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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Errichtung eines Behälters für eine Biogasanlage. Gerade bei kleineren Gärbehältern für Biogasanlagen besteht ein wachsendes Bedürfnis, eine große Zahl Behälter in einfacher, schneller und damit kostengünstiger Weise an unterschiedlichen Orten errichten zu können. In
DE 20 2006 014 149 U1 wird ein Gärbehälter einer Biogasanlage vorgeschlagen, dessen Membran außenseitig von einem Gitternetz stabilisiert wird. Dadurch soll die überwiegende Anzahl der Teile des Behälters bereits vorab gefertigt werden können und lediglich vor Ort montiert werden müssen, so dass Personalkosten eingespart werden können. Außerdem sollen auf diese Weise weitere Kosten eingespart werden, da der Gärbehälter aufgrund seines geringeren Gewichts leichter zu transportieren sei. Allerdings ist die Errichtung dieses Behälters an einem Errichtungsort immer noch mit einem erheblichen Aufwand verbunden.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem die Errichtung des Behälters an unterschiedlichen Errichtungsorten in schnellerer und einfacherer und damit kostengünstigerer Weise möglich ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Für ein Verfahren der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe durch die folgenden Schritte:
- – Bereitstellen eines Foliensacks, der im errichteten Zustand des Behälters den Boden und die Wand des Behälters bildet, und der an seiner Oberseite eine Öffnung aufweist, an der umlaufend ein Tragring befestigt ist,
- – Flaches Auslegen des Foliensacks an dem Errichtungsort, so dass die obere Öffnung des Foliensacks mit dem Tragring von oben zugänglich ist,
- – Befestigen einer Mehrzahl von die obere Öffnung des Foliensacks radial überspannenden Verstärkungsstreben an dem Tragring,
- – Befestigen mindestens einer eine Abdeckung des Behälters bildenden Abdeckfolie an dem Tragring, so dass der Foliensack und die mindestens eine Abdeckfolie einen geschlossenen Hohlraum bilden,
- – Schwenkbares Befestigen von Stützelementen an über den Umfang des Tragrings verteilten Aufhängungspunkten,
- – Einleiten eines Gases, insbesondere Luft, in den Hohlraum bis der Foliensack aufgerichtet ist,
- – Verankern der in diesem Zustand an der Außenseite des aufgerichteten Foliensacks herabhängenden Stützelemente an entlang des Umfangs des Behälterbodens verteilten Verankerungspunkten.
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Die Streben in der Ebene des Tragringes bilden zusammen mit den Stützelementen die statische Konstruktion zur Aufnahme der angreifenden Kräfte, z. B. durch Wind. Bei dem erfindungsgemäß errichteten Behälter kann es sich zum Beispiel um einen Gärbehälter handeln. Der Foliensack besteht aus einer Kunststofffolie und ist im errichteten Zustand topfförmig, beispielsweise in Form eines oben offenen Zylinders ausgebildet, wobei die Zylinderöffnung durch den Tragring aufgespannt wird. Selbstverständlich sind neben zylindrischen Formen auch andere Formen denkbar, beispielsweise Polygonformen, wie Achtecke. Der Tragring wird beispielsweise vorab vor einem Transport zu dem Errichtungsort mit der oberen Öffnung des Foliensacks verschweißt, verklebt oder anderweitig verbunden. Der Tragring kann aber auch erst am Errichtungsort des Behälters an der Öffnung des Foliensacks befestigt werden. Er kann aus Metall, zum Beispiel Stahl, bestehen. Denkbar ist aber auch ein Tragring aus Holz oder anderen Materialien. Die horizontal in den Tragring eingebrachten Verstärkungsstreben fungieren als Speichen und stabilisieren den Tragring und damit die obere Behälteröffnung. Es kann sich dabei beispielsweise um Metallstreben, insbesondere Stahlstreben handeln. Denkbar sind aber auch Holzbalken oder Streben aus anderen Materialien. Die Verstärkungsstreben werden an geeigneten Befestigungspunkten des Tragrings befestigt, zum Beispiel verschraubt. Sie können darüber hinaus zentral miteinander verbunden werden, beispielsweise durch eine zentrale Befestigungsscheibe oder ähnliches.
