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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen vertikalen Rundbehälter zur
Lagerung von Flüssigkeiten mit
einer die Flüssigkeitsoberfläche abdeckenden, schwimmenden
Abdeckung, wobei die Abdeckung gegen die Behälterwand mittels flexibler
Dichtelemente abgedichtet ist und auf ihrer Unterseite zur Flüssigkeit
hin offene Kammern aufweist, in denen gasförmige Medien/Dämpfe eingeschlossen
sind, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die die Eintauchtiefe
der Abdeckung ermitteln, und wobei Zu-/Ableitungen vorgesehen sind,
mit denen die Menge des gasförmigen
Mediums in den Kammern veränderbar
ist.
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Schwimmende
Abdeckungen von Flüssigkeitsoberflächen haben
die Aufgabe, den Austausch zwischen den beiden fluiden Medien, Flüssigkeit
und gasförmige
Umgebung, zu unterbinden.
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Eine
wichtige Anwendung sind die großvolumigen
Lagerbehälter
für leichtflüchtige Mineralölprodukte.
Zur Lösung
der Hauptprobleme – der
Vermeidung von Brand und Explosion, sowie der Vermeidung von Emissionen – wurde
vor 80 Jahren die schwimmende Abdeckung entwickelt.
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Im
Anschluß an
diese Entwicklung wurden zwei Hauptrichtungen verfolgt, den Tank
bzw. Behälter
mit schwimmender Abdeckung ohne festes Dach (im Englischen auch:
external floating roof tank) und den Tank mit festem Dach und innenliegender schwimmender
Abdeckung (im Englischen auch: internal floating roof tank).
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Da
die Probleme der Restemissionen und der Niederschläge bei einem
Behälter
ohne festes Dach nicht befriedigend gelöst wurden, hat man in neuerer
Zeit meist dem Behälter
mit festem Dach den Vorzug gegeben. Hierbei erkannte man die Möglichkeit,
die Emissionen mit Hilfe von Dampfpendelung mit korrespondierenden
Behältern
und Dämpferückgewinnung
fast vollständig
zu lösen
und letztendlich auf die schwimmende Abdeckung zu verzichten.
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Die
so entstandene Technik hat jedoch entscheidende Nachteile.
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Alle
völlig
geschlossenen Behälter
mit Kohlenwasserstoffdämpfen
bilden ein hohes Explosions- und Brandrisiko und sind empfindlich
für Vakuum
und Überdruck.
Die tägliche
Tankatmung durch Expansion und Kontraktion der Gase in den Behälterleerräumen erfordert
zusätzliche
Gasbehälter
und die Behandlung großer
Gasvolumina.
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Die
Dämpferückgewinnung
ist kosten- und energieaufwendig und die Gesamt-Emissionsbilanz wird negativ im Vergleich
zu Behältern
mit schwimmender Abdeckung.
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Es
war daher erkennbar, dass die zweckmäßigste Methode zur Minimierung
der Anlagenrisiken, der Gesamtemissionen und der finanziellen Aufwendungen
bei der Lagerung leichtflüchtiger
und brennbarer Flüssigkeiten
die schwimmende Abdeckung darstellt und diese Technik nicht aufgegeben
werden kann. Im Idealfall ist unter der schwimmenden Abdeckung das
Austauschgleichgewicht zwischen Flüssigkeit und Dampf in abgeschlossenen
Räumen
herzustellen, so dass die Verdampfung zum Stillstand kommt. Allerdings
kann dieses Ideal aufgrund der notwendigen Arbeitsvorgänge im Behälter und
den derzeitig verwendeten konstruktiven Lösungen nicht dauerhaft aufrecht
erhalten werden.
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In
der Praxis werden für
externe schwimmende Abdeckungen für Raffinerieprodukte ausschließlich Stahl-Schweißkonstruktionen
verwendet. Für
interne schwimmende Abdeckungen gibt es diverse weitere Bauweisen
in Form von Aluminium-Gliederkonstruktionen
mit Dampfraum zwischen Membran und Flüssigkeitsspiegel und Kunststoffmembranen
mit direktem Kontakt zur Flüssigkeit.
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Die
vorstehend erwähnte
EP 0 059298 A1 beschreibt
ein Schwimmdach für
Flüssigkeitsbehälter, das
aus einer leicht zum Zentrum hin geneigten Stahlmembran, einer randseitigen
Bordwand, die sich aus der Ebene der Membran sowohl nach oben als
auch nach unten erstreckt, wobei unter der Membran durch eine Vielzahl
vertikaler Abschottungen Dampfpolster zwischen Membran und Flüssigkeitsspiegel
gebildet werden, die das Schwimmdach tragen, besteht. Es wird die
Eintauchtiefe des Schwimmdaches gemessen, und die Schwimmlage des
Daches kann mittels Zugabe von Preßluft in einzelne Auftriebskammern
getrimmt werden. Dampf- oder Gasüberschüsse unter
dem Dach werden in die Atmosphäre
abgelassen. Bei diesem Schwimmdach in der Form einer Pfannenkonstruktion
mit Dampfpolstern und Trimmeinrichtung zur Erhaltung der horizontalen
Schwimmlage liegt keine ausgeprägte Wassersammelzone
vor. Das bedeutet, dass die Wassermengen auf dem Dach leicht wandern
können,
was ein häufiges
Trimmen mit Luftzugabe unter die Membran und spätere Dampfabgabe unmittelbar an
die Atmosphäre
erfordert. Der Eintritt von Luft oder Dämpfen mit der Befüllung des
Behälters
erfordert auch das anschließende
Ablassen von Dämpfen in
die Atmosphäre.
