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Gas- oder Flüssigkeitsbehälter mit einem kolbenartig geführten oberen
Abschlußkörper Die Erfindung betrifft einen Gas- oder Flüssigkeitsbehälter mit einem
entlang seiner zylindrischen Seitenwand dicht geführten kolbenartigen oberen Abschlußkörper,
der auf dem im Behälter unter dem Abschlußkörper befindlichen und an einem Entweichen
zwischen Abschlußkörper und Seitenwand gehinderten gas- bzw. dampfförmigen Medium
ruht und einen aus einem verhältnismäßig nachgiebigen Material bestehenden Boden
und einen auf diesem konzentrisch gelagerten sowie nach oben ragenden Versteifungsring
aufweist.
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Solche Behälter ermöglichen, ein unter dem Abschlußkörper befindliches
Gas bzw. dampfförmiges Medium unter einem im wesentlichen konstanten Druck zu halten,
selbst wenn sich das Volumen dieses Mediums verändern sollte. Der kolbenartige Abschlußkörper
paßt sich dabei den Volumenänderungen durch eine entsprechende Vertikalverschiebung
an. Die Behälter können grundsätzlich einzeln zur Speicherung von Gas dienen, sie
können z. B. aber auch gruppenweise einer anderen Gruppe von Behältern mit leichtflüchtigen
Flüssigkeiten nachgeschaltet werden, wobei die nachgeschalteten Behälter derart
an die anderen angeschlossen sind, daß die aus den Flüssigkeiten abgeschiedenen
Dämpfe von diesen Behältern aufgenommen und gespeichert und z. B. durch Wärmeausdehnung
oder andere Ursachen hervorgerufene Verluste an abgeschiedenen Dämpfen vermieden
werden.
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Man kann solche Behälter auch zur Speicherung leichtflüchtiger Flüssigkeiten
verwenden. In diesem Fall werden die aus den Flüssigkeiten abgeschiedenen Dämpfe
in dem oberhalb der Flüssigkeit befindlichen Raum aufgefangen, der nach oben vom
Abschlußkörper begrenzt ist, welcher entweder nur dem Druck dieser Dämpfe ausgesetzt
ist oder auch noch durch irgendwelche Mittel derart betätigt bzw. vorgespannt wird,
daß die unter ihm befindlichen Dämpfe oder Gase unter einem bestimmten gewünschten
Druck gehalten werden.
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Die Behälter haben häufig einen sehr großen Durchmesser. Dabei müssen
die auf den gespeicherten Gasen bzw. Dämpfen gewissermaßen »schwimmenden« Abschlußkörper
den während ihrer Bewegung entlang ihrem Umfang auftretenden seitlichen Beanspruchungen
und ebenso den durch den Gasdruck gegebenen Beanspruchungen widerstehen können.
Sie müssen auch ihre Form beibehalten, wenn die zugehörigen Behälter außer Betrieb
sind und die Abschlußkörper somit z. B. nicht mehr gleichmäßig von unten getragen
werden. Bei verschiedenen Behälterausführungen dienen in diesem
Fall einige auf dem
Boden der Behälter befindliche Stützen zur Auflage der kolbenartigen Abschlußkörper.
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Bei einer bekannten Behälterausführung weist der Abschlußkörper entlang
seinem Umfang einen Hohlprofil-Versteifungsring auf, der sich über eine verhältnismäßig
große Ringfläche des Abschlußkörpers erstreckt und an dem dessen Bodenteil, der
vom Versteifungsring eingeschlossen ist, mit seinem äußeren Rand festgelegt ist.
Abgesehen davon, daß ein solcher Versteifungsring bei den zugrunde gelegten großen
Behälterabmessungen eine nur verhältnismäßig schwierig und teuer herstellbare Schweißkonstruktion
darstellt, mangelt es auch an einer ausreichenden Versteifung des innerhalb des
Ringes befindlichen Bodenteiles. Vor allem, wenn der Behälter nicht gefüllt ist
und der Boden keine gleichmäßige untere Belastung erfährt, muß mit ungünstigen Verwerfungen
und Beanspruchungen des Bodens, insbesondere an seinen Verbindungsstellen mit den
nach oben ragenden Teilen des Versteifungsringes, gerechnet werden. Wollte man diesen
Mangel etwa durch einen entsprechend stärkeren und steiferen Boden ausgleichen,
so würde dies nicht nur das Gewicht, sondern auch die Herstellungskosten des ganzen
Abschlußkörpers entsprechend vergrößern.
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Bei einer weiteren bekannten Behälterausführung ist der an seinem
Umfang nur mit einem kleinen, in sich nur mangelhaft steifen Versteifungsring versehene
Abschlußkörper mit einer über seine ganze Oberfläche verteilten Versteifungskonstruktion
versehen, die aus über die Oberfläche verteilten Stützen
und die
Stützen im wesentlichen radial miteinander verbindenden Zugstangen besteht. Bei
einer solchen Konstruktion des Abschlußkörpers, bei der die Versteifungskonstruktion
den ganzen Boden des Abschlußkörpers überspannen muß und der äußere Versteifungsring
keine ausreichende Eigen steifigkeit besitzt, ist es kaum möglich, eine allen praktischen
Anforderungen genügende Steifheit des ganzen Abschlußkörpers zu erzielen. Insbesondere
wenn der Behälter ungefüllt sein sollte, muß mit einem Verziehen und Verwerfen des
Abschlußkörpers gerechnet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den in einem eingangs genannten
Behälter befindlichen kolbenartigen Abschlußkörper in seinem Aufbau so zu verbessern,
daß auch bei sehr großen Behälterdurchmessern trotz einer vollständig ausreichenden
Widerstandsfähigkeit eine verhältnismäßig leichte und auch relativ einfache Konstruktion
entsteht, die mit wesentlich geringeren Herstellungskosten erstellt werden kann
als die bisherigen Konstruktionen gleich großer Abmessungen.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch
gelöst, daß der innere Umfang des ein Ballastgewicht bildenden Versteifungsringes
etwa die halbe Gesamtfläche des Bodens einschließt und daß eine vom Versteifungsring
nach außen führende Stützkonstruktion die am ringförmigen Außenteil des Bodens angreifenden
Kräfte auf den Versteifungsring im Sinn von dessen Verdrehung um seine Querschnittsachse
in einem Sinn und eine nach innen führende Verspannung bzw. eine Stützkonstruktion
die am Mittelteil angreifenden Kräfte auf den Versteifungsring im Sinn von dessen
Verdrehung im entgegengesetzten Sinn überträgt.
