DE1434588B1 - Zum Speichern eines verfluessigten Gases dienender Behaelter in Form einer Ausnehmung an der Erdoberflaeche - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen zum Speichern eines Erdreichbewegung verformt und dadurch eine Überverflüssigten Gases dienenden Behälter in Form einer tragung der Erdreichbewegung auf den über der Erd-Ausnehmung an der Erdoberfläche, dessen Wandung oberfläche gehaltenen Dachrandabschnitt verhindert, durch das eine gefrorene Flüssigkeit als Abdichtung Da die in die Rinne eingefüllte Flüssigkeit sogleich enthaltende Erdreich gebildet ist und der mit einem 5 nach Beendigung des Füllvorganges erstarrt, wird Leitungssystem zum Einfüllen und Entleeren des gewährleistet, daß die Membran, die sich während verflüssigten Gases sowie einem die Ausnehmung des Füllvorganges entsprechend der Erdbewegung abdeckenden, außen gegenüber dem Erdreich ab- verformte, dann mit dem Erdreich eine feste Abgedichteten wärmeisolierten Dach versehen ist. dichtung bildet. Dadurch ist sichergestellt, daß der

Als verflüssigte Gase kommen hierbei Flüssigkeiten io Behälter nach Beendigung des Füllvorganges hermein Betracht, die bei atmosphärischem Druck bei einer tisch abgeschlossen wird, so daß ein Entweichen des unter der Umgebungstemperatur liegenden Tempe- verdampften verflüssigten Gases am Rand des Daches ratur sieden, z. B. verflüssigtes Erdgas, Methan oder nicht mehr auftreten kann.

verflüssigte Petroleumgase, wie Äthan, Propan und In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß es

Butan. 15 zwar bei einem Behälter zum Speichern von öl, der

Ein Behälter der eingangs beschriebenen Art ist durch eine ausbetonierte Ausnehmung in der Erdbereits vorgeschlagen worden. Das wärmeisolierte oberfläche gebildet ist, bekannt ist, eine den oberen Dach ist dabei aus einem beliebigen Material her- Rand des Behälters umschließende, gleichfalls ausgestellt, wie beispielsweise Stahl, insbesondere Koh- betonierte Rinne im Erdreich vorzusehen, die mit lenstoffstahl, Aluminium oder Holz. Die wärme- 20 einer Abdichtflüssigkeit gefüllt ist und in die ein nach isolierende Schicht des Daches ist entweder auf der unten reichender äußerer Randabschnitt des den Ober- oder der Unterseite des Daches oder auf Behälter abdeckenden Daches hineinragt. Dieser beiden Seiten des Daches angebracht. äußere Randabschnitt besteht aber, wie auch der

Die Abdichtung am Außenrand des wärmeisolier- übrige Teil des Daches, aus Beton und ist deshalb

ten Daches wird bei dem vorgeschlagenen Behälter 25 nicht nachgiebig, so daß beim Füllen des bekannten

dadurch erzielt, daß sich das wärmeisolierte Dach Behälters mit einem verflüssigten Gas gerade die

mit dem äußeren Randabschnitt in das Erdreich am Nachteile auftreten würden, die mit der Erfindung

oberen Rand der Ausnehmung hineinerstreckt und vermieden werden.

daß auf der Erdoberfläche am Rand des Daches eine Um sicherzustellen, daß die in die Rinne eingefüllte

Betonschicht vorgesehen ist, die von einer auch auf 30 Flüssigkeit nicht zu früh erstarrt, sondern erst dann

dem Dach aufliegenden Schicht aus wärmeisolieren- gefriert, wenn der Behälterfüllvorgang abgeschlossen

dem Werkstoff, wie Perlit oder Glaswolle, über- ist, ist zweckmäßigerweise die Erstarrungstemperatur

deckt ist. dieser Flüssigkeit gleich oder etwas höher als die

Diese Maßnahmen zum Abdichten des Behälters Temperatur, welche das die Rinne umgebende Erd-

am Außenrand des wärmeisolierten Daches haben 35 reich bei gefülltem Behälter schließlich annimmt,

den Nachteil, daß sie nicht die Bewegung des Erd- Praktische Versuche ergaben für die Lagerung von

reiches beim Einfüllen eines verflüssigten Gases in verflüssigtem Erdgas, daß die Erstarrangstemperatur

die Ausnehmung berücksichtigen, so daß das Erdreich der Flüssigkeit etwa bei —90° C liegen soll,

in dem wärmeisolierten Dach Spannungen erzeugt, Als die Rinne im Erdreich ausfüllende Flüssigkeit

die Verformungen des Daches und sogar Undichtig- 40 eignet sich sehr gut n-Heptan oder n-Oktan.

