CH637446A5 - Process for erecting a spherical, insulated steel container having a bedding - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines kugelförmigen isolierten Stahlbehälters mit einer Bettung. Es ist bekannt, zylindrische Behälter für kaltzuhaltende Medien auf ebenen Böden aus Isolierbeton zu errichten, mit dem Ziel, den Abfluss der Kälte zu verringern, einerseits um Kälte einzusparen und andrerseits um das Bilden von Eislinsen unter dem Behälter zu vermeiden.

Solche zylindrische Behälter haben den Nachteil, dass sie sich nicht gut eignen zum Speichern von unter Druck zu haltenden Medien.

Weiter sind Kugeldruckbehälter bekannt, die bei minimalem Materialaufwand die Speicherung grosser Volumina bei erheblichem Druck erlauben. Es ist dabei auch bekannt, solche Kugeldruckgefässe auf einem Sandbett zu lagern, das bei ungleichen Setzungen des Bodens, bei Erdbeben und bei einer Verformung der Kugel, sei es infolge Druclcänderung des Mediums in der Kugel oder infolge einer Änderung des Gewichtes des in der Kugel enthaltenen Mediums, ein nachgiebiges Auflager bildet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Erstellen eines kugelförmigen isolierten Stahlbehälters mit einer Bettung zu schaffen, das die Vorteile der beiden genannten Stände der Technik aufweist ohne mit deren Nachteilen behaftet zu sein und vor allem ein einfaches, schnelles und sicheres Erstellen des Behälters und der Bettung erlaubt.

Das Verfahren nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 erfüllt diese Aufgäbe und weist darüber hinaus den Vorteil auf, dass zur Erstellung des isolierten Stahlbehälters mit der Bettung ein Minimum an Hilfseinrichtungen benötigt wird.

Die Massnahme nach dem zweiten Anspruch reduziert nicht nur den Kältestrom, sondern bringt den zusätzlichen Vorteil, dass die Bettung des Behälters wegen des geringen Elastizitätsmoduls des Isolierbetons nachgiebiger wird.

Das Einbringen einer zusätzlichen Isolierbetonschicht zwischen die Fundamentplatte und die Kältesenke nach Anspruch 3 bringt eine zusätzliche Erhöhung der Nachgiebigkeit der Bettung.

Der begehbare Estrich nach Anspruch 4 stützt den gegen hohe Pressung empfindlichen Isolierbeton vor Beschädigung und verhindert, dass der Isolierbeton Meteorwasser aufnimmt.

Durch das Einbringen einer Schnüffelleitung nach Anspruch 5, dessen Mündung vorzugsweise durch ein Sieb oder beispielsweise durch ein Sintermetallstück abgedeckt ist, kann gegebenenfalls der Sand entfeuchtet, entwässert oder enteist werden. Solche Operationen werden zweckmässig nach dem Warmfahren des Behälters durchgeführt.

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Durch die Verfahrensschritte nach Anspruch 6 kann auf einfache Weise das Schüttgut in zweckmässiger Schichtdicke eingebracht werden.

Die Verwendung von gewaschenem Sand als Schüttgut gemäss Anspruch 7 ist preislich vorteilhaft und überdies hat Sand den Vorteil, dass er chemisch stabil ist.

Die Verwendung von Schaumstoff-Beton, insbesonders von StyroporR-Beton, als Isolierbeton bringt besondere Vorteile bezüglich der Erhaltung der Isolierfähigkeit über lange Zeit, unabhängig von Feuchtigkeitseinflüssen. Zweckmässig bildet der vom Beton eingeschlossene Schaumstoff Kügelchen von etwa 2 mm Durchmesser. Die mittlere Dichte des fertigen Isolierbetons liegt vorzugsweise in den Grenzen von 300... 1000 kg/m3.

Die Erfindung wird nun an einer Folge von Zeichnungen, durch welche das erfindungsgemässe Erstellen eines isolierten Stahlbehälters schematisch und beispielsweise wiedergegeben wird, näher erläutert. Die Figuren zeigen den Arbeitsplatz im Vertikalschnitt, und zwar:

Fig. 1 nach dem Verfahrensschritt b) und dem Einbringen einer Isolierbetonschicht,

Fig. 2 nach dem Verfahrensschritt f),

Fig. 3 nach dem Verfahrensschritt g),

Fig. 4 nach dem Verfahrensschritt k),

Fig. 5 nach dem Verfahrensschritt 1),

Fig. 6 nach dem Verfahrensschritt m), nach Anheben des Stahlbehälters und Einfüllen von Sand in den Spalt zwischen der Schutzschicht des Behälters und der Isolierbetonunterlage und

Fig. 7 nach dem Verfahrensschritt n).