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Die ebenfalls aus Kunststofffolie gebildete Abdeckung des Behälters wird separat zum Errichtungsort transportiert und dann vor Ort montiert. Dazu weist der Tragring entsprechende Befestigungslinien auf. Als Abdeckung können insbesondere zwei Folien vorgesehen werden, die eine für derartige Behälter an sich bekannte Doppelmembranabdeckung bilden. Dabei bildet eine der Folien das äußere Dach des Behälters und wird im Betrieb durch ein Gebläse permanent gespannt gehalten. Die andere Folie begrenzt dagegen als Gasspeicherfolie den in dem Behälter oberhalb eines in diesem befindlichen Gasspeichers für Biogas und kann sich abhängig von der in dem Gasspeicher befindlichen Biogasmenge auf und ab bewegen.
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Die Aufhängungspunkte für die Stützelemente sind am Tragring vorgesehen. In sie können die Stützen in einfacher Weise gelenkig eingehängt oder verschraubt werden, wobei sie im flach ausgelegten Zustand des Foliensacks seitlich um diesen herum auf dem Boden aufliegen. Die Stützstreben können Metallstützen, zum Beispiel Stahlstützen sein. Prinzipiell denkbar sind aber auch Holzbalken oder Streben aus anderen Materialien. Bei Aufrichten des Behälters im Zuge des Einbringens des Gases werden die Stützen dann durch Schwerkrafteinwirkung entlang des Bodens gezogen und verschwenken dabei. Ihre Länge ist dabei so ausgebildet, dass sie im vollständig aufgerichteten Zustand des Foliensacks mit ihrem unteren Ende genau an den für sie vorgesehenen Befestigungspunkten zu liegen kommen. Dort können sie dann in einfacher Weise verankert werden. Sie müssen in diesem vollständig ausgerichteten Zustand nicht in vertikaler Richtung verlaufen. Entscheidend ist lediglich, dass sie den Foliensack gegen die angreifenden Kräfte, z. B. durch Wind, abstützen. Dazu verlaufen sie in einer vertikalen Fläche, z. B. einer Zylinderfläche, deren Zylinderachse vertikal verläuft. Das Verankern der Stützelemente erfolgt an einem geeigneten Fundament. Nach dem Verankern am Boden stützen die Stützelemente den Foliensack ab, so dass der Behälter selbständig steht. In diesem Zustand kann die Gaszufuhr in den Hohlraum unterbrochen werden. Als eingeleitetes Gas kann insbesondere (Druck-)luft zugeführt werden. Die Gaszufuhr erfolgt über eine geeignete verschließbare Öffnung des Foliensacks, an die eine entsprechende Gaszuführeinrichtung angeschlossen wird.
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Es ist weiterhin möglich, eine zentrale vertikale Stütze in dem durch den Foliensack gebildeten Behälterinnenraum vorzusehen, auf der dann auch die horizontalen Verstärkungsstreben ruhen können. Dies gibt dem Behälter eine zusätzliche Stabilität. Eine solche Stütze kann zum Beispiel eingebracht werden, nachdem der Foliensack aufgerichtet wurde. Die Stütze kann auch an einem zentralen Befestigungspunkt der horizontalen Verstärkungsstreben gelenkig angeschlossen und wie die Außenstützen durch die Gaszuführungsöffnung montiert werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Bestandteile des Behälters an einem vom Errichtungsort entfernten Produktionsort vorab gefertigt werden und anschließend in einfacher Weise beispielsweise mittels eines LKW zum Errichtungsort transportiert werden. Dort kann der Behälter dann ebenfalls in einfacher Weise und mit Standardwerkzeugen errichtet werden, ohne dass es aufwendiger Maschinen vor Ort bedarf. Dies spart Zeit und Kosten. Der erfindungsgemäß zu errichtende Behälter ist dabei ein verhältnismäßig kleiner Behälter, der beispielsweise ein Fassungsvermögen von weniger als 1000 m3, vorzugsweise weniger als 500 m3, insbesondere weniger als 400 m3 besitzen kann. Für derartige Behälter besteht ein besonderer Bedarf, eine große Anzahl Behälter in schneller und kostengünstiger Weise an unterschiedlichen Orten zu errichten.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die in Anspruch 1 angegebene Reihenfolge der Verfahrensschritte nicht zwingend ist. So können beispielsweise die Stützelemente auch vor dem Anbringen der Folienabdeckung oder vor dem Einsetzen der Verstärkungsstreben angebracht werden. Grundsätzlich denkbar, wenn auch aufwendiger, ist auch die Anbringung der Stützelemente nachdem der Behälter durch das eingeleitete Gas aufgerichtet wurde.
