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Abdichtungseinrichtung für ein Schwimmdach Die Erfindung bezieht sich
auf Schwimmdächer für Gasdinvorratstanks u. dgl. und betrifft insbesondere eine
Abdichtungseinrichtung für ein Schwimmdach an Tanks, die einen das Schwimmdach umschließenden,
radial davon entfernten, gasdicht mit dem Schwimmdach verbundenen Abdichtungsschuh
aufweist und ferner eine Vielzahl von Unterstützungsgliedern für den Ab di chtungssdiuh,
die umfänglich in Abständen um das Schwimmdach angeordnet sind, wobei die Unterstützungsglieder
sich vom Schwimmdach nach oben hin verlaufend zum Schuh erstrecken und am Schwimmdach
und am Schuh schwenkbar angelenkt sind.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, zu verhindern, daß bei
einer horizontalen Verstellung des Ahdichtungsschuhes in bezug auf das Schwimmdach
eine vertikale Komponente der Bewegung der Unterstützungsglieder auftritt, so daß
keine Verwindungs-und Biegungsbeanspruchungen in dem Schuh hervorgerufen werden.
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Zur Lösung dieses Problems ist eine Vorrichtung hekannt, die man
als eine Pantographvorrichtung bezeichnen kann. Sie dient dazu, mehrere Funktionen
zu übernehmen, und zwar den Abdichtungsschuh zu unterstützen und einen Dichtungskontakt
zwischen dem Schuh und der inneren Oberfläche der Tankglocke aufrechtzuerhalten.
Die Pantographvorrichtung dient dazu, eine vertikale Kraft in eine horizontal wirkende
umzuwandeln. Die horizontal wirkende Kraft soll den D ichtungskontakt aufrechterhalten
und den Dichtungsschuh unterstützen. Bei der Beurteilung der bekannten Ausführung
muß man von der Tatsache ausgehen, daß ein Schwimmdach eine große Ausdehnung hat
und einen Mechanismus darstellt, der nicht mit großer Genauigkeit gebaut ist. Das
Schwimmdach selbst setzt sich aus einer Vielzahl geschweißter Platten zusammen.
Eine genau horizontal wirkende Kraft zur Erzielung des Dichtungskontaktes tritt
nur dann auf, wenn das Gehäuse, das die Zugfeder der Pantographvorrichtung umschließt,
genau vertikal zu der Tankglocke ausgebildet ist. Eine derartig genaue vertikale
Ausrichtung ist aber bei einem Schwimmdach nicht möglich.
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Bei - einer weiteren bekannten Ausführung werden Unterstützungsglieder
vorgeschlagen, die von einem parallel mit dem Schwimmdach verschiebbaren Rohr gebildet
werden. Zunächst einmal hat diese Unterstützung den Nachteil, daß das Rohr auf Biegung
beansprucht wird, so daß die Führungshülse des Rohres sehr einseitig belastet wird.
Weiterhin arbeitet diese Unterstützungsvorrichtung nur dann einwandfrei. wenn das
Schwimmdach genau waagerecht bleibt. Bei einer geringfügig neigenden Lage des Daches
wird während einer horizontalen Verstellung zwischen
Schuh und Dach eine vertikale
Bewegungskomponente auftreten.
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Weiterhin wurden bei einer anderen bekannten Ausführung zwei gekreuzte
Stäbe zur Unterstützung und Andrückung des Abdichtungsschuhes benutzt.
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Eine horizontale Bewegung zwischen Schuh und Dach wird keine vertikale
Bewegungskomponente ergeben.
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Der Abstand zwischen den oberen Anlenkpunkten der gekreuzten Stäbe
soll immer gleich groß dem Abstand zwischen den unteren Anlenkpunkten sein. Wenn
aber durch die Schrägstellung des Daches die zwei unteren Punkte zueinanderbewegt
werden, werden auch die oberen Punkte zueinanderbewegt, so daß der Schuh von der
Wand des Behälters abgehoben wird. Hierdurch werden aber Verwindungs- und Biegungsbeanspruchungen
in dem Schuh hervorgerufen.
