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Dipl.-Ing. Joachim Grage
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und Dr.-Ing. Horst Niemann Scheffelstr. 75 6830 Schwetzingen Abdeckung
von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Abdeckung von Flüssigkeiten
aus mehreren Schwimmelementen.
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Zur Abdeckung von größeren Flächen ist es bekannt, über der zu bedeckenden
Fläche eine weitgespannte Halle zu bauen, die von wenigen Säulen getragen wird.
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Der Nachteil dieser Hallen besteht in der durch die großen Spannweiten
bei massiven Bauteilen entstehenden sehr hohen Kosten. Ferner ist es bekannt, zur
Abdeckung von größeren Flächen Traglufthallen mit innerem Uberdruck zu verwenden,
bei denen durch die Aufrechterhaltung des inneren Überdrucks ständige Betriebskosten
anfallen. Ferner ist es bekannt, zur Abdeckung von Flüssigkeiten schwimmende Abdeckungen
zu verwenden. Die Schwimmkörper müssen eine geringere Dichte als die abzudeckende
Flüssigkeitabesitzen, um das Eintauchen der Schwimmkörper zu vermeiden. Verwendet
man bootsförmig ausgebildete Schwimmelemente, so ist der Einsatz von Werkstoffen
mit größeren Dichten möglich. Um jedoch ein Vollaufen dieser "Boote mit Niederschlagswasser
zu vermeiden, müssen diese Schwimmelemente jedoch oben eine zusätzliche "Decks"-Haut
erhalten. Es sind somit nur Hohlkörper schwimmfähig. Abzudecken sind beispielsweise
Becken mit einem Durchmesser von 10 bis 30 m.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Abdeckung
von Flüssigkeiten vorzuschlagen, die auf einfache Weise auf- und abgebaut werden
kann und bei der hohe Kosten vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Abdeckung
von Flüssigkeiten aus mehreren
Schwimmelementen vorgeschlagen wird,
wobei an mindestens einer Seite jedes schalenförmigen Schwimmelementes eine Lasche
angeformt ist und die Schwimmelemente untereinander steif verbunden sind.
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Die erfindungsgemäßen schalenförmigen Schwimmelemente werden als offene
Bootskörper kieloben auf die Oberfläche der abzudeckenden Flüssigkeit gelegt. Die
Luft unter dem Bootskörper kann nicht entweichen. Obwohl das System nur einwandig
ist, erreicht man auf diese Art das Tragvermögen von Hohlkörpern. Der Schwimmkörper
erhält dabei keine nennenswerten Belastungen, da die äußere Belastung direkt auf
den Innendruck und weiter an die Flüssigkeit abgegeben wird.
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Ein einzelnes derartiges schalenförmige Schwimmelement besitzt ein
labiles Gleichgewicht. Die geringste nicht symmetrische Belastung bringt es zum
Kentern und damit zum Untergang. Verbindet man jedoch mehrere derartige Schwimmelemente
steif miteinander, so ergeben die getrennten Luftkammern eine stabile Schwimmlage
des Gesamtsystems. Die eingeschlossene Luft kann nun nicht beliebig unter der Gesamtabdeckung
entlangstreichen.
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Wenn auf die Abdeckung zusätzliche Lasten aufgebracht werden (Schnee
o. ä.), so erhöht sich der Druck unter der Abdeckung. Da die Luft sich nur geringfügig
komprimiert, taucht die Abdeckung auch nur geringfügig tiefer in die Flüssigkeit
ein, bis die Eintauchtiefe der zusätzlichen Belastung entspricht.
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Wenn diese Abdeckung über einer Flüssigkeit liegt, die Gase aufsteigen
läßt (z. B. Gülle1 Jauche , Abwasser), so füllen sich die Kammern der Abdeckung
stets wieder neu. Da jede Kammer für sich im eingetauchten Zustand ein geschlossenes
System bildet, können die Gase nicht entweichen.
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Man kann die Gase aus den Kammern in Tanks ableiten (z. B. zur Energiegewinnungbei
Faulgasen). Schwimmer können z. B. die Gasabgabe regulieren. Wegen des geringen
Drucks in den Kammern können keine Ventile eingesetzt werden.
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Mehrere Kammern können auch gasdicht miteinander verbunden sein. Dann
wirkt jedes Kammersystem wie ein Schwimmkörper, der durch andere Systeme stabilisiert
werden muß.
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Der Niederschlag kann bei Becken mit Wasser bzw.
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Abwasser zwischen den Einzelkammern zum Beckenwasser geleitet werden,
ohne die Gasdichtigkeit der Kammern zu verletzen. Ebenso wäre eine Ableitung des
Niederschlags über siphonartige Rohre möglich.
