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Trockener Gasbehälter mit harmonikaähnlichem Blechmantel
In dem Patente Nr. 147389 ist ein trockener Gasbehälter mit harmonikaähnlich ausdehn-und zusammenklappbaren Mantel beschrieben, dessen Hauptmerkmal darin besteht, dass zum Aufbau des Mantels gewellte Blechring verwendet werden, die abwechselnd mit ihren inneren und äusseren Rändern aneinander geschlossen sind. Weiter ist dort auch schon der Vorschlag gemacht, der Behälterdecke eine kleinere Fläche zu geben als dem Boden, so dass die Gesamtform des Behälters einem abgestumpften Kegel gleicht.
Von dieser Behälterbauart geht die vorliegende Erfindung aus ; sie betrifft eine Reihe von baulichen Besonderheiten, die einzeln oder in ihrer Vereinigung wesentliche Vorteile für die Brauchbarkeit, Betriebssicherheit und Festigkeit eines derartigen Bauwerkes mit sieh bringen und die Aufstellung vereinfachen und erleichtern. Zunächst werden erfindungsgemäss der Neigungswinkel des Mantels und die Gestalt der Wellen der Ringe desselben so gewählt, dass bei völlig zusammengeklapptem Behälter die Mantelringe auf dem Behälterboden liegen, u. zw. in einem ringscheibenförmigen Raum, der sich zwischen der Befestigungslinie des Mantels am Behälterboden und dem Umfang der auf dem Boden liegenden Behälterdecke erstreckt.
Es wird damit einmal erreicht, dass der tote Raum des Behälters, also der bei dem zusammengeklappten Behälter noch mit Gas gefüllte Restinhalt, auf ein äusserst geringes Mass herabgesetzt wird, das praktisch gleich Null werden kann. Alle mit g össeren Toträumen verbundenen Gefahren sind also beseitigt, ohne dass Wasserfüllungen oder Wasserbecken notwendig werden. Weiter verteilt sich hiebei das Gewicht des Behälters nicht nur in gefülltem, sondern auch in entleertem, zusammengeklapptem Zustand gleichmässig über die Behältergrundfläche, so dass hiebei eine geringe Bodenbeanspruchung und daher einfache Grundkörper in Anwendung kommen.
In Verbindung mit dem eben erwähnten Merkmal besteht die Möglichkeit, den Zusammenbau des Behälters ohne umfangreiche Gerüste, insbesondere ohne hohe Bauten vorzunehmen. Erfindungsgemäss werden die einzelnen ringförmigen Abschnitte des Mantels der Reihe nach aneinandergefügt und schliesslich mit der Behälterdecke verbunden, während alle diese Teile auf den Boden oder auf niedrigen Stützen dicht über den Boden liegen. Diese Art der Aufstellung ist gefahrlos, billig und kann schnell erfolgen.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf die Anbringung von Verstärkungsgliedern an den Ringen des Mantels, die insgesamt ein den ganzen Behälter überziehendes skelettartiges Rahmenwerk bilden, das allen Bewegungen des Mantels folgen kann und unerwünschte Formänderungen sowohl der einzelnen Ringe, als auch des Gesamtbauwerkes verhindert. Zu diesem Zweck tragen die in radialer Richtung auf den Ringen aufgebrachten stabartigen Verstärkungsglieder an ihren Enden gelenkige Haken oder Stützen, die sich an das Mantelblech an passender Stelle anlegen. Auch sind unter Umständen die Verstärkungsglieder selbst gelenkig mit den Mantelringen verbunden.
Einige weitere, im Verlaufe der folgenden genaueren Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erläuterte bauliche Merkmale schliessen sich den eben erwähnten Hauptkennzeichen der Erfindung an.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 wesenhaft in einem senkrechten Schnitt die linke Hälfte eines erfindungsgemäss ausgebildeten Gasbehälters, wobei dieser sich in ausgezogenem, d. h. gefülltem Zustand befindet, Fig. 2 einen Schnitt des zusammengeklappten, also leeren Gasbehälters, wobei die gewellten Mantelringe und die Behälterdeeke auf dem Boden aufliegen, Fig. 3 einen Teilschnitt
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durch den ausgezogenen Behältermantel in der Näh'des Bodens in grösserem Massstab. Fig. 4 dasselbe bei entleertem Behälter und Fig. 5 die abnutzfeste Verbindung zwischen einem Glied des Verstärkungsgertistes und dem Mantel.