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Alle
Trimmvorgänge
verursachen hohe Emissionen. Hinzu kommen die ungelösten Emissionsprobleme
bei Befüllung
und Entleerung des Behälters.
Eine schwimmende Abdeckung dieser Art hat daher noch keine praktische
Anwendung gefunden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mögliche Emissionen und Betriebsrisiken
am Lagerbehälter
für leicht
flüchtige
Kohlenwasserstoffe bei allen Betriebszuständen sowie bei Vollentleerung
und Erstbefüllung
zu minimieren bzw. auszuschließen. Die
Störung
der sicheren Schwimmlage durch Niederschläge, einseitige Auflasten, Eintrag
gasförmiger Medien
in die Lagerflüssigkeit
sowie durch Leckagen sollen kompensierbar sein und die Notwendigkeit
zur Begehung der schwimmenden Abdeckung soll entfallen; alle Bedienungs-
und Kontrollaufgaben sollen von außerhalb des Behälters erfüllt werden
können.
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Diese
Aufgabe wird durch einen vertikalen Rundbehälter mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Ein
wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, dass die Zu-/Ableitungen
für das
gasförmige Medium
mit einer zentralen Einheit verbunden sind, die außerhalb
des Behälters
vorgesehen ist. Über diese
zentrale Einheit, außerhalb
des Behälters,
ist es möglich,
die gasförmigen
Medien in den Kammern so zu verändern,
dass dadurch die Gegebenheiten in den Kammern den Erfordernissen
angepasst werden können.
Die gasförmigen
Medien in den Kammern können
zu der zentralen Einheit hin abgesaugt werden oder aber von der
zentralen Einheit zu den Kammern zugeführt werden, um dadurch den
Druck in den Kammern und das Niveau der schwimmenden Abdeckung einzustellen.
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Es
ist möglich,
zu den jeweiligen zur Lagerflüssigkeit
hin offenen Kammern der schwimmenden Abdeckung eine Leitung, die
mit der zentralen Einheit verbunden ist, vorzusehen, die entweder
als Zuleitung zum Zuführen
von gasförmigem
Medium in die Kammer oder als Ableitung, um gasförmiges Medium aus den Kammern,
zu der zentralen Einheit hin, abzuleiten, einzusetzen; hierdurch
kann die Anzahl der notwendigen Leitungen, die von der zentralen
Einheit zu der schwimmenden Abdeckung führen, gering gehalten werden.
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Besonders
bevorzugt ist die Anordnung der Zu-/Ableitungen durch die Flüssigkeit
zu dem unteren Behälterrand
oder Behälterboden,
um sie von dort mit der zentralen Einheit zu verbinden. Eventuelle
Gasaustritte aus diesen Leitungen können somit wieder unter der
schwimmenden Abdeckung eingeschlossen werden und gelangen nicht
in die Atmosphäre.
Die durch die Flüssigkeit
geführten
Leitungen sollten aus starren Leitungsabschnitten zusammengesetzt
sein, die wiederum durch gelenkige Zwischenstücke verbunden sind. Mit dieser
gelenkigen Anordnung können
sich die Zu-/Ableitungen dem jeweiligen Höhenniveau der schwimmenden
Abdeckung anpassen. Um die gelenkigen Zwischenstücke flexibel auszugestalten,
so dass sie sich allen Bewegungen der schwimmenden Abdeckung anpassen können, werden
die gelenkigen Zwischenstücke
beispielsweise aus mindestens drei Schlauchgelenken gebildet.
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Um
eine schwimmende Abdeckung in ihrer horizontalen Ausrichtung insbesondere
dann, wenn die schwimmende Abdeckung durch äußere Lasten, wie beispielsweise
Regenwasser und Schnee, aus ihrer horizontalen Lage gebracht wird,
anpassen zu können,
sollten um den Randbereich der schwimmenden Abdeckung herum verteilt
mindestens drei zur Lagerflüssigkeit
hin offene Kammern vorgesehen werden. Diese einzelnen Kammern dienen
dann als Trimmkammern und sind jeweils über eine eigene Zu-/Ableitung
mit der zentralen Einheit verbunden. Somit ist die schwimmende Abdeckung
an den drei Punkten, um den Umfang verteilt, trimmbar, so dass durch
Zuführen
oder Ablassen von gasförmigem
Medium in den jeweiligen Kammern die Schwimmlage der schwimmenden
Abdeckung einnivelliert werden kann.
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Ebenfalls
im Randbereich der schwimmenden Abdeckung, ringförmig und/oder sektorförmig abwechselnd
zu den Trimmkammern, können
zur Stabilisierung der Schwimmlage flüssigkeitsseitig geschlossene
Pontonkammern angeordnet werden.
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Weiterhin
ist es zweckmäßig, in
einem weiter zur Mitte der Abdeckung liegenden Bereich eine zur Flüssigkeit
hin offene Ringkammer anzuordnen, in der sich überschüssige Gase und Dämpfe oder
durch Fehlbedienung in den Behälter
eingeleitete Gase und Dämpfe
zentrisch sammeln können.
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Diese
Ringkammer ist nicht in abgeschottete Kammern unterteilt, so dass
im gesamten Ringraum der gleiche Gasdruck herrscht.