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Bei einer solchen Konstruktion des Abschlußkörpers wird bereits durch
die besondere Anordnung des Versteifungsringes und die an diesen erfindungsgemäß
angeschlossenen Konstruktionen ein weitgehender Ausgleich der auftretenden Drehmomente
bewirkt und die Verwendung eines besonders schwachen und daher billigen Bodens ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der
Versteifungsring im wesentlichen aus Beton. Er bildet damit einen besonders einfachen
und billigen Teil des Abschlußkörpers, der diesem zugleich ein beträchtliches Gewicht
erteilt, wodurch der Druck des unter dem Abschlußkörper im Behälter gespeicherten
Gases erhöht wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Abschlußkörper
entlang dem Umfang des ringförmigen Außenteiles des Bodens eine von diesem aus nach
oben ragende Wandkonstruktion auf, die über Streben mit dem Versteifungsring verbunden
ist. Gemäß einer anderen Ausgestaltung weist die nach innen führende Verspannung
eine Anzahl auf dem Mittelteil des Bodens angeordneter Stützen auf, die unter sich
mit dem Versteifungsring durch an diesem verankerte Seile od. dgl. verbunden sind.
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Einzelheiten und weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus
der nachstehenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele hervor; es zeigt F i
g. 1 einen mit einem kolbenartigen und in senkrechter Richtung beweglichen Abschlußkörper
versehenen Gasbehälter, der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen Versteifungsring
aus Beton aufweist, in einem Längsschnitt (der Abschlußkörper befindet sich in einer
angehobenen Betriebsstellung,
die er einnimmt, wenn er auf einem entsprechenden Gasvolumen
ruht), Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Teillängsschnitt, gemäß welchem der
kolbenartige Abschlußkörper mittels Stützen in einem solchen Abstand über dem Boden
gelagert ist, daß er bei entleertem Behälter an seiner Unterseite zugänglich ist,
F i g. 3 den kolbenartigen Abschlußkörper gemäß den F i g. 1 und 2 in einem vergrößert
dargestellten Teillängsschnitt, Fig.4 eine Teilansicht des Abschlußkörpers gemäß
F i g. 3 von oben, die den Abschlußkörper etwa in einem ein Viertel seiner Gesamtfläche
zeigenden Sektorausschnitt darstellt, Fig. 5 eine gegenüber den Fig. 3 und 4 nochmals
vergrößerte Ausschnittdarstellung einer mit Teilen des Versteifungsringes verbundenen
Stütze, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist (in einem Teillängsschnitt), Fig. 6
einen gegenüber Fig. 1 abgewandelten Behälter zur Speicherung einer leichtflüchtigen
Flüssigkeit mit einem kolbenartigen Abschlußkörper, der den oberen Abschluß für
die oberhalb der Flüssigkeit gebildeten Gase bzw. Dämpfe bildet, Fig. 7 den Behälter
gemäß Fig. 6 in einer Ansicht von oben (Teile des Daches des Behälters sind zur
besseren Sichtbarmachung des Abschlußkörpers entfernt).
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Nach den Fig. 1 und 2 schließt die zylindrische Seitenwand 10 des
Gasbehälters dessen Boden 11 ein, der unmittelbar auf dem Erdboden 12 ruht oder
auch auf irgendeiner anderen geeigneten Unterlage ruhen kann. Der obere Teil des
Gasbehälters ist durch ein leicht kegelförmig gestaltetes Dach 13 abgeschlossen,
um so das Innere des Behälters vor Witterungseinflüssen zu schützen. Die Dauchhaut
dieses mit einem kleinen Deckel 15 versehenen Daches 13 ist durch eine Fachwerkltonstruktion
14 getragen.
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Der an eine Druckleitung 16 angeschlossene Behälter weist einen kolbenartigen
oberen Abschlußkörper auf, der entlang der zylindrischen Seitenwand 10 in senkrechter
Richtung frei beweglich ist. Normalerweise ruht bzw. schwimmt der Abschlußkörper
auf dem im Behälter befindlichen Gas und verdichtet dies durch sein Gewicht auf
einen bestimmten Druck, der praktisch gleichbleibt, auch wenn sich das Gasvolumen
verändern sollte.
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Der Abschlußkörper weist einen runden, nicht selbsttragenden und
demgemäß mehr oder weniger elastischen Boden 17 auf, der durch Verschweißen einer
Anzahl verhältnismäßig dünner Bleche entsprechend geringen Gewichtes und entsprechender
Form hergestellt sein kann. Der Durchmesser dieses dem Behälterdurchmesser angepaßten
Bodens 17 kann 30 m oder mehr betragen, je nach dem im Behälter zu speichernden
maximalen Gasvolumen.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ruht konzentrisch auf dem Boden
17 des Abschlußkörpers ein aus einem einzigen zusammenhängenden Betonring gebildeter
Versteifunsring 18, der den Hauptteil einer den Boden 17 haltenden Versteifungskonstruktion
bildet und durch sein beträchtliches Gewicht maßgeblich zur Erzielung der gewünschten,
mehr oder weniger starken Verdichtung des unter dem Kolben befindlichen Gases beiträgt.
