CH615643A5

CH615643A5 -

Info

Publication number: CH615643A5
Application number: CH713677A
Authority: CH
Inventors: Hans-Peter Pfisterer
Original assignee: Pfisterer Hans Peter
Priority date: 1976-12-24
Filing date: 1977-06-09
Publication date: 1980-02-15
Also published as: AT362559B; US4224265A; DE2658971C2; FR2381688B1; FR2381688A1; CH617634A5; DE2658971A1; CH617633A5; NL7713265A; ATA905077A; BE862079A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tank, insbesondere zur Lagerung von Heiz- oder Dieselöl, mit einem einstückig gefertigten, glasfaserverstärkten Kunststoff-Innenbehälter, der unter Zwischenschaltung einer luftdurchlässigen Zwischenschicht von einem zweiten glasfaserverstärkten Kunststoffbehälter umgeben ist. Ein derartiger Tank ist an sich bereits bekannt. Sein Innenbehälter wird hergestellt, indem man auf einen aufblasbaren Stützkörper, dessen Form der Tankhöhlung entspricht, Laminat für glasfaserverstärkten Kunststoff im Faserspritzverfahren aufträgt.

Zuvor wird eine Feinschicht aus reinem Polyesterharz in einer Dicke von ca. 0,3 bis maximal 0,5 mm auf den Stützkörper aufgetragen. Das Laminat wird erst dann aufgespritzt, wenn diese Feinschicht etwas angehärtet ist. Gegebenenfalls kann man über den luftleeren Stützkörper, der von einem horizontalen Tragarm durchsetzt und drehbar gelagert ist, einen Tank-Einstiegskragen stülpen und mit einem Stützring fixieren. Nach dem Auftragen, Anrollen und Ausrollen der glasfaserverstärkten Kunststoffschicht oder -schichten wird noch eine Deckschicht aufgetragen. Wenn alles ausgehärtet ist, lässt man die Luft aus dem Stützkörper ab und zieht den gefertigten Hohlkörper, d.h. den Innenbehälter, über das freie Achsende ab.

Beim vorbekannten Tank wird auf den in der geschilderten Weise gefertigten Behälter im Faserspritzverfahren eine zweite glasfaserverstärkte Aussenschicht aufgetragen, unter Zwischenschaltung einer porösen Schicht, die in bekannter Weise zur Leckageüberwachung mit Hilfe einer Vakuum-Kontrolleinrichtung dient.

Das glasfaserverstärkte Kunststoffmaterial ist verhältnismässig teuer. Dies führt insbesondere auch wegen der aus statischen Gründen notwendigen hohen Wandstärken zu relativ hohen Material- und damit Herstellungskosten eines derartigen Tanks.

Deshalb besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Tank der eingangs genannten Art zu schaffen und ein Herstellungsverfahren für diesen Tank zu entwickeln, der bzw. das eine Reduzierung der Fertigungskosten gegenüber denjenigen des vorbekannten Tanks ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Tank, insbesondere zur Lagerung von Heiz- oder Dieselöl, mit einem einstückig gefertigten glasfaserverstärkten Kunststoff-Innenbehälter, der unter Zwischenschaltung einer luftdurchlässigen Zwischenschicht von einem zweiten glasfaserverstärkten Kunststoffbehälter umgeben ist, vorgeschlagen, der erfindungsgemäss mit einer einstückig hergestellten Ummantelung aus Beton versehen ist.

Beton ist im Vergleich zu glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial wesentlich billiger und infolgedessen lässt sich der er-findungsgemässe Tank forderungsgemäss preiswerter herstellen als der vorbekannte. Sowohl der Innenbehälter als auch der zweite Behälter können relativ dünnwandig ausgebildet werden, da die Betonummantelung für die notwendige statische Festigkeit sorgt.

Der Tank kann vorzugsweise eine Kugel-, Ei- oder Tropfenform aufweisen mit angesetztem, rohrförmigem Mannlochstutzen. Besonderer Vorrang wird der Kugelform eingeräumt, weil sie bei geringster Oberfläche das grösste Volumen besitzt.

