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Merkle & Partner Druckbehälter

Pressure vessels are closed tanks whose pressure inside is higher than the ambient pressure. Here, computational proof is often provided following the AD datasheets. Often, simple analytical methods or simplified FEM calculations are suffcient for such analyses.

An enclosed component designed and constructed to contain fluids under pressure, including directly attached parts up to the device for connection to other equipment. A tank may have several pressure chambers.

Line components intended for the passage of fluids, which are connected together for installation in a pressure system. Pipelines include in particular pipes or pipe systems, pipe fittings, equipment, expansion pieces, hoses or other pressure-retaining parts, if any. Heat exchangers made of tubes for cooling or heating air are treated in the same way as piping.

Devices intended to protect the pressure equipment when the permissible limits are exceeded. These devices include:

  • Equipment for direct pressure limitation such as safety valves, bursting disc safety devices, buckling rods, controlled safety devices (CSPRS)
  • Limiting devices that either trigger corrective devices or cause shutdown or shutdown and lockout, such as pressure, temperature or fluid level switches and measurement and control protection devices (SRMCR)

Devices with an operating function which have a pressurised housing.

Several pieces of pressure equipment which are connected by a manufacturer to form a coherent functional unit.

By Topic

Topics on this page

Pressure Vessel Calculation at Merkle & Partner

Merkle & Partner focuses on the calculation of more complex tanks that can no longer be calculated with the simplified approaches. The analysis is based on finite element models of any geometry. Proof can also be provided with non-linear behavior, plasticity of the material, in-homogeneous temperature, etc.

An evaluation of the resulting deformations and stresses can be performed according to all common norms and standards (AD2000, ASME, KTA, EuroCode etc.).

  • Thermal shock due to extremely cold or hot mediums (liquid gas, coolant etc.)
  • Earthquake or explosion pressure wave
  • Dynamic flange load from pressure surges
  • time-varying (transient) pressure/temperature load which influences the operational strength of the component

An evaluation of the resulting deformations and stresses can be performed according to all common norms and standards (AD2000, ASME Sec. III + VIII, KTA, DIN EN 13445 etc.).

Calculation using the finite element method (FEM) helps our customers to save time and costs and can already provide indications of possible weak points and optimisation potential during development.

Topics of the Pressure Vessel Calculation

Portfolio Druckbehälter

Warum
FEA?

Nachweis & Betriebs-
festigkeit

Strömungs-
simulation

Referenzen

Entwicklung von Druckbehältern nach AD2000

Flow Simulation of Pressure Vessels
  • steady / unsteady flows
  • laminar / turbulent flows
  • in-compressible / compressible flows
  • Flows with (coupled) heat transfer
  • Flows with chemical reactions (including combustion)
  • Multi-phase flows

Structural Analysis and Optimization of Pressure Vessels
  •  Reduce weight
  •  Minimize material costs
  •  Reduce assembly effort
  •  Suitability of alternative materials
  •  Topology optimization
  •  Design of Experiments (DoE)
  •  Behavioural Modeling Extension (BMX)
  •  Design optimization
  •  AD-2000
  •  ASME Sec. 8 Div. 1+2
  •  ASME Sec. 3
  •  EN 13445
  •  EN 1591
  •  PD 5500
  •  TEMA
  •  KTA
  •  RCC-M

 

Proof and Operational Stability

Time-dependent pressure and temperature differences result in changing loads on the structure and thus the need for fatigue strength analysis.

For existing components, we support you in damage analysis with crack propagation calculation, among other things.

Detailed Structure Proofs:

  • Load Capacity Check (LCC)
  • Creep Strength Verification (CSV)
  • Creep Strain Check (CSC)
  • Proof of Receipt (PR)
  • Stability Proof (SP)
  • Verification of Stability (VS)
  • Creep Fatigue and Cyclic Fatigue (CFCF)

Application Areas of Pressure Vessels

  • Storage Tanks for the Oil and Gas Industry
  • Creep Resistance of Compressed Air Tank Verification
  • Tank Trailers and Containers
  • Accumulator Tank
  • Heat Exchanger
  • Process Engineering Vessels and Apparatus (e.g. columns)
  • heated / cooled containers as part of a plant
  • Separator / Collector / Filter
  • Pumps

Video

Contact our engineering office:

Stefan Merkle
  • +49 (0) 7321 9343-0
  • kontakt@merkle-partner.de

© 2020 MERKLE & PARTNER GbR – All rights reserved.

