CH642126A5 - Support for a spherical vessel and method of producing such a support - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Auflager für einen Kugelbehälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Auflagers.

Aus der CH-PS 418 611 ist ein solches Auflager bekannt, das den Nachteil aufweist, dass es nicht geeignet ist für die Tieftemperatur-Lagerung, d.h. für die Lagerung von Medien, deren Temperatur die tiefste Aussentemperatur unterschreitet, da sich unter dem Kugelbehälter im Bereich des Untergrundes und gegebenenfalls im Bereich des Auflagers selbst eine Eislinse bilden kann, die zu unzulässigen Anhe-bungs- und Setzungserscheinungen führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein kostengünstiges Auflager für einen Kugelbehälter zur Tieftemperaturlagerung zu schaffen, das diesen Nachteil nicht aufweist. Dieses Ziel wird erreicht durch die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1. Diese Lösung hat den zusätzlichen Vorteil, dass im Laufe des Füllens und Entleerens des Kugelbehälters auftretende Formänderungen der Kugel in vertikaler Richtung durch elastisches Nachgeben der einen tiefen Elastizitätsmodul aufweisenden Isolierbetonfüllung und die tangentialen Relativverschiebungen zwischen Kugelschale und Isolierbetonfüllung durch die Sandschicht aufgenommen werden, ohne dass am Betonbehälter oder am Isolierbeton erhebliche Tangentialkräfte auftreten. Die im Auflagerbereich der Kugelbehälterschale wirkenden Zusatzbeanspruchungenwerden dadurch auf einfache Weise minimal gehalten, wobei in vielen Fällen auf eine Erhöhung der Blechdicke im Bereich des Auflagers verzichtet werden kann.

Weitere Verbesserungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen; so wird durch die Verwendung von Fliessband gemäss Anspruch 2 die tangentiale Relativverschiebung des Kugelbehälters im Bereich der Auflagefläche erleichtert, weil Fliessand sich durch besonders leichte Beweglichkeit auszeichnet.

Anspruch 3 bringt den Vorteil, dass der Quarzsand nicht hygroskopisch ist und die genannte enge Kornfraktion ein leichtes Fliessen garantiert.

Durch die Massnahme nach Anspruch 4 wird auch bei einer sehr tiefen Temperatur des im Kugelbehälter gelagerten Mediums eine Unterkühlung des Bodens unter dem Auflager und damit eine Eislinsenbildung vermieden.

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Anspruch 5 beschreibt eine besonders einfach Ausführungsform der Kältesenke.

Kältesenken nach Anspruch 6 lassen sich regelbar einrichten, so dass der Wärmeverlust und/oder die Wärmespannungen in der Isolierbetonfüllung minimiert werden können.

Die Massnahme nach Anspruch 7 führt zu einer Einsparung an zur Kühlung benötigter Energie.

Durch die Anwendung einer dampfdichten Folie gemäss Anspruch 8 wird das Eindringen von Luftfeuchte in den Isolierbeton verhindert.

Durch die Schnüffelleitung nach Anspruch 9 würde sich eine eventuelle Leckage im Bereich des Auflagers feststellen lassen. Überdies würde sie, falls die Folien nicht völlig dicht sein sollten, beim Warmfahren des Kugelbehälters das Entwässern der Sandschicht gestatten.

Das Verfahren nach Anspruch 10 stellt eine besonders einfache Arbeitsweise zur Herstellung des Auflagers nach Anspruch 1 dar.

Nach Anspruch 11 wird sehr kostengünstig erreicht, dass die Sandschicht zwischen Auflagefläche der Isolierbetonfüllung und der Kugelfläche gleichmässig dick ist, wodurch die Gefahr einer seitlichen Verlagerung des Kugelbehälters praktisch eliminiert wird.

Durch das Vorgehen nach Anspruch 12 wird das Bilden einer gleichmässigen Sandschichtstärke erheblich erleichtert.

Die in Anspruch 13 dargestellte Folge von Verfahrensschritten ist besonders arbeitssparend und sicher.

In der Zeichnung ist die Erfindung nicht massstäblich an zwei Beispielen dargestellt. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch das Auflager mit darauf lagerndem Kugelbehälter,

Fig. 2 eine zeitliche Folge a-g von Vertikalschnitten durch den Arbeitsplatz, welche die Arbeitsschritte beim Erstellen eines Auflagers darstellen.