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Um
Regenwasser und Wasser, das sich aufgrund von schmelzendem Schnee
oder Eis auf der Oberseite der Abdeckung ergibt, aufzusammeln, ist im
Zentrum der Abdeckung eine sich zur Flüssigkeit hin vertiefende Wanne
ausgebildet, wobei der Boden der Wanne in die Flüssigkeit eintaucht. Das gesammelte
Wasser wird beispielsweise durch ein Gelenkrohrsystem aus der Wanne
abgelassen, wobei das Gelenkrohrsystem einerseits mit einem Einlauftopf im
Zentrum der Wanne und andererseits mit der Behälterwand in Bodennähe verbunden
ist.
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Gegenüber den
bisherigen Bauweisen schwimmender Abdeckungen mit schmalem Ringponton
und großer
Mittelmembran ist die Fläche
der Wanne erheblich reduziert. Das Wasser wird daher stärker in
der Mitte der schwimmenden Abdeckung konzentriert und eine mögliche Schlagseite
der schwimmenden Abdeckung durch Verlagerung der angesammelten Kohlenwasserstoffe
sowie durch Windlast, einseitige Reibungskräfte oder weitere einseitige
Belastungen wird vermieden.
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Die
in der Wanne gesammelte Wassermenge kann je nach Notwendigkeit durch
eine Niveausteuerung geregelt oder abgelassen werden. Zweckmäßigerweise
wird im Sommerbetrieb eine bestimmte Mindest-Wassermenge in der
Wanne belassen, um die Verdunstungskühlung für die Lagerflüssigkeit zu
nutzen.
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Die
zentrale Einheit, wie sie vorstehend erwähnt ist, weist mindestens eine
Gassteuereinheit mit einer Sammelleitung, einem Verdichter und einer Verteilerleitung
und Ventilen derart auf, dass diese Zu-/Ableitungen mit jeder anderen
Zu-/Ableitung über
den Verdichter miteinander verbindbar sind. Eine solche Anordnung
hat den Vorteil, dass gasförmiges
Medium, das beispielsweise aus einer Kammer zu der zentralen Einheit
hin abgeführt
wird, über ein
entsprechendes Umschalten der Ventile und über den Verdichter in eine
andere Kammer zugeführt werden
kann, um die horizontale Schwimmlage der schwimmenden Abdeckung
einzuregulieren. Ein Ablassen von umweltschädlichen Gasen oder Dämpfen in
die Atmosphäre
wird hierbei vermieden.
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Das
Flüssigkeits-Dampfgleichgewicht
in den zur Flüssigkeit
hin offenen Kammern bleibt ungestört und die weitere Verdampfung
der gelagerten Flüssigkeit
ist unterbunden.
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Die
an Randbereichen der schwimmenden Abdeckung oder weiteren Emissionsbereichen
(Führungs-,
Kontroll- und Messeinrichtungen) möglichen Emissionen können durch
Anlegen eines leichten Vakuum mittels Absaugleitungen und einem
Verdichter der zentralen Einheit einer sich an die zentrale Einheit
anschließenden
Gasverwertung zugeführt
werden.
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Ebenso
können
die unter der schwimmenden Abdeckung bei Erstbefüllung oder Restentleerung des
Behälters
anfallenden Gase oder Dämpfe über einen
Verdichter angesaugt und einer Gasverwertung zugeführt werden.
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Bei
Undichtigkeiten der schwimmenden Abdeckung besteht die Möglichkeit, über die
zentrale Einheit und die Zu-/Ableitungen Luft in die zur Flüssigkeit
offenen Kammern zu drücken
und ggf. eine Behelfsreparatur der Leckstellen durchzuführen.
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Das
vorstehend bereits erwähnte
Gelenkrohrsystem zur Ableitung der Niederschläge aus der Wanne ist gewöhnlich konstruktiv
stabil ausgeführt, so
dass eine solche Wasserablassleitung gleichzeitig als Trageelement
für die
Zu-/Ableitungen zu den einzelnen Kammern und weiteren Emissionsquellen
eingesetzt werden kann, indem diese Zu-/Ableitungen entlang dieser
Wasserablassleitung geführt
werden.
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Ebenso
besteht die Möglichkeit, über die Zu-/Ableitungen
und Absaugleitungen anstelle von Luft ein Schutzgas oder Inertgas
den verschiedenen Zonen der schwimmenden Abdeckung zuzuführen. Dies
kann zur Vermeidung schädlicher
Reaktionen oder zur Vermeidung erhöhter Korrosion in den offenen
Kammern der schwimmenden Abdeckung zweckmäßig sein.
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Um
die Schwimmlage der schwimmenden Abdeckung zu erfassen, können Einrichtungen
vorgesehen werden, um die Eintauchtiefe der Abdeckung, vorzugsweise
an Extrempunkten, zu ermitteln, und in Abhängigkeit von diesen Messwerten
die horizontale Lage der Abdeckung über die Verlagerung der gasförmigen Medien
in den jeweils unten offenen Kammern einzuregeln.
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Die
Trimmkammern, wie sie vorstehend angegeben sind, können unterhalb
von Pontonkammern angeordnet werden, insbesondere dann, wenn bereits
bestehende schwimmende Abdeckungen mit solchen Trimmkammern nachgerüstet werden
sollen.
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Auch
können
im Falle der Nachrüstung
unterhalb der Pontonkammern und im Wechsel zu den Trimmkammern nach
unten offene Dämpfesammelkammern
angeordnet werden, die durch gasseitige Verbindungen untereinander
zu einer Dämpferingkammer
werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung.