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Der innere Umfang des Versteifungsringes 18 schließt etwa die halbe
Gesamtfläche des Bodens 17
des Abschlußkörpers ein und teilt damit
diesen Boden 17 in einen mittleren, kreisförmigen Teil 19, der von dem Versteifungsring
18 umgeben ist, und in einen ringförmigen Außenteil 20 auf, der sich im wesentlichen
in radialer Richtung außerhalb des Versteifungsringes 18 befindet.
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Der Versteifunsring 18 wird auf dem Boden 17 des Abschlußkörpers
zweckmäßig während des Aufbaues des Behälters hergestellt, wobei sich der Boden
17 unmittelbar auf dem unten aufruhenden Boden 11 des Behälters befindet. In dieser
Lage werden zunächst ein aus Eisenblech bestehender innerer Kranz 21 zylindrischer
Form und ein gleichartiger äußerer Kranz 22, je senkrecht stehend, z. B. durch Verschrauben
oder andere geeignete Mittel, auf dem Boden 17 des Abschlußkörpers befestigt, so
daß gemeinsam mit dem zwischen den beiden Kränzen 21 und 22 befindlichen Bodenteil
ein ringförmiger Kasten gebildet wird, in welchen die darauffolgend den Versteifungsring
18 bildende Betonmasse geschüttet werden kann.
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Entlang dem äußeren Umfang des Bodens 17 des Abschlußkörpers ist
eine runde Einfassung 23 vorgesehen, an welcher in üblicher Weise eine flexible
und gasundurchlässige zylindrische Dichtmanschette 24 mit dem einen Rand befestigt
ist, die mit ihrem anderen Rand an der Innenseite der Seitenwand 10 des Behälters
befestigt ist und dadurch entlang dem Umfang des Bodens 17 eine gasdichte Abdichtung
gegenüber der Seitenwand 10 bildet.
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Der ringförmige Außenteil 20 des Bodens 17 weist eine Anzahl radial
angeordneter Stangen 25 od. dgl. auf, die z. B. durch Schweißen an der Oberseite
des Bodens 17 befestigt sein können.
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An ihren inneren Enden sind die Stangen 25 z. B. an dem äußeren Kranz
22 und an den äußeren Enden an der Einfassung 23 angeschweißt oder in irgendeiner
anderen geeigneten Weise befestigt. Von der Einfassung 23 aus erstreckt sich eine
Wandkonstruktion nach oben, die aus einer Anzahl senkrechter Stützen 26, einer Anzahl
daran mit Abstand übereinander angeordneter ringförmiger Versteifungsträger 27 und
aus einer zylindrischen Stützwand 28 besteht und mit der Dichtmanschette 24 derart
zusammenwirkt, daß bei einer senkrechten Bewegung des Bodens 17 innerhalb des Behälters
die Dichtmanschette24 an einer im Verlauf der Bewegung fortlaufend sich ändernden
Stelle 24 a (vgl.
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Fig. 3) umgebogen wird. Auf diese Weise wird durch den Druck des unterhalb
der Dichtmanschette 24 befindlichen Gases ein Teil derselben nach außen gegen die
Innenseite der Seitenwand 10 und ein anderer Teil nach innen gegen die Außenseite
der Stützwand 28 angepreßt.
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Vom ringförmigen Außenteil 20 des Bodens 17 aus erstreckt sich eine
Anzahl Streben 29 je-weils in radialer Richtung schräg nach innen aufwärts, wobei
die unteren, nach außen ragenden Enden dieser Streben 29 an die Stangen 25 und auf
dem Boden 17 angeschweißt sind. Die Streben 29 sind an ihren oberen, nach innen
ragenden Enden zweckmäßig an senkrecht angeordnete Verbindungslappen 30 angeschweißt,
die ihrerseits in geeigneter Weise im oberen Teil des Versteifungsringes 18, z.
B. mittels radialer Zugstangen 31 (Fig. 3), die in den Beton eingebettet sind, verankert
sind. Eine Anzahl weiterer Streben 32 erstreckt sich, ebenfalls in radialen Ebe
nen, von den senkrechten Stützen 26 aus schräg nach
unten zu den Verbindungslappen
30 und versteift somit die ganze Wandkonstruktion 26, 27, 28.
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Der mittlere Teil 19 des Bodens 17 des Abschlußkörpers ist mit einer
Anzahl senkrechter Stützen 33, 34, 35 unterschiedlicher, nach außen geringer werdender
Höhe versehen, die entlang mehreren Kreisbogen unterschiedlichen Durchmessers um
die Mitte des Bodens 17 herum verteilt angeordnet sind. Die im inneren Bereich des
mittleren Teiles 19 angeordneten Stützen 33 und 34 sind an ihren oberen Enden über
eine Anzahl Zugstangen bzw. Seile 36 miteinander verbunden, deren innere Enden z.
B. durch Schweißen an einer kreisrunden Mittelplatte 37 bebefestigt sind, die sich
unmittelbar oberhalb der Mitte des Bodens 17 befindet. Diese Zugstangen bzw. Seile
36 erstrecken sich von der Mittelplatte 37 aus in radialen Richtungen nach außen
und sind an den oberen Enden der innersten Stützen 33 befestigt, die ihrerseits
z. B. je paarweise mittels Querstangen 33 a (vgl. F i g. 4) verbunden sein können.
Außerhalb der innersten Stützen 33 sind die Zugstangen bzw. Seile 36 je an dem oberen
Ende einer der Stützen 34 befestigt, wo an ihren Enden zugleich die inneren Enden
nach außen verzweigter weiterer Zugglieder 36a befestigt sind. Die letztgenannten
Zugglieder 36a (z. B. Seile) verlaufen von den Stützen 34 aus über die oberen Enden
der weiter außen befindlichen Stützen 35, wobei sie sich infolge der geringeren
Länge dieser Stützen 35 bereits dem Boden 17 nähern, und sind mit ihren äußeren
Enden an der Verbindungsstelle des inneren Kranzes 21 mit dem Boden 17, z. B. an
senkrechten Verbindungslappen 38, angeschweißt. Die Verbindungslappen 38 sind ihrerseits
auf dem Boden 17 angeschweißt und außerdem an radialen Zugstangen 38 a befestigt,
die sich zum unteren Teil des Versteifungsringes 18 hin erstrecken und dort verankert
sind.