keiten zur Folge haben können. Die erfindungsgemäß vorgesehene Membran kann

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den aus nichtrostendem Stahl, Aluminium oder irgendvorgeschlagenen Erdbehälter zum Aufnehmen eines einem kältebeständigen Material bestehen. Vorzugsverflüssigten Gases so zu verbessern, daß Spannungen weise ist die Membran gewellt, damit sie sich entin dem wärmeisolierten Dach als Folge der Bewegung 45 sprechend der Bewegung des Erdreiches bequem des Erdreiches beim Einfüllen oder Entleeren eines verformen kann.

verflüssigten Gases in bzw. aus der Ausnehmung Es ist zweckmäßig, wenn die Wellung der Mem-

völlig vermieden werden. bran an ihrem oberhalb der Erdoberfläche liegenden

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch Abschnitt waagerecht und an ihrem in die Rinne im gelöst, daß der äußere Randabschnitt des Daches 50 Erdreich hineinreichenden unteren Endabschnitt oberhalb der Erdoberfläche gehalten ist und zur senkrecht verläuft. Dadurch wird gewährleistet, daß Abdichtung gegenüber dem Erdreich am Rand- die Membran sowohl in Umfangsrichtung als auch abschnitt des Daches eine sich längs des gesamten in Richtung vom Dach zur Rinne gleich gut verform-Dachumfanges nach unten erstreckende verformbare bar ist. Außerdem wird durch die Wellung der Mem-Membran befestigt ist, die für die Dämpfe des ge- 55 bran an ihrem unteren Endabschnitt erreicht, daß speicherten verflüssigten Gases undurchlässig ist und in der Membran, wenn die in der Rinne enthaltene mit ihrem unteren Rand in eine Rinne im Erdreich Flüssigkeit gefriert, keine Wärmespannungen aufhineinragt, welche eine bei Umgebungstemperatur treten können.

nicht erstarrende Flüssigkeit enthält, die infolge der Wenn neben der verformbaren Membran eine

durch das Füllen des Behälters mit dem verflüssigten 60 zweite, für die Dämpfe des verflüssigten Gases

Gas eintretenden Temperaturerniedrigung erstarrt. undurchlässige, sich längs des gesamten Dachumfan-

Durch die Erfindung wird erreicht, daß sich das ges von dem äußeren Randabschnitt des Daches aus

Erdreich beim Füllen bzw. Entleeren des Behälters nach unten erstreckende Membran vorgesehen ist,

ungehindert bewegen kann und daß Verformungen deren unterer Rand gegenüber dem Erdreich abge-

und damit etwaige Undichtigkeiten in dem wärme- 65 dichtet ist und welche mit Abstand außerhalb der

isolierten Dach des Behälters nicht auftreten können, verformbaren Membran liegt, wird der Vorteil er-

da die die Abdichtung am äußeren Randabschnitt reicht, daß der von dem äußeren Randabschnitt des

des Daches bildende Membran sich entsprechend der Daches, dem Erdreich und den beiden Membranen

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abgegrenzte Raum zur zusätzlichen Wärmeisolierung rohre 1 bis in eine undurchlässige Schicht unterhalb

mit einem inerten Gas gefüllt werden kann. der Ausnehmung 4 erstrecken, falls eine solche

Für den Fall, daß die in dem Erdreich enthaltene Schicht in einem nicht zu großen Abstand unterhalb und als Abdichtung des Behälters wirkende Flüssig- des Bodens der Ausnehmung 4 vorhanden ist.
keit mittels Gefrierrohre gefroren wird, die in gleich- 5 Sobald das Erdreich in genügendem Ausmaß gemäßigen Abständen um die den Behälter bildende froren ist, kann dann die Ausnehmung 4 ausgehoben Ausnehmung herum senkrecht in das Erdreich ein- werden. Die Ausnehmung 4, die im gezeigten Ausgesteckt und mit einem Kühlmittel durchströmt wer- führungsbeispiel einen kreisrunden Grundriß besitzt, den, können zum Halten des äußeren Randabschnit- kann mit einer Auskleidung versehen werden, welchetes des Daches oberhalb der Erdoberfläche diese io z. B. aus grober Baumwolle besteht, um eine Ver-Gefrierrohre dienen. unreinigung des Behälterinhalts auszuschalten. Um