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Hier knüpft die Erfindung an und schlägt eine Abdichtungseinrichtung
für ein Schwimmdach der oben aufgezeigten Art vor, die sich dadurch kennzeichnet,
daß jedes Unterstützungsgl ied mindestens zwei in Längsrichtung relativ zueinandergleitbare
Teile aufweist, die am Dach bzw. am Schuh befestigt sind und zwischen denen ein
elastisches Maschinenelement geschaltet ist.
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Die Nachteile, die den bekannten Konstruktionen anhaften, werden
durch den Gegenstand der Erfindung vermieden.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in beispielsweiser
Ausführungsform dargestellt. In der Zeichnung ist Fig. 1 ein Diagramm der Bewegungen
und Ablenkungen, die hei Schwimmdachaufhängungen auftreten, Fig. 2 ein teilweiser
Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdichtungsunterstützung,
Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 2, Fig. 4 eine
teilweise Aufsicht auf die Einrichtung nach der Erfindung.
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In Fig. 1 erkennt man den Dichtungsschuh SS. welcher als flache Platte
dargestellt ist, d. h. als Platte mit einem Krümmungsradius von unendlicher Größe.
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Diese Art der Wiedergabe ist zwecks Vereinfachung der Darstellung
gewählt. Der Schuh SS ist dünn und quer zur Ebene des Plattenmaterials. aus dem
er besteht, verhältnismäßig biegsam. Durch diese Konstruktion wird es möglich, daß
örtliche Verformungen L-O an der Innenfläche des TankgehausesTS einen örtlich begrenzten
Teil des Dichtungsschuhes SS horizontal einwärts wölben. Dieser örtlich begrenzte
Teil liegt in der Nachbarschaft des Punktes H-3-.1. wo- der Schuh die Wölbung LO
berührt. Dieser Punkt trachtet danach, sich in eine neue Lage H-3-B einwärts zu
bewegen. Da der Dichtungsschuh SS in der Ebene des Plattenmaterials, aus dem er
besteht, ziemlich unbiegsam ist, bewegt sich ein ganzes Segment oder ein vertikaler
Teil des Dichtungsschuhes. welcher den Punkt H-3-A einschließt, zusammen mit dem
genannten Punkt einwärts. Mittels Dichtungshalter werden die verschiedenen Dichtungsschuhteile
nach außen gezwungen, um sie mit der Tankgehäusefläche T.5 in Berührung zu halten.
Daher werden die Dichtungsschuhsegmente oder Teile, welche von der örtlich begrenzten
Verformung LO entfernt liegen, mindestens theoretisch in ihren ursprünglichen Lagen
gehalten.
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Wenn keine anderen Kräfte auftreten, würde der bisher beschriebene
Vorgang die Mittellinie C-1 der Angriffspunkte der Dichtungsaufhängungen H-1-A,
H-2-A usw. in eine im allgemeinen flache örtliche gewölbte Linie C-2 verwandeln.
die in einer horizontalen Ebene verläuft.
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Die Mittelebene C-3 des Dichtungsschuhes. welche mit der Mittellinie
C-1 der Anlenkpunkte parallel gehalten wird, wird einem ähnlichen horizontalen Verlauf
folgen.
