CH600110A5 - Resilient support for spherical gas or liq. storage vessel - Google Patents

Description

  
 



   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kugelbehälter für Gase oder Flüssigkeiten, mit Lagerung auf einem im Bereich der lotrechten Achse des Kugelbehälters angeordneten Fundament und mit einem zwischen dem Fundament und dem Kugelbehälter angeordneten, mit beiden fest verbundenen Polster aus einem Werkstoff mit elastomerem Verhalten.



  Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung des Kugelbehälters mit Lagerung.



   Es sind bereits Lagerungen von Kugelbehältern, die zur Speicherung von Gasen oder Flüssigkeiten dienen, bekannt geworden, wobei Stützen oder Ringe oder ringförmige Sandbetten Verwendung fanden. Eine bekannte Ausführung besteht darin, dass zwischen dem Kugelbehälter und dem Betonfundament ein Kissen erstellt wird, welches aus natürlichen oder synthetischen zugfesten Polymerisaten oder Polykondensaten mit niedrigem Elastizitätsmodul besteht. Das Kissen wird in einer ringförmigen Armierung oder Einfassung gegen radiales Verschieben gesichert. Bei einer bekannten Sandbettlagerung wird zusätzlich ein zentral angeordnetes Kissen aus Bitumenmischung mit ringförmiger Armierung verwendet.



   Die Anmelderin hat bereits einen Kugelbehälter für Gase und Flüssigkeiten mit Lagerung vorgeschlagen, welcher ein im Bereiche der vertikalen Achse des Kugelbehälters angeordnetes Fundament besitzt, auf welchem der Kugelbehälter aufruht.



  Bei dieser Ausführung wird der Kugelbehälter mit dem Fundament fest verbunden. Eine Weiterentwicklung dieser Ausführung betrifft eine Lagerung für einen Kugelbehälter, bei welwer das zwischen dem Fundament und dem Kugelbehälter angeordnete, mit beiden fest verbundene Polster aus im Grundriss rasterartig angeordneten federnden Stützen aus elastomerem Werkstoff besteht, wobei der Zwischenraum zwischen den Stützen mit einer nichtelastomeren elastischen Masse aufgefüllt wird. Durch diese Ausführung wurde erreicht, dass die bei Lastwechsel, d. h. bei Füllung oder Leerung auftretende starke Verformung etwas reduziert werden konnte. Die zur Verwendung gelangenden zapfenartigen Stützen bewirken eine Auflösung der Gesamtbeanspruchung, welche nur randgängig und in den einzelnen Stützen in viel kleinerem Umfang auftreten kann.

  Die Stützenoberflächen wirken als Formstützen für die Schale, wobei die flexible elastische Masse, welche die Zwischenräume ausfüllt, eine begrenzte horizontale Ausgleichbewegung ohne gleitende Verschiebung erlaubt.



   Durch die vorliegende Erfindung soll diese, sich in der Praxis bereits gut bewährte Lösung noch weiter verbessert und die Herstellung noch mehr vereinfacht werden. Insbesondere soll eine absolut erdbebensichere Lagerung gebildet werden.



   Gemäss der Erfindung wird von einer Lagerung für einen Kugelbehälter für Gase oder Flüssigkeiten ausgegangen, bei welcher im Bereiche der lotrechten Achse des Kugelbehälters ein Fundament und zwischen dem Fundament und dem Kugelbehälter ein mit beiden fest verbundenes Polster aus einem Werkstoff mit elastomerem, also federndem Verhalten angeordnet ist. Die Erfindung besteht darin, dass das Polster aus Stützplatten besteht, die die ganze Stützfläche so bedecken, dass zwischen den einzelnen Platten nur schmale Fugen verbleiben, die mit einer Dichtungsmasse ausgefüllt sind.



   In dieser Weise soll eine nahezu vollkommen formgestützte Lagerung der Kugelschale erreicht werden, die sowohl bei Leerung als auch bei Füllung wirksam ist, wobei die Beanspruchung bei Lastwechsel wesentlich herabgesetzt wird.



   Bei einem bekannten Druckbehälter, welcher mittels einer unterteilten Auflagefläche gelagert ist und eine nachgiebige Ringzone aus ungebundenem, körnigem Schüttgut aufweist, wird die ideale Auflagerung als formgestützte Schale nur einmal, und zwar bei der Druckprobe erreicht. Nachher hebt sich der Behälter vom Sand ab oder verformt sich in der Randzone.



  Auch bei einem anderen vorbekannten Kugelbehälter, welcher mit dem Fundament fest verbunden ist, wird die ideale formgerechte Stützung der Schale nur bei vollem Füllstand erreicht.



  Sonst hat sich diese Lösung in der Praxis gut bewährt und ist auch recht erdbebensicher.



