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Schwimmdeckel für Flüssigkeitshochbehälter
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwimmdeckel für Flüssigkeitshochbehälter, insbesondere von Erdölen, dessen mittlerer Boden aussen von einem ringförmigen Schwimmkörper umgeben ist, der gegen- über der Seitenwand des Behälters durch eine Abdichtvorrichtung abgedichtet ist und eine die Entlüftung des oben offenen Schwimmkörpers zulassende sowie das Innere des Schwimmkörpers vor Niederschlägen schützende, aus einer Vielzahl von Deckplatten bestehende obere Abdeckung aufweist. Solche Hochbehälter werden in der Ölindustrie und auch sonst für die Vorrathaltung verschiedener Arten von flüssigen Erzeugnissen verwendet ; die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Schwimmdeckel der Schwimmkörpertype, der bei inneren und äusseren Explosionen kaum beschädigt wird.
Es ist in der Erdölindustrie durchaus bekannt, dass Schwimmdeckel der Pontontype in der üblichen Ausführung den Nachteil haben, dass ein im Unterteil des Schwimmkörpers eintretendes Leck vielleicht nicht sofort bemerkt und wahrgenommen wird, wodurch sich explosive Dämpfe im Schwimmkörper ansammeln und schliesslich zur Entzündung kommen, wodurch eine Explosion entsteht, die den Deckel schwer beschädigt und unter Umständen den ganzen Tank und seinen Inhalt vernichtet. Schwimmkörper der vorbekannten Art wurden normal mit einer Scheitelabdeckung aus verhältnismässig schweren Blechen hergestellt, die mit den Seitenwandungen verschweisst wurden.
Obgleich. manche dieser Schwimmkörper zu Überprüfungszwecken an ihrer Oberseite mit kleinen Mannlöchern versehen wurden, sind bisher keine Ausführungen geschaffen worden, welche die ausserordentlichen Schäden vermeiden würden, die durch Explosionen in ihrem Inneren hervorgerufen werden und oft Innendrücke in der Höhe von etwa. 3 kgzn hervorrufen. Schwimmdeckel bekannter Art unterliegen auch schweren Beschädigungen infolge von Aussenexplosionen, die sich in ihrer Nähe abspielen, und auch infolge von weiter entfernten, katastrophalen Explosionen, z. B. Atombombenexplosionen.
Man weiss derzeit, dass eine Atombombe eine stossartige Druckwelle erzeugt, die noch in einem weifen Bereich von der Explosionsstelle ungefähr 0, 84 kgl cm2 Druck beträgt, und dass dieser Druckwelle. sogleich eine Welle negativen Druckes folgt, die eine Herabsetzung des atmosphärischen Druckes auf etwa 0, 33 kg/cm2 hervorbringen kann.
Der Bau eines Schwimmdeckels nach den üblichen Weisen mit einer solchen Festigkeit, dass innere oder äussere Explosionen der vorerwähnten Art unschädlich sind, ist praktisch ausgeschlossen. Dieses Problem wird durch die erfindungsgemässe Ausführung gelöst, die verhältnismässig leicht herstellbar ist und wenig Kosten erfordert.
Der erfindungsgemässe Schwimmdeckel unterscheidet sich bekannten gegenüber dadurch, dass die aus einem gegenüber dem Material des Schwimmkörpers verhältnismässig schwachen Material bestehenden einzelnen Deckplatten am Schwimmkörper um eine ihrer Aussenkanten hochklappbar gelagert sind.
Die Deckplatten dienen also zur normalen Abfuhr von Niederschlägen und klappen bei Auftreffen der Druckwelle einer schweren Explosion ausserhalb des Tanks nach innen und abwärts zu in den Schwimmkörper hinein, bewegen sich jedoch nach aufwärts in eine Offenstellung, wenn sich eine Explosion im Inneren des Schwimmkörpers ereignet. Dadurch werden infolge solcher Explosionen auftretende Schäden sowohl des Schwimmkörpers als auch des Deckels auf ein Minimum herabgesetzt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform des Schwimmdeckels gemäss der Erfindung veranschaulicht ist, u. zw. ist Fig. l eine Teildraufsicht auf einen Umfangsteil eines Schwimmdeckels, wobei die Tankwandung im Querschnitt dargestellt ist und einige Platten abgehoben sind, die. den Umfang des Deckels selbst
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In der Zeichnung ist mit 10 die lotrechte Seitenwand eines oben offenen, zylindrischen Tanks bezeichnet, der zur Vorrathaltung von Flüssigkeiten und insbesondere von flüssigen Erdölerzeugnissen flüchtiger und explosiver Natur dient. Der Flüssigkeitsspiegel im Behälter wird von Zeit zu Zeit steigen und fallen, und der Deckel ist so eingerichtet, dass er auf der Flüssigkeit schwimmt und mit deren Spiegel steigt und fällt. Er besteht aus einem ringförmigen peripheren Schwimmkörper 12 mit Boden 13, lotrechter Innen- und Aussenwand 14 bzw. 15, deren obere Ränder 14a und 15a nach einwärts gebogen sind, wie dies aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist. In im wesentlichen gleichen Abständen kann der Schwimmkörper mit lotrechten Querschoten 16 versehen sein, die ihn in einzelne Abteilungen unterteilen.
Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, dass der Schwimmkörper oben offen, also trogartig ist, also praktisch keine obere Abdeckung besitzt. Die vom Schwimmkörper bedeckte Fläche beträgt nur einen kleinen Teil der Oberfläche der Flüssigkeit im Tank, und der Grossteil dieser Oberfläche ist von einer Abdeckung 50 aus Platten überdeckt, die vom Schwimmkörper gehalten sind.
Die Aussenwand 15 des Schwimmkörpers steht in radialer Richtung von der Innenfläche 10a der Tankwandung 10 ab und trägt eine Anzahl von über den Umfang verteilten Stossmechanismen 17 und einen im Wesen zylindrischen Schuh 18, der an der Innenfläche 10a anliegt und entlang derselben gleitet.
Die Stossmechanismen können beliebig gebaut sein ; es ist hier nur eine beispielsweise Ausführung dargestellt. Diese besteht aus einem horizontal und radial angeordneten Zylinder 19, der durch die Schwimmkörperaussenwand-hindurchreicht und mit dieser verschweisst oder sonstwie verbunden ist. Der Zylinder 19 enthält einen Kolben 20 mit Stange 21, die über das Aussenzylinderende hinausreicht und an ihrem äussersten Ende ein Glied 22 trägt, das mit der Innenseite des Schuhes 18 verschweisst oder anders verbunden ist. Die verschiedenen Stossmechanismen halten so den zylindrischen Schuh am Schwimmkörper fest.
Das Innenende des Zylinders 19 jedes Stossmechanismus enthält eine Schraubenfeder 23, die sich gegen den Kolben 20 abstützt, die Stange 21 nach aussen drängt und dadurch den zylindrischen Schuh 18 an der Innenfläche 10a der Tankwandung 10 anhält.
Der ringförmige Raum zwischen der lotrechten Schwimmkörperwand 15 und dem Schuh 18 wird durch ein ringförmiges, gasundurchlässiges, biegsames Dichtungsorgan 24 überbrückt und abgeschlossen. Dieses Organ besteht bei der dargestellten Ausführung aus einem kautschukimprägnierten Textilstoff, der mit seinem Innenrand an der Wand 15 durch eine Dichtungsleiste 25 festgehalten ist, die ihrerseits an der schwimmkörperwandung mittels Bolzen und Muttern festgezogen ist. Der Aussenrand des Dichtungsorganes ist am Schuh 18 in gleicher Weise mittels einer Dichtungsleiste 26 befestigt, und beide Ränder des Dichtungsorganes sind so befestigt, dass dieses lose nach abwärts gegen den Flüssigkeitsspiegel zu hängt, wie in Fig. 2 ersichtlich.
Wie dargestellt, reicht die Aussenwand 15 des Schwimmkörpers weiter nach oben als dessen Innenwand 14, so dass der eingebogene obere Rand 15a der Aussenwand und der eingebogene Oberrand 14a der Innenwand eine zur Horizontalen geneigte Fläche bestimmen. Diese eingebogenen Ränder sind in Abständen durch radiale U-Profilträger 27 verbunden, die an ihren Enden mit den Oberflächen der eingebogenen Ränder 14a und 15a verschweisst sind, um den Schwimmkörper zu versteifen ; die einander gegenüberliegenden Randteils der Träger 27 haben aufgebogene Schenkel 28,28a. Der Oberteil des Schwimmkörpers ist jedoch sonst vollständig offen, ausgenommen die verhältnismässig unbedeutenden Flächen, die von den eingebogenen Rändern 14a und 15a der Schwimmkörperseitenwände und von den Trägern 27 eingenommen sind.