Der Gasbehälter besteht der Hauptsache nach aus einem Boden 10, der auf der Gründung 11 ruht, aus einem Mantel 72, der die im Querschnitt im wesentlichen kreisförmige Seitenwand des Behälters bildet, und aus einer Behälterdecke 1. 3. Die Bodenfläche des Gasbehälters hat einen betrachtlich grösseren Durchmesser als die Decke, so dass sich der Mantel vom Boden aus nach oben in einer zur senkrechten Mittelachse geneigten Linie erstreckt. Das ganze Bauwerk ähnelt daher in gefiilltem Zustand, wie in Fig. l gezeigt, mehr oder weniger einem abgestumpften Kegel oder einer abgestumpften vielseitigen Pyramide. Die Umrisslinie des Mantels braucht nicht in einer geraden Linie zu verlaufen, sondern kann, wie die Zeichnung zeigt, auch etwas gewölbt sein.
Der Mantel 72 ist am Umfang der Behälterdecke 7. 3, wie bei 14 gezeigt, befestigt und, wie bei 1. 5 (Fig. 3 und 4) veranschaulicht, an dem Boden 10 befestigt, u. zw. mit Hilfe der Wand 16, die gasdicht mit dem Boden verbunden ist. Der Boden kann aus gasdichtem Beton bestehen, er kann mit Blech abgedeckt sein oder in irgendeiner andern geeigneten. Art hergestellt werden.
Der Mantel besteht aus einer Reihe von Ringen 20, die wellenartig aufeinander folgen : es wird dafür ein biegsamer und federnder Werkstoff gewählt, damit der Behälter sich ausdehnen oder zusammenziehen kann, wie z. B. ein Blasebalg oder eine Harmonika. Das Wesentliche ist hiebei. dass der Mantel in vollständig entleertem Zustand auf den Behälterboden zu liegen kommt, wobei die Ringe schuppenartig reihenweise nebeneinander liegen. Der Behälterdeckel legt sich dabei auf den mittleren Teil des Bodens und die Mantelringe nehmen den ringseheibenförmigen Raum zwischen der Befestigungslinie 16 am Behälterboden und dem Umfang 14 der Behälterdecke ein.
Damit dies möglich gemacht
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und der Verbindungsstelle des Mantels mit dem Boden genügend Raum vorhanden ist, um die zu- sammengedruckten Ringe aufzunehmen, ohne dass der Mantel ausgebaucht oder geknickt wird. Auch die Gestalt der Wellen der Ringe muss entsprechend gewählt werden. Die Wellen der Ringe des Mantels werden so tief und so lang gemacht, dass der Werkstoff keiner unzulässigen Beanspruchung ausgesetzt ist. Vorzugsweise sind die Teile so durchgebildet, dass der Baustoff praktisch keinerlei Biegungsbeanspruchungen unterworfen ist, wenn der Gasbehälter zur Hälfte gefüllt ist. also die einzelnen Ringe sich etwa zur Hälfte auseinander gezogen haben. Die grösste Beanspruchung tritt dann auf, wenn der Behälter ganz voll oder ganz leer ist.
Ausserdem ergibt sich der Vorteil, dass der Mantel leicht einer Ausdehnung oder einer Verkleinerung nachgibt, so dass nur kleine Druckuntersehiede notwendig sind, um eine Bewegung herbeizuführen.
Die Ringe 20 können verschiedene Grössen und Formen aufweisen. Vorteilhaft besteht jeder Ring aus mehr oder weniger geraden Teilen 21 und 27 a, aus einem inneren gebogenen Teil 22 und aus einem äusseren gebogenen Teil 2. 3. In der Umfangsrichtung können die Ringe einen vielseitigen Umriss oder eine Kreisform besitzen.