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Vorzugsweise ist der Grundriß des Grundkörpers eines Schwimmelementes
aus Dreiecken zusammensetzbar.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist der
Grundkörper eines Schwimmelementes im Grundriß etwa sechseckig, wobei an drei nebeneinander
liegenden Seiten des Sechseckes Laschen angeformt sind.
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Die einzelnen Schwimmelemente können beliebig geformt sein. Zweckmäßig
sind für die Elemente im Grundriß jedoch die Dreiecksformen oder Formen, die aus
Dreiecken zusammengesetzt sind, da diese eine große Steifigkeit der gesamten Abdeckung
ergeben. Als günstigste Element form im Grundriß ergibt sich dabei die Sechseckform,
da bei sechseckigen Elementen immer nur maximal drei Elemente in einem Knoten zusammenlaufen
und deren Laschen dort zusammentreffen.
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Gerade bei Abdeckungen für Rundbecken ist diese Elementform günstig,
da diese sechseckigen Schwimmelemente die Kreisfläche bereits recht gut annähern.
Am Rand genügen wenige Zuschnitte an den Schwimmelementen, um den Restbereich abdecken
zu können. Jedes Reststück erscheint sechsmal auf der Abdeckung. Wenn man vorzugsweise
am unteren Stegrand dieser sechs Elemente einen Flansch an drei nebeneinander liegenden
Seiten befestigt oder anformt, so ergibt sich für den besonderen Fall, wenn die
Abdeckung auf dem Beckenboden auf Ständern steht, ein wesentlich besseres Tragvermögen
und im schwebenden Zustand eine größere Steifigkeit.
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Vorzugsweise ist zwischen dem Grundkörper des Schwimmelementes und
den angeformten Laschen eine Nut ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind die
Oberflächen der Laschen jedes Schwimmelementes gestuft ausgebildet und bei der Verbindung
zweier Schwimmelemente rasten die Laschen des einen Schwimmelementes in die des
anderen ein.
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Die Schwimmelemente sind vorzugsweise durch Schrauben oder Nieten
miteinander verbindbar. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform
sind die Schwimmelemente miteinander verklebt.
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Die Elemente sind nach dem Zusammensetzen miteinander steif verbunden
(Schrauben, Nieten, Klebung etc.).
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Vorzugsweise kann man die Verbindung so wählen, daß man mit wenigen
Hilfsmitteln eine steife Verbindung erzielt.
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Vorzugsweise ist die Abdeckung mit Stützfüßen versehen.
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Die Abdeckung hebt und senkt sich mit dem Flüssigkeitsspiegel. Sie
ruht auf einer Luft- bzw. Gasblase.
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Soll das Becken gesäubert werden, so setzt sich die Abdeckung auf
den Beckenboden. Es empfiehlt sich für diesen Zustand, die Abdeckung sofort bei
der Herstellung mit Stützfüßen (Säulen) zu versehen. Die Abdeckung behält damit
einen ausreichenden Abstand vom Beckenboden, um Reinigungsarbeiten vornehmen zu
können. In diesem Sonderzustand trägt die Abdeckung frei. Da die Reinigung jedoch
nicht bei gleichzeitiger Verkehrslast auf der Dachhaut (z. B. Schnee) ausgeführt
wird, kann sie dennoch extrem leicht und nur für die Eigengewichtslast ausgelegt
sein.
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Diese Abdeckungsart ist in gleicher Weise für Rund-und Rechteckbecken
geeignet. Vorteilhaft läßt sich diese Abdeckung bei Abwasser- oder Gülle-Behältern
(Flüssigdünger) einsetzen, bei denen die Flüssigkeit
nicht bewegt
wird. Die Abdeckung verhindert die Geruchsausbreitung. Aus der schwimmenden Abdeckung
läßt sich leicht eine feste Beckenabdeckung herstellen, indem man die senkrechten
Stützfüße entsprechend lang ausbildet.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert:
Es zeigen: Figur 1 eine Draufsicht auf eine in einem Becken angeordnete Abdeckung,
Figur 2 die Ansicht A und den Schnitt B-B gemäß Figur 1, Figur 3 eine Draufsicht
auf eine auf einem Becken angeordnete Abdeckung, Figur 4 die Ansicht "A" und den
Schnitt B-B gemäß Figur 3, Figur 5 verschiedene Elementgrundrisse, Figur 6 verschiedene
Elementschnitte, Figur 7 den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Schwimmelementes
mit sechseckigem Grundriß, Figur 8 den Schnitt A-A und B-B gemäß Figur 7, Figur
9 das Detail "Z" gemäß Figur 7, Figur 10 das Detail Y gemäß Figur 7, Figur 11 das
Detail "X" gemäß Figur 7, Figur 12 die Schnitte A-A, B-B, C-C, D-D, E-E und F-F
gemäß Figur 9, 10 und 11, Figur 13 den Elementknoten dreier Schwimmelemente unten
und Figur 14 den Elementknoten dreier Schwimmelemente oben.