Im Beispiel nach Fig. 1 ist auf einer im Erdreich 1 eingelassenen Fundamentplatte 2 ein äusserer Begrenzungsring 3 aus Beton aufgesetzt. Innerhalb des Begrenzungsrings 2 ist eine, eine Kältesenke bildende Belüftungsschicht 9 aus Isolierbeton gegossen, in der Belüftungsrohre 8 in Hauptwindrichtung verlegt sind.

Auf der Belüftungsschicht 9 ist eine Folie 10 angeordnet, die an der Innenfläche des Begrenzungsrings 3 hochgeführt ist. Konzentrisch zum Begrenzungsring 3 ist in der Mitte auf der Belüftungsschicht 9 eine Montagebasis 23 aus Isolierbeton angeordnet. Der Ringraum 11 zwischen der Montagebasis 23 und dem Begrenzungsring 3 ist ebenfalls mit Isolierbetonschichten 35 ausgefüllt.

Vom tiefsten Punkt 24 der Auflagefläche 13 der Montagebasis 23 ist eine Schnüffelleitung 19 nach aussen geführt. Wenn der Kugelbehälter 32 «warmgefahren» wird, z.B. für Inspektionen, lässt sich durch eventuelles Abfliessen von Kondenswasser durch die Schnüfelleitung 19 eine etwaige Beschädigung der Folien 10 feststellen.

Der Behälter 32 ist mit Mineralplatten 43 und einer Schicht Polyurethanhartschaum 44 isoliert. Desgleichen ist eine Entnahmeleitung 45 ausserhalb des Behälters 32 mit einer Isolierschicht 46 umgeben.

Obere zylindrische Aussparungen 28 im Begrenzungsring 3 ermöglichen es, dass beim Ausgiesen des Ringraums 11 mit Isolierbetonschichten 35 das überschüssige Wasser austreten kann. Nach Abbinden dieser Isolierbetonschichten werden die Aussparungen 28 wieder verschlossen. Im unteren Bereich des Kugelbehälters 32 ist ein Abtropfrand 34 vorgesehen, der während der Montage verhindert, dass Regen zwischen Kugel und Fundament gelangt.

In Fig. 2a ist wiederum die Fundamentplatte 2 ersichtlich,

die leicht vertieft im Erdreich 1 angeordnet ist. Sie besteht vorzugsweise aus armiertem Beton hoher Festigkeit.

Die Tragfähigkeit des Grundes, auf dem die Fundamentplatte 2 ruht, ist je nach den lokalen Verhältnissen verbessert, sei es durch Verdichten, durch Einbringen von Kies oder beispielsweise durch Pfählung.

Auf der Fundamentplatte 2 ist ein armierter Betonring 3 aufgeführt, der vorzugsweise lose auf der Fundamentplatte 2 ruht. In diesem Betonring 3 sind in einer Horizontalebene vierundzwanzig zylindrische Aussparungen 4 und eine höher liegende, ebenfalls zylindrische Aussparung 5 angeordnet.

In der so gebildeten Wanne ist eine untere Schicht 7 aus Isolierbeton aufgeführt. Diese Schicht kann aus mehreren Lagen bestehen, die jeweils nach dem Abbinden der vorhergehenden Lage eingebracht werden. Der Isolierbeton besteht beispielsweise aus einem Zementgemisch, das Styropor-R-Kügelchen enthält. Ein solcher 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. Das Raumgewicht des fertigen Isolierbetons liegt zweckmässig in den Grenzen von 300... 1000 kg/m3, vorzugsweise bei 600 kg/m3.

In Fig. 2b sind durch je zwei, jeweils auf derselben Axe einander gegenüberliegende, zylindrische Aussparungen 4 des Betonrings 3 Belüftungsrohre 8 durchgeschoben. Diese Rohre 8 liegen mit ihren innerhalb des Rings 3 befindlichen Abschnitten auf der Schicht 7 auf und sind an der äusseren zylindrischen Fläche des Begrenzungsrings 3 mit diesem bündig abgeschnitten. Hernach sind die Rohre 8, eine Kältesenke bildend, 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 2 ruht auf zwei Balken 12 dieFusskalotte 14 aus Stahlblech des Kugelbehälters 32, 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 längere Schenkel einer winkelförmig gebogenen Schnüffelleitung 19 so verlegt ist, dass das offene Ende 20 ihres kurzen Schenkels im Zentrum der Kalotte 14 dicht an dieser anliegt. In die so vorbereitete und gut fixierte Schalung 17 ist zur Bildung einer Montagebasis 23 ein Isolierbetongemisch 22 eingegossen worden. Der Giess-prozess fand gegebenenfalls in mehreren Etappen statt,

wobei jeweils das Abbinden der darunterliegenden Schicht abgewartet wurde.