In Fig. 1 ist eine Fundamentplatte 1 ersichtlich, die in einer Grube, leicht vertieft, angeordnet ist. Die Fundamentplatte 1 besteht vorzugsweise aus armiertem Beton hoher Festigkeit. Die Tragfähigkeit des Grundes, auf dem die Platte 1 ruht, ist je nach den lokalen Verhältnissen verbessert, sei es durch Verdichtung, durch Einbringen von Kies oder beispielsweise durch Pfählung.

Auf der Fundamentplatte 1 ist ein armierter Betonring 2 als Umfassungsring aufgeführt, der vorzugsweise lose auf der Fundamentplatte 1 ruht. In diesem Betonring 2 sind in einer Horizontalebene vierundzwanzig zylindrische Aussparungen 4 und eine einzige, höher liegende, ebenfalls zylindrische Aussparung 5 angeordnet.

In der so gebildeten Schüssel ist eine Schicht 7 aus Isolierbeton aufgeführt. Diese Isolierschicht kann aus mehreren Lagen bestehen, die jeweils nach dem Abbinden der vorhergehenden Lage eingebracht werden. Der Isolierbeton besteht aus einem Zementgemisch, das Styropor-Kügelchen enthält. Im Fertigzustand beträgt seine mittlere Dichte 600 kg/m3.

In Fig. 2 sind durch je zwei, jeweils auf derselben Achse liegende, zylindrische Aussparungen 4 des Betonrings 2 Rohre 8 durchgeschoben. Diese Rohre 8 liegen mit ihren innerhalb des Ringes 2 liegenden Abschnitten auf der Schicht 7 auf und sind an der äusseren zylindrischen Fläche des Ringes 2 mit dieser bündig abgeschnitten. Hernach sind die Rohre 8 in mindestens eine Isolierbetonschicht 9 eingegossen. Die Oberfläche der Isolierbetonschicht 9 ist in einem mittleren Bereich glattgestrichen. Gegebenenfalls ist zum Erzielen einer planen Fläche zusätzlich ein spezieller Mörtel verwendet worden.

Ausserhalb der Fundamentplatte 1 ruht auf zwei Balken 12 die Fusskalotte 14 aus Stahlblech des Behälters, und zwar in konvexer Lage, d.h. mit der bereits besäumten Kante nach unten. Die Fusskalotte 14 ist vorzugsweise schon in diesem Stadium mit einer Schutzschicht 15 gegen Korrosion und Abrieb geschützt. Auf dieser geschützten Fusskalotte ist, auf deren Zentrum ausgerichtet, eine zylindrische Schalung 17

angeordnet. Die Schalung weist einen kreisförmigen Ausschnitt 18 auf, durch den der eine, längere Schenkel eines winkelförmig gebogenen Rohrabschnitts 19 einer Schnüffelleitung so verlegt ist, dass das offene Ende 20 seines kurzen s Schenkels der Fusskalotte 14 in deren Zentrum dicht anliegt. In die so vorbereitete und gut fixierte Schalung 17 ist zur Bildung einer Lagerpfanne 23 ein Isolierbetongemisch 22 eingegossen worden. Der Giessprozess fand gegebenenfalls in mehreren Etappen statt, wobei jeweils das Abbinden der darlo unterliegenden Schicht abgewartet wurde.

Fig. 3 zeigt den Arbeitsplatz, nachdem die in der Schalung 17 erstellte Lagerpfanne 23 mitsamt der Schalung 17 gewendet und konzentrisch auf die Isolierbetonschicht 9 versetzt worden ist, nach dem Entfernen der Schalung 17. Dieses ls Versetzen geschieht gegebenenfalls nach dem Aufstreichen einer dünnen, leichtflüssigen Mörtelschicht auf der Isolierbetonschicht 9.

Fig. 4 zeigt den Arbeitsplatz, nachdem im Ringraum zwischen der Lagerpfanne 23 und dem Ring 2 eine weitere 20 Schicht 25 Isolierbeton eingebracht ist, die Gefälle nach aussen aufweist. Auf dieser Isolierbetonschicht 25 befindet sich eine Estrichschicht 26, welche höhere Festigkeit aufweist als die Isolierbetonschicht 25 und diese beim weiteren Arbeiten vor mechanischen und Feuchtigkeitseinflüssen 25 schützt.