Der Gasbehälter wird durch ein gelenkiges skelettartiges Rahmenwerk verstärkt und versteift. das, wie erwähnt, die freie Beweglichkeit des Mantels nicht hindern darf. Dieses Rahmenwerk kann mit allen seinen Teilen auf der Aussenseite des Gasbehälters oder teilweise aussen und teilweise innen angeordnet werden. Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die Verstärkungsglieder des Rahmenwerkes aus den Stäben 24 und 2J. die an der Aussenseite des Mantels befestigt sind. sowie aus dem Blech 26 und dem Stab 27, wobei beide Teile innerhalb des Mantels angeschlossen sind. Jedes Stabpaar 24 und 25 ist mit den einander zugekehrten Enden in der Nähe der Mitte des oberen Wellenteiles jedes Ringes durch Schweissung oder Vernietung befestigt.
Jedes Blech 26 liegt vorteilhaft unter den aneinander stossenden Enden der Stäbe 24 und : 26 und ist ebenfalls durch Schweissuug oder Ver- nietung mit den Blechen verbunden. Der Zwischenraum 24a zwischen den Enden der Stäbe hat. wie weiter unten angegeben ist, den Zweck, ein vollständiges Zusammenlegen der Ringe zu ermöglichen.
Es ist möglich, die Stäbe 24 und 25 zu einem einzigen Stab zu vereinigen, wobei unter Umständen das Blech 26 fortfallen kann.
An dem äusseren Ende jedes Stabes 24 ist mit einem Gelenk 2. S ein hakenförmiges Glied 29 drehbar befestigt, das den äusseren Bogen 2. 3 des Mantelbleehes umfasst. Das freie Ende des Hakens 29 ist. wie bei 30 gezeigt, abgeflacht und es liegt dort an dem Mantelblech an, wo das ebenfalls abgeflachte Ende 31 des Stabes 27-der auf der Innenseite des kürzeren Teiles 21 a der Welle jedes Ringes liegtsich befindet. Auf diese Weise können Kräfte von dem Stab 27 auf den Haken 29 und umgekehrt übertragen werden. Der Stab 27 ist mit einem waagrechten Drehzapfen. 3 : 2 an einem Winkel. 3.) drehbar befestigt : dieser letztere ist an dem Blech 21 a angeschweisst oder angenietet.
Auf diese Weise kann der Stab sieh Änderungen der Bogenlinie des Mantelteiles 21 o'anpassen. Das innere Ende des Stabes : 25 trägt mit einem Gelenk 37 eine Stütze. 36, deren abgeflachtes Ende. 35 etwa dort an dem Mantel anliegt, wo das abgeflachte Ende 34 des Stabes 27 sich befindet. Auch hier ist also für eine Kraftübertragung von einem Ring auf den andern gesorgt. Die Stütze 36 steift den Bogen 22 insofern aus. als ein Zusammenlmicken desselben unter dem Gasdruck oder beim Zusammenlegen des Mantels verhindert wird.
Der Haken 29 schützt in ähnlicher Weise den Bogen 23 vor zu starken Dehnungen. Damit vermieden
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belassen ist.
Die Stäbe M, 25 und 27 können winkelförmig, U-förmig, T-förmig oder flach sein, sie können auch verschiedenartigen Querschnitt besitzen.
Die am Mantel entlang laufende Zickzacklinie der beschriebenen Versteifungsglieder 24, 2' : ; und 27 usw. wiederholt sieh jeweils in Zwischenräumen von etwa 1 bis 12 1/1. Bei grösseren Behältern können diese Glieder noch durch waagrecht laufende Verstärkungsglirder verbunden werden, beispielsweise durch Stäbe 41, die an dem Haken 29 angebracht sind. Ähnliche Verbindungsglieder können auch für die übrigen Stabglieder vorgesehen werden. Das beschriebene Rahmenwerk dient dazu, den ganzen Gasbehälter zu versteifen, so dass dieser dem Winddruck besser widerstehen kann. Ausserdem stützen sich die Bleche der gewellten Mantelringe gegen die Versteifungsglieder und diese verhindern, dass eine übermässige Verbiegung eintreten kann.