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In
der Zeichnung zeigt
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1 einen
vertikalen Längsschnitt
durch die Mitte eines vertikalen Rundbehälters mit schwimmender Abdeckung
ohne festes Dach mit außerhalb des
Behälters
liegender zentraler Einheit und mit durch den Flüssigkeitsraum des Behälters geführten Leitungen
sowie eine Detailzeichnung A des Dichtsystems zwischen Behälterwand
und schwimmender Abdeckung,
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2 einen
Schnitt entsprechend zu 1, allerdings mit einem Rundbehälter mit
festem Dach, sowie einem Detail B, das ein geeignetes Dichtsystem
für schwimmende
Abdeckungen mit geringer Bauhöhe
zeigt,
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3 einen
horizontalen Schnitt durch den Rundbehälter der 1 entlang
der Schnittlinie III-III in 1, allerdings
nur für
die Stahlkonstruktion des Behälters
mit schwimmender Abdeckung,
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4A eine
schematische vertikale Schnittansicht einer weiteren schwimmende
Abdeckung,
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4B eine
schematische Darstellung, die die Aufteilung der schwimmenden Abdeckung
in Kammern zeigt, entlang der Schnittlinie IV-IV in 4A,
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5 einen
Schnitt, vergleichbar mit der Schnittdarstellung der 4A,
durch eine weitere Ausführung
einer schwimmenden Abdeckung,
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6 eine
weitere Schnittdarstellung, vergleichbar mit derjenigen der 5,
für eine
weitere Ausführung
einer schwimmenden Abdeckung,
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7 eine
schematische Darstellung des Aufbaus der zentralen Einheit, wie
sie in den 1 und 2 zu sehen
ist, und
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8 eine
schwimmende Abdeckung, die mit Trimmkammern und einer Dämpferingkammer nachgerüstet ist.
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1 zeigt
einen vertikalen Rundbehälter 1 mit
einem Behälterboden 2 und
einer Behälterwand 3;
dieser Rundbehälter 1 ist
mit Lagerflüssigkeit 4 bis zu
einer Flüssigkeitsoberfläche, mit
den Bezugszeichen 5a, 5b, 5c bezeichnet,
gefüllt.
Bei diesem Rundbehälter 1 handelt
es sich um einen Typ ohne festes Dach.
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Die
Flüssigkeitsoberfläche 5b, 5c der
Lagerflüssigkeit 4 ist
mit einer schwimmenden Abdeckung 6, auch als Schwimmdach
bezeichnet, abgedeckt. Diese schwimmende Abdeckung 6 umfasst
im Außenbereich
ein kreisringförmiges
Deckblech 7a, 7b, 7c, das zur Mitte des
Behälters
hin leicht geneigt ist, und enthält
in der Mitte der schwimmenden Abdeckung 6 eine zur Lagerflüssigkeit 4 hin
vertiefte Wanne 8, gebildet aus dem Boden 9 und
der Seitenwand 10, wobei der Boden 9 der Wanne
in die Lagerflüssigkeit 4 eintaucht.
In der Mitte der Wanne ist eine topfartige Vertiefung 11 ausgebildet.
Diese Wanne 8 dient dazu, Regenwasser sowie Schmelzwasser
in dem zentralen Bereich der schwimmenden Abdeckung 6 zu
sammeln.
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In
dem äußeren Bereich
der schwimmenden Abdeckung 6 sind, ringförmig um
die Mitte angeordnet, zwei Reihen Kammern vorgesehen. In dem Schnitt
der schwimmenden Abdeckung 6, wie er in 1 zu
sehen ist, handelt es sich bei den beiden rechts liegenden Kammern
um Kammern, die auf der Unterseite, d. h. zur Flüssigkeit 4, offen
sind und durch eine vertikale Trennwand 13 getrennt sind. Diese
nach unten offenen Kammern sind im äußeren Bereich als einzelne
und lokal abgeschottete Trimmkammern 14 und weiter innen
liegend als einteilige und konzentrische Dämpferingkammer 12 ausgebildet.
Auf der linken Seite der Abdeckung 6 ist im Außenbereich
eine mit Bodenblech 15a versehene Pontonkammer 15 angeordnet.
Auf der radial innenliegenden Seite der Pontonkammer 15 befindet
sich, entsprechend der gegenüberliegenden
Seite, die Dämpferingkammer 12.
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Der
Bereich der Behälterwand 3 und
der schwimmenden Abdeckung 6 mit der Pontonkammer 15 und
einem Teil der Dämpferingkammer 12 ist
als Detail „A" in einem größeren Maßstab gezeigt.
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Wie
anhand dieser Detailzeichnung „A" zu sehen ist, ist
der Ringraum 16 zwischen Behälterwand 3 und dem
Randblech 17 der schwimmenden Abdeckung 6 mit
einer zweiteiligen Randabdichtung 20 abgedichtet; diese
Randabdichtung 20 umfasst eine Primärdichtung 18 sowie
eine Sekundärdichtung 19.
Die Primärdichtung 18 wird
mittels Tragarmen 21a am Randblech der schwimmenden Abdeckung 6 gehalten
und an die Innenseite der Behälterwand 3 angedrückt.
