Novelty Structures fertigt Komponenten von Druckbehältern wie Mantel, Böden, Düsen, Stützen, Isolierungen und Auskleidungen.
Druckbehälter bestehen aus verschiedenen Komponenten mit unterschiedlichen Funktionen, Materialeigenschaften und Fertigungsanforderungen.
1. Mantel
Der Mantel ist das Hauptbauteil, das den Druck aufnimmt. Die Mantelteile von Druckbehältern werden zusammengeschweißt, um eine Struktur mit gemeinsamer Rotationsachse zu bilden. Die meisten Druckbehältermäntel sind zylindrisch, sphärisch oder konisch geformt.
Foto 1: Druckbehältermantel
2. Boden
Alle Druckbehältermäntel müssen an den Enden mit Böden (oder einem weiteren Mantelabschnitt) verschlossen werden. Böden sind typischerweise gewölbt statt flach. Gewölbte Formen sind stabiler und ermöglichen es, die Böden dünner, leichter und kostengünstiger als flache Böden herzustellen. Böden können auch innerhalb eines Behälters eingesetzt werden. Sie werden üblicherweise nach ihrer Form klassifiziert. Elliptisch, halbkugelförmig, torisphärisch, konisch, torikonisch und flach sind die gängigen Typen.
Foto 2: Druckbehälterboden
Abbildung 1: Typen von Böden
3. Düse
Eine Düse ist ein zylindrisches Bauteil, das den Mantel oder die Böden eines Druckbehälters durchdringt. Die Enden der Düsen sind üblicherweise mit Flanschen versehen, um die erforderlichen Verbindungen herzustellen und eine einfache Demontage zur Wartung oder zum Zugang zu ermöglichen. Düsen werden für folgende Anwendungen verwendet:
- Anschluss von Rohrleitungskomponenten für Ein- oder Auslass des Behälters
- Anschluss von Messgeräten (z. B. Füllstandsanzeiger, Thermotaschen oder Manometer)
- Zugang zum Inneren des Behälters durch Mannlöcher
- Direkter Anschluss anderer Ausrüstungen (z. B. Wärmetauscher oder Rührwerke)
Düsen können auch in das Behälterinnere hineinragen, z. B. zur Verteilung des Zulaufs oder zum Einführen von Thermotaschen.
Foto 3: Druckbehälterdüse
4. Stütze
Die Art der verwendeten Stütze hängt hauptsächlich von der Größe und Ausrichtung des Druckbehälters ab. In allen Fällen muss die Stütze den auftretenden Gewichts-, Wind- und Erdbebenlasten standhalten.
Foto 4: Druckbehältersattelstütze
4.1 Rock
Hohe, vertikale, zylindrische Druckbehälter werden typischerweise durch sogenannte Rocks (Mantelstützen) getragen. Ein Rock ist ein zylindrischer Abschnitt, der entweder an den unteren Teil des Behältermantels oder an den unteren Boden geschweißt wird (bei zylindrischen Behältern). Bei kugelförmigen Behältern wird der Rock nahe der Mittelebene des Behälters angebracht.
Der Rock ist in der Regel so lang ausgelegt, dass die radiale Wärmeausdehnung des Mantels keine hohen thermischen Spannungen an der Verbindung mit dem Rock verursacht.
4.2 Stütze (Bein)
Kleine vertikale Behälter werden typischerweise auf Beinen abgestützt, die an den unteren Teil des Mantels geschweißt sind. Das maximale Verhältnis von Stützbeinlänge zum Durchmesser des Behälters beträgt in der Regel 2:1. Die Anzahl der benötigten Beine hängt von der Größe des Behälters und den zu tragenden Lasten ab. Stützbeine werden auch häufig für kugelförmige Druckspeicherbehälter verwendet. Die Stützbeine für kleine vertikale Behälter und kugelförmige Druckbehälter bestehen entweder aus Profilstahlstützen oder Rohrabschnitten – je nachdem, welche Lösung effizienter ist.
4.3 Sattel
Horizontale Behälter werden in der Regel an zwei Punkten durch Sattelstützen getragen. Eine Sattelstütze verteilt die Gewichtslast über eine größere Fläche des Mantels, um eine übermäßige lokale Spannung im Mantel an den Stützpunkten zu vermeiden. Die Breite des Sattels sowie weitere Konstruktionsdetails hängen von der jeweiligen Größe und den Auslegungsbedingungen des Druckbehälters ab. Eine der beiden Sattelstützen ist üblicherweise fest mit dem Fundament verankert.
Die andere Stütze ist beweglich ausgeführt, um eine ungehinderte longitudinale Wärmeausdehnung des Behälters zu ermöglichen. Eine typische Anordnung einer Sattelstütze ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt.
Abbildung 2: Eine Sattelstütze
4.4 Lasche
An den Mantel des Druckbehälters geschweißte Laschen können ebenfalls zur Abstützung vertikaler Druckbehälter verwendet werden. Der Einsatz von Laschen ist typischerweise auf Behälter mit kleinem bis mittlerem Durchmesser (1 bis 10 Fuß) und einem moderaten Höhen-Durchmesser-Verhältnis von etwa 2:1 bis 5:1 beschränkt. Laschenstützen werden oft bei Behältern dieser Größenordnung verwendet, die oberhalb des Bodens in einer Stahlstruktur installiert sind. Die Laschen werden in der Regel an horizontale Stahlträger angeschraubt, um die Stabilität gegen Kippmomente zu gewährleisten; die Schraublöcher sind jedoch oft geschlitzt, um eine freie radiale Wärmeausdehnung des Behälters zu ermöglichen.
Abbildung 3: Typische Laschenanordnung
5. Isolierung und Auskleidungen
Bei der Herstellung von Druckbehältern kann es erforderlich sein, ein Isoliermaterial bzw. eine Auskleidung zu verwenden, um die Temperatur zu regulieren oder den Behälter bei speziellen Anwendungen vor Korrosion zu schützen. Diese Materialien können Isoliermatten, feuerfeste Auskleidungen oder korrosionsbeständige Beschichtungen sein.
Foto 5: Druckbehälter-Isolierung
6. Instrumentierung und Steuerung
Druckbehälter sind mit Mess- und Steuersystemen ausgestattet, um Druck, Temperatur und andere Prozessparameter zu überwachen und zu regulieren und so einen sicheren und effizienten Betrieb zu gewährleisten. Zu den wichtigsten Steuerungssystemen zählen:
- Druckregelung
- Temperaturregelung
- Füllstandsmessung
- Durchflussmessung
- Sicherheits- und Alarmsysteme