Die zweite Membran kann aus Metall, Holz, ferner die Abdampfverluste im Anfangsstadium der Gummi oder Segeltuch bestehen, und sie kann eben- Lagerung zu verringern, kann die Wandung der Ausfalls in eine im Erdreich vorgesehene Rinne hinein- nehmung 4 mit einem billigen, nicht flüssigkeitsragen, die mit einer Abdichtungsflüssigkeit gefüllt ist. 15 dichten Isoliermaterial ausgekleidet werden, z. B. mit Da sich diese Rinne in größerer Entfernung vom Hobelspänen, die in Wachs oder gefrorenes Mineralöl Einflußbereich der tiefen Temperaturen des Behälters eingebettet sind. Alternativ dazu können auch Glasbefindet, benötigt man in diesem Fall keine Abdich- fasermatten als Isolation Verwendung finden,
tungsflüssigkeit mit besonderen Eigenschaften, viel- Im Anschluß daran wird zwischen der Ausnehmehr kann in die Rinne einfaches Leitungswasser ²⁰ mung 4 und den Gefrierrohren 1 eine den oberen eingefüllt werden. Rand der Ausnehmung 4 in Abstand umschließende

Damit das wärmeisolierte Dach sich ungehindert Rinne 5 an der Erdoberfläche ausgehoben. Außerdem

in radialer Richtung ausdehnen und zusammenziehen wird eine kleinere ringförmige Rinne 6 außerhalb der

kann, ruht das Dach zweckmäßigerweise an seinem Gefrierrohre 1 im Erdreich vorgesehen, und zwar an

äußeren Randabschnitt auf mit einer Metallverklei- ²5 einer Stelle, an der sich dann der äußere Rand eines

duns versehenen Holzklötzen gleitend auf. die Ausnehmung 4 abdeckenden Daches 7 befindet.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schema- Das Dach 7, das einen kreisförmigen Grundriß

tischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen besitzt und dessen tragender Teil aus Aluminium oder

näher erläutert. Kohlenstoffstahl besteht, ist an der Unterseite mit

F i g. I zeigt in einem senkrechten Schnitt einen 30 radial angeordneten, als Versteifungen wirkenden

erfindunssgemäßen Behälter; Doppel-T-Trägern 8 (F i g. 3) sowie mit einer Wärme-

F i g. II zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus isolation 9 aus Polyurethan- oder Polystyrol-Schaum

F i s. I; versehen.

F i g. ΙΠ zeigt einen in noch größerem Maßstab Der äußere Randabschnitt des Daches 7 ist ober-

darsestellten Ausschnitt aus Fig. Π; 35 halb der Erdoberfläche gehalten. Hierzu ruht er auf

Fig. IV zeigt die Anordnung nach Fig. ΙΠ. bei Holzklötzenil auf, die eine Metallverkleidung 12

Betrachtung derselben von der Mittelachse des Be- aufweisen und von Tragorganen 10 getragen sind,

hälters aus, während Um das Dach 7 entgegen dem im Inneren des Behäl-

F i g. V eine der F i g. Π entsprechende Darstellung ters herrschenden Gasdruck niederzuhalten, erstrek-

eines abgewandelten erfindungsgemäßen Behälters 4° ken sich Zugstangen 13 von den Trägern 8 zu den

zeigt, Tragorganen 10.

Bei der Herstellung des Behälters wird an einer Zum Abdichten des Zwischenraumes zwischen Stelle der Erdoberfläche die in dem Erdreich dem Dach 7 und dem Rand der Ausnehmung 4 ist ursprünglich vorhandene oder künstlich in das Erd- an dem äußeren, oberhalb der Erdoberfläche befindreich eingeführte Flüssigkeit mit Hilfe von Gefrier- 45 liehen Randabschnitt des Daches 7 eine sich längs rohren 1 gefroren, welche um die später noch her- des gesamten Dachumfanges nach unten erstreckende zustellende, den Behälter bildende Ausnehmung 4 verformbare Membran 14 angeschweißt, die mit herum in das Erdreich eingesteckt worden sind. Jedes ihrem unteren Rand in die Rinne 5 im Erdreich Gefrierrohr 1 besteht aus einem am unteren Ende hineinragt. Die verformbare Membran 14 ist an geschlossenen sowie einem am unteren Ende offenen 5<> ihrem oberhalb der Erdoberfläche liegenden AbRohr, die ineinandergefügt sind und aus Aluminium schnitt waagerecht und an ihrem in die Rinne 5 bestehen. Die inneren und äußeren Rohre sind an hineinragenden unteren Abschnitt senkrecht gewellt, ringförmige Verteilerleitungen 2 und 3 angeschlossen, so daß sie sowohl in Umfangsrichtung als auch senkso daß ein Kühlmittel, z. B. kaltes flüssiges Propan, recht dazu verformbar ist.