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Das
an der Behälterwand 3 anliegende
Gleitblech 22 taucht in die Lagerflüssigkeit (Oberfläche 5a)
ab und bildet zusammen mit der Dichtungsmembran 23a und
dem Randblech 17 einen abgeschlossenen Dampfraum. Die Sekundärdichtung 19 besteht aus
Tragarmen 21b sowie dem Dichtprofil 23c und der
Dichtungsmembran 23b. Zwischen Primärdichtung 18 und Sekundärdichtung 19 ergibt
sich ein Zwischenraum 24.
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Weiterhin
ist in der Detailzeichnung A ein Pontonmannloch mit Deckel 25 zu
sehen, um zu Kontrollzwecken in die Pontonkammer 15 einsteigen zu
können.
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Senkrecht
von dem Deckblech 7a, 7b der Abdeckung 6 steht
nahe der Randabdichtung 20 ein Schaumwandblech 26 hoch.
Weiterhin sind in 1 mehrere Schwimmdachstützen 27,
gleichmäßig über die
Abdeckung 6 verteilt, zu sehen, die in Führungsteilen
gehalten sind und auf eine gewünschte
Höhe einstellbar
sind; diese Schwimmdachstützen 27,
die über
die Unterseite der Abdeckung 6 vorstehen, dienen dazu,
die Abdeckung 6 dann, wenn der vertikale Rundbehälter 1 entleert
ist, auf dem Behälterboden 2 zu
tragen, so dass, beispielsweise zu Wartungszwecken, die Unterseite
der Abdeckung 6 zugänglich
ist.
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Der
Behälter 1 ist
mit einem Leitungssystem ausgestattet, das mit einer zentralen Einheit 28 verbunden
ist. Dieses Leitungssystem umfasst jeweils eine Zu-/Ableitung 29,
die jede Trimmkammer 14 und die Dämpferingkammer 12 mit
der zentralen Einheit 28 verbindet. Die Verbindung, die
durch die Lagerflüssigkeit 4 unterhalb
der Abdeckung 6 führt,
wird durch drei starre Leitungsabschnitte 30 gebildet,
die über
gelenkige Zwischenstücke 31 verbunden
sind. Durch diese gelenkigen Zwischenstücke 31 kann sich die
Zu-/Ableitung 29 den unterschiedlichen Höhenpositionen
der Abdeckung 6 bei sich ändernder Flüssigkeitsoberfläche 5 anpassen.
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Weiterhin
ist eine von der topfartigen Vertiefung 11 ausgehende Wasserablassleitung 32 vorgesehen,
die wiederum aus drei starren Leitungsabschnitten 33 und
drei Gelenkabschnitten 34, entsprechend der Zu-/Ableitung 29,
zusammengesetzt sind. Über
diese Wasserablassleitung 32 wird Wasser, das sich in der
Wanne 8 sammelt, in einen Entwässerungskanal 35 außerhalb
des Behälters 1 über ein Absperrventil 36 abgelassen.
Auf der anderen Seite der Wasserablassleitung 32 befinden
sich im Bereich der topfartigen Vertiefung 11 sowohl ein
Pneumatikventil 37 als auch ein Handventil 38,
um das Ablassen von Wasser aus der Wanne 8 fernbetätigt, beispielsweise
von einer zentralen Messwarte aus, oder im Störfalle mit der Hand, dann über das
Handventil 38, vorzunehmen. Da die Wasserablassleitung 32 relativ
groß dimensioniert
ist und dadurch eine bestimmte Stabilität zeigt, kann diese Wasserablassleitung 32 dazu
dienen, die wesentlich dünner
ausgebildeten Zu-/Ableitungen 29 bzw. die entsprechenden Leitungsabschnitte 30 zu
halten und zu stützen.
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Absaugleitungen 39 zum
Absaugen von Dämpfen
sind in besonderen Emissionszonen der Abdeckung 6 vorgesehen;
hierbei handelt es sich, wie insbesondere in der Detailzeichnung
A zu sehen ist, um eine Absaugleitung 39, die die Dämpfe aus dem
Ringraum 16 unterhalb der Primärdichtung 18 absaugt,
sowie eine weitere Absaugleitung 39, die Gase aus dem Zwischenraum 24 zwischen
der primären
Dichtung 18 und der sekundären Dichtung 19 absaugt.
Weitere Absaugleitungen können
an Armaturen sowie Mess- und Führungselementen
der schwimmenden Abdeckung 6 angeschlossen sein, die hier
nicht gezeigt sind. Auch diese Leitungen 39 werden zu der
zentralen Steuereinheit 28 geführt. Schließlich sind verschiedene Niveaumesseinrichtungen
wie folgt vorgesehen:
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Niveaumesseinrichtungen 40a befinden
sich am Rand der Abdeckung 6 im Bereich des Ringraums 16,
um die Schwimmlage der Abdeckung 6 in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau 5a zu
ermitteln. Weitere Niveaumesseinrichtungen befinden sich in jeder
Trimmkammer 14 und in der Dämpferingkammer 12,
um das Flüssigkeitsniveau 5b, 5c in
den einzelnen Kammern zu ermitteln.
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Schließlich befindet
sich auch eine Niveaumesseinrichtung 41 im Bereich der
Wanne 8.
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Als
zusätzliche
Sicherheitseinrichtungen sind jeder Trimmkammer sowie der Dämpferingkammer Überdruck-/Unterdruck-Sicherungseinrichtungen 45 zugeordnet,
angeschlossen an den Deckblechen 7b, 7c.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass alle Leitungen, ob es sich nun um die
Zu-/Ableitungen 29 für gasförmige Medien,
Absaugleitungen 39 oder Mess- und Steuerleitungen 42, 43,
beispielsweise für
die Niveauregelung, handelt, durch die Lagerflüssigkeit 4 entlang
der starren Leitungsabschnitte 32 geführt sind.