Der Betonring 2 kann radiale Bohrungen 28 aufweisen, die innen oberkant Estrichschicht 26 münden, so dass etwa anfallendes Regenwasser durch diese Bohrung 28 ablaufen kann. In der Mulde der Lagerpfanne 23 ruht die Fusskalotte 30 14. An ihrem Rand ist eine Reihe von Blechen 30 sphärischviereckiger Gestalt angeschweisst, die untereinander ver-schweisst sind. Nach dem Prüfen und Verputzen der Schweissnähte und geeignetem Reinigen der Oberfläche ist sodann die Schutzschicht 15 bis zur Kreislinie 31 hochge-35 zogen worden. Zum Anschweissen wurden die Bleche 30 gestützt, unter anderem durch hydraulisch verlängerbare Hebemittel 33, die auf dem Umfassungsring 2 aufruhen.

Fig. 5 zeigt den Arbeitsplatz nachdem im Ringraum zwischen Ring 2 und Lagerpfanne 23 drei weitere Schichten 35 40 von Isolierbeton eingebracht worden sind.

In Fig. 6 ist der Behälter praktisch fertig zusammenge-schweisst. Nach den SchWeissoperationen wurden die Hebemittel 33 betätigt, so dass der Behälter um das Mass H von der Pfanne 23 abgehoben wurde. In diesem Zustand nun 45 wurde in den Spalt zwischen der Pfanne und den daran anschliessenden Isolierbetonschichten 35 einerseits und der Schutzschicht 15 andrerseits gewaschener Quarzsand 38 eingebracht und gut untergestampft.

Fig. 7 zeigt schliesslich den Behälter, nachdem die hydrau-50 lischen Hebemittel 33 abgesenkt und entfernt wurden. Anschliessend wurden die Isolierbetonschichten durch einen Blechkragen 40 abgedeckt und der Behälter mit einer Isolation 42 versehen.

Es kann zweckmässig sein, in den oberen der Isolierbeton-55 schichten 35 eine Bewehrung einzubringen, um ihre elastische Verformung in Grenzen zu halten. Ferner kann es zweckmässig sein, die oberen der Isolierbetonschichten durch eine Dampfsperre, vorzugsweise durch eine starke Kunststoffolie, von der Luftfeuchtigkeit abzuschliessen. 60 Diese Dampfsperre wird zweckmässig bis zur Schutzschicht 15 hochgezogen, so dass auch die Sandschicht vor dem Eindringen von Luftfeuchtigkeit geschützt ist. An der Stahlwand des Behälters kann ein Abtropfrand angebracht sein, der mit der Dampfsperre der Isolationsschicht verbunden sein kann. 65 Anstelle der eine Kältesenke bildenden, der Belüftung dienenden Rohre 8 kann auch eine Heizeinrichtung eingebaut werden, beispielsweise in der Art von elektrischen Widerstandsdrähten oder -netzwerken, wie sie z.B. für Viadukthei

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zungen verwendet werden. Zur Steuerung einer solchen Heizeinrichtung lassen sich im Styropor-Betonkörper der Bettung Temperaturfühler anbringen. Ziele einer solchen Steuerung können sein

- den Wärmeverlust zu minimieren, bei Einhaltung einer bestimmten Grenztemperatur im Übergangsbereich zum der Bodenfeuchte zugänglichen Erdreich oder

- die Einhaltung gewisser Grenzen der Wärmespannungen im Isolierbetonkörper, insbesondere während der thermisch transienten Phasen, die sich beim Füllen und Entleeren des Behälters abspielen.

Es könnte auch zweckmässig sein, die Steuerung einer solchen Kältesenke zeitlich abwechselnd dem einen und dem anderen Ziel dienstbar zu machen.

Energetisch besonders vorteilhaft wird die Anlage, wenn die Kältesenke als an die Umgebung Wärme abgebender s Apparateines Kältekreislaufes verwendet wird, beispielsweise als Kondensator einer Kältemaschine, welche zum Kalthalten des Behälters nötige Kälte erzeugt.