Der erfindungsgemässe Tank wird nach dem erfindungsge-mässen Verfahren hergestellt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite glasfaserverstärkte Kunststoffbehälter mit einer Armierung umgeben und daraufhin in eine wenigstens zweiteilige Betonierform eingesetzt wird, dass nach dem Schliessen der Betonierform und dem Ausrichten des zweiten Behälters gegenüber der Betonierform in letztere Beton eingebracht und dieser gerüttelt wird, und dass nach dem Abbinden des Betons die Betonierform geöffnet, sowie der Tank entnommen wird. Dieses Verfahren ist zwar für doppelwandige Behälter vorgesehen, könnte aber auch bei einschaligen Innenbehältern angewandt werden. Gegenüber der Betonierform wird, wie gesagt, der zweite, d.h. der äussere glasfaserverstärkte Kunststoffbehälter ausgerichtet. Sein Wandabstand zur Innenwandung der Betonierform, die in bevorzugter Wei-

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se aus Stahl hergestellt werden kann, sollte überall gleich gross sein und mindestens 50 mm betragen. Die Armierung sollte so an der Aussenfläche des zweiten Behälters angebracht werden, dass sie sich einerseits beim Einfüllen des Betons und beim Rütteln nicht verlagert und andererseits innerhalb der herzustellenden Betonwandung an der vorgesehenen Stelle ist.

Bei der bevorzugten Kugelform des erfindungsgemässen Tanks kann man die Betonierform zweckmässigerweise aus zwei Halbkugelschalen herstellen, wobei die untere ortsfest ist und die obere zum Einsetzen des zweischaligen Behälters und zur Entnahme des fertigen Tanks jeweils abgenommen wird.

In letzteren können in vorteilhafter Weise Laschen oder andere Elemente einbetoniert sein, die das Herausnehmen aus der Form sowie später den Transport und Einbau des Tanks erleichtern. Selbstverständlich muss dafür gesorgt werden, dass die Betonierform das Rütteln ermöglicht und, sofern sie selbst gerüttelt wird, den dabei auftretenden Belastungen standhält. Des weiteren muss man durch geeignete Massnahmen sicherstellen, dass nicht nur die Armierung gegenüber dem zweiten Behälter, sondern auch diese beiden Teile gegenüber der Betonierform ihren vorgeschriebenen Platz, insbesondere die konzentrische Lage, einhalten.

Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann vor dem Anbringen der Armierung auf die Aussenfläche des zweiten Behälters gebrochener Split gestreut werden. Letzterer schafft eine bessere Verbindung mit dem anzubetonierenden Mantel. Dabei ist es empfehlenswert, den Split auf den zweiten Behälter aufzustreuen, bevor dieser ganz ausgehärtet ist. Die Splitkörner haften auf diese Weise besser an der Aussenfläche des zweiten Behälters. Gemäss einer anderen Variante der Erfindung können zur Armierung zwei Bewehrungskorb-Halbschalen mittels Abstandshaltern am zweiten Behälter abgestützt werden. Die Form der Bewehrungskorb-Halbschalen entspricht selbstverständlich der Aussenkontur des zweiten Behälters, d.h. im Falle einer Kugel haben auch die Bewehrungskorb-Halbschalen die Gestalt von hohlen Halbkugeln.

Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann am Mannlochstutzen des mit herkömmlichem Beton zu umgebenden zweiten Behälters vor dem Einsetzen in die Betonierform ein Verschlussdeckel befestigt werden, wobei der Verschlussdeckel mittels einer längeneinstellbaren Vorrichtung am abnehmbaren Oberteil der Betonierform befestigt sowie gegenüber dem Oberteil und damit gegenüber der gesamten Betonierform in vertikaler Richtung ausgerichtet werden kann. Der in der beschriebenen Weise doppelwandig ausgebildete Behälter kann sehr genau hergestellt werden. Dasselbe gilt für die Betonierform. Wenn man nun den doppelwandigen Behälter in der Betonierform aufhängt und in der Vertikalen ausrichtet, so ist der Wandabstand zur Betonierform bei rotationssymmetrischer Ausbildung zur Vertikalen automatisch gewährleistet. Trotzdem ist es sehr vorteilhaft, wenn der zweite Behälter bei geschlossener Betonierform mittels in letztere von aussen einsteckbare Abstandshalter seitlich abgestützt und/oder ausgerichtet wird und die Abstandshalter vor dem Entnehmen des mit der Betonummantelung versehenen doppelwandigen Behälters wieder entfernt werden. Die Abstandshalter können sich in bevorzugter Weise etwa in der Äquatorialebene befinden, und man kann hier insbesondere sechs spezielle Stahlbolzen mit Arretierungsnocken versehen. Die Abstandshalter dienen, wie gesagt, nicht oder zumindest nicht ausschliesslich zur Einstellung des Seitenabstandes des zweiten Behälters gegenüber der Betonierform, sondern vor allen Dingen auch zur Sicherstellung dieses Abstandes beim Betonieren und Rütteln. Die nach dem Herausziehen aus dem Beton entstehenden, im Durchmesser relativ geringen Sackbohrungen können nachträglich mit Beton gleicher Güte verschlossen werden.

Wie bereits erläutert, verhält sich Frischbeton wie eine

Flüssigkeit, d.h. er übt in seiner flüssigen Phase auf den Behälter eine Kraft aus, die einerseits versucht, diesen innerhalb der Betonierform nach oben zu drücken und welche andererseits zum Einbeulen zumindest des zweiten Behälters fuhren kann. Um nun das Verschieben, das Einbeulen und das Erzeugen unzulässiger Spannungen im glasfaserverstärkten Kunststoffbehälter zu vermeiden, kann eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darin bestehen, dass der Innenbehälter etwa zur Hälfte mit Flüssigkeit, vorzugsweise mit Wasser, gefüllt und anschliessend die Betonierform etwa zu einem Drittel mit Beton herkömmlicher Art gefüllt wird, so dass die Auftriebskraft des flüssigen Betons die Gewichtskraft des Wassers entwas übertrifft, dass nach der Betonteilfüllung der Innenbehälter bis zum Rand mit Wasser gefüllt und dann die restliche Betonmenge in die Betonierform eingebracht wird, und dass das Wasser nach Erreichen einer ausreichenden Festigkeit der Betonmenge und vor Entnahme aus der Betonierform entfernt wird. Umgekehrt betrachtet, ermöglicht diese Ausgestaltung der Erfindung eine relativ geringe Wandstärke beider Schalen des glasfaserverstärkten Kunststoffbehälters, dessen Material, wie gesagt, im Vergleich zu Beton sehr teuer ist. 3,5 bis 4 mm Wandstärke des glasfaserverstärkten Kunststoffmaterials sind ohne weiteres ausreichend.

Wasser wird vor anderer Flüssigkeit Vorzug gegeben, weil es leicht zu handhaben, ungefährlich, wiederverwendbar und vor allen Dingen nicht kompressibel ist. Um die zuletzt genannte Eigenschaft voll ausnutzen zu können, muss auch der letzte Rest an Luft aus dem Innenbehälter entfernt werden. Aus diesem Grund ist es sehr vorteilhaft, wenn am Deckel zum Verschliessen der Mannlochöffnung je ein diesen Deckel um beispielsweise 20 cm überragendes Füll- und Entlüftungs-rohr angebracht werden. Sobald aus letzterem Wasser austritt werden beide Rohre fest verschlossen. Die Wasserfüllung schafft nicht nur die dem Auftrieb entgegenwirkende Gewichtskraftkomponente sondern darüber hinaus auch eine einwandfreie innere Abstützung. Infolgedessen können unzulässige Verformungen und Spannungen im glasfaserverstärkten Kunststoffbehälter verhindert, zumindest aber so weit reduziert werden, dass sie keine schädlichen Auswirkungen haben.