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Um dem Foliensack während des Aufrichtens durch das eingeleitete Gas eine zusätzliche Stabilität zu verleihen, kann dieser nach einer Ausgestaltung nach dem Auslegen am Errichtungsort an einem an dem Errichtungsort vorgesehenen Fundament verankert werden. Das Fundament kann umlaufend oder punktuell ausgebildet sein. Es wird vor der Errichtung des Behälters zum Beispiel mit Beton gegossen, wobei direkt geeignete Verankerungspunkte, zum Beispiel Ösen, zur Verankerung des Foliensacks eingebracht werden können.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung können die Stützelemente länger sein als die Außenwand des Foliensacks hoch ist. Dies führt dazu, dass die oberen und unteren Verankerungspunkte der Stützstreben in Umfangsrichtung der Behälterwand versetzt zueinander angeordnet sind. Die Stützstreben verlaufen also zickzackförmig über die Wand des Behälters. Dies verbessert die horizontale Steifigkeit.
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Der Tragring kann beispielsweise kreisförmig ausgebildet sein. Er kann aber auch polygonartig aus mehreren miteinander verbundenen Tragringsegmenten bestehen.
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Auch ist es denkbar, den Tragring fachwerkartig aufzubauen. Insbesondere wenn der Tragring aus mehreren Segmenten aufgebaut ist, ist es bei einer geeigneten gelenkigen Verbindung der Segmente miteinander weiterhin möglich, dass der Foliensack mit dem Tragring nach dem Bereitstellen an einem Produktionsort zusammengefaltet wird, anschließend zum Errichtungsort transportiert wird und am Errichtungsort wieder auseinandergefaltet wird. Es ist dann auch mit einem LKW ein Transport eines im aufgestellten Zustand erheblich größeren Behälters, als von dem LKW normalerweise transportierbar, möglich.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Foliensack aus mindestens einem die Wand des Behälters bildenden Teil und mindestens einem mit diesem verbundenen, den Boden des Behälters bildenden Teil bestehen. Die Verbindung kann zum Beispiel durch ein Verschweißen oder Verkleben erfolgen. Ein derartiger Zweikomponentenaufbau erlaubt die Verwendung unterschiedlicher Folien für die Wand und den Boden. Dadurch ist eine flexible Anpassung an die im Betrieb jeweils auftretenden Anforderungen möglich. Zumindest der die Wand des Behälters bildende Teil des Foliensacks kann weiterhin aus einem Kunststoffgewebe bestehen, das bei aufgerichtetem Foliensack in vertikaler Richtung die größte Zugfestigkeit besitzt. Die Folie trägt also in Lotrichtung am stärksten. Dadurch wird die Formstabilität des Behälters verbessert. Da auf die Behälterwand im errichteten Zustand lokal (insbesondere in Ringrichtung) sehr unterschiedliche Belastungen wirken können, kann zumindest der die Wand des Behälters bildende Teil des Foliensacks aus Folien unterschiedlicher Festigkeit bestehen. Auch ist es möglich, dass zumindest der die Wand des Behälters bildende Teil des Foliensacks eine oder mehrere verstärkte Bereiche aufweist, in denen der Foliensack aus mehreren Folienlagen aufgebaut ist. Auf diese Weise ist eine gezielte Anpassung der Wandfestigkeit an die spezifischen Belastungen möglich.
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Bei Behältern der hier in Rede stehenden Art müssen Sicherheitsmaßnahmen zur Erkennung von Leckagen getroffen werden. Insbesondere die die Sohle und die Wand des Behälters bildenden Teile des Foliensacks können dazu zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mit einer Auskleidung aus einer im Vergleich zu dem Foliensack weniger tragfähigen Folie versehen sein, wobei zwischen dem Foliensack und der Auskleidung mindestens ein Zwischenraum besteht. Eine Leckage führt dann zu einem Eintritt von Gärsubstrat in den Zwischenraum, ohne dass das Gärsubstrat zunächst durch die tragfähigere äußere Folie der Wand oder der Sohle treten kann. In dem jeweiligen Zwischenraum zwischen den Folien kann eine Leckage durch Einsatz an sich bekannter Leckageerkennungssysteme erkannt und rechtzeitig beseitigt werden.