von der Ringleitung 2, die an eine hier nicht gezeigte 55 Die Rinne 5 ist mit einer bei Umgebungstempera-Kühlanlage angeschlossen ist, längs jedes inneren tür nicht erstarrenden Flüssigkeit gefüllt, die erstarrt, Rohres nach unten und durch den Ringraum zwi- sobald der Behälter gefüllt ist. Die Höhe dieser sehen jedem inneren und äußeren Rohr wieder nach Temperatur richtet sich nach der Temperatur des oben strömt, um über die Ringleitung 3 zur Kühl- gespeicherten verflüssigten Gases sowie nach dem anlage zurückzugelangen. Die Zahl der Kühlrohre ^6o Abstand der Rinne 5 vom Rand der Ausnehmung 4. richtet sich nach dem Durchmesser der anzulegenden Geeignete Flüssigkeiten zum Füllen der Rinne 5 sind Ausnehmung 4 und kann für eine Ausnehmung 4 mit z. B. n-Heptan, n-Oktan, n-Propan, n-Butylalkohol, einem Durchmessser von 6 m zwischen 18 und 30 der Monoäthyläther von Äthylenglycol, Äthylacetat, und für eine Ausnehmung 4 mit einem Durchmesser Isopropylalkohol und geeignete Mineralölfraktionen, von 30 m zwischen 80 und 120 liegen. Die Rohre 65 Bei der Speicherung von n-Propan verwendet man sollen so lang sein, daß sie z. B. um 2 m nach unten in der Rinne 5 Flüssigkeiten, deren Erstarrungsüber den Boden der herzustellenden Ausnehmung4 temperatur etwa bei —10°C liegt, z.B. geeignete hinausragen. Vorzugsweise sollen sich die Gefrier- Gemische von Wasser mit Äthylenglycol oder Iso-

propylalkohol. In manchen Fällen kann man auch lediglich Wasser oder wachsähnliche Mineralöle verwenden.

Wie aus den F i g. I und II hervorgeht, ist am äußeren Rand des Daches 7 eine zweite, sich längs des gesamten Dachumfanges erstreckende, für die Dämpfe des verflüssigten Gases undurchlässige Membran 15 vorgesehen, deren unterer Rand in die Rinne 6 im Erdreich hineinragt. Die Rinne 6 ist mit einer Abdichtungsflüssigkeit, z. B. einer Bitumenmischung gefüllt, welche den unteren Rand der Membran 15, die aus dem gleichen Werkstoff wie die Membran 14 hergestellt sein kann, vollständig in sich einschließt und eine einwandfreie Abdichtung bildet.

Der von dem äußeren Randabschnitt des Daches Ί, dem Erdreich und den beiden Membranen 14 und 15 abgegrenzte Raum wird mit einem inerten Gas, wie Stickstoff oder Kohlendioxid, durchspült.

Der Behälter ist auch mit einem Gasauslaß sowie mit einem Leitungssystem und Pumpen zum Einfüllen und Entleeren des verflüssigten Gases ausgestattet, die aber nicht näher beschrieben werden. Es sei nur bemerkt, daß sich die benötigten Leitungen in diesem Fall von der Ausnehmung 4 aus senkrecht durch das Dach 7 nach oben erstrecken.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. V ist nur die verformbare Membran 14 vorgesehen. Außerdem sind die Tragorgane 10 gegenüber dem oben beschriebenen Behälter um 90° gedreht, so daß jetzt ihre Flachseiten dem Behältermittelpunkt zugewandt sind. Ferner ist ein Träger 16 vorgesehen, der sich längs des gesamten Behälterumfangs erstreckt und auf mit einer Metallverkleidung 12 versehenen Holzklötzen 11 aufruht. Der Träger 16 ist mit der Metallverkleidung 12 gleitend verbunden, damit er waagerechte Bewegungen ausführen kann. Die Holzklötze 11 liegen dabei auf Tragorganen 10 auf, die in Abstand außerhalb der die Ausnehmung 4 umschließenden Rinne 5 auf der Erdoberfläche aufsitzen. Das Dach 7, das keine radialen Versteifungsträger besitzt, ist mit dem Träger 16 an der Stelle 17 verschweißt. Eine Wärmeisolation 18 erstreckt sich von der Unterseite des äußeren Randabschnittes des Daches 7 längs der Tragorgane 10 nach unten zum Erdboden hin.