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Gemäß Figur 1 befindet sich die aus mehreren Schwimmelementen 1 zusammengesetzte
Abdeckung auf der in dem Becken 50 befindlichen Flüssigkeit. Dieses Becken ist rechteckig.
Die Abdeckung wird durch die Verbindung mehrerer Schwimmelemente 1 hergestellt.
Ein Schwimmelement 1 ist im Grundriß im wesentlichen sechseckig. An drei nebeneinander
liegenden Seiten des Schwimmelements sind Laschen 2, 3 und 4 angeformt.
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Drei derartige Schwimmelemente berühren sich jeweils in einem Knotenpunkt
5. In diesem Knotenpunkt werden die Schwimmelemente jeweils steif miteinander verbunden.
An den Rändern der Abdeckung werden die dort angeordneten Schwimmelemente entsprechend
der Form des Beckens 50 ausgebilde. Dies geschieht auf einfache Weise durch Abschneiden.
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In Figur 3 ist eine Abdeckung dargestellt, die ebenfalls aus im Grundriß
sechseckigen Schwimmelementen 1 aufgebaut ist, die sich jedoch auf einer Flüssigkeit
befindet, die in einem Rund-Becken 51 angeordnet ist. Die Verbindung der einzelnen
Schwimmelemente 1 untereinander wird ebenfalls in dem Knotenpunkt 5 durchgeführt.
An dieser Stelle sind die Schwimmelemente 1 miteinander steif verbunden. Dies ist
beispielsweise durch Schrauben, Nieten oder Klebung möglich. Im Knotenpunkt 5 überlappt
jeweils eine Lasche eines Schwimmelementes mit einer Lasche eines anderen Schwimmelementes.
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Figur 2 bzw. Figur 4 stellt die Ansicht "A" und den Schnitt B-B gemäß
Figur 1 bzw. Figur 3 dar.
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In Figur 5 sind die Grundrisse verschiedener möglicher Schwimmelemente
dargestellt. Es ist jede Form eines Schwimmelementes möglich. Vorzugsweise sind
jedoch die Formen geeignet, deren Grundrisse in Figur 5 dargestellt sind. Diese
Grundrisse sind aus Dreiecken zusammensetzbar.
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In Figur 6 sind die Schnitte der Schwimmelemente dargestellt, deren
Grundrisse in Figur 5 gezeigt sind.
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Beide Zeichnungen sollen im folgenden kurz zusammen beschrieben werden:
Der Grundriß des Schwimmelementes 6 ist dreieckig, wobei an einer Seite über die
gesamte Länge des Schenkels dieses Dreiecks die Lasche 7 angeordnet ist und über
die halbe Länge des daneben liegenden Schenkels des Dreiecks die Lasche 8 angeformt
ist.
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Der Grundriß des Schwimmelementes 9 ist quadratisch, wobei an zwei
nebeneinander liegenden Seiten des Quadrates die Laschen 10 und 11 angeformt sind.
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Uber der Oberfläche dieses Schwimmelementes 9 ist eine kuppelartige
Erhöhung 12 ausgebildet.
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Das Schwimmelement 13 besitzt einen rautenförmigen Grundriß, wobei
an zwei nebeneinander liegenden Seiten die Laschen 14 und 15 angeformt sind. Uber
der Oberfläche dieses Schwimmelements 13 ist ebenfalls eine kuppelartige Erhöhung
16 ausgebildet.
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Das Schwimmelement 1 weist, wie bereits ausgeführt, an drei nebeneinander
liegenden Seiten die Laschen 2,
3 und 4 auf. Der Querschnitt dieses
Schwimmelements 1 weist eine ebene doppelwandige Oberseite auf. Es ist jedoch möglich,
bei allen in Figur 5 im Grundriß dargestellten Schwimmelementen kuppelartige Erhöhungen
über der Oberseite des Schwimmelementes auszubilden.
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Beispielsweise ist es bei einem Schwimmelement 1 mit sechseckigem
Grundriß möglich, eine kuppelartige Erhöhung über diesen Grundriß auszubilden, wie
es bei den in Figur 1 und Figur 3 dargestellten Schwimmelementen der Fall war.
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In den folgenden Figuren Figur 7 bis Figur 12 sind die Einzelheiten
eines Schwimmelementes 1 mit sechseckigem Grundriß dargestellt.
