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Erhoehung der Tragfaehigkeit von druckfuehrenden Gehaeusen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000177895D
Original Publication Date: 2009-Jan-27
Included in the Prior Art Database: 2009-Jan-27
Document File: 2 page(s) / 77K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

In Verdichtern, Pumpen und anderen Maschinen sowie Rohrleitungen, deren Betrieb mit einem hohen Innendruck verbunden ist, treten mechanische Gehaeusespannungen auf. Um diese Spannungen in einem zulaessigen Bereich zu halten, sind mit steigendem Innendruck zunehmende Wandstaerken erforderlich. Ab einer bestimmten Wandstaerke findet jedoch keine weitere Erhoehung der Tragfaehigkeit des Gehaeuses statt, da die Spannungsverteilung einer Gehaeusewand von innen nach aussen abnimmt, so dass der aeussere Berech nicht mehr zur Entlastung beitraegt. Typische Spannungsverteilung in der Wand eines rohrfoermigen Druckbehaelters ist in Abbildung 1 dargestellt.

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Erhoehung der Tragfaehigkeit von druckfuehrenden Gehaeusen

Idee: Dr. Ralf Bode, DE-Duisburg

In Verdichtern, Pumpen und anderen Maschinen sowie Rohrleitungen, deren Betrieb mit einem hohen Innendruck verbunden ist, treten mechanische Gehaeusespannungen auf. Um diese Spannungen in einem zulaessigen Bereich zu halten, sind mit steigendem Innendruck zunehmende Wandstaerken erforderlich. Ab einer bestimmten Wandstaerke findet jedoch keine weitere Erhoehung der Tragfaehigkeit des Gehaeuses statt, da die Spannungsverteilung einer Gehaeusewand von innen nach aussen abnimmt, so dass der aeussere Berech nicht mehr zur Entlastung beitraegt. Typische Spannungsverteilung in der Wand eines rohrfoermigen Druckbehaelters ist in Abbildung 1 dargestellt.

Bisher wurde die Tragfaehigkeit der Gehaeuse durch die Verwendung von Werkstoffen mit hoeherer Festigkeit verbessert. Der Nachteil ist dabei, dass die Kosten sowie die Schwierigkeit und der Aufwand bei der Verarbeitung dieser Werkstoffe steigen. Werkstoffe mit hoeherer Festigkeit erfuellen zudem oft nicht die Anforderung der ISO15156 Norm und sind damit nicht geeignet fuer Sauergasanwendungen.

Um die Tragfaehigkeit der Gehaeuse zu steigern, wird vorgeschlagen, den druckfuehrenden Koerper so zu fertigen, dass im Zustand ohne Innendruck der innere, am meisten beanspruchte Bereich der Wandung eine Druckspannung nach innen aufweist. Wenn der Koerper einem Innendruck ausgesetzt wird, wird zunaechst diese Druckspannung abgebaut. Erst bei hoeheren Innendruecken entstehen Zugspannungen. Die Spannungsverteilung in der Wand eines rohrfoermigen Druckbehaelters gemaess vorgeschlagener Loesung ist in Abbildung 2 dargestellt.

Die vorgeschlagene Spannungsverteilung kann beispielsweise mit Hilfe folgender Massnahmen erreicht werden:

• Umwickeln einer gasdichten Schale mit einem Band, Streifen, Draht oder mit Fasern, wobei diese Materialien beim Wickeln einer Zugspannung ausgesetzt werden, welche anschliessend erhalten bleibt (siehe Abbildung 3).

• Autofrettage: Dabei wird im Rahmen des Herstellungspr...