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In Wirklichkeit dreht sich, wenn die starre Aufhängung H-3 durch
die örtliche Verformung LO von der Normallage parallel zu den anderen Aufhängungen
H-1, H-5 und weiter einwärts verlagert, diese Aufhängung H-3 um ihren untersten
Anlenkpunkt H-3-P, der an der starren Kante des Schwimmdaches verankert ist. Auf
Grund dieser Drehung der üblichen starren AufhängungH-3 kann sich der äußere Anlenkpunkt
H-3-.4 nicht horizontal nach H-3-B hewegen, sondern wird gezwungen, sich in einem
Bogen zu einem Höhenpunkt H-3-C zu bewegen. so daß dadurch die ursprüngliche Mittellinie
C-1 in eine örtlich angehobene und nicht nur nach einwärts gewölbte Form C-4 verändert
wird. (Dies neigt auch dazu, eine gewisse seitliche Verschiebung des Dichtungsschuhes
SS längs des Tankgehäuses zu verursachen. Diese letztere Neigung ist für die vorliegenden
Zwecke verhältnismäßig unwichtig. da es möglich ist, beispiels-
weise durch ein gewisses
Spiel in den Unterstützungslagern 713-;i, H-3-P usw. einen Ausgleich zu schaffen.)
Das Platten- oder Blechmaterial des Dichtungsschuhes SS widersteht Biege- und Abscherkräften,
die in der Ebene des Plattemnaterials wirken. Solche Kräfte würden ein rein örtliches
Anheben des Dichtungsstreifens in der Nähe des Punktes H-3-C über die Durchsdinittshöhe
des Dichtungsschuhes nach sich ziehen. Damit trachtet der Dichtungsstreifen danach
einer allmählich ansteigenden Mittellinie zu folgen, und zwar als kombinierte Wirkung
der örtlichen Verformung, der starren schwenkbaren Aufhängungskonstruktion und der
hohen Steifigkeit des Dichtungsschuhes innerhalb seiner eigenen Ebene.
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Zwangläufig hebt der Dichtungsstreifen SS die Aufhängungen H-2 und
H-4 an, die der einwärts und aufwärts geschvvenlitenAufhällgungH-3 benachbart sind.
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Hierdurch ergibt sich eine einwärts gerichtete Verlagerung der oberen
Anlenkpunkte H-2-.4, H-4-.d dieser benachbarten Aufhängungen. Diese Anlenkpunkte
bewegen sich infolgedessen aufwärts und einwärts in die Stellungen H-2-C und H-4-C.
Die Mittels linie C-5, die durch diese Punkte verläuft, ist in einer glatten und
dreidimensionalen Kurve (sowohl eiilwärts als aufwärts) gebogen. Dieser allmählichen
Einwärtswölbung kann nur entgegengewirkt werden, und sie kann durch die Anwendung
voil auswärts wirkenden Kräften von auf Abstand stehenden Abstandshaltern geschwächt.
aber nicht aufgehoben werden. Diese Halter zwischen den Aufhängungen H-3, H-2 usw.
überlagern beispielsweise der Kurve C.5 eine Wellenform (nicht dargestellt). Die
wesentlichen Wirkungen der erwähnten Kräfte bestehen darin, daß ein von steifen
Aufhängungen gestützter Dichtungsschuh.SS über ein weites Gebiet selbst durch kleine
örtliche Verformungen einwärts gebogen wird. Dies ist erkennbar, wenn die Linie
C-5 zusammen mit ihrer horizontalen Projektion C-6 betrachtet wird. Da der Dichtungsschuh
in örtlich wechselnde Höhen gezwungen wird, während er einer solchen Veränderung
widersteht, wird er von dem Tankgehäuse nach innen in einem weiten Gd)iet zwischen
den Linien C-5 und C-6 abgezogen. In diesem unverschlossenen Gebiet kaml eine Verdunstung
bzw. ein Austritt der flüssigen Produkte stattfinden.
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Es ist ferner ermittelt worden, daß dieses Abziehen des DichtungsschullesSS
manchmal stattfindet, ohne daß irgendwelche offensichtlichen örtlichen Verforrnungen
oder Buckel in dem Tankgebäuse TS vorhanden sind. Dies tritt wegen unvermeidbarer
Schwankungen in der Breite des Spiel raumes um das Schwimmdach herum auf. Wenn sich
ein Schwimmdach auf Grund des NT9Tindeinflusses nach der Lee-Seite des Tanks verlagert.
hehen sich die Aufhängungen auf dieser Seite. während sich diese auf der windwärtigen
Seite senken. In der Nachbarschaft der Lee-Seite verursachen diese eine Verformung
des Dichtungsschuhes. dessen genaue Lage weitgehend von der Lage der Dehuverbindungen
abhängt.