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Gemäß Figur 1 weist das Schwimmelement 1 an drei Seiten die Laschen
2, 3 und 4 auf. Der Schnitt B-B gemäß Figur 7 ist in Figur 8 dargestellt. Man erkennt,
daß das Schwimmelement 1 an den Schnittstellen B-B L-förmig ausgebildet ist.
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Demgegenüber zeigt der Schnitt A-A, daß zwischen dem Grundkörper des
Schwimmelementes 1 und der Lasche 2 (bzw. der Lasche 3 bzw. 4) eine Nut 17 ausgebildet
ist. Bei der Verbindung mehrerer Schwimmelemente 1 ist es möglich, daß ein Schwimmelement
an einer Seite, die keine Lasche aufweist, in diese Nut 17 eines anderen Schwimmelementes
einrastet.
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In Figur 9 ist das Detail "Z" gemäß Figur 7 dargestellt.
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Man erkennt, daß die Laschen 2 und 3 in ihrer Oberfläche strukturiert
sind.
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Figur 10 zeigt das Detail "Y" gemäß Figur 7, wobei man erkennt, daß
die Oberfläche der Lasche 2 ebenfalls strukturiert ist.
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Figur 11 zeigt das Detail Y gemäß Figur 7.
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Ausgehend aus den dargestellten Figuren erkennt man, daß die Nut 17
am Rand des Schwimmelementes 1 entlang führt. Zwischen den Laschen 2 und 3 ebenso
wie zwischen der Lasche 3 und 4 vertieft sich diese Nut 17 in die Vertiefung 18.
An den Eckpunkten des Sechsecks überlappt eine Lasche eines Schwimmelementes mit
der Lasche eines anderen Schwimmelementes. Durch die in Figur 9 bis Figur 12 dargestellte
Struktur dieser Laschen wird ein Einrasten der zusammentreffenden Schwimmele,mente
gewährleistet und auch ein Einrasten des dritten an dieser Ecke auf die beiden Schwimmelemente
stoßenden weiteren Schwimmelementes. Beispielsweise stößt die Kante 20 eines Schwimmelementes
1 (vgl. Figur 10) an die Abkantung 19 eines Schwimmelementes 1 gemäß Figur 9. Hierbei
würde die Lasche 2 eines Schwimmelementes über der Lasche 3 des anderen Schwimmelementes
liegen. Das darüber angeordnete dritte Schwimmelement würde in die Nut 17 des oben
liegenden zweiten Schwimmelementes gemäß Figur 10 eingreifen.
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Dieses Ineinandergreifen der Schwimmelemente ineinander ist auch aus
Figur 13 und Figur 14 erkennbar, in denen die Elementknoten in Einzelheiten dargestellt
sind. Drei Schwimmelemente 1 sind an den Knotenpunkten 5, wie bereits ausgeführt,
steif mit-
einander verbunden. In Figur 13 und Figur 14 ist die
Verbindung durch eine Schraube 52 hergestellt.
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In Figur 13 ist die Ansicht des Knotenpunktes dreier Elemente von
unten dargestellt. Die im Grundriß sechseckigen Schwimmelemente 1', 1'', und 1'''
stoßen im Knotenpunkt 5 zusammen und werden dort gemäß Figur 13 mittels der Schraube
52 miteinander verbunden. Wie bereits ausgeführt, rastet die Lasche 3' des Schwimmelementes
1t in die Lasche 2// des Elementes 1// ein.
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Das Schwimmelement 1 grenzt ohne Lasche an die Elemente 1 und 1 und
rastet in die Nut 17 des Elementes 1 ein.
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Die Ansicht des Knotenpunktes 5 von oben ist in Figur 14 dargestellt.
Der Knotenpunkt 5 liegt zwischen den abgerundeten Ecken der sechseckigen Schwimmelemente
1 (1', 1'' und 1'''). Die Verbindung wird mittels der Schraube 52 hergestellt. Um
ein Ausbrechen und eine steife Verbindung zu gewährleisten, ist in der dargestellten
Ausführungsform die Platte 53 auf der Oberfläche der Schwimmelemente angebracht
und auf an sich übliche Weise befestigt.
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Bezugszeichenliste 1 Schwimmelement 2 Lasche 3 Lasche 4 Lasche 5
Knotenpunkt 6 Schwimmelement 7 Lasche 8 Lasche 9 Schwimmelement 10 Lasche 11 Lasche
12 Kuppel 13 Schwimmelement 14 Lasche 15 Lasche 16 Kuppel 17 Nut 18 Vertiefung 19
Abkantung 20 Kante 50 Becken 51 Becken 52 Schraube 53 Platte