanische Einwirkungen nicht ohne weiteres zur teilweisen Zerstörung eines solchen Behälters führen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. einchtbau-Behälter für Fliissiggase oder verdichtete Gase dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum durch Schotts, Fig.1 5>6,7 u.Fig. 2 7,8,9,10 unterteilt ist, welche gasdicht mit den Aussenwänden verschweisst sind und somit der Behälter in einzelne Sektionen eingeteilt ist.

2. nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schotts mit Ausgleichsbohrungen, Fig.1 : 8 u. Fig.2 11, 12,13,14 versehen sind.

3. nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass anstelle von Ausgleichsbohrungen in die Schotts Differenzdruckventile ,Fig.1 9, Fig.2 13, eingschweisst sind.

4.nach Anspruch 1 dadaurch gekannzeichnet. dass diese Differenzdruckventile beim Leckwerden einer Behälter-Sektion diese Sektion gegen die dichten Sektionen absperren und so der Austritt des gesamten Behälterinhals durch die Leckstelle vermieden wird.

5. nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schotts von aussen her durch die Aussenwände ,Fig.1,4 und Fig.2, 1,2,3,4,5,6mit Hilfe des Elektronenstrahl-Schweissverfahrens mit den Aussenwänden verschweisst werden.

6. dach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verschweissung der Schotts mit den Aussenwänden die Schotts die nach aussen auf die Aussenwände wirkenden Druckspannungen aufnehmen und somit die Aussenwände sehr dünnwandig gehalten werden können.

7. nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass durch das Verschweissen der Aussenwände es Behälters mit den Schotts eine hohe Formsieifigkeits des ganzen Behälters erreicht wird und dadurch punktförmige und auch grossilaenlge Belastungen von aussen her besser abgefangen werden können,sodass eine Beschädigung des Behälters, welche zu Leckagen führt, weitgehend vermieden wird.

L e e r s e i t e