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In 3 ist
ein Schnitt durch den Rundbehälter 1 der 1 entlang
der Schnittlinie III-III dargestellt, um die Aufteilungen der Kammern,
die in den beiden äußeren Ringen
angeordnet sind, zu zeigen. Im äußeren Ring
ist jeweils abwechselnd eine Trimmkammer 14, d. h. eine
Kammer, die zur Lagerflüssigkeit 4 hin
auf der Unterseite offen ist, und eine Pontonkammer 15,
d. h. eine flüssigkeitsseitig
geschlossene Kammer, angeordnet.
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Die
großvolumigen
Trimmkammern 14 und Pontonkammern 15 sind jedoch
durch vertikale Kammeraussteifungen 44, gegen Beulen gesichert.
Im oberen Bereich der Kammeraussteifungen 44 befinden sich
Verbindungsöffnungen 44a.
Ebenso sind in allen Kammeraussteifungen 44 der Dämpferingkammer 12 Verbindungsöffnungen 44a vorgesehen,
so dass die Dämpferingkammer 12 für Gase einen
einzigen Raum darstellt.
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An
der rechten Behälterwand
(3), nahe des Behälterbodens
(2), ist an der Behälterwand
ein Einlaßstutzen 46 vorgesehen,
der zur Behältermitte
gerichtet einen Einlassdiffusor 47 trägt, durch den die Lagerflüssigkeit
in den Behälter
einfließt.
Der Einlassdiffusor 47 hat die Aufgabe, Turbulenzen im
Flüssigkeitsraum
aufgrund hoher Einlaßgeschwindigkeiten
zu vermeiden. Bei bestimmten Befüllungsvorgängen, beispielsweise
Schiffsentladung oder Befüllung über Pipeline,
kann es zum Eintrag von Luft oder Gas mit der Flüssigkeit kommen. Die in der
Flüssigkeit aufsteigenden
Gase sammeln sich unterhalb der schwimmenden Abdeckung (6).
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Anhand
der 1 und 3 läßt sich der Zweck der verschiedenen
Funktionszonen der schwimmenden Abdeckung (6) erläutern.
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Im
Falle von Luft- oder Gaseintrag bei Befüllung des Behälters 1 kann
das gasförmige
Medium in die Dämpferingkammer 12 aufsteigen.
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Da
die Dämpferingkammer 12 einen
einteiligen Raum darstellt, führt
der Eintritt des gasförmigen Mediums
nicht zu einer ungleichen Verteilung des Auftriebs über die
Fläche,
sondern zu einer gleichmäßigen Erhöhung des
Auftriebs für
die schwimmende Abdeckung. Gasförmiges
Medium, das jedoch in die Trimmkammern 14 eintritt, kann über die
Zu-/Ableitungen 29, in Verbindung mit der zentralen Einheit 28,
in die Dämpferingkammer 12 verschoben
werden.
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Bei
Auftreten einer exzentrischen Auflast auf der schwimmenden Abdeckung 6,
beispielsweise durch einseitige Schneelast, erleidet die schwimmende
Abdeckung eine Schlagseite, die ggf. durch sich verschiebende Wassermengen
in der Wanne 8 und ungleiche Reibungskräfte am Rande der schwimmenden
Abdeckung verstärkt
werden und zu einer Gefahr für
die sichere Schwimmlage werden.
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Vermittelst
der Zu-/Ableitungen 29 und der zentralen Einheit 28 kann
nun gasförmiges
Medium aus einer Trimmkammer 14 abgezogen werden, die der
Schlagseite der schwimmenden Abdeckung 6 diametral gegenüberliegt,
und kann in eine Trimmkammer 14 im Bereich der Schlagseite
gedrückt
werden. Die schwimmende Abdeckung wird somit wieder in ihre horizontale
Schwimmlage gebracht.
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Die
Pontonkammern 15, die Dämpferingkammer 12 und
die Wanne 8 liefern die Grundlast des Auftriebs, wobei
die Auftriebskräfte
der Dämpferingkammer 12 und
der Wanne 8 veränderbar
sind. Alleine die Auftriebskräfte
der Pontonkammern 15 sind nicht veränderbar.
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Um
die Umfüllvorgänge unter
den zur Flüssigkeit
hin offenen Kammern vorzunehmen, ist die zentrale Einheit 28 mit
einem Leitungs- und Ventilsystem ausgestattet, wie dies in der 7 schematisch
dargestellt ist.
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Die
zentrale Einheit 28 umfaßt eine Anzahl Zu-/Ableitungen 29 und
Absaugleitungen 39, die zu der schwimmenden Abdeckung 6 führen. Alle Zu-/Ableitungen 29 und
Absaugleitungen 39 sind über jeweils ein Absperrventil 50 mit
einer Sammelleitung 51 und einem Verdichter 52 verbunden.
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Ebenfalls
an die Sammelleitung 51 angeschlossen sind Einspeiseleitungen 54 für Luft, Schutzgas
und andere gasförmige
Medien, abgesperrt mit Ventilen 55.
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Auf
der Ausgangsseite des Verdichters 52 ist eine Verteilerleitung 53 mit
Abzweigleitungen 56 zu jeder Zu-/Ableitung 29 vorgesehen,
welche durch Ventile 57 absperrbar sind, sowie eine Ausgangsleitung 58,
die beispielsweise zu einer Dämpferückgewinnungsanlage 60 oder
einer Raffineriegasleitung führt,
anschließbar über ein
Ventil 59.