   In Gebieten mit tektonischer Erschütterung wird die Lagerung eines Kugelbehälters zusätzlich durch die ausgelösten Schwingungen beansprucht. Im Idealfall sollte die Lagerkonstruktion eine so tiefe Eigenfrequenz aufweisen, dass sie auf die Frequenz der Erschütterungen überhaupt nicht oder nur stark gedämpft anspricht. Gemäss der vorgeschlagenen Lösung bedecken die Stützplatten nahezu die ganze Stützfläche, wobei die horizontale Bewegung sehr klein gehalten werden konnte, indem die Stützen plattenförmig ausgebildet wurden.



   Das vorgeschlagene Verfahren zum Herstellen eines Kugelbehälters mit Lagerung besteht darin, dass zunächst der kalottenartige Auflageteil des Kugelbehälters erstellt wird, worauf auf die Lagerfläche der Kalotte Stützplatten aus elastomerem Material so aufgeklebt werden, dass zwischen den Platten Fugen entstehen, die mit einer Dichtungs-Masse ausgefüllt werden, wonach der Kalottenteil in der richtigen Lage auf ein Hilfsgerüst aufgesetzt wird, das auf einem Fundamentunterteil errichtet wurde. Schliesslich wird das Fundamentoberteil in Zweitbeton errichtet und mit den Stützplatten fest verbunden, wobei das Hilfsgerüst im Zweitbeton als zusätzliche Armierung verbleibt.



   Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Lagerung dargestellt, wobei auch das Herstellungsverfahren erläutert wird.



   Fig. 1 zeigt einen Kugelbehälter mit Lagerung im Vertikalschnitt;
Fig. 2 stellt den umgestülpten Kalottenunterteil des Kugelbehälters in Aufsicht dar, und
Fig. 3 veranschaulicht in etwas grösserem Massstab den Fundamentunterteil mit Hilfsgerüst und aufgesetztem Kalottenteil im Schnitt.



   In der Fig. 1 ist ein Kugelbehälter 4 dargestellt, welcher z. B. für die Speicherung von verflüssigtem Kohlenwasserstoff mit spezifischem Gewicht von 0,56 bei   38     C dient. Der Kugelbehälter weist einen Durchmesser von 28,4 m auf und das Gewicht der Füllung wird bei maximalem Füllgrad ca. 900 t betragen. Das Eigengewicht der Kugel mit Aufbauten wurde mit ca. 95 t berechnet. Der Kugelbehälter 4 ruht auf einem Fundament, welches aus einem Unterteil 1 und einem Oberteil 2 besteht. Im Auflagebereich soll die Kugelkalotte unter allseitiger Druckbeanspruchung stehen. Dazu wird der Zentriwinkel 11 so gewählt, dass die Spannungen im Übergangsbereich die vorgeschriebenen Grössen nicht überschreiten. Die Kugel wird aus niedriglegiertem, hochfestem Stahl ausgeführt, wobei der Kalottenunterteil mit Zentriwinkel 10 eine grössere Wandstärke aufweist als die übrige Kugel.

  So kann die maximale Wandstärke von 21 mm im Bereich der Auflagefläche stufenweise auf 14 mm reduziert werden.



   Nach dem dargestellten Beispiel weist der Kalottenteil 5 einen Durchmesser von 6,2 m auf, und es entsteht eine Lagerfläche von ca. 32 m2. Diese Lagerfläche wird mit Hilfe einer Stützschicht 6 fest mit dem Fundament verbunden. Das Fundament wird in zwei Arbeitsgängen in bewehrtem Beton ausgeführt, der auf einer verdichteten Kiesschicht aufliegt.

 

   Die nähere Ausbildung der Stützschicht 6 ist aus der Fig. 2 ersichtlich. Diese besteht aus einzelnen Stützplatten 7, z. B.



  aus Kautschuk mit elastomerem Verhalten. Vorzugsweise kann ein Syntesekautschuk auf Basis von Poly-2-chlorbutadien Verwendung finden, der sich durch ein ausgewogenes Verhältnis hochwertiger, mechanischer Eigenschaften ausweist und ausserdem wetterfest und chemikalienbeständig ist. Am Rand der Stützschicht werden die Stützplatten 7a entsprechend der Rundung zugeschnitten.



   Die Stützplatten sind relativ dünn im Verhältnis zu der Flächenausdehnung. So können z. B. Platten von 650 x 650 mm  mit einer Dicke von 20 mm verwendet werden. Aus dem Verhältnis der Quadrate der wirksamen Wandstärken ergibt sich:   
20 x 20 400 =nahezu0  = nahezu 0
650 x 650 422 500   
Der Widerstand des Elastomers in Richtung auf das Fundament ist also klein und erleichtert die Kraftübertragung in dieser Richtung. Demgegenüber bleibt der Widerstand gegen hqrizontale Kräfte ausserordentlich gross und führt im Material zu Umlenkung in die nachgiebigere Vertikale. Die Abstände zwischen den einzelnen Stützplatten sind sehr klein, so dass nur schmale Fugen entstehen, welche nachträglich durch Injektion einer weichplastischen Masse ausgefüllt werden. In der Fig. 2 sind die Zwischenräume oder Fugen mit 8 bezeichnet.