Die Versteifungsglieder können auch dazu dienen, einen Teil der Belastungsgewichte aufzunehmen, die dazu dienen, im Behälter den gewünschten Gasdruck zu erzeugen. Bei dem Ausführungsbeispiel sind Betonblöcke 4. und 4') auf den Stäben 24 und
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gestaltet, dass sie, wenn sich der Behälter in zusammengeklapptem Zustand befindet, auf dem Boden des Behälters aufliegen und die Mantelringe stutzen.
Die Behälterdecke z ist aus Blech hergestellt und gasdicht am Mantel befestigt. Die Belastung auf der Decke kann die Form einer Betonschicht besitzen oder aus einzelnen Gewichten bestehen.
Unter Umständen ist es möglich, die ganze Belastung auf der Decke unterzubringen und auf Gewichte an den Mantelringen zu verzichten.
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reicht usw. Die Enden einiger der Mantelabschnitte können von der Manteloberfläche abgebogen werden, um einen Flansch 52 zu bilden, der dazu dient, die Mantelabschnitte in der Querrichtung zu versteifen. Um die andern Teile der Ringe zu versteifen, können dieselben, wie bei 53 gezeigt, gekröpft werden : es wird dadurch die Festigkeit gegen Biegung in der Umfangsrichtung erhöht.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Umstand, dass der neue Gasbehälter
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benötigt werden. Die Kosten und die Schwierigkeiten der Aufstellung werden hiedureh beträchtlich verringert. Die aufeinanderfolgenden ringförmigen Abschnitte des Mantels werden aufgebaut und aneinander befestigt und während dieses ganzen Vorganges bleiben die Teile auf dem Boden des Gasbehälters oder auf niedrigen Stützen dicht über dem Boden, so dass die Arbeiter leicht daran arbeiten können. So wird der erste oder äusserste Mantelabschnitt J. 5 an dem Blech 16 befestigt, während die Arbeiter auf dem Boden bleiben.
Weiter wird dann der zweite Abschnitt 56 an dem ersten Abschnitt befestigt ; dabei werden die Teile. 5-5 und. 56 keinerlei äusserer Beanspruchung ausgesetzt, sie sind praktisch also spannungslos. Dann werden die Stäbe 24. 2J und 47 befestigt, während die Belastungsgewichte 42 und 43 aufgesetzt bzw. aufgehängt werden. Dadurch wird der äussere linke Bogen 23 zusammengedrückt und nimmt die in Fig. 4 dargestellte Form ein. Der obere Teil des Abschnittes 56 mit dem Bogen 22 bleibt praktisch ohne Spannung. Nunmehr wird der nächste Abschnitt. M' an den Abschnitt 56 befestigt und dann der Abschnitt 56' aufgebaut und an dem Abschnitt 5if angeheftet.
Nach Anbringung der Stäbe 27 werden jetzt die Belastungsgewichte auf den oberen Teil des Abschnittes 55' und den unteren Teil des Abschnittes. 56'aufgebracht, so dass der äussere Bogen 23 dieses Ringes zusammengedrückt wird, während, ähnlich wie vorhin, der innere Bogen : 22 (bei, j6') praktisch von Beanspruchungen frei ist, so dass wieder das Ende des Abschnittes 56'frei in die Luft ragt. Beim Fortschreiten des Baues nehmen die aufeinander folgenden Ringe des Blechmantels die in Fig. 2 und 4 gezeigten Stellungen ein, bis schliesslich der innerste Ring an der Behälterdecke befestigt wird.
Am vorteilhaftesten ist es, dass die Beanspruchungen in den lantelbleehen Null werden, wenn der Gasbehälter ungefähr halb gefüllt ist, also wenn die Ringe etwa zur Hälfte auseinandergezogen sind. Diese Bedingung wird dann erfüllt, wenn bei dem oben beschriebenen Zusammenbau sämtliche Teile der Mantelabschnitte, insbesondere auch die Bögen : 2 : 2 und 2, 3, so gestaltet sind, wie es dem halb ausgezogenen Gasbehälter entspricht. Beim zusammengeklappten Gasbehälter sind die Ringe dann nach der einen Seite und beim ganz gefüllten Gasbehälter nach der andern Seite am stärksten aus ihrer Normalgestalt verbogen, also am stärksten beansprucht.