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Um den in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Abschlußkörper auf dem
im Behälter befindlichen Gas ins Gleichgewicht zu bringen, sind gemäß dem Ausführungsbeispiel
zwei gleichartige Gegengewichte 39 üblicher Ausführung vorgesehen (in F i g. 1 ist
lediglich eines dargestellt), die an diametral gegenüberliegenden Stellen des Abschlußkörpers,
z. B. an den äußeren, unteren Enden der Streben 29, mittels Seile 40 und 41 festgelegt
sind. Das Seil 40 ragt von seiner Befestigungsstelle aus durch eine im Dach 13 befindliche
(nicht dargestellte) Öffnung nach oben zu einer Umlenkrolle 42, die im Dach mittels
einer Lagerkonstruktion 43 gehalten sein kann. Von der Umlenkrolle 42 aus überquert
das Seil 40 das Dach 13 bis zu einer Doppelseilrolle 44, die an einer am dortigen
Rand des Daches 13 befestigten Lagerkonstruktion 45 gelagert ist, und ist schießlich
mit seinem von dieser Seilrolle 44 herabhängenden Ende am Gegengewicht 39 befestigt.
Das Seil 41 ragt vom Abschlußkörper in entsprechender Weise durch eine andere Öffnung
des Daches 13 nach oben und ist an einer ebenfalls an der Lagerkonstruktion 45 gelagerten
Seilrolle 46 nach der Doppelseilrolle 44 hin umgelenkt, von der aus es ebenfalls
nach demselben Ausgleichsgewicht 39 hinführt und an diesem mit diesem befestigt
ist.
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Sinkt der in Fig. 1 dargestellte Abschlußkörper z. B. mit seinem
rechten Teil unter die Höhe seines linken Teiles, so wird dadurch das Seil 41 entspannt,
und das Seil 40 muß nunmehr das ganze Gewicht des Abschlußkörpers tragen. Auf diese
Weise greift
also am rechten Teil des Abschlußkörpers über das Seil
40 das ganze Gegengewicht 39 an, wodurch dieser Teil wieder so weit angehoben wird,
bis der Abschlußkörper wieder horizontal liegt und das Gegengewicht 39 wieder auf
beide Seile 40, 41 gleichmäßig wirkt.
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Selbstverständlich müssen zum vollständigen Gewichtsausgleich des
Abschlußkörp ers mindestens zwei derartige Systeme (von denen in Fig. 1 lediglich
der Übersichtlichkeit wegen nur eines dargestellt ist) vorgesehen sein, wobei die
Seile des zweiten Systems dann am Abschlußkörper gegenüber den vorgenannten Seilen
40, 41 um 900 versetzt befestigt sind. Da derartige Gewichtsausgleichsysteme bekannt
sind, erübrigt sich eine ausführliche diesbezügliche Beschreibung.
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Ist der Abschlußkörper in den Behälter eingebaut, so vergewissert
man sich vor der Inbetriebnahme des Behälters zunächst, daß der Abschlußkörper und
der Behälter dicht sind und richtig zusammenarbeiten.
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Man führt durch die Druckleitung 16 Luft in den unteren Teil des Behälters
so lange ein, bis unter dem Abschlußkörper ein denselben anhebende Luftdruck erreicht
ist. Er beginnt nunmehr im Behälter hochzusteigen, wobei die Dichtmanschette24 ein
Entweichen von Luft entlang dem äußeren Umfang des Bodens 17 verhindert. Dabei kann
man am angehobenen--Abschlußkörper zunächst die Funktion der Gewichtsausgleichsysteme
prüfen und im Fall, daß zum besseren Gewichtsausgleich an einzelnen Stellen des
Abschlußkörpers eine zusätzliche Belastung erfolgen soll, dort entweder zusätzliche
Betonblöcke oder vorzugsweise eine zusätzliche Betonmenge auf den Versteifungsring
18 aufbringen. Damit solche nachträglichen Ergänzungen des Betonringes ohne weiteres
möglich sind, müssen die oberen Ränder des inneren Kranzes 21 und des äußeren Kranzes
22 so hoch liegen, daß sie normalerweise die Oberseite des Versteifungsringes 18
um einige Zentimeter überragen. Diese Überhöhung der genannten Kränze ermöglicht
dann in einfacher Weise einen nachträglichen Gewichtsausgleich.
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Im Anschluß an die genannte erste Betriebsprobe des Behälters oder
auch späterhin kann es zweckmäßig sein, den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Abschlußkörper
in einem bestimmten Abstand ob erhalb des Bodens 11 des Behälters abzusetzen. Zu
diesem Zweck ist der Abschlußkörper mit einer Anzahl Vorrichtungen versehen, die
zur Aufnahme der Abtstützung dienender Stützen 58 dienen. Jede Vorrichtung besteht
im wesentlichen aus einem senkrechten zylindrischen Führungsrohr 50. Die Führungsrohre
50 sind an der Oberseite des Bodens 17 an den insbesondere aus den F i g. 1 und
4 ersichtlichen Stellen im Bereich der Fläche des Versteifungsringes 18 angeschweißt,
bevor der Beton in den späteren Versteifungsring 18 eingebracht wird. Sie sind in
Öffnungen 51 des Bodens 17 (vgl. Fig. 1) eingesetzt und erstrecken sich nach oben
senkrecht durch den betonierten Versteifungsring 18 hindurch bis über dessen Oberseite
hinaus. Wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, ist das obere Ende jedes Führungsrohres
50 mit einem äußeren Flansch 52 versehen, der z.B. angeschweißt ist, wobei die Oberseite
dieses Flansches 52 noch ein Stück über die Stirnseite des Führungsrohres 90 hinausragt,
so daß an dieser Stelle eine innere Schulter 53 entsteht.