Anhand der Zeichnung wird das Herstellungsverfahren eines Tanks mit einem einschaligen Innenbehälter und einer Ummantelung aus herkömmlichem Beton beispielsweise näher erläutert. Die Ummantelung des zweischaligen, mit einer luftdurchlässigen Zwischenschicht versehenen glasfaserverstärkten Kunststoffbehälters mit Beton läuft verfahrensmässig genau gleich ab. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden jedoch bei der Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens der zweite Behälter und die Zwischenschicht nicht gezeichnet.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die Vorrichtung und das Herstellungsverfahren des glasfaserverstärkten Kunststoff-Innenbehälters,

Fig. 2 bis 6 verschiedene Verfahrensstufen zur Ummantelung des zweischaligen Behälters mit herkömmlichem Beton,

Fig. 7 einen Vertikal-Längsmittelschnitt durch den erfindungsgemässen Tank.

Der glasfaserverstärkte Kunststoff-Innenbehälter 1 wird dadurch hergestellt, dass man auf einen seiner Höhlung entsprechend geformten, aufblasbaren Stützkörper eine Feinschicht, ein sogenanntes Gelcoat, aufspritzt. Der Stützkörper lässt sich um eine horizontale Achse 2 drehen und sein sche-matisch dargestellter Antrieb ist mit 3 bezeichnet.

Über den luftleeren Stützkörper wird der Tank-Einstiegskragen gestülpt und mit einem Stützring fixiert. Anschliessend wird er aufgeblasen und auf konstantem Druck gehalten. Danach wird die erwähnte Feinschicht aufgetragen und schliesslich das Laminat für den glasfaserverstärkten Kunststoff mit einer speziellen Apparatur im Faserspritzverfahren aufge5

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spritzt. Zu diesem Zweck läuft auf einer, entsprechend der Kontur des zu fertigenden Innenbehälters geformten Laufschiene 4, welche bei einem rotationssymmetrisch geformten Innenbehälter dem grössten Durchmesser, also bei einer Kugel dem Äquator zugeordnet ist, eine entsprechend gesteuerte und geschaltete Faser-Spritzpistole 5. Die Laufgeschwindigkeit der Pistole 5 entlang der Laufschiene 4 ist so zu wählen, dass das Laminat auf der gesamten Oberfläche gleich stark aufgetragen wird. Dazuhin kann auch noch die Drehgeschwindigkeit der Achse 2 variiert werden. Abschliessend kann noch gebrochener Split auf das noch nicht völlig ausgehärtete glasfaserverstärkte Kunststoffmaterial aufgestreut werden. Dies ist insbesondere beim Tank gemäss Fig. 7 vorgesehen. Nach der Aushärtung des Kunststoffmaterials wird der Druck im Stützkörper abgelassen und der fugenlose, einstückige Innenbehälter 1 kann dann in Richtung des Pfeiles 6 von der Achse 2 abgenommen werden.

Bei der Herstellung des zweiten glasfaserverstärkten Kunststoffbehälters ist die Verwendung eines aufblasbaren Stützkörpers nicht erforderlich, weil die Form ja bereits vorgegeben ist. Der Innenbehälter wird zur Anbringung des zweiten Behälters vorzugsweise aufgehängt und um eine vertikale Achse gedreht. Dabei kann dann eine Laufschiene 4 und eine Pistole 5 gemäss Fig. 1 zum Aufspritzen des Laminats verwendet werden, wobei die Laufschiene 4 allerdings in einer Vertikalebene gelegen ist.

Die beiden glasfaserverstärkten Kunststoffbehälter 1 und 12 sind, wie gesagt, durch eine luftdurchlässige Zwischenschicht 13 getrennt. Letztere besteht vorzugsweise aus einem Polypropylen-Vlies, dessen Dicke in Fig. 7 der Deutlichkeit wegen stark übertrieben dargestellt ist. In Wirklichkeit ist sie einige mm, beispielsweise etwa 8 bis 10 mm, stark. In die luftdurchlässige Zwischenschicht, welche der Vakuum-Überwachung dient, können die üblichen Saug- und Messleitungen eingebettet werden. Daraufhin umgibt man sie in sehr vorteilhafter Weise mit einer flüssigkeitsdichten Schicht, welche das Eindringen des nachfolgend aufgetragenen Laminats in die Zwischenschicht 13 verhindert.