Fig. 2c zeigt den Arbeitsplatz, nachdem die in der Schalung 17 erstellte Montagebasis 23 mitsamt der Schalung 17 gewendet und konzentrisch auf die Isolierbetonschicht 9 versetzt und dann die Schalung entfernt worden ist. Dieses Versetzen geschieht gegebenenfalls nach dem Aufstreichen einer dünnen, leichtflüssigen Mörtelschicht auf die Isolierbetonschicht 9.

Fig. 2d zeigt den Arbeitsplatz, nachdem im Ringraum zwischen der Montagebasis 23 und dem Ring 3 eine weitere Schicht 25 von 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 schützt.

Der Begrenzungsring 3 kann radiale Bohrungen 28 auf5

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weisen, die innen oberhalb der Estrichschicht 26 münden, so dass etwa anfallendes Regenwasser durch diese Bohrungen 28 ablaufen kann. In der muldenförmigen Auflagefläche 13 der Montagebasis 23 ruht die Fusskalotte 14. An ihrem Rand ist eine Reihe von Segmentblechen 30 sphärisch-viereckiger Gestalt angeschweisst, die untereinander zu einer Kugelzone verschweisst sind. Nach dem Prüfen und Verputzen der Schweissnähte und geeignetem Reinigen der Oberfläche ist sodann die Schutzschicht 15 bis zur Kreislinie 31 hochgezogen worden. Zum Anschweissen wurden die Segmentbleche 30 gestützt, unter anderem durch hydraulisch verlängerbare Hebemittel 33, die sich auf dem Begrenzungsring 3 abstützen.

Fig. 2e zeigt den Arbeitsplatz, nachdem im Ringraum zwischen Ring 3 und und Montagebasis 23 drei weitere Schichten 35 von Isolierbeton eingebracht worden sind, wobei die oberste dieser Schichten die Schutzschicht 15 bis in den Bereich der Kreislinie 31 berührt.

In Fig. 2f ist der Isolierbehälter praktisch fertig zusammen-geschweisst. Nach den Schweissoperationen wurden die Hebemittel 33 betätigt, so dass der Behälter um das Mass H von der Montagebasis 23 abgehoben wurde. In diesem Zustand nun wurde in den Spalt zwischen der Montagebasis 23 und den daran anschliessenden Isolierbetonschichten 35 einerseits und der Schutzschicht 15 des Kugelbehälters andrerseits gewaschener Quarzsand 38 einer vergleichsweise engen Korngrössenfraktion, von z.B. 0,2... 1 mm Teilchen-grösse, eingebracht und gut untergestampft.

Fig. 2g zeigt schliesslich den Kugelbehälter 32, nachdem die hydraulischen Hebemittel 33 abgesenkt und entfernt wurden. Anschliessend wurden die Isolierbetonschichten mit einem vorzugsweise am Abtropfrand anschliessenden Blechkragen 40 bedeckt und der Behälter mit einer Isolation 42 versehen.

Es kann zweckmässig sein, in den oberen der Isolierbetonschichten 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 10, von der Luftfeuchtigkeit abzuschliessen. Diese Dampfsperre wird zweckmässig bis zur Schutzschicht s 15 hochgezogen, so dass auch die Sandschicht vor dem Eindringen von Luftfeuchtigkeit geschützt ist. Sie kann auch mit dem Abtropfrand 34 des Kugelbehälters verbunden sein. (Fig. 1)

Als Kältesenke kann auch an Stelle der Belüftungsrohre 8 io eine Heizeinrichtung eingebaut werden, beispielsweise in der Art von elektrischen Widerstandsdrähten oder -netzwerken, wie sie z.B. für Viaduktheizungen verwendet werden. Zur Steuerung einer solchen Heizeinrichtung lassen sich im Isolierbetonkörper der Auflagerung Temperaturfühler 15 anbringen. Ziel einer solchen Steuerung kann sein

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

- gewisse Grenzen der Wärmespannung im Isolierbetonkörper einzuhalten, 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 oder dem anderen Ziel dienstbar zu machen.