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Während des normalen Betriebes ist das obere Ende
jedes Führungsrohres
50 durch einen Deckel 54, der mittels einer Anzahl Schrauben 57 und Muttern 56 am
Flansch 52 befestigt ist, dicht abgeschlossen, wobei außerdem unter jedem Deckel
54 noch eine Abdichtung 55 vorgesehen sein kann.
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Will man den Abschlußkörper in der vorgenannten Weise oberhalb des
Bodens 11 des Behälters absetzen, so füllt man den unteren Teil des Behälters durch
die Druckleitung 16 zunächst wieder mit Druckluft, wovor das vorher im Behälter
gewesene Gas natürlich ganz herausgelassen sein muß, damit der Abschlußkörper bis
zum Boden 11 absinken kann. Ruht bzw. schwimmt nunmehr der Abschlußkörper auf der
Luft, so entfernt man nacheinander die einzelnen Deckel 54 von den entsprechenden
Führungsrohren 50 und führt durch jedes Führungsrohr 50 eine zylindrische, ebenfalls
als Rohr ausgebildete Stütze 58 ein, deren oberer Rand mit einem äußeren ringförmigen
Bund 59 versehen ist, welcher sich nach dem Einführen der Stütze 58 gegen die Schulter
53 des Führungsrohres 50 anlegt. Nachdem man die erste Stütze 58 in der beschriebenen
Weise in ein Führungsrohr 50 eingebracht hat (vgl. auch F i g. 5), verschließt man
dieses Führungsrohr 50 erneut mit dem zugehörigen Deckel 54, damit einerseits die
dortige Öffnung wieder abgeschlossen ist und andererseits eine axiale Verschiebung
der Stütze 58 gegenüber dem Führungsrohr 50 verhindert wird.
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Hat man auf diese Weise alle Stützen 58 in die entsprechenden Führungsrohre
50 eingebracht, so läßt man die unter dem Abschlußkörper befindliche Druckluft wieder
ab, woraufhin sich dieser so weit senkt, bis sich die Stützen 58 auf dem Boden 11
des Behälters abstützen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist.
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Der Abschlußkörper ist auf diese Weise genügend hoch oberhalb des
Bodens 11 des Behälters gelagert, damit man den unter ihm befindlichen Raum begehen
bzw. in diesen Raum gelangen und z. B. Reinigungsarbeiten, Wartungsarbeiten oder
Kontrollen durchführen kann.
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Das Gewicht des Bodens 17 und der übrigen Eisenteile des Abschlußkörpers
kann leicht ausgerechnet werden. Da man das Gewicht der verschiedenen Betonmischungen
kennt, kann man auch die erforderliche Betonmenge leicht ausrechnen, damit der Versteifungsring
18 das gewünschte Gesamtgewicht erhält und mit seiner Hilfe der gewünschte Gasdruck
gesichert wird. Durch Verwendung eines Beton-Versteifungsringes 18 können nach dem
Prinzip der Erfindung hergestellte Abschlußkörper mit einem geringen Kostenaufwand
hergestellt werden und lassen doch beträchtliche Speicherdrücke zu.
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Man kann z. B. leicht Drücke von 15 bis 60 cm Wassersäule oder mehr
erreichen, indem man lediglich die Menge des zwischen die Kränze 21 und 22 eingefüllten
Betons entsprechend wählt. Bei solchen Drücken (zwischen 0,02 und 0,1 kg/cm2) kann
man im übrigen die Stützen 58 ohne weiteres am Abschlußkörper anbringen oder sie
von ihm wieder entfernen, ohne daß dadurch im Verhältnis zu dem gesamten unter dem
Abschlußkörper befindlichen Gasvolumen ein ins Gewicht fallender Anteil verlorenginge.
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Ruht der Abschlußkörper in der in F i g. 1 dargestellten Weise auf
dem Gas, so treten am Außenteil 20 des Bodens 17 aufwärts gerichtete Druckkräfte
auf, die bestrebt sind, diesen Teil des Bodens 17 nach oben abzubiegen. Tatsächlich
werden diese
Kräfte jedoch über die Streben 29, die sich vom Außenteil
20 aus schräg nach oben zum Versteifungsring 18 hin erstrecken, auf den oberen Teil
des Versteifungsringes 18 übertragen, wobei sie einer entsprechenden Druckbeanspruchung
ausgesetzt sind.
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Da die oberen Enden der Streben 29 am oberen Teil des Beton-Versteifungsringes
18 oberhalb von dessen Quer-Trägheitsachse 60 (F i g. 3) verankert sind, rufen die
durch das Gas vom ringförmigen Außenteil 20 her wirkenden Kräfte ein Drehmoment
um den Versteifungsring 18 in Richtung des Pfeiles 61 hervor. Zu gleicher Zeit bewirken
die durch das unter dem Mittelteil 19 des Bodens 17 befindliche Gas hervorgerufenen
aufwärts gerichteten Kräfte in den Stützen 33, 34 und 35 entsprechende Druckkräfte,
die auf die Seile 36 und 36a übertragen werden, wodurch diese gespannt werden. Die
so in die Seile 36 und 36 vom Gasdruck her über den Mittelteil 19 des Bodens 17
übertragenen Zugkräfte werden auf die Verbindungslappen 38 übertragen und von dort
auf den unteren Teil des Versteifungsringes 18, in welchem sie ein Drehmoment in
Richtung des in F i g. 3 eingetragenen Pfeiles 62 hervorrufen.
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Die durch den Gasdruck über den ringförmigen Außenteil 20 und über
den Mittelteil 19 des Bodens 17 auf den Beton-Versteifungsring 18 übertragenen Drehmomente
wirken also in entgegengesetzten Richtungen und heben sich damit bei der beschriebenen
Konstruktion des Abschlußkörpers gegenseitig praktisch auf.