Eine Anzahl geringgewichtiger und leicht klappbarer Deckplatten 29 überdecken die offenen Räume zwischen benachbarten Trägern 27 und führen daher Regenwasser und sonstige Niederschläge, die sonst ins Innere des Schwimmkörpers gelangen würden, zur Abdeckung 50 ab. Jede der Deckplatten 29 ist im wesentlichen rechteckig und hat an gegenüberliegenden Seiten herabgebogene Ränder 30, die die aufgebogenen Schenkel 28 und 28a der Träger 27 übergreifen, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Das- Zusammenwirken der Ränder 30 mit den Schenkeln 28 und 28a begrenzt die Seitenbewegung der Platten 29 gegen- über dem Schwimmkörper.
Die radial einwärts gerichteten Enden der Deckplatten 29 sind am Schwimmkörper verankert, doch können diese Platten auch einzeln nach aufwärts geschwenkt werden, wie dies durch die strichlierten Linien 29'in Fig. 2 angedeutet ist. Bei der dargestellten Ausführung besteht diese Verankerung der Platten aus einem an die Innenwand 14 des Schwimmkörpers angeschweissten Arm31, dessen oberes Ende in einen horizontalen Schenkel 32 übergeht, auf welchem ein Riegel 33 lösbar und nur locker, etwa durch einen
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Bolzen 34 mit Mutter 35 befestigt ist.
Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, überragt das innere Ende jedes Riegels um ein Geringes das Innenende einer der Platten 29, so dass wohl ein Abheben des Innenendes der Platte 29 vom Schenkel 28 und 28a der Träger 27 verhindert, jedoch ermöglicht ist, die Platte 29 um ihr verankertes Ende aufzuschwenken. Auch eine Bewegung der Deckplatten 29 in bezug auf die geometrische Mitte des Schwimmkörpers radial nach innen oder nach aussen ist durch den nach abwärts gerichteten Flansch 36 am Innenende jeder der Platten 29 begrenzt.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass eine Bewegung der Platten 29 radial auswärts durch den Eingriff des herabgebogenen Flansches 36 mit den Innenende der Schenkel 28 und 28a begrenzt ist und dass eine Bewegung der Platte in entgegengesetzter Richtung durch Eingriff des Flansches 36 mit der benachbarten Fläche des Armes 31 ebenfalls begrenzt ist.
Der ringförmige Raum zwischen Aussenmantel des Schwimmkörpers und Schuh 18 ist durch eine Anzahl Abdeckplatten 37 eingenommen, von denen jede an ihrem Aussenende um den Schuh 18 schwenkbar ist. Zu diesem Zwecke sind kurze Lappen 38 und 39 übereinander und schräg abwärts an der Innenfläche des Schuhes festgelegt. Diese Lappen nehmen zwischen sich die Aussenränder der Abdeckplatten 37 auf, die z. B. durch Stifte 40 gehalten sind, die lose nach abwärts durch entsprechende Öffnungen der Lappen und Platten hindurchgehen, so dass eine Schwenkbewegung der Platten möglich ist. Der Kopf jedes Stiftes 40 kann mit einem Ring 40a versehen sein, damit die Stifte von aussen leicht eingeführt und abgezogen werden können, wenn eine Auswechslung der Abdeckplatten erwünscht ist.
Die gegenüberliegenden Seitenränder jeder dieser Platten übergreifen die Seitenränder der anschliessenden Platte und ihre innersten Enden liegen lose auf den Deckplatten 29 auf, so dass Niederschläge, die sonst in den ringförmigen Raum zwischen Schwimmkörper 12 und Schuh 18 gelangen würden, nach abwärts auf die Platten 29 bzw. die Träger 27 und sodann auf die Abdeckung 50 abgeführt werden, von welcher sie in irgendeiner der üblichen Weisen entfernt werden.
Die Fig. 2 und 3 lassen auch die ständige Ventilation des Inneren der Schwimmkörperabteilungen und des oberen Teiles des Ringraumes zwischen Schwimmkörper und Schuh oberhalb der Dichtung 24 erkennen. Die Schenkel 28,28a der U-Profilträger 27 sind so hoch, dass jede Deckplatte 29 oberhalb der eingebogenen Ränder 14a, 15a der Schwimmkörperwandungen liegt. Auf diese Weise bildet jede Deckplatte 29 im Zusammenwirken mit den Schenkeln 28, 28a der Träger 27 einen Lüftungsweg in Kanalform mit freier Öffnung 41 am Aussenende und entsprechender freier Öffnung 42 am Innenende ; durch diese Öffnungen können Dämpfe abziehen, die sich allenfalls im Ringraum zwischen Schwimmkörper und Schuh sammeln könnten.