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Mit
der Leitungs- und Ventilanordnung der dargestellten zentralen Gassteuereinheit 28 kann jede
Zu-/Ableitung 29 mit jeder anderen Zu-/Ableitung 29 über den
Verdichter 52 verbunden werden.
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Damit
können
unter der schwimmenden Abdeckung 6 eingeschlossene Dämpfe nach
Bedarf unter den Trimmkammern 14 zur Einhaltung der horizontalen
Schwimmlage ausgetauscht werden. Im Falle von Leckagen kann Fremdluft
zur Erhaltung des notwendigen Auftriebs in die geeignete Kammer 12, 14 eingeführt werden.
Zur Reduzierung von Brandrisiken und zur Milderung korrosiver Einwirkungen
lassen sich Inertgase bzw. getrocknete Luft in die zur Flüssigkeit
hin offenen Kammern einleiten.
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Das
Schaltschema der zentralen Einheit 28 der 7 kann
umgestellt werden, so lange wie die vorstehend angegebene Verbindungsmöglichkeit
der einzelnen Kammern über
den Verdichter ermöglicht wird.
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Während anhand
der 1 ein Behälter 1 beschrieben
wurde, der auf seiner Oberseite offen ist, ist in 2 ein
Rundbehälter 1 gezeigt,
der an seiner Oberseite mit einem festen Dach 61 verschlossen
ist, belüftet über Lüftungsöffnungen 61a, 61b.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass in den einzelnen Figuren, soweit entsprechende
oder ähnliche Bauteile
dargestellt sind, diese durch die einzelnen Figuren hinweg mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet sind, so dass die Erläuterung zu einer Figur analog
auf die jeweils andere Figur übertragen
werden kann, ohne dass das Bauteil in der anderen Figur nochmals
im Detail beschrieben ist.
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Da
der Innenraum des Behälters 1 der 2 durch
das feste Dach 61 abgedeckt ist, ist im mittleren Bereich
der schwimmenden Abdeckung 6 keine wasseraufnehmende Wanne
ausgebildet.
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Die
schwimmende Abdeckung 6 umfasst eine einzelne, zur Lagerflüssigkeit
hin offene Dämpfesammelkammer 62,
gebildet aus einer abdeckenden Membran 63 und einem behälterwandseitig
in die Flüssigkeit 4 eintauchenden
ringförmigen
Kasten 64, der wiederum aus einem äußerem Randblech 17, einem
inneren Schaumwandblech 26 und einem Bodenblech 65 besteht.
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Zwischen
Membran 63 und Flüssigkeitsoberfläche 66 liegt
stets ein Dampfpolster vor. Zur Erhöhung der Schwimmstabilität können einzelne
Pontonkammern direkt mit der Membran 63 verschweißt sein.
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An
die Dämpfesammelkammer 62 ist
im Zentrum der Membran 63 eine Zu-/Ableitung 29 angeschlossen,
mit Verbindung zu der zentralen Gassteuereinheit 28.
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Bei
Befüllung
und Entleerung des Behälters können Dämpfe über die
Gassteuereinheit 28 aus dem Behälter abgeführt werden, ebenso wie bei Dampfüberschuß unter
der Membran 63 bei hohen Betriebstemperaturen.
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Die
Detailzeichnung B in 2 zeigt eine gegenüber der
Detailzeichnung A in 1 geänderte Randabdichtung 20,
die eine kombinierte Primär-Sekundärdichtung
mit einer primären
Dichtungsschürze 67 und
einer sekundären
Dichtungsschürze 68 und zwei
behälterwandseitigen
Dichtelementen 69 und 70 umfaßt, mit dazwischenliegendem
Gasraum 71.
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Es
sind Absaugleitungen 39 zu dem Dampfraum zwischen Flüssigkeitsspiegel 5a und
primärer Dichtungsschürze 67 sowie
zu dem Gasraum 71 geführt.
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Bei
hohen Lagertemperaturen beult sich die Membran 63 nach
oben aus und vergrößert den Dampfraum.
Die gesamte schwimmende Abdeckung 6 schwimmt auf einem
sich vergrößernden
Dampfpolster.
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Aus
dem Ringraum 16 unterhalb der primären Dichtungsschürze 67 können Dampfüberschüsse mittels
der Absaugleitung 39 und der Gassteuereinheit 28 in
den Dampfsammelraum 62 gedrückt werden.
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Mögliche Dampfemissionen
können
aus dem Gasraum 71 zwischen den Dichtelementen 69 und 70 mittels
der Absaugleitung 39 von der zentralen Gassteuereinheit
angesaugt und einer Dämpferückgewinnung 60 zugeführt werden.
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Zusätzlich ist
die Anordnung mit einer Zuführleitung 72 versehen, über die
Löschschaum
an Öffnungen 72a zugeführt werden
kann; diese Leitung 72 kann auch als Entnahmeleitung, bei Überfüllung, aus
diesem Bereich, die beispielsweise dann auftreten kann, wenn eine Überfüllung des
Lagerbehälters versehentlich
erfolgt.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass alle Leitungen, wie sie auch in 2 beschrieben
sind, über das
zentrale Rohrsystem 73 durch die Lagerflüssigkeit 4 geführt werden.