Strömungssimulation

Wir lösen einfache bis komplexeste Aufgabenstellungen von der reinen Kanalströmung bis zu bewegten Gittern, chemischen Reaktionen und gekoppelte Themen (Strahlung / Strömung / Struktur).

Dies beinhaltet unter anderem auch Schüttungen, das Verhalten von Partikeln in Fluiden, Mehrphasenströmung, Tankschwappen, Freibewitterung, nichtnewtonsche Flüssigkeiten.

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Speziell im Druckbehälterbereich berechnen wir folgende Aufgabenstellungen:

  • stationäre / instationäre Strömungen
  • Ermittlung von Wärmeübergangszahlen (Alpha-Werte)
  • Ermittlung des Wirkungsgrades bei Pumpen und Kältemaschinen
  • Druckverteilung

Portfolio

Merkle & Partner Druckbehälterberechnung
Merkle & Partner hat jahrelange Erfahrung in diversen Strukturnachweisen, Strukturanalysen, Optimierungen und Strömungssimulationen.
 
 

Portfolio Druckbehälter

  • Pumpen
  • Ventilen
  • Drucklagerbehältern der Öl- und Gasindustrie
  • Kälteanlagen aus dem Kraftwerksbereich
  • Wärmetauschern
  • Wärmetauschern

Nachweis und Betriebsfestigkeit

Thermoschock

Berechnung der zeitlich veränderlichen (transienten) Temperaturverteilung im Bauteil, welches als Basis für die thermomechanische Spannungsermittlung dient, die dann entsprechend der anzuwendenden Normen bewertet werden.

Betriebsfestigkeit

Berechnung der Spannungen im Zeitverlauf, die die Basis für die Berechnung der Ermüdung bilden. Die Auswertung der Betriebsfestigkeit erfolgt nach den genannten Normen.

Erdbeben

Berechnung vereinfacht mittels statischer Ersatzbeschleunigung oder detailliert mittels Antwortspektrumsanalyse.

Druckstöße

Bewertung der Festigkeit entsprechend der anzuwendenden Norm. Hier empfehlen sich Verfahren mit elastisch-plastischem Materialverhalten.

Explosionsdruckwelle

Statische oder transiente Berechnung im Zeitbereich.

Warum Finite-Elemente-Analyse (FEA)?
Merkle & Partner Druckbehälterberechnung

Bei der FEA können beliebig komplexe Strukturen schnell und kostengünstig am Computer modelliert und berechnet werden.

Angebote sind bei Merkle & Partner prinzipiell kostenfrei.

Durch den Einsatz modernster Werkzeuge und jahrelanger Erfahrung in der Bewertung von Druckbehältern sind wir in der Lage, ihnen Projekte kostengünstig anzubieten.

 

Durch die Weiterentwicklung innerhalb der FEM und der Hardware haben sich die Durchlaufzeiten stark verkürzt und die Kosten reduziert.

Vorteile FEA

  • Identifizierung kritischer Zonen bei Neuentwicklungen
  • Optimierung von Wandstärken und Materialauswahl
  • Verhalten des Bauteils bei Erdbeben und Rüttelversuchen
  • Auslegung von Flanschen und Schraubenverbindungen

Nachweis und Betriebsfestigkeit

Um zu zeigen, dass ein Bauteil den auftretenden Belastungen standhält, müssen Nachweise geführt werden. Dabei werden die maximal zu erwartenden Belastungen den erlaubten Belastungen gegenübergestellt und so ein Auslastungsfaktor oder als Kehrwert davon ein Sicherheitsfaktor ermittelt.

Bei bestehenden Bauteilen unterstützen wir sie bei der Schadensanalyse unter anderem mit Rissfortschrittsberechnung.

Durch zeitabhängige Druck- und Temperaturdifferenzen ergeben sich wechselnde Belastungen der Struktur und damit die Notwendigkeit der Betriebsfestigkeitsanalyse.