In gleicher Weise wird das Innere des Schwimmkörpers mit der Aussenluft durch die Öffnungen 42 verbunden, die unterhalb der Innenenden der Platten 29 vorgesehen sind. Diese ständige und gründliche Ventilierung sowohl des Schwimmkörpers als auch des Raumes zwischen diesem und dem Schuh 18 hält eine Ansammlung explosiver Dämpfe dort hintan und vermeidet auf diese Weise das Auftreten innerer Explosionen.
Die Deckplatten 29 sind aus schwächeren Stahlblechen als die üblichen Teile des Schwimmdeckels einschliesslich dessen Träger 27 hergestellt. Beispielsweise sind die Platten 29 bei der bevorzugten Ausführung von einer Stärke und Festigkeit gewählt, dass sie Beanspruchungen widerstehen können, die zwischen etwa 2, 2 - 2, 9 kg/cm oder weniger betragen, wogegen die Träger 27 und die restlichen Teile des Schwimmkörpers sowie die Abdeckplatten 37 zur Aufnahme von etwa des Dreifachen dieser Beanspruchung bemessen sind.
Demzufolge werden, wenn der Schwimmdeckel der ersten Druckwelle einer äusseren Katastrophenexplosion ausgesetzt ist, etwa einer Atombombenexplosion, die Deckplatten 29 sofort nach ab-und einwärts ins Innere des Schwimmkörpers eingedrückt, wie dies durch die strichlierte Linie 29" angedeutet ist ; dabei wird der Schwimmkörper augenblicklich geöffnet und dadurch seine Konstruktion als solche vor Schaden bewahrt.
Da ferner der Schwimmkörperboden 13 und die Hauptabdeckung 50 sowie die Tankwandungen 10 in innigem Kontakt mit der gespeicherten Flüssigkeit stehen, wird die Kraft der Druckwelle, welche auf diese Fläche auftrifft, sofort auf die Flüssigkeit übertragen, so dass sich die Drücke der Welle sowohl innerhalb und ausserhalb des Tanks praktisch augenblicklich aufheben und eine Beschädigung des Deckels und des Tanks als solche vermeidbar wird. Wie erwähnt, folgt der Druckwelle einer katastrophalen Explosion unmittelbar eine saugend wirkende Welle von erheblichem Ausmass, und da der Schwimmkörper vorher durch den Zusammenbruch der Platten 29 (infolge der Druckwelle) vollkommen geöffnet wurde, hat die saugend wirkende Welle keinen schädigenden Einfluss mehr auf den Schwimmkörper.
Da sowohl das Innere des Schwimmkörpers und der Oberteil des Ringraumes zwischen. diesem und dem Schuh 18 ständig ventiliert werden, ist die Ansammlung übermässiger Mengen von Dämpfen in diesen beiden Räumen verhindert. Sollten aber in diesen Räumen doch solche Dämpfe bestehen und zufällig
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entzündet werden, so werden die inneren, durch diese Explosionen entstandenen Drücke sofort aufgehoben, wodurch eine Beschädigung der Konstruktion verhindert ist. Der Druck einer derartigen Explosion schwenkt die Abdeckplatten 37 nach aufwärts in die in Fig. 2 strichliert gezeichnete Stellung 3 7'und schwenkt gleichzeitig die Platten 29 um ihre Innenkanten ebenfalls nach aufwärts in die Stellung, die durch die strichlierten Linien 29'angedeutet ist.
Dadurch wird augenblicklich der gesamte Schwimmkörper und der Zwischenraum zwischen diesem und dem Schuh 18 geöffnet und einer Beschädigung des Schwimmkörpers vorgebeugt. Ein ähnliches Ergebnis wird in dem Falle erreicht, wenn eine Explosion der Dämpfe auftritt, die unterhalb der biegsamen Dichtung 24 und Oberfläche der Flüssigkeit 11 eingefangen sind. Im letzteren Falle wird die Dichtung 24 durch die Explosion nach aufwärts in die Stellung aufgebläht, die durch die strichlierte Linie 24'angedeutet ist, wodurch der Fassungsraum des Behälters vergrössert wird.