Der auf diese Weise gebildete doppelwandige glasfaserverstärkte Kunststoff-Innentank wird nachfolgend gemäss dem in den Fig. 2 bis 6 dargestellten Verfahren mit einem Betonmantel 14 aus herkömmlichem Beton umgeben.

Der Mannlochstutzen 15 ist lediglich schematisch eingezeichnet und er kann ebenfalls in anderer Art ausgebildet sein. Das gilt insbesondere auch für die Formgebung der einzelnen Schichten im Bereich der Tanköffnung 16. Die Form und Anbringung des Tank-Einstiegskragens 17 ist gleichfalls nur als Schema gedacht.

Der zweite Behälter 12 wird nachfolgend mit einer in den Fig. 2 bis 6 nicht gezeigten Armierung versehen und anschliessend in eine Betonierform 7 eingesetzt. Diese kann in nicht näher gezeigter Weise aus zwei Halbschalen bestehen, die in geeigneter Weise miteinander verbunden werden. Die untere Halbschale kann man in der Betonierform abstützen und die obere ist dann von einer Tragkonstruktion 8 gehalten. Nach dem Zusammenfügen der beiden Formhälften wird der doppelwandige glasfaserverstärkte Kunststoffbehälter zunächst in vertikaler Richtung ausgerichtet. Zu diesem Zweck ist an seinem Einstiegskragen 9 ein Deckel wasserdicht befestigt, der mit Hilfe einer insbesondere zentrischen Stange gegenüber der Betonierform 7 verschiebbar an der Tragkonstruktion 8 angeordnet ist. Nach dem Einregulieren der Vertikallage ist an sich eine zentrische Lage des doppelwandigen Behälters in der Betonierform 7 erreicht. Um diese zu sichern und ggf. noch zu korrigieren, werden von aussen in die Betonierform Abstandshalter eingeschoben, und zwar in bevorzugter Weise im Bereich der Äquatorialebene, d.h. knapp über und/oder unter der Trennfuge der zweiteiligen Stahl-Aussenschalung oder Betonierform 7.

Im folgenden werden die weiteren Verfahrensschritte am Beispiel eines 7500 Liter-Tanks erläutert.

Bei einem schon herabgesetzten Artgewicht von 2,0 kp/ dm3 des Frischbetons wirkt nach Einbringung des gesamten Betons auf den doppelwandigen Kunststoffbehälter eine Auftriebskraft von 15 000 kp. Diese Auftriebskraft ist aber von den vergleichsweise dünnen Wandstärken von 3,5 bis 4 mm der Kunststoffbehälter nicht aufzunehmen. Da der Kunststoffbehälter gegen Anheben gesichert ist, würde er bei den genannten Auftriebskräften einbeulen. Um das zu verhindern, werden zunächst 3000 Liter Wasser in den Innenbehälter eingebracht. Das gibt eine Gewichtskomponente von 3,00 Mp. Anschliessend werden 450 Liter Beton eingeschüttet (Fig. 4). Das entspricht einer Höhe von ca. 80 cm. Die Auftriebskraft dieser Betonmenge beträgt ca. 3,86 Mp. Damit wirkt insgesamt eine nach oben gerichtete Kraft von 0,86 Mp. Durch den eingebrachten Beton wird ein Volumen von ca. 1,93 m3 verdrängt. Bei dem genannten Artgewicht von 2,0 kp/dm3 ergibt dies die erwähnte Auftriebskraft von 3,86 Mp.