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Zu beachten ist noch, daß der auf den entlang der zylindrischen senkrechten
Stützwand 28 gehaltenen Teil der Dichtmanschette 24 wirkende Gasdruck eine in radialer
Richtung nach innen wirkende Kraft gegen diese Stützwand 28 und damit zugleich gegen
die Wandkonstruktion 26, 27, 28 entlang dem Umfang des Abschlußkörpers hervorruft.
Ein Teil dieser Kraft wird über die Streben 32 unmittelbar in radialer Richtung
schräg nach unten auf den Versteifungsring 18 übertragen, während ein anderer Teil
über den ringförmigen Außenteil 20 und die Streben 29 ebenfalls auf den Versteifungsring
18 übertragen wird.
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Man kann in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Abschlußkörper statt
der Dichtmanschette 24 auch andere bekannte Dichtvorrichtungen verwenden, z. B.
übliche Fett- oder Teerabdichtungen, wozu die Wandkonstruktion 26, 27, 28 am äußeren
Umfang des Bodens 17 mit Rollen bzw. Walzen versehen wird, die in bekannter Weise
an der Innenseite der Seitenwand 10 des Behälters abgestützt sind und den Abschlußkörper
führen.
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Verwendet man Abdichtungen der letztgenannten Art, so werden die
auf Wandkonstruktion 26, 27, 28 von den Rollen bzw. Walzen aus in radialer Richtung
von der Außenseite her einwirkenden Kräfte in gleicher Weise über die Streben 32
und die weiteren Teile der Konstruktion unmittelbar auf den Versteifungsring 18
übertragen.
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Gewünschtenfalls können der innere und der äußere Kranz 21 bzw. 22
gemäß den F i g. 1 bis 4 auch derart ausgeführt sein, daß diese beiden Kränze 21,
22 wieder entfernt werden können, wenn der Beton-Versteifungsring 18 fertiggestellt
bzw. fertiggegossen ist. In diesem Fall dürfen die genannten Kränze 21, 22 natürlich
nicht miteinander oder mit den anderen Teilen des Abschlußkörpers fest verbunden
sein. Es kann jedoch gerade hierbei zweck-
mäßig sein, den Versteifungsring 18 auf
dem Boden 17 mittels an diesen angeschweißter und in den unteren Teil des Versteifungsringes
18 eingebetteter (nicht dargestellter) Ösen od. dgl. zu verankern.
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Ruht der Abschlußkörper auf den in F i g. 2 dargestellten Stützen58,
so dient der Versteifungsring 18, dessen Gewicht den größten Teil des Gesamtgewichtes
des Abschlußkörpers ausmachen kann, ebenfalls als Hauptversteifungselement des Abschlußkörpers.
In diesem Fall wird das Gewicht des ringförmigen Außenteiles 20, des Bodens 17 und
der auf diesem befindlichen Wandkkonstruktion 26, 27, 28 in erster Linie über die
schrägen Streben 29 auf den Versteifungsring 18 übertragen, die nunmehr als Zugstreben
dienen, und weiterhin über die Stangen 25, die nunmehr Druckkräfte übertragen. Das
Gewicht des Mittelteilesl9 des Bodens 17 wird auf den Versteifungsring 18 entweder
über die Kränze 21 und 22 oder im Fall, daß diese Kränze nach der Herstellung des
Versteifungsringes 18 wieder entfernt wurden, über die vorgenannten Ösen, mittels
welcher der Versteifungsring 18 am Boden 17 verankert ist, übertragen. Da die Stützen
58, die sich im Inneren des Behälters unmittelbar unterhalb des Versteifungsringes
18 befinden, allein zum Tragen des Gewichtes des Versteifungsringes 18 und der übrigen
Teile des Abschlußkörpers dienen, können sie und die zugehörigen Führungsrohre 50
in radialer Richtung des Abschlußkörpers so verteilt werden, daß im Beton des Versteifungsringes
18 unzulässige Beanspruchungen vermieden werden, wenn er auf den Stützen 58 ruht.
Im oberen Teil des Versteifungsringes 18 können noch konzentrische Verstärkungsringe
63 eingebettet sein, wie aus den Fig.3 und 4 hervorgeht, um die Zugbeanspruchungen,
denen gewisse Teile des Betons beim Aufruhen des Abschlußkörpers auf den Stützen
58 ausgesetzt sein können, zu verringern.
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In den Fi g. 6 und 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Abschlußkörpers dargestellt, der in einem Behälter angeordnet ist, der zur Speicherung
leichtfiüchtiger Flüssigkeiten dienen kann und in welchem der gasförmige Anteil
des Inhalts in einem oberhalb der Flüssigkeit befindlichen Raum unter einem bestimmten
Druck gehalten wird.
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Wie nachstehend noch erläutert wird kann ein solcher Abschlußkörper
nicht nur dazu verwendet werden, das letztgenannte Gas unter einem Überdruck zu
halten, sondern er kann auch dazu dienen, dieses Gas unter einem geringeren Druck,
als dem Atmosphärendruck entspricht, zu halten.
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Der Behälter besteht aus einem kreisförmigen, unten aufruhenden Boden
70 und einer zylindrischen senkrechten Seitenwand 71, an deren oberem Ende ein Dachteil
72 anschließt, der sich in radialer Richtung schräg nach innen oben erstreckt, wie
es aus F i g. 6 hervorgeht. Der Dachteil 72 ist einerseits auf der zylindrischen
Seitenwand 71 des Behälters und andererseits auf einer Anzahl Pfosten 73 abgestützt,
die mit ihren unteren Enden auf dem Boden 70 des Behälters aufruhen und deren obere
Enden mit der Seitenwand 71 des Behälters noch über Sparren 74 verbunden sein können.
Der Dachteil 72 und die Pfosten 73 tragen eine mittlere senkrechte Gaskammer, wobei
sich der erfindungsgemäße Abschlußkörper im oberen Teil dieser ebenfalls zum Behälter
gehörigen Gaskammer befindet, welche im wesentlichen aus einer zylindrischen senkrechten
Wand
75 besteht, die am inneren Rand des bis zu den oberen Enden der Pfosten 73 reichenden
Dachteiles 72 angeschweißt oder in anderer Weise gasdicht befestigt ist.