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Unabhängig, ob die Verformung und das Abziehen durch örtliche Unebenheiten
oder durch seitliche Verlagerung, oder durch die Kombination beider verursacht wird,
ist sie in jedem Fall nachteilig, da sich hieraus ein Verlust oder ein Austritt
wertvoller Produkte ergibt.
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Wenn in dem Dichtungsschuh Dehnverbindungen in großer Anzahl und
geringen Abständen vorgesehen sind. kann eine übermäßige Verformung vermieden werden.
Früher sind bei derartigen Dächern aus verschiedenen
Gründen aber
viele solcher Verbindungen verwendet worden. In neuerer Zeit zieht man jedoch die
Verwendung nur einer kleinen Anzahl solcher Verbindungen vor und verwendet beispielsweise
einstückige metallische Schuhe von 15 oder 30 m Länge.
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Hierfür gibt es verschiedene Gründe.
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An den Verhindungsstellen ist entweder gar keine oder nur eine schlechte
Abdichtung um den Tank vorbanden, selbst wenn die Dichtungsfunktion örtlich unterstützt
wird. Außerdem sind die Baukosten erhöht. Ferner ist der Dichtungsstreifen in allen
Richtungen mehr oder weniger biegsam, und es ist daher sowohl aus Gründen der Kosten
als auch aus funktionellen Gründen vorzuziehen, den Dichtungsstreifen in senkrechter
Richtung steif und selbsttragend auszubilden.
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Es wird daher in Vorschlag gebracht, dem Abziehen des Dichtungsschuhes
durch die erfindungsgemäße elastische Anordnung in den Unterstützungsgliedern für
den Dichtungsschuh zu begegnen und nicht durch die Anwendung zahlreicher Dehnverbindungen
und der resultierenden Elastizität in dem Dichtungsschuh selbst. Die Erfindung wurde
an Dichtungsschuhen erprobt, die früher das nachteilige Abziehen von dem Tankbehälter
zeigten. Dabei wurde festgestellt, daß die Erfindung dieses Abziehen praktisch aufhebt.
Dies wird erreicht durch eine Einrichtung von äußerster Einfachheit und Wirtschaftlichkeit.
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Die Unterstützungsglieder oder Stützarmen für die neuartige Erfindung,
von denen einer in Fig. 2 dargestellt ist, sind von teleskopartigem Aufbau. Jeder
Arm 71 umfaßt erstens eine obere gerade steife Stange 10 mit einem abgeflachten
Anlenkende 11, welches schwenkbar mit einem oberen Teil des Dichtungsschuhes SS
mittels eines Schwenkzapfens oder eines Stiftes 12 verbunden ist der in den Tragteilen
13 gehalten wird, welche an dem Dichtungsschuh angeschweiß sind, um eine schwingende
Bewegung in einer senkrechten Ebene radial zu dem Tank zu ermöglichen und zweitens
eine Aufnahme für die Stange 10, die durch ein unteres gerades und steifes Rohr
14 gehildet ist, vçelches die Stange oder den Stab 10 teleskopartig aufnimmt und
eine ähnliche Schwenkverbindung mit dem unteren Teil der Felgenplatte RF mittels
eines hohlen Zapfens oder Stiftes oder Rohrreiles 15 aufweist. Dieser Teil 15 ist
an dem Unterende des Rohres 14 quer zu diesem angeschweißt dargestellt und in einem
Paar von Lagerlappen 16 gelagert, welche an der FelgenplatteRP in der Nähe der f)eeloplatte
DP angeschweißt sind. Die Hebelanordnung wird durch eine Druckfeder 17 vervollständigt,
deren innerer Durchmesser geringfügig größer als derjenige der Stange 10 und deren
äußerer Durchmesser etwa gleich demjenigen des Rohres 14 ist.