Die zunächst eingebrachte Betonmenge wird gerüttelt, und zwar über die Betonierform selbst. Jetzt wird der Innentank vollständig gefüllt, bis das Wasser über zwei nicht eingezeichnete, ca. 200 mm über die Deckeloberkante hinausragende Röhrchen austritt (Fig. 5). Nunmehr wird die restliche Betonmenge in die Betonierform geschüttet (Fig. 6). Dabei beträgt dann das Wassergewicht ca. 7,50 Mp, und die Auftriebskraft erreicht einen Betrag von etwa 15,00 Mp. Das Betongewicht über der Äquatorialebene kann mit 1,20 Mp veranschlagt werden. Es bleibt infolgedessen eine nach oben gerichtete Restkraft von 6,30 Mp übrig. Diese Kraft kann von dem gesamten System ohne Schaden aufgenommen werden. Ein Einbeulen der Kunststoffbehälter ist nicht möglich, weil dies von dem nicht kompressiblen Wasser verhindert wird.

Wenn die zuletzt eingebrachte Betonmenge eine ausreichende Festigkeit erreicht hat, entfernt man die Abstandshalter, öffnet die Betonierform 7 und zieht den fertigen Tank an einbetonierten Ösen oder anderen Elementen aus der unteren Betonierformhälfte heraus. Anschliessend werden die üblichen Verputz-, Installations- und Prüfarbeiten durchgeführt. Der Beton kann abschliessend noch einen Schutzanstrich erhalten.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Tank, insbesondere zur Lagerung von Heiz- oder Dieselöl, mit einem einstückig gefertigten, glasfaserverstärkten Kunststoff-Innenbehälter, der unter Zwischenschaltung einer luftdurchlässigen Zwischenschicht von einem zweiten glasfaserverstärkten Kunststoffbehälter umgeben ist, gekennzeichnet durch eine einstückig hergestellte Ummantelung aus Beton (14).

2. Tank nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kugel-, Ei- oder Tropfenform mit angesetztem rohrförmigem Mannlochstutzen (15).

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren zur Herstellung eines Tanks nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite glasfaserverstärkte Kunststoffbehälter (12) mit einer Armierung umgeben und daraufhin in eine wenigstens zweiteilige Betonierform (7) eingesetzt wird, dass nach dem Schliessen der Betonierform und dem Ausrichten des zweiten Behälters (12) gegenüber der Betonierform in letztere Beton (14) eingebracht und dieser gerüttelt wird, und dass nach dem Abbinden des Betons die Betonierform geöffnet und der Tank entnommen wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anbringen der Armierung auf die Aus-senfläche des zweiten Behälters (12) gebrochener Split gestreut wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Armierung zwei Bewehrungskorb-Halbschalen mittels Abstandshaltern am zweiten Behälter (12) abgestützt und befestigt werden.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Mannlochstutzen (15) des zweiten Behälters (12) vor dem Einsetzen in die Betonierform (7) ein Verschlussdeckel befestigt wird, wobei der Verschlussdeckel mittels einer längeneinstellbaren Tragvorrichtung am abnehmbaren Oberteil der Betonierform (7) befestigt und gegenüber dem Oberteil bzw. der gesamten Betonierform in vertikaler Richtung ausgerichtet wird.

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Behälter (12) bei geschlossener Betoniervorrichtung (7) mittels in letztere von aussen einsteckbare Abstandshalter seitlich abgestützt und/oder ausgerichtet wird und die Abstandshalter vor dem Entnehmen des mit der Betonummantelung (10,14) versehenen zweiten Behälters (12) wieder entfernt werden.

8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter (1) etwa zur Hälfte mit Flüssigkeit, vorzugsweise mit Wasser, gefüllt und anschliessend die Betonierform (7) etwa zu einem Drittel mit Beton (14) gefüllt wird, so dass die Auftriebskraft des flüssigen Betons (14) auf den Innenbehälter die Gewichtskraft des Wassers etwas übertrifft, dass nach der Betonteilfüllung der Innenbehälter (1) bis zum Rand mit Wasser gefüllt und dann die restliche Betonmenge in die Betonierform (7) eingebracht wird, und dass das Wasser nach Erreichen einer ausreichenden Festigkeit der Betonmenge und vor Entnahme des Tanks aus der Betonierform entfernt wird.

9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einfüllen und Rütteln der restlichen Betonmenge der Innenbehälter (1) wasserdicht verschlossen wird.