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Die 4A und 4B zeigen
schematisch einen weiteren Aufbau der schwimmenden Abdeckung, der
sich für
Behälter
mit großem
Durchmesser eignet.
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Entgegen
dem Ausführungsbeispiel
nach 1 ist am Außenrand
der Wanne 8 ein weiterer Ring mit einzelnen Pontonkammern 15 angeschlossen
und der Bereich der Dämpferingkammer 12 ist vergrößert.
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Schließlich befindet
sich radial weiter außen liegend
ein weiterer Ring, wo entsprechend 3 abwechselnd
Pontonkammern 15 und Trimmkammern 14 verteilt
sind. Die Trimmkammern 14 und die Dämpferingkammer 12 können, entsprechend
der Ausführungsform,
wie sie in den 1 und 3 gezeigt
ist, über
die zentrale Einheit 28 mit unterschiedlichen Gas-/Dampfmengen
befahren oder entleert werden, um die horizontale Schwimmlage einzustellen
und Gasüberschüsse ggf.
abzuführen.
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In 4A sind
mit dem Bezugszeichen 75 Schneelasten angedeutet und mit 76 in
den Behälter eingeleitete
Gase oder Dämpfe.
Die hierdurch bewirkte Störung
der horizontalen Schwimmlage kann über die Verschiebung von Dampfmengen
in den Trimmkammern 14 ausgeglichen werden.
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Die
dargestellte Bauweise eignet sich als kostengünstige Alternative zur schwimmenden
Abdeckungen in Doppelmembranbauweise, die üblicherweise für Behälter über 60 m
Durchmesser zum Einsatz kommt.
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In 5 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
schwimmenden Abdeckung 6 dargestellt, das als kostengünstige Ausführung bei
kleinerem Behälterdurchmesser
anzusehen ist.
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Es
sind keine geschlossenen Pontonkammern vorgesehen, sondern nur ein äußerer Ring
mit Trimmkammern 14 und eine sich radial nach innen anschließende Dämpferingkammer 12,
sowie eine Wanne 8.
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In 6 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
schwimmenden Abdeckung 6 dargestellt, das auch bei größerem Behälterdurchmesser
zweckmäßig ist.
Der Außenring
enthält
eine Trimmkammer 14.
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Radial
nach innen schließen
sich ein Ring mit einzelnen Pontonkammern 15 sowie eine
Dämpferingkammer 12 und
eine Wanne 8 an.
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An
Behältern
mit schwimmender Abdeckung ereignen sich nach Fundamentsetzungen
und Unrundwerden des Behältermantels 3 vielfach
Leckageschäden
durch Aufreißen
einzelner Pontonkammern 15, was zum Sinken der schwimmenden
Abdeckung führen
kann.
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Bei
der Ausführung
nach 6 kann der für die
Schwimmstabilität
wichtige Pontonring 15 nicht durch Deformationen des Behältermantels 3 beeinträchtigt werden,
da er nicht am Außenrand
der schwimmenden Abdeckung 6 angeordnet ist. Mögliche Deformationen
an den Trimmkammern 14 lassen jedoch keine großen Probleme
für die
Schwimmlage erwarten.
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Bei
allen Ausführungen
der schwimmenden Abdeckung 6 für Behälter ohne Dach, entsprechend 1, 4, 5, 6,
sind große
Flächenbereiche durch
Trimmkammern 14, Pontonkammern 15 und die Dämpferingkammer 12 besetzt,
so dass die Wanne 8 eine relativ kleine Grundfläche erhält und zum Ausgleich
eine größere Höhe aufweist.
Die auf der schwimmenden Abdeckung angesammelten Wassermengen blei ben
daher näher
am Zentrum der schwimmenden Abdeckung und können die horizontale Schwimmlage
kaum beeinträchtigen.
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Bei
Vorhandensein mehrerer Lagerbehälter 1 für das gleiche
Lagerprodukt bietet es sich an, für alle Lagerbehälter dieser
Produktgruppe eine gemeinsame zentrale Einheit 28 vorzusehen.
Hierdurch ergeben sich Möglichkeiten
zur Verminderung der zu reinigenden Dampfüberschüsse, durch entsprechenden Ausgleich
der zu verschiebenden Dampfmengen unter den einzelnen Lagerbehältern.
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In 8 ist
eine zweckmäßige Nachrüstung einer
bestehenden schwimmenden Abdeckung 6 mit einer Trimmkammer 14 dargestellt.
Unter einem peripheren Ring aus einzelnen Pontons 15 und
unter dem Wannenboden 9 sind außenliegend ein Randblech 117 und
innenliegend ein Randblech 110, sowie in Umfangsrichtung
die notwendigen Kammeraussteifungen und Trennwände, die hier nicht dargestellt
sind, angeordnet.
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Der
Raum unter dem Wannenboden 9 und die Trimmkammer 14 sind
mit Zu-/Ableitungen 29 ausgestattet,
die eine Verschiebung von Dämpfen bzw.
eine Ableitung/Zuleitung von Gasen über eine zentrale Einheit 28,
wie sie vorstehend erläutert
wurde, ermöglichen.
Ebenso ist es möglich,
am Umfang der schwimmenden Abdeckung 6 im Wechsel zu Trimmkammern 14 nach
unten offene Dämpfesammelkammern
anzuordnen, die durch gasseitige Verbindungen untereinander zu einer
Dämpferingkammer 12 werden,
die einen gleichmäßigen Auftrieb über die
gesamte Fläche
erzeugt.