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Diese Feder umgibt den unteren Teil der Stange 10 und ruht mit einem
Ende auf der flachen Oberfläche 18 des Rohres 14 auf, während das entgegengesetzte
Ende gegen die flache Unterseite eines Anschlages oder einer Scheibe 16 stößt, die
an dem Stab 10 befestigt ist. Slehrere solcher Stützarme 71, bestehend aus den Telesliopteilen
10, 14 und 17, sind in Ahständen um den Umfang eines Schwimmdaches verteilt. Alle
Stützarme H erstrecken sich verhältnismäßig steil nach oben und nach außen, können
jedoch. jedcr von ihnen einzeln, geeignete Lagen und Neigungen annehmen.
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Zwischen den Stützaufhängungen H sind Dichtungshalter oder Stützstangen
P.4 in geringen Abtänden um das Schwimmdach verteilt angeordnet. Ein oleher Halter
umfaßt eine an dem Oberteil der
Felgenplatte RP schwenkbar angelenkte Strebe, die
sich nach außen und abwärts in Richtung auf den DichtungsschuhSS und sodann einwärts
und unter halb eines Gebietes unter der Deckplatte DP erstreckt, wo die Strebe P,4
in geeigneter Weise gewichts belastet ist.
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Im Betrieb wird das Schwimmdach FR durch den Flüssigkeitsspiegel
LL gestützt und von diesem getragen. Das Dach unterstützt durch die aufwärts verlaufenden
Stützarmen den Dichtungsschuh SS und zwingt diesen, sich mit dem Schwimmdach zu
heben und zu senken, wenn dieses mit dem Flüssigkeitsspiegel gehoben oder gesenkt
wird. Die Dichtungshalter FA halten die Außenfläche des Dichtungsschuhes SS in gleitender
Berührung mit der Innenfläche des Tankgehäuses TS. Die Stützarme H unterstützen
diesen Effekt, da sie aufwärts und auswärts geneigt sind und einen nach außen gerichteten
Druck auf das Tankgehäuse auf Grund einer der Gegenwirkungen des unterstützten Gewichtes
des Dichtungsschuhes SS und der Stützarme71 selbst ausüben. Letztere werden jedoch
zweckmäßig so auf Abstand gestellt. daß ihr auswärts gerichteter Druck nur geringfügig
zu dem erwünschten Effekt beiträgt, den gesamten Dichtungsschuh mit dem Gehäuse
in Berührung zu halten.
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Die auswärts gerichtete Betätigung des Dichtungsschuhes SS mittels
Stützarmen H bewirkt auch eine einwärts gerichtete Gegenkraft auf das Schwimmdach
FR, welche darin resultiert, dieses Dach in den Tank zu zentrieren. Dieses Zentrieren
ist erwünscht, um die biegsame Dichtung FS gegen örtliche Beanspruchungen zu schützen,
welche durch seitliches Verlagern des Schwimmdaches unter dem Einfluß des \RTinddruckes
auftreten. Jedoch ist die Kraft des Windes, diqe das Dach aus der Mitte bringt,
oft so groß, daß es unwirtschaftlich wäre, die maximalen Werte durch den Zentriereffekt
der Stoßstangen oder Aufhängungen auszugleichen oder übermäßig auszugleichen.