   Bei der vorgeschlagenen Lösung ist die Schwingungsisolation durch die Stützplatten 7 in horizontaler Richtung sehr gross. Diese kann nochmals dadurch erhöht werden, indem die Stützplatten mit Löchern versehen werden, welche dann nicht ausgefüllt werden. Jede Stützplatte kann z. B. sechs Kreislöcher von je 80 mm Durchmesser aufweisen.



   Zur Errichtung des Kugelbehälters wird zunächst der Kalottenteil in umgestülpter Form wie aus der Fig. 2 ersichtlich hergestellt und die Stützschicht 6 desselben mit Klebstoff bestrichen und mit Stützplatten 7 versehen. Daneben wird der Fundamentunterteil 1 auf einer Kiesschicht 3 aus Beton hergestellt und mit einem Hilfsgerüst versehen, welches in der Fig. 3 mit 9 bezeichnet ist. Anschliessend werden die Fugen oder Zwischenräume 8 zwischen den Stützplatten 7 mit einer dickflüssigen Dichtungsmasse auf Kunststoffbasis ausgefüllt. Diese Dichtungsmasse härtet nicht ganz aus, sondern bleibt weichplastisch. Vorzugsweise wählt man als Kunststoffbasis einen sehr beständigen Thioplast. Nachdem die Oberflächen der Stützplatten 7 mit Haftkleber überzogen wurden, wird der Kalottenteil 5 um   1800    gedreht und auf das Hilfsgerüst 9 aufgesetzt. 

  Anschliessend wird der Zweitbeton für den Fundamentoberteil 2 sattdichtend eingebracht und durch Klebstoff mit der Stützschicht 6 fest verbunden. Das Hilfsgerüst 9 verbleibt im Zweitbeton als zusätzliche Armierung. Die bisher benötigte Lagerschale auf dem Fundamentsockel kann eingespart werden.



   In der beschriebenen Weise wurde eine nahezu vollkommen formgestützte Lagerung der Kugelschale erreicht. Die Kugelkalotte wird anschliessend zum fertigen Kugelbehälter durch vorfabrizierte Teile ergänzt. Da die Stützen plattenartig ausgebildet und relativ dünn im Verhältnis zu ihrer Oberfläche sind, wird jede horizontale Bewegung, welche auftreten könnte, sehr klein gehalten. Dabei wird eine vorzügliche Schwingungsisolation in horizontaler Richtung erreicht. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   I. Kugelbehälter für Gase oder Flüssigkeiten, mit Lagerung auf einem im Bereich der lotrechten Achse des Kugelbehälters angeordneten Fundament und mit einem zwischen dem Fundament und dem Kugelbehälter angeordneten, mit beiden fest verbundenen Polster aus einem Werkstoff mit elastomerem Verhalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Polster aus Stützplatten besteht, die die ganze Stützfläche so bedecken, dass zwischen den einzelnen Platten nur schmale Fugen verbleiben, die mit einer Dichtungsmasse ausgefüllt sind.

   II. Verfahren zum Herstellen eines Kugelbehälters für Gase oder Flüssigkeiten mit Lagerung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der kalottenartige Auflageteil (5) des Kugelbehälters erstellt wird, worauf auf die Lagerfläche der Kalotte Stützplatten aus elastomerem Material so aufgeklebt werden, dass zwischen den Platten Fugen entstehen, die mit einer Dichtungsmasse ausgefüllt werden, wonach der Kalottenteil in der richtigen Lage auf ein Hilfsgerüst aufgesetzt wird, das auf einem Fundamentunterteil errichtet wurde, und schliesslich der Fundamentoberteil in Zweitbeton errichtet und mit den Stützplatten fest verbunden wird, wobei das Hilfsgerüst im Zweitbeton als zusätzliche Armierung verbleibt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Kugelbehälter mit Lagerung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatten im Verhältnis zu ihrer Fläche nur eine geringe Dicke aufweisen.

   2. Kugelbehälter mit Lagerung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatten mit Löchern versehen sind.

   3. Kugelbehälter mit Lagerung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatten aus einem Synthesekautschuk auf der Basis von Poly-2-chlorbutadien bestehen.

   4. Kugelbehälter mit Lagerung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Fugen zwischen den Platten mit einer Kunststoffmasse aus Thioplast ausgefüllt sind.