Dieses Aufblähen der Dichtung 24 verdrängt rasch die Luft aus dem oberhalb dieser Dichtung befindlichen Raum, und der Druck dieser verdrängten Luft bringt die Abdeckplatten 37. möglicherweise auch die Platten 29 (Fig. 2), zum Aufschwenken, wodurch ebenfalls eine Beschädigung der kräftigeren Konstruktionsteile des Schwimmkörpers und seines Deckels verhindert wird.
Bei allen Arten von Explosionen, ausgenommen der allerstärksten, wird der im Deckel entstehende Schaden in einem Durchbiegen oder Zusammenklappen der verhältnismässig geringgewichtigen Deckplatten 29 bestehen. Ein Ersatz dieser Platten kann leicht und ohne erhebliche Kosten durchgeführt werden, und wenn die Platten nicht allzu stark gefaltet und gebogen sind, können sie leicht gestreckt und wieder verwendet werden.
Ausser den genannten Vorteilen verringert die Verwendung der Erfindung die Kosten der Abdeckkonstruktion des Schwimmkörpers. Im Vergleich zu den üblichen Deckeln der Sohwimmkörpertype ergibt sich beispielsweise, dass die erfindungsgemässe Ausführung viel weniger Schweissungen am Oberteil des Schwimmkörpers erfordert und dass in dieser Fläche keine radialen Schweissungen durchzuführen sind.
Statt eine verhältnismässig schwere Stahlplatte auf den Schwimmkörper zu seinem Abschluss aufzuschweissen, wie dies bei den üblichen Bauweisen der Fall ist, werden hier die geringgewichtigen Deckplatten 29 nur einfach an Ort und Stelle verlegt. Auch die Abdeckplatten 37 sind ausserordentlich leicht einzubauen und können ebenso wie die Deckplatten 29 mit weniger kostspieliger Arbeit verlegt werden.
Weiters können die Platten 29 und 37 aus Aluminium oder galvanisch überzogenen Stahlplatten bestehen, die keinen Anstrich oder schützenden Belag benötigen, wodurch die sonstigen Anstrichkosten erheblich verringert werden. Die Ersparnis an Material- sowie Transportkosten ist demzufolge erheblich. Bei den üblichen Bauweisen ist die ortsfeste Scheitelplatte eines Schwimmkörpers aus etwa 5 mm starkem Stahlblech hergestellt, das ungefähr 40 g/cm2 wiegt. Im Gegensatz zu diesem Gewicht können Deckplatten 29 der gegenständlichen Ausführung, beispielsweise aus galvanisiertem Stahlblech verwendet werden, deren Gewicht nur etwa ein Drittel des Gewichtes der früheren Platten ausmacht und die um etwa den halben Preis erhältlich sind.
Diese Kostenersparnis ist bei der Grösse eines solchen Deckels sehr erheblich, und dadurch sind auch die Fracht-, Verlade- und Arbeitskosten bedeutend herabgemindert.
Ein weiterer Vorzug der Erfindung liegt in der Leichtigkeit, mit der das gesamte Innere des Schwimmkörpers rasch und einfach zwecks Überprüfung, Wartung, Anstrich u. dgl. zugänglich ist. Durch einfaches Lösen der Mutter- und Bolzenverbindung 34,35 und durch Drehen der Riegel 33 um ihre Haltebolzen werden die Platten 29 für das Aufheben bereitgestellt. Nach Abheben der Platten 29 liegt das gesamte Innere des Schwimmkörpers frei. Durch das Öffnen des Schwimmkörpers in dieser Weise ist die Erstickungsgefahr, die für das Personal beim Arbeiten im Inneren der üblichen Tankdeckel ständig besteht, vollständig beseitigt und die Arbeiten können bei Tageslicht und in Sicherheit durchgeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schwimmdeckel für Flüssigkeitshochbehälter, insbesondere von Erdölen, dessen mittlerer Boden aussen von einem ringförmigen Schwimmkörper umgeben ist, der gegenüber der Seitenwand des Behälters durch eine Abdichtvorrichtung abgedichtet ist und eine die Entlüftung des oben offenen Schwimmkörpers zulassende sowie das Innere des Schwimmkörpers vor Niederschlägen schützende, aus einer Vielzahl von Deckplatten bestehende obere Abdeckung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem gegenüber dem Material des Schwimmkörpers (12) verhältnismässig schwachen Material bestehenden einzelnen Deckplatten (29) am Schwimmkörper (12) um eine ihrer Aussenkanten hochklappbar gelagert sind.