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Eine weitere Stärkung der Formstabilität kann erreicht werden, wenn an der Außenseite des die Behälterwand bildenden Teils des Foliensacks mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Stützringe befestigt werden. Diese sorgen für eine gute Formstabilität auch bei einer starken Befüllung des Behälters mit Gärsubstrat oder ähnlichem. Die Stützringe können beispielsweise Bänder, insbesondere Kunststoffbänder, sein. Auch denkbar sind Stützgurte, wie sie beispielsweise bei LKW-Planen zum Einsatz kommen. Möglich sind auch Stahlzugbänder, die beispielsweise an ihren Enden miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt werden. Die Stützringe können bereits im Zuge der Herstellung des Foliensacks an diesem befestigt, beispielsweise verschweißt, werden und somit vormontiert werden. Es ist aber auch denkbar, das Befestigen der Stützringe nach dem Aufrichten des Foliensacks am Errichtungsort durchzuführen. Der von einem in dem Behälter befindlichen Substrat auf die Behälterwand ausgeübte Druck nimmt von oben nach unten zu. Daher muss der Abstand zwischen benachbarten Stützringen bei aufgerichtetem Foliensack in vertikaler Richtung von oben nach unten abnehmen.
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Alternativ ist es aber auch möglich, die Abstände gleich zu lassen, jedoch die Stützringe nach unten zunehmend stark zu dimensionieren.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann im aufgerichteten Zustand des Foliensacks und bei an den Verankerungspunkten befestigten Stützelementen zwischen diesem und der Außenwand des Foliensacks jeweils ein Abstand bestehen. Weiterhin kann nach dem Aufrichten des Foliensacks und dem Verankern der Stützelemente eine den Foliensack umgebende Außenwand bildende Wandelemente an dem Foliensack an den Stützelementen angeordnet werden. Derartige Wandelemente können beispielsweise aus Holz und/oder Metall vorgefertigt werden und am Errichtungsort in einfacher Weise aufgestellt werden, wobei durch die Stützelemente ein Abstand zu der Außenwand des Foliensacks vorgegeben wird. Der so auch noch nach dem Aufstellen der Wandelemente bestehende Freiraum zwischen der Außenwand des Foliensacks und den Stützelementen kann entweder für Wartungs- oder Kontrollzwecke freigelassen und/oder beispielsweise vollständig oder zum Teil mit einem Wärmedämmmaterial gefüllt werden.
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Die Erfindung betrifft auch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren errichteten Behälter, insbesondere einen Gärbehälter, für eine Biogasanlage. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Gärbehälter einer Biogasanlage in einer Draufsicht in einem teilweise errichteten Zustand,
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2 eine Schnittansicht entlang der Linie a-a in 1 in einem weiteren teilweise errichteten Zustand,
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3 den in den 1 und 2 gezeigten Behälter im errichteten Zustand in einer Seitenansicht, und
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4 eine Schnittansicht des in 3 gezeigten Behälters entlang der Linie b-b in 3 und von oben.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In den 1 und 2 ist ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtender Gärbehälter eine Biogasanlage in einem teilweise errichteten Zustand gezeigt. Der Behälter 10 weist einen in dem dargestellten Beispiel im errichteten Zustand zylindrischen und oben offenen Foliensack 12 auf, der in den 1 und 2 flach an dem Errichtungsort ausgelegt ist. Die obere Öffnung 14 des Foliensacks 12 ist in dem in 1 gezeigten Zustand von oben zugänglich. An der Öffnung 14 ist ein umlaufender Tragring 18 befestigt, vorwiegend verschweißt, der im dargestellten Beispiel polygonartig aus mehreren Tragringsegmenten aufgebaut ist. Die einzelnen Segmente sind an Verbindungspunkten 20 miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt. In dem in 1 gezeigten Zustand ist weiterhin eine Mehrzahl von die Öffnung 14 radial überspannenden Verstärkungsstreben 22 zu erkennen, die an ihren Enden jeweils an den Verbindungspunkten 20 zwischen den Tragringsegmenten verschraubt sind. Die Verstärkungsstreben 22 sind speichenartig aufgebaut und an einem zentralen Befestigungspunkt 24 miteinander verbunden. Darüber hinaus sind in dem in 1 gezeigten, flach an dem Errichtungsort auf dem Boden aufliegenden Zustand ebenfalls an jedem der Verbindungspunkte 20 der Tragringsegmente 18 jeweils zwei Stützelemente 26 schwenkbar befestigt, beispielsweise verschraubt. In dem in den 1 und 2 gezeigten flach ausgelegten Zustand des Foliensacks liegen diese Stützelemente 26 über Kreuz mit ihren freien Enden auf dem Boden auf. Der Foliensack 12 kann weiterhin in nicht näher gezeigter Weise an einem an dem Errichtungsort vorgesehenen Fundament verankert werden. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.