Um eine unzulässige Ausdehnung des Gasbehälters zu vermeiden, empfiehlt es sieh, Sicherheitsvorrichtungen, etwa in Form der aus Stäben 57 und Ketten 58 gebildeten Einrichtung anzubringen. Diese Teile können an irgendwelchen passenden Gliedern des Verstärkungsrahmenwerkes angebracht werden, z. B. an den Haken 29. Man kann dieser Sicherheitsvorrichtung gleichzeitig die Form einer Leiter zum Besteigen des Behälters geben. Ein an
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der Behälterdecke 13 angeordnetes Sicherheitsventil 59 hindert ein unzulässiges Ansteigen des Gasdruckes im Behälter.
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nur sehr kleiner Druekuntersehiede, um den Behälter weiter zu füllen oder ihn zu entleeren.
Wenn in den vollständig zusammengeklappten Behälter Gas eingelassen wird, wird sich zunächst die Decke 13 ein wenig heben, es werden dann aber durch den Druck des Gases unter dem Mantel sofort sämtliche Mantelringe gleichmässig angehoben werden. Decke und Mantel schwimmen so auf der Gasmenge, die im Behälter enthalten ist. Das Gas ist somit von vorneherein dem gesamten toten Gewicht des
Gasbehälters ausgesetzt und wird keiner weiteren Belastung unterworfen, wenn der Behälter sieh mehr und mehr auffüllt. Der Gasdruck bleibt somit, abgesehen von der geringen Veränderung der Elastizität der gewellten Ringe, bei allen Füllungsverhältnissen annähernd gleich. Erforderlich ist allerdings, dass der Neigungswinkel des Mantels richtig gewählt wird.
Dieser Winkel kann annähernd durch eine
Gleichung zwischen der Belastung und dem Gewicht des Mantels einerseits und dem gesamten Aufwärtsdruck, der durch das Gas auf den Mantel ausgeübt wird, anderseits bestimmt werden.
Wie schon erwähnt, ist der tote Raum des Gasbehälters dadurch, dass in zusammengeklapptem Zustand die Mantelringe flach auf dem Boden aufliegen, äusserst klein. Dieser Raum kann weiterhin noch dadurch verringert werden, dass eine Reihe von ringförmigen Körpern 61 aus Beton od. dgl. (Fig. 4) vorgesehen werden, die so gestaltet sind, dass sie die Räume 60 möglichst ausfüllen. Der jetzt noch übrig bleibende, praktisch allerdings verschwindend geringe schädliche Raum könnte allenfalls noch dadurch restlos beseitigt werden, dass über dem Boden eine Flüssigkeitsfüllung vorgesehen wird, wie dieses an sich beim Bau von derartigen Gasbehältern bekannt ist.
Als Baustoff für den Mantel kommt in erster Linie Eisen-bzw. Stahlblech in Frage. Es ist naturlich auch die Anfertigung aus irgendwelchen andern Stoffen, Aluminium, Legierungen od. dgl., möglich, vorausgesetzt, dass diese Stoffe den erforderlichen Grad von Fedrigkeit und Biegsamkeit aufweisen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Trockener Gasbehälter mit harmonikaähnlichem Blechmantel nach Patent Nr. 147389, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel des Mantels (12) des gehobenen Gasbehälters und die Gestalt der Wellen der Ringe (20) desselben so gewählt sind, dass bei völlig zusammengeklapptem Behälter die Mantelringe auf dem Behälterboden (10) liegen, u. zw. in einem rings ; heibenformigen Raum, der sich zwischen der Befestigungslinie des Mantels am Behälterboden und dem Umfang der auf dem Boden liegenden Behälterdecke erstreckt.