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Der obere Teil der Gaskammer des Behälters ist gegenüber Regen od.
dgl. durch ein Dach 76 wasserdicht abgeschlossen, welches durch Sparren 77 und Querbalken
78 versteift sein kann, damit das Dach 76 auch gegebenenfalls auftretenden Schneebelastungen
oder Windkräften gewachsen ist. Das in dieser Weise dichte Dach 76 ist mit (nicht
dargestellten) Entlüftungsöffnungen versehen, so daß der oberhalb des nachstehend
noch näher beschriebenen Abschlußkörpers der Gaskammer befindliche Innenraum des
Behälters mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht.
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Der Abschlußkörper weist einen kreisförmigen halbelastischen Boden
79 auf und kann durch Zusammenschweißen einer Anzahl dünner Bleche geeigneter Form
hergestellt sein. Der Boden 79 ist entlang seinem äußeren Umfang mit einer senkrechten
Einfassung 80 versehen, innerhalb der auf dem Boden 79 konzentrisch zur Mitte desselben
ein Versteifungsring 81 befestigt ist. Dieser Versteifungsring 81 besteht aus einem
ringförmigen Stahlträger, dessen Querschnitt ein U-Profil aufweist. Der untere Schenkel
dieses Versteifungsringes 81 ist am Boden 79 z. B. angeschweißt, so daß er diesen
in einen vom Versteifungsring 81 umgebenen Mittelteil 82 und in einen ringförmigen
Außenteil 83 unterteilt, der sich entlang der Außenseite des Versteifungsringes
81 bis zur Einfassung 80 hin erstreckt. Vom Mittelteil 82 führen Streben 84 in radialen
Richtungen schräg nach oben außen bis zum oberen Teil des Versteifungsringes 81,
wo sie z. B. angeschweißt sind, während die anderen Enden der Streben 84 in gleicher
Weise am Mittelteil 82 des Bodens 79 befestigt sind.
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In entsprechender Weise erstrecken sich vom unteren Rand der Einfassung
80 aus in radialen Richtungen schräg nach innen oben eine Anzahl Streben 85, die
ebenfalls am oberen Teil des Versteifungsringes 811 befestigt sind. Wie nachstehend
noch im einzelnen erläutert wird, übertragen die Streben 84 und 85 auf den Versteifungsring
88 einen großen Teil derjenigen Kräfte, die auf den Mittelteil 82 und den Außenteil
83 des Bodens 79 einwirken, wenn der Abschlußkörper in Betrieb bzw. in Bewegung
ist.
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Der zwischen der äußeren Umfangsfläche der Einfassung 80 des Abschlußkörpers
und der Innenfläche der zylindrischen Seitenwand 75 der Gaskammer befindliche Zwischenraum
des Behälters ist in bekannter Weise durch ein flexible ringförmige Dichtmanschette
86 od. dgl. abgedichtet, die mit ihrem einen Rand an der Einfassung 80 und mit ihrem
anderen Rand an der Innenseite der zylindrischen Seitenwand 75 dicht befestigt ist
und eine senkrechte Bewegung des kolbenartigen Abschlußkörpers nach unten in das
Innere des Behälters hinein zuläßt, wobei sie jederzeit ein Entweichen von Gas entlang
dem Umfang des Abschlußkörpers verhindert.
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Der Abschlußkörper ist gemäß den F i g. 6 und 7 durch zwei Gewichtsausgleichsysteme
in seiner Gleichgewichtslage gehalten, wobei jedes einzelne System dem bereits beim
ersten Ausführungsbeispiel an Hand der F i g. 1 bis 4 beschriebenen entspricht.
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Gemäß den F i g. 6 und 7 dienen zum Gewichtsausgleich zwei voneinander
getrennte, gegeneinander
um 900 versetzte Seilzugpaare 87, 92 und 94, 95 (vgl. insbesondere
F i g. 7). Das eine davon weist das Seil 87 auf, das an der einen Seite des Versteifungsringes
81 angreift (Fig. 6) und von dort aus nach oben durch eine öffnung des - im übrigen
dichten - Daches 76 bis zu einer auf dem Dach 76 gelagerten Seilrolle 88 ragt, von
der aus es den Behälter in Querrichtung bis zu einer an der anderen Seite des Daches
76 gelagerten Doppelseilrolle 89 überquert. Von dieser Doppelseilrolle 89 aus verläuft
das Seil 87 oberhalb des Dachteiles 72 schräg nach außen unten bis zu einer weiteren
Doppelseilrolle 90, die am äußeren Rand des Dachteiles 72 gelagert ist, und endet
schließlich an einem unterhalb der Doppelseilrolle 90 frei an ihm aufgehängten Gegengewicht
91.
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An der der Befestigungsstelle des Seiles 87 gegen überliegenden Seite
ist am Versteifungsring 81 das zweite Seil 92 des Seilzugpaares 87, 92 befestigt.
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Dieses Seil 92 ragt ebenfalls nach oben durch das Dach 76 hindurch
bis zu einer dort gelagerten Umlenkrolle 93, von der aus es ebenfalls über die Doppelseilrollen
89 und 90 bis zum Gegengewicht 91 verläuft. Das Seilzugpaar 87, 92 gehört zum einen
Gewichtsausgleichsystem, während zum anderen Gewichtsausgleichsystem die beiden
Seile 94 und 95 gehören, die am Versteifungsring 81 ebenfalls an zwei gegenüberliegenden
Seiten befestigt sind und von dort durch das Dach 76 nach oben ragen, wo sie über
Umlenkrollen 96 und 97 sowie über zwei Doppelseilrollen 98 und 99 bis zu einem mit
ihnen verbundenen Gegengewicht 100 verlaufen.