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Es wird daher normalerweise vorzuziehen sein, nur die Mittellage
wiederherzustellen, wenn ein extremer 1winddruck nachgelassen hat. Zu diesem Zweck
ist der Zentriereffekt der Stützarme H allein mindestens unter den meisten Verhältnissen
ausreichend. Wenn ein örtlich begrenzter Teil des Dichtungsschuhes SS auf Grund
einer Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Schwimmdaches einer örtlichen Unregelmäßigkeit
LO, wie in Fig. 1 dargestellt, begegnet, treffen die oben in bezug auf steife Unterstützungsglieder
erläuterten Probleme nicht auf die teleskopartigen Stützarmen zu. Eine einwärts
gerichtete Verlagerung eines Stützarmes H-3 bewegt nämlich lediglich einen Punkt
H-3-.4 zu dem neuen H-3-B. Die Steifheit des Dichtungsschuhes SS in seiner senkrechten
Ebene verursacht eine Kompression der Feder 17 der Aufhängung H-3, anstatt den Dichtungsschuh
zwischen den Punkten H-l und H-3 nach aufwärts 7.u wölben und infolgedessen die
Aufhängungen 1-1-2 zu heben und einwärts zu verlagern.
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Infolgedessen nimmt die Mittellinie der oberen Schwenkpunkte 12 für
die teleskopartigen Stützarme H eine der horizontalen Linie C-2 sehr ähnliche Form
an, welche dargestellt und vorstehend beschrieheu ist. Es können naturgemäß einige
geringe Al>-lenkungen von der relativ idealen Form C-2 in Richtung auf die vorstehend
erläuterte Form C-5 auftreten, wie bei C-7 dargestellt. Diese Ablenkung hängt. wenn
sie überhaupt vorhanden ist, von dem genauen Verhältnis zwischen den Federcharakteristiken
der
verschiedenen Druckfedern 17 und des Dichtungsschuhes selbst ab. Eine bemerkenswert
bessere Abdichtung wird mit einem elastisch unterstütztem Schuh erreicht, der der
Linie C7 folgt, als mit einem von starren Aufhängungen geschützten Schuh, der der
Linie C-5 folgt. Gleichzeitig werden die Kosten für die Pantographbewegungen u.
dgl. vermieden.
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Fig. 3 veranschaulicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Abdichtungsvorrichtung bei der das Rohr 14A an dem Dichtungsschuh schwenkbar angelenkt
und die Stange 10 A an dem Schwimmdach befestigt ist, anstatt umgekehrt. Die Figur
veranschaulicht ferner eine andere Ausführungsform für das Widerlager in Form einer
Scheibe 19a für die Druckfeder, wobei die Scheibe in Längsrichtung der Stange 10A
verstellbar ist, anstatt fest mit dieser verbunden zu sein. Dies kann beispielsweise
dadurch erreicht werden, daß das Widerlager an einem Stift 19B gehalten wird, der
sich durch die Stange 10A erstreckt. Für diese Stifte sind eine Anzahl von Bohrungen
19 C in verschiedenen Abständen zu der gegenüberliegenden Widerlagerfläche 18 angeordnet.
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Mittels einer solchen Verstellung kann ein und derselbe Typus einer
einfachen teleskopischen Aufhängung zur Benutzung an Dichtungsschuhen verschiedenen
Typs und unterschiedlichen Gewichts ein-
gestellt werden, ohne daß die Konstruktion
oder das Material, welche für die Dichtungsschuhaufhängung benutzt werden, sich
verändern.
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PATENTANSPPlECH: Abdichtungseinrichtung für ein Schwimmdach an Tanks,
die einen das Schwimmdach umschließenden, radial davon entfernten, gasdicht mit
dem Schwimmdach verbundenen Abdichtungs schuh aufweist und ferner eine Vielzahl
von Unterstützungsgliedern für den Abdichtungsschuh, die umfänglich in Abständen
um das Schwimmdach angeordnet sind, wobei die Unterstützungsglieder sich vom Schwimmdach
nach oben hin verlaufend zum Schuh erstrecken und am Schwimmdach und am Schuh schwenkbar
angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Unterstützungsglied (10) mindestens
zwei in Längsrichtung relativ zueinander gleitbare Teile aufweist, die am Dach bzw.
am Schuh befestigt sind und zwischen denen ein elastisches NIaschinenelement (17)
geschaltet ist.