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

Isolierbeton, vor allem der mit Schaumstoffkügelchen versetzte Beton, genügt nicht nur der Aufgabe, Wärme zu dämmen, sondern weist dabei den zusätzlichen Vorteil eines sehr tiefen, in der Grössenordnung GPa liegenden Elastizi-35 tätsmoduls auf. Dies führt zu einem ausgezeichneten Ausgleich der Auflagerpressungen und zu entsprechend geringen Materialspannungen in der Kugel.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Auflager für einen Kugelbehälter mit einer Fundamentplatte, einem daran anschliessenden äusseren Begrenzungsring und einer den Kugelbehälter tragenden Sandschicht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Fundamentplatte

   (2) und der Sandschicht (38) innerhalb des Begrenzungsrings

   (3) eine Füllung aus Isolierbeton (7,9,23,35) vorgesehen ist, die oben eine an die kugelige Aussenform des Behälters (32) angepasste Auflagefläche (13) für die Sandschicht (38) aufweist.
2. 2. Auflager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sandschicht (38) aus Fliessand besteht.
3. 3. Auflager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sandschicht (38) aus trockenem Quarzsand mit einer Körnung von 0,2 bis 1 mm besteht.
4. 4. Auflager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Höhenbereich des Auflagers eine Kältesenke vorgesehen ist.
5. 5. Auflager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältesenke durch Belüftungsrohre (8) gebildet ist, die etwa horizontal in Richtung der Hauptwindrichtung verlegt sind.
6. 6. Auflager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältesenke durch eine flächenhaft angeordnete Heizeinrichtung ausgebildet ist.
7. 7. Auflager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung als wärmeabgebende Apparatur eines Kältekreislaufes ausgebildet ist, der die zum Kalthalten des Kugelbehälterinhalts nötige Kälte erzeugt.
8. 8. Auflager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oberhalb der Kältesenke vorgesehenen Isolierbetonschichten (23,35) allseitig mit einer dampfdichten Folie (10) eingefasst sind.
9. 9. Auflager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vom tiefsten Punkt (24) der Auflagefläche (13) eine Schnüffelleitung (19) nach aussen verlegt ist.
10. 10. Verfahren zum Herstellen eines Auflagers nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus Fundamentplatte (2) und Begrenzungsring (3) bestehende Betonwanne erstellt wird, dass ausserhalb der Betonwanne unter Benützung einer Fusskalotte (14) des Kugelbehälters als Schalung eine Montagebasis (23) aus Isolierbeton gegossen und diese nach dem Abbinden in die Betonwanne gestellt wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der in der Auflagefläche (13) der Montagebasis (23) aufliegenden Fusskalotte (14) des Kugelbehälters Segmentbleche (30) des Kugelbehälters (32) angeschweisst werden und im Zwischenraum zwsichen der Montagebasis (23) und dem Begrenzungsring (3) Isolierbetonschichten bis zum untern Teil des Kugelbehälters hochgeführt werden, wobei dieser als obere Schalung dient.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelbehälter bzw. sein unterer Teil durch Hebemittel im Abstand von der Isolierbetonfüllung gehalten wird, während in dem so gebildeten Zwischenraum eine Sandschicht eingebracht wird.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

    a) Herstellen einer etwa kreisförmigen Wanne aus einer Betonplatte (2) und einem anschliessenden Begrenzungsring

    (3).

    b) Anordnen einer Kältesenke innerhalb der Wanne.

    c) Einbetonieren der Kältesenke. Glattstreichen.

    d) Montage einer zylindrischen Schalung (17) auf der verkehrt liegenden Fusskalotte (14) aus Stahlblech.

    e) Herstellen einer Montagebasis (23) durch Ausgiessen der zylindrischen Schalung (17) mit Isolierbeton. Glattstreichen der Oberfläche.

    f) Wenden der abgebundenen Montagebasis (23) samt Schalung (17) und zentrisches Versetzen der Montagebasis (23) auf der glattgestrichenen Betonschicht (9).

    g) Anschweissen mindestens einer ersten Reihe von Segmentblechen (30) an der auf der Montagebasis (23) ruhenden, unterseitig mit einer Schutzschicht (15) versehenen Fusskalotte (14).

    h) Hochziehen der Schutzschicht (15) an der Unterseite der angeschweissten Segmentbleche (30).

    i) Schichtenweises Einbringen und Abbindenlassen von Isolierbeton (35) in den Ringbereich zwischen Montagebasis (23), Begrenzungsring (3) und Fusskalotte (14) bzw. Segmentblechen (30).

    k) Gegebenenfalls weiterer Aufbau des Stahlbehälters (14, 30).

    1) Anheben des mindestens unteren Kugelbehälterteils (14, 30,15) um 3 bis 30 cm.

    m) Eintragen, vorzugsweise Einblasen, von Sand (38) in den Spalt zwischen der Schutzschicht (15) des Stahlbehälters und der Isolierbeton-Auflagefläche (13).