Isolierbeton, vor allem der mit Schaumstoffkügelchen versetzte Beton, genügt nicht nur der Aufgabe, Wärme zu 10 dämmen, sondern weist dabei den zusätzlichen Vortèil eines sehr tiefen, in der Grössenordnung 1 G Pa liegenden Elastizitätsmoduls auf. Dies führt zu einem ausgezeichneten Ausgleich der Auflagerpressungen und zu entsprechend geringen Materialspannungen in der Kugel.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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1) Schichtenweises Einbringen und Abbindenlassen von Isolierbeton (35) in dem Ringbereich zwischen Umfassungsring (2) einerseits und Lagerpfanne (23), Fusskalotte (14) und erster Reihe von Stahlblechen andererseits.

m) Weiteres Aufbauen des Stahlbehälters durch Anschweissen weiterer Reihen von Stahlblechen sphärischviereckiger Gestalt an die erste Reihe von Stahlblechen.

n) Fertigstellen des Stahlbehälters und Anbringen einer Isolierung (42) am Stahlbehälter.

1. Verfahren zum Erstellen eines kugelförmigen isolierten Stahlbehälters mit einer Bettung, gekennzeichnet durch die Verfahrenschritte:

a) Herstellen einer etwa kreisförmigen Fundamentplatte ( 1 ).

b) Erstellen eines Umfassungsringes (2) auf der Fundamentplatte (1).

c) Anordnen einer Kältesenke (8) innerhalb des Umfassungsringes (2).

d) Einbetonieren der Kältesenke (8) und Glattstreichen mindestens eines Teils der innerhalb des Umfassungsringes (2) entstehenden Betonschicht (9).

e) Montage einer zylindrischen Schalung (17) auf einer verkehrt liegenden, aus Stahlblech bestehenden Fusskalotte (14) des zu erstellenden Stahlbehälters.

f) Herstellen einer Lagerpfanne (23) durch Ausgiessen der zylindrischen Schalung (17) mit Isolierbeton (22) und Glattstreichen der Oberfläche des Isolierbetons.

g) Wenden der abgebundenen Lagerpfanne (23) samt zylindrischer Schalung (17) und zentrisches Versetzen der Lagerpfanne auf der glattgestrichenen Betonschicht innerhalb des Umfassungsringes (2).

h) Versetzen der mit einer Schutzschicht (15) versehenen Fusskalotte (14) auf der Lagerpfanne (23).

i) Anschweissen einer ersten Reihe von Stahlblechen (30) sphärisch-viereckiger Gestalt an die Fusskalotte (14).

k) Anbringen einer an die Schutzschicht (15) der Fusskalotte (14) anschliessenden Schutzschicht (31) an der Aussen-seite der ersten Reihe von Stahlblechen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältesenke (8) in Isolierbeton (9) einbetoniert wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensschritten b) und c) mindestens eine Isolierbetonschicht (7) in den Raum innerhalb des Umfassungsringes (2) eingebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensschritten g) und h) im Ringbereich zwischen dem Umfassungsring (2) und der Lagerpfanne (23) ein begehbarer Estrich (26) mit Gefälle gegen den Umfassungsring bis auf die Höhe von im Umfassungsring vorgesehenen Wasseraustrittsöffnungen (28) eingebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensschritten e) und f) ein Rohrabschnitt ( 19) einer Schnüffelleitung so in die zylindrische Schalung (17) eingebracht wird, dass er mit seinem einen Ende etwa zentral an der Fusskalotte (14) anschliesst und mit dem anderen Ende die zylindrische Schalung (17) im Bereich ihres oberen Randes durchdringt, und dass nach dem Verfahrensschritt h) der Rohrabschnitt (19) bis zur Aussenfläche des Umfassungsringes (2) verlängert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensschritten 1) und m)

- die Fusskalotte (14) mit der daran angeschweissten ersten Reihe von Stahlblechen mittels auf dem Umfassungsring (2) abgestützter Hebemittel (33) um 3 bis 30 cm angehoben wird,

- dass in den entstandenen Spalt zwischen dem Isolierbeton (35) und der Schutzschicht (15,31) an der Aussenseite der Fusskalotte (14) und der ersten Reihe von Stahlblechen körniges Schüttgut (38) eingebracht wird,

- und dass anschliessend die Fusskalotte (14) und die erste Reihe von Stahlblechen abgesenkt werden, so dass diese mit ihrem ganzen Gewicht auf dem Schüttgut (38) aufliegen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als körniges Schüttgut (38) gewaschener Sand verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Isolierbeton ein Schaumstoffbeton verwendet wird.