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In dem dargestellten Beispiel besteht der Foliensack aus zwei Teilen, nämlich einem ersten, den Boden des Behälters bildenden Teil und einem zweiten, die zylindrische Wand des Behälters bildenden Teil. Die beiden dafür eingesetzten Kunststofffolien werden miteinander verschweißt. Insbesondere die die zylindrische Wand des Behälters bildende Kunststofffolie trägt in Lotrichtung am stärksten. Die Tragringsegmente, die horizontalen Verstärkungsstreben 22 sowie die Stützelemente 26 bestehen in dem gezeigten Beispiel sämtlich aus Stahl. Grundsätzlich ist als Werkstoff hierfür jedoch auch ein anderes Metall oder Holz denkbar.
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In 2 ist weiterhin schematisch gezeigt, dass an dem Tragring 18 zwei eine Abdeckung des Behälters 10 bildende Abdeckfolien 28, 30 befestigt wurden, so dass der Foliensack 12 zusammen mit den Folien 28, 30 einen luftdicht geschlossenen Hohlraum bildet. In diesem Zustand wird an eine nicht dargestellte, beispielsweise am unteren Rand des Foliensacks 12 vorgesehene Öffnung eine Druckluftversorgung angeschlossen. Über diese Versorgung wird anschließend Druckluft in den durch den Foliensack 12 und die Abdeckfolien 28, 30 gebildeten Hohlraum eingeleitet, so dass sich der Foliensack 12 mit den Abdeckfolien 28, 30 in den in den 3 und 4 gezeigten Zustand aufrichtet. Es sei angemerkt, dass die innere der Abdeckfolien 28 in 3 lediglich zur Veranschaulichung dargestellt ist. Sie wird von der domartigen äußeren Abdeckung 30 vollständig umschlossen und somit verdeckt. In dem in den 3 und 4 aufgerichteten Zustand des Foliensacks 12 sind die Stützelemente 26 durch eine Verschwenkung an ihren Aufhängungspunkten 20 mit ihren unteren Enden gerade an entsprechenden Verankerungspunkten 32 an einem am Errichtungsort vorgesehenen Fundament 34 zu liegen gekommen. An diesen Verankerungspunkten 32 können die Verstärkungsstreben 26 nun verankert, beispielsweise verschraubt werden. Der Behälter ist dann selbsttragend. Die Druckluftzufuhr kann entsprechend beendet und die Zuführöffnung in dem Foliensack 12 geschlossen werden. Der Behälter ist weitgehend errichtet. In 3 sind außerdem mehrere über den Umfang der durch den Foliensack 12 gebildeten Außenwand verlaufende Stützringe 36, vorliegend Stützgurte 36, gezeigt. Zu erkennen ist, dass der Abstand zwischen den Stützgurten 36 von oben nach unten abnimmt. Der Grund ist der bei einer Befüllung des Behälters 10 z. B. mit Gärsubstrat von oben nach unten zunehmende Druck. Die Stützgurte 36 sorgen in Verbindung mit dem Tragring 18, den Verstärkungsstreben 22 sowie den Stützelementen 26 für die Formstabilität des Behälters 10.
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Insbesondere in der Schnittdarstellung in 4 ist zu erkennen, dass in dem errichteten Zustand zwischen den Stützelementen 26 und dem Foliensack 12 jeweils ein Abstand besteht. Es ist beispielsweise möglich, von außen an die Stützelemente 26 vorgefertigte Wandelemente anzusetzen, die dann polygonartig eine äußere Wand des Behälters 10 bilden (nicht dargestellt). Der dann zwischen den äußeren Wandelementen und dem inneren Foliensack 12 gebildete Freiraum kann beispielsweise mit einem Wärmedämmmaterial gefüllt werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich insbesondere kleinere Behälter von etwa 300 m3 Fassungsvermögen und einem Durchmesser von beispielsweise ca. 10 m in einfacher und kostengünstiger Weise von einem Produktionsort zu einem Errichtungsort transportieren und dort mittels Standardwerkzeugen und in ebenfalls einfacher, schneller und kostengünstiger Weise errichten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006014149 U1 [0001]