Zum Füllen und Entleeren des in F i g. V gezeigten Behälters sind Rohrleitungen 19 und 20 vorgesehen, die sich nicht nach oben durch das Dach 7 erstrecken, sondern am oberen Rand der Ausnehmung 4 im rechten Winkel umgebogen sind und durch die an dem äußeren Randabschnitt des Daches 7 angeschweißte verformbare Membran 14 hindurchtreten. Damit an dieser Durchtrittsstelle Dämpfe des in der Ausnehmung 4 gespeicherten verflüssigten Gases nicht nach außen entweichen können, sind an der Membran 14 Faltenbälge 21 und 22 befestigt, die mit ihren freien Enden die Rohrleitungen 19 und 20 eng umschließen. Die Faltenbälge 21 und 22 gewährleisten auch, daß sich die Leitungen 19 und 20 bei ihrer Zusammenziehung oder Ausdehnung gegenüber der verformbaren Membran 14 bewegen können, ohne daß ein Entweichen von Dämpfen an dieser Stelle möglich ist.

Wenn die Wärmeisolation 18 als gasundurchlässige Verkleidung ausgebildet ist, kann auch hier der Ringraum, der durch die Wärmeisolation 18, die Membran 14 sowie das Erdreich und die Unterseite des äußeren Randabschnittes des Daches 7 abgegrenzt wird, mit einem inerten Gas, wie Stickstoff, gefüllt werden, um eine zusätzliche Wärmeisolierung zu erhalten.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Zum Speichern eines verflüssigten Gases dienender Behälter in Form einer Ausnehmung an der Erdoberfläche, dessen Wandung durch das eine gefrorene Flüssigkeit als Abdichtung enthaltende Erdreich gebildet ist und der mit einem Leitungssystem zum Einfüllen und Entleeren des verflüssigten Gases sowie einem die Ausnehmung abdeckenden, außen gegenüber dem Erdreich abgedichteten wärmeisolierten Dach versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Randabschnitt des Daches (7) oberhalb der Erdoberfläche gehalten ist und zur Abdichtung gegenüber dem Erdreich am Randabschnitt des Daches (7) eine sich längs des gesamten Dachumfanges nach unten erstreckende verformbare Membran (14) befestigt ist, die für

ao die Dämpfe des gespeicherten verflüssigten Gases undurchlässig ist und mit ihrem unteren Rand in eine Rinne (5) im Erdreich hineinragt, welche eine bei Umgebungstemperatur nicht erstarrende Flüssigkeit enthält, die infolge der durch das Füllen des Behälters mit dem verflüssigten Gas eintretenden Temperaturerniedrigung erstarrt.

2. Behälter nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstarrungstemperatur der Flüssigkeit gleich oder etwas hoher als die Temperatur ist, welche das die Rinne (5) umgebende Erdreich bei gefülltem Behälter annimmt.

3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstarrungstemperatur der Flüssigkeit etwa bei — 90⁰C liegt.

4. Behälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch

gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit n-Heptan oder n-Oktan ist.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) gewellt ist.

6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellung der Membran (14) an ihrem oberhalb der Erdoberfläche liegenden Abschnitt waagerecht und an ihrem in die Rinne (5) im Erdreich hineinreichenden unteren Endabschnitt senkrecht verläuft.

7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine zweite, tür die Dämpfe des verflüssigten Gases undurchlässige, sich längs des gesamten Dachumfanges von aem äußeren Ranüabschnitt des Daches (7) aus nach unten erstreckende Membran (15), deren unterer Rand gegenüber dem Erdreich abgedichtet ist und welche mit Abstand außerhalb der verformbaren Membran (14) liegt, so daß der von dem äußeren Randabschnitt des Daches (7), dem Erdreich und den beiden Membranen (14, 15) abgegrenzte Raum mit einem inerten Gas füllbar ist.

8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Halten des äußeren Randabschnittes des Daches (7) oberhalb der Erdoberfläche zum Gefrieren des Erdreiches vorgesehene Gefrierrohre (2,3) dienen.

9. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach (7) an seinem äußeren Randabschnitt auf mit einer Metallverkleidung (12) versehenen Holzklötzen (11) gleitend aufruht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen