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Die Kugelgasflsche

Die Kugelgasflsche

Beitragvon WohniBär » 7. Okt 2010, 13:02

Die Kugelstabflasche

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Eine außerordentlich wirksame konstruktive Maßnahme zur Herabsetzung des Gasflaschen- gewichtes ist die Ausführung des Behälters als Kugel gegenüber einem Zylinder. Man darf die Tatsache nicht übersehen, dass der, nach den Gesetzen der Festigkeitslehre, beanspruchte Zylinder das Bestreben hat, sich kugelförmig zu verformen. Durch Innendruck beanspruchte kugelförmige Behälter lassen eine um 100 Prozent höhere Werkstoffausnutzung als zylindrische Behälter gleichen Volumens zu. Ein kugelförmiger Gasbehälter stellt die ideale Form der Werkstoffausnutzung dar. Bei gleicher Werkstoffqualität und gleichem zulässigen Innendruck baut sich ein Kugelbehälter um ca. 50% leichter als derselbe Behälter als Zylinder gleichen Volumens. Diese Eigenschaft in Verbindung mit der Gewichtseinsparung führte während des letzten Krieges zum Bau von kleinen Kugelstabflaschen, die bei 2 Liter Volumen aus drei aneinandergereihten Kugeln bestanden. Eine einzelne Kugel als Stahlflasche stößt infolge ihrer Unhandlichkeit und ihrer für Transport und Einbau in tragbare Geräte ungeeigneten Form auf Ablehnung. Die Aufteilung des Volumens in mehrere aneinandergereihte Kugeln erfolgte in Anlehnung an die handliche und bewährte Form des Zylinders. Solche Kugelstabflaschen wurden mit Erfolg in Flugzeugen als Speicherbehälter für Sauerstoff eingesetzt.

Der Konstruktionsgedanke wurde 1952 von den Mannesmannröhren-Werken beim Bau von Kugelstabflaschen mit 50 Liter Volumen bei 200 bar Fülldruck = 10 m³ Gas aufgegriffen. Ein Vergleich mit den normalen, zylindrischen leichten Stahlflaschen zeigte die Gewichtsersparnis. Die Kugelstabflasche mit einem Rauminhalt von etwa 40 Litern, für einen Fülldruck von 200 bar bei 15 °C und einem Prüfdruck von 300 bar gebaut, wog einschließlich Fuß, Halsring, Kappe und Ventil nur 44 kg. Das entsprach etwa 1,1 kg je Liter Rauminhalt oder 5,5 kg je m³ Gas oder je 1 kg Flaschengewicht 181,8 Liter Gas. Die bisher gebräuchliche normale zylindrische leichte Stahlflasche mit dem gleichen Rauminhalt hatte dagegen ein Gewicht von 53 kg, entsprechend 1,33 kg pro Liter oder 6,63 kg je m³ Gas. Es ergab sich somit eine Gewichtsersparnis von rund 17 Prozent.

Ein Vergleich mit der heute vielfach noch im Umlauf befindlichen 40-l-Normalflasche, d.h. mit der schweren Ausführung aus normalem Kohlenstoffstahl von 75 kg Flaschengewicht entsprechend 1,9 kg je Liter Rauminhalt oder 12,5 kg je m³ Gas oder je 1 kg Flaschengewicht 150,9 Liter Gas, ergab sogar eine Gewichtsersparnis der Kugelstabflasche von rund 40% im Stückgewicht und rund 56% je m³ Gas.

Foto: © AIR LIQUIDE GmbH
(Ausschnittsvergrößerung)

Ein weiterer Gedanke welcher zur Konstruktion dieser außergewöhnlichen Gasflasche führte war der Umstand das die heute zum Transport von Gasflaschen dienenden Paletten damals noch völlig unbekannt waren. Gasflaschen größerer Zahl wurden zum Versand liegend auf LKW’s gestapelt, was ein beträchtliches Risiko hinsichtlich der Ladungssicherung barg.
So erfolgte dann am 16.6.1952 die Genehmigung vom Deutschen Druckgasausschuß zur Herstellung der Kugelstabflasche, mit der Maßgabe, daß bei Einhaltung aller übrigen Vorschriften der Druckgasverordnung die Werkstoffbeanspruchung beim Prüfdruck 75% der Streckgrenze nicht überschritten werden durfte. Die Kugelstabflasche war somit für den öffentlichen Verkehr zugelassen und für geeignet befunden die Gase Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff oder Kohlenmonoxid zu speichern.

Trotz der beachtlichen Gewichtseinsparung und dem Vorteil einer raumsparenden und unfallsicheren Stapelmöglichkeit haben sich die Kugelstabflaschen, wohl ihres höheren Preises wegen, aber nicht einführen lassen. Ein weiterer gravierender Nachteil dieser Gasflasche war bauartbedingt. Bei der wiederkehrenden Prüfung war es schlicht unmöglich den gesamten Innenbereich, so wie vorgeschrieben, in Augenschein zu nehmen.

Für stationäre Gasbehälter hatte die Einzelkugel in der Praxis schnell Eingang gefunden. In hohem Maße werden beispielsweise verflüssigte Gase in kleinen und großen Kugelbehältern bevorratet. Zu einem Teil werden solche Kugelbehälter eben wegen ihres geringen Eigengewichtes auch als Austauschbehälter zwischen Füllwerk und Gaskonsument bevorzugt eingesetzt. Wo es nicht das geringe Transportgewicht ist, ist es die Werkstoffeinsparung bei großen stationären Lagertanks.

Verwendete Quellen:

Dräger Druckgasarmaturen; Hausmitteilungen der Drägerwerk AG, Lübeck
Aus dem Fachgebiet Druckgastechnik; Nr 22 - August 1970
Dr.-Ing. Heinz Cordes; “Zur Geschichte der Gasflasche”
(in wesentlichen Teilen)

PROMETHEUS - Illustrierte Wochenschrift über die Fortschritte in Gewerbe, Industrie und Wissenschaft,
herausgegeben von Dr. Otto N. Witt; Verlag von Rudolf Mückenberger, Berlin;
No. 345; Jahrg. VII, 33, 1896; “Die Herstellung nahtloser Stahlflaschen”
(in Auszügen)

Firmenprospekt; Deutsche Mannesmannröhren-Werke Düsseldorf;
1954; “Nahtlose Kugelstabflaschen für Hochverdichtete Gase”;
(einige Details)

Firmenprospekt; Deutsche Röhrenwerke AG Düsseldorf;
1940, “Stahlflaschen für Hochdruck-Treibgase”
(einige Details)

Bildmaterial: siehe entsprechenden © Copyright-Hinweis!
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