Merkle & Partner Druckbehälterberechnung

Die Nachweise werden nach folgenden Normen und Standards durchgeführt:

  • AD-2000
  • ASME BPVC, Sec. 3
  • ASME BPVC, Sec. 8
  • DIN EN 13445
  • DIN EN 1591
  • KTA
  • RCC-M

Die Nachweise werden nach folgenden Normen und Standards durchgeführt:

Detaillierte Strukturnachweise

  • Tragfähigkeitsnachweis (TN)
  • Kriechfestigkeitsnachweis (KFN)
  • Kriechdehnungsnachweis (KDN)
  • Einspielnachweis (EN)
  • Stabilitätsnachweis (SN)
  • Standsicherheitsnachweis (SE)
  • Kriechermüdung und zyklische Ermüdung (KEN)

 

Schraubennachweis

  • Dimensionierung
  • Vorspannung
  • Auslastung
  • Nachweis nach entsprechender Norm

Erdbebensimulation

Modalanalyse

Knickberechnung

Referenzkunden
Merkle & Partner Druckbehälterberechnung

Nachfolgend finden Sie einen Auszug unserer Kunden aus dem Bereich Druckbehälter:

Referenzkunden Druckbehälter

  • Allweiler GmbH
  • Cofely Refrigeration GmbH
  • KSB AG
  • Rütschi Fluid AG
  • Friotherm Deutschland GmbH
  • Andritz AG
  • Sulzer Pumpen GmbH

Kundenstimmen

Wir arbeiten seit Jahren mit der Fa. Merkle & Partner bei der FE-Berechnung von Druckbehältern zusammen. Da die zu berechnenden Teile hohen Sicherheitsanforderungen genügen müssen, kommt es auf höchste Qualität der Arbeit und absolute Zuverlässigkeit des Berechnungspartners an. Beides ist bei Merkle & Partner gegeben."
C. SchulerLeiter Strukturmechanik und -dynamik, KSB Aktiengesellschaft
C. Schuler

Entwicklung von Druckbehältern nach AD2000

Sie wollen einen AD2000-Druckbehälter nach Ihren Wünschen entwickeln und fertigen lassen?
Sie wollen einen Ansprechpartner von Konstruktion über Berechnung bis Qualitätssicherung?
Sie stellen einen hohen Qualitätsanspruch an Ihre Produkte?

Wenn Sie diese Fragen mit Ja beantworten können, sind Sie bei uns goldrichtig.

Merkle & Partner GbR – Ihr Spezialist für die Berechnung von Druckbehältern – und die dannenmann gmbh – Ihr Spezialist für die Fertigung von Druckbehältern – betreuen Sie gemeinsam bei der Entwicklung von Druckbehältern.

Die gesetzlichen Anforderungen an Druckbehälter werden in der Druckgeräterichtlinie (2014/64/EU) festgelegt und von den AD 2000-Merkblättern konkretisiert. Ohne die Erfüllung der Druckgeräterichtlinie ist das Inverkehrbringen von Druckbehältern in Deutschland und Europa nicht gestattet. Damit ist die AD 2000-Richtlinie auch die wesentliche Grundlage für die Auslegung und Fertigung von Druckbehältern.

Mittels modernsten Finite-Elemente-Verfahren legen die Ingenieure von Merkle & Partner die Druckbehälter aus und führen die nötigen Festigkeitsnachweise durch. Aus europäischem Material werden diese Behälter dann einzeln oder in Kleinserien von dannenmann gefertigt und auf Wunsch einzelnen TÜV-Prüfungen oder Baumusterprüfungen unterzogen. Der verlustfreie Prozess garantiert Ihnen, dass Sie auch in Zukunft ruhig schlafen können.

Merkle & Partner Druckbehälter
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Die Qualität wird in allen Prozessen durch die Zertifizierung nach der aktuellen ISO 9001 sichergestellt.

Vermeiden Sie durch eine professionelle Herangehensweise unnötige Kosten und unnötigen Zeitverlust bei Ihrer Druckbehälterentwicklung nach AD 2000.

Mit gemeinsam fast 100 Jahren Erfahrung begleiten die dannenmann gmbh und Merkle & Partner Sie bei Ihrer Entwicklung von der Idee bis zum fertigen Produkt.

Ihr Vorteil - wir begleiten den Gesamtprozess!

  • Konstruktive Beratung bei der Umsetzung Ihrer Idee (Machbarkeit, Kosten …)
  • Auslegung der nötigen Wandstärken, Schweißnähte etc.
  • Erstellen der fertigungsrelevanten Zeichnungen
  • Fertigung des Behälters (bei Serienproduktion: Fertigung eines Musterbehälters)
  • Qualitätskontrollen und nötige Prüfungen (Farbeindringverfahren, Druckprüfungen …)
  • Erstellen der nötigen Dokumentation (Nachweise, Werkstoffzeugnisse, Konformitätserklärung …)
  • Versand des Behälters
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