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Aus der vorbeschriebenen Anordnung der beiden Gewichtsausgleichsysteme
ergibt sich für den Fall, daß der Abschlußkörper aus irgendeinem Grund aus seiner
horizontalen Lage ausweichen sollte, daß die Seile 87, 92, 94 und 95 ihn durch das
Zusammenwirken der Gegengewichte 91 und 100 in der bereits im Zusammenhang mit dem
in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Abschlußkörper beschriebenen Weise wieder in seine
normale horizontale Lage zurückbringen. Die beiden vorgenannten Seilzugpaare 87,
92 und 94, ges und die Gegengewichte 91 und 100 erlauben außerdem aber auch eine
senkrechte Verschiebung des Abschlußkörpers innerhalb des Behälters, wenn man das
im Behälter befindliche Gasvolumen vergrößern oder verringern will. Diesbezüglich
sei bemerkt, daß die tiefste Lage des Abschlußkörpers innerhalb des Behälters durch
die Länge der Dichtmanschette86 bestimmt wird und in F i g. 6 gestrichelt gezeigt
ist, während die höchste Lage des Abschlußkörpers durch die Querbalken 78 des Daches
76 bestimmt wird, indem sich der Versteifungsring 81 des Abschlußkörpers in seiner
höchsten Lage an die Unterseite dieser Querbalken 78 anlegt.
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Die im unteren Teil des Behälters (gemäß den F i g. 6 und 7) befindliche
leichtflüchtige Flüssigkeit 101 kann durch eine übliche (nicht dargestellte) Zuführungsleitung
in den Behälter einführbar sein. Die von der Flüssigkeit 101 aufsteigenden verdampften
bzw. vergasten Anteile sammeln sich in dem zwischen der Oberfläche der Flüssigkeit
101 und der Unterseite des Bodens 79 des Abschlußkörpers befindlichen Raum an, wobei
der Druck dieses Gasbestandteiles des Behälterinhaltes vom Verhältnis zwischen Gesamtgewicht
des Abschlußkörpers und Gesamtgewicht der beiden Gegengewichte 91 und
100
abhängt. Häufig ist es wünschenswert, daß das Gesamtgewicht der Gegengewichte 91
und 100 etwas unterhalb des Gesamtgewichtes des Abschlußkörpers liegt, damit letzterer
auf dem Gasanteil des Behälterinhaltes ruhen bzw. »schwimmen« und damit dem Gas
einen leichten Überdruck erteilen kann.
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Der Versteifungsring81 wirkt zugleich als Torsions- und Versteifungselement.
Die vom Gas auf den von ihm eingeschlossenen Mittelteil 82 ausgeübten Kräfte haben
in den inneren Streben 84 und die durch das Gas auf den ringförmigen Außenteil 83
ausgeübten Kräfte in den äußeren Streben 85 Druckbeanspruchungen zur Folge. Diese
auf die Streben 84 und 85 einwirkenden Druckbeanspruchungen werden auf den Versteifungsring
81 übertragen, wobei die über die Streben 84 übertragenen Kräfte am Versteifungsring
81 ein Drehmoment um dessen Querschnittsachse in dem einen Sinn hervorrufen, während
die über die Streben 85 auf den Versteifungsring 81 einwirkenden Kräfte in diesem
ein Drehmoment im entgegengesetzten Sinn hervorrufen. Die beiden Drehmomente um
den Versteifungsring 81 halten sich dabei mehr oder weniger die Waage und heben
sich dadurch mehr oder weniger auf, so daß die von dem Versteifungsring 81 aufzunehmenden
Torsionsbeanspruchungen auf ein Minimum herabgesetzt sind.
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Infolge dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des Abschlußkörpers kann
dessen mit dem Versteifungsring 81 zusammenwirkende Versteifungskonstruktion außerordentlich
einfach und entsprechend leicht ausgeführt sein, wodurch sich die Gesamtkonstruktion
des Abschlußkörpers vereinfacht und die Herstellungskosten erheblich gesenkt werden
können.
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Wird im Gegensatz zur vorbeschriebenen Ausführung das Gesamtgewicht
der Gegengewichte 91 und 100 etwas größer als das Gesamtgewicht des Abschlußkörpers
gewählt, so kann der unter ihm befindliche Gasanteil des Behälterinhaltes auch unter
einem geringeren Druck als dem Außendruck gehalten werden, wobei die Gegengewichte
91 und 100 den Abschlußkörper trotz des auf die Oberseite seines Bodens 79 wirkenden
Atmosphärendruckes entsprechend anheben. Hierbei sind die Streben 84 und 85 infolge
des auf die Oberseiten des Mittelteiles 82 und des ringförmigen Außenteiles 83 des
Bodens 79 einwirkenden Atmosphärendruckes Zugbeanspruchungen ausgesetzt, die ebenfalls
auf den Versteifungsring81 übertragen werden und in diesem in entgegengesetztem
Sinn wirkende Drehmomente hervorrufen, die sich mehr oder weniger ausgleichen und
die von dem Versteifungsring 81 aufzunehmenden restlichen Torsionsbeanspruchungen
auf ein Minimum herabsetzen.
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Auch wenn der Gasanteil des Inhaltes des in den Fig. 6 und 7 dargestellten
Behälters in der zuletzt beschriebenen Weise unter einem Unterdruck (gegenüber dem
Atmosphärendruck) gehalten wird, kann der Abschlußkörper trotzdem in senkrechter
Richtung verschoben werden, um Zunahmen oder Verringerungen des Behälterinhaltes
auszugleichen.
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Dabei ist es im Fall der Speicherung des Behälterinhaltes unter Unterdruck
wünschenswert, eine zusätzliche Absteifungsvorrichtung für die Dichtmanschette76
vorzusehen, die diese vor allem bei der untersten Lage des Abschlußkörpers abstützt.
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Die Absteifungsvorrichtung kann aus einer Anzahl mit Abstand untereinander
gehaltener Ringe 102 bestehen, die z. B. an den Pfosten 73 in der aus F i g. 6 hervorgehenden
Lage gehalten sind.