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Beschreibung Verstärkter Tank aus Plastik.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorratstanks und insbesondere
aut verstärkte Vorratstanks aus plastischen Werkstoffen.
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Plastische Werkstoffe sind zur Herstellung und Installierung von
Vorratstanks in @ehr geringem Umfange benutzt worden und nur für Tanks oder Behälter
von kleineren Ausmassen. Obwohl plastische Werkstoffe eine ausgezeichnete Beständigkeit
gegenUber einer grossen Anzahl von Chemitalien, eine gute Scnlagfestigkeit und ein
geringes Gewicht besitzen, Eigenschaften, die plastische Werkstoffe sehr wünschenswert
rur zahlreiche Anwendungen machen, scheinen bis heute dia Konstrukteure unzureichende
Werte Uber den Einfluss von starten Belastungen Uber längere Zeiten
zur
Verfügung zu haben. Die Konstrukteure mllssen somit den Krisobeffekt solcher Belastungen
bei Konstruktionen von plastischen Werkstoffen beachten, welche unter umstanden
zu gelegentlichen Brüchen führen können.
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Es ist weiterhin bekannt, dIng wenn verstärkte Polyester und Epoxyharze
mit Flüssigkeiten über längere Zeiten in Berührung gebracht werden, in diesem Falle
eine allmähliche Verringerung der Zugfestigkeit stattfindet. Bis zu welchem Grade
diese Erscheinung auftritt, ist im Augenblick noch unbekannt.
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Um diese unbekannten JakLoren auszugleichen, muss bei der Herstellung
von Tanks aus plastischen Werkstoffen ein sehr hoher Sicherheitsfaktor angewandt
werden, und aus diesem Grund werden im allgemeinen solche Tanks nur in geringen
Grössen aus plastischen Werkstofffen hergestellt.
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Durch die vorliegende Erfindung wird nunmehr ein Lagertank aus plastischen
Werkstoffen vorgeschlagen, der durch Anbringung von neuen Verstärkungsmitteln den
Aufbau und die Herstellung grosser Tanks ohne Ungewissheit und/oder aussergewöhnlich
hohe Sicherheitsfaktoren ermöglicht, die bisher beachtet werden mussten.
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Bin weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung betrifft ein
Verfahren
zur Herstellung von grossen Lqertanks aus verplastischen stärkten/Werkstoffen.
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Ein Lagertank gemäss der Erfindung ist - beispielsweise aut der beigefügten
Zeichnung dargestellt, die eine Vorderansicht des Tanks darstellt, wobei die Tankwandung
teilweise weggebrochen ist.
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Der lagertank aw plastischen Werkstoffen gemäss der Erfindung besitzt
Verstärkungen, welche aus einer Mehrzahl von hohen den Tank umgebenden Mildern aus
einem Werkstoff mit einer/ Zugfestigkeit bestehen, die den Aussenumfang des Tanks
umge. ben. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Kabel um den Kusseren
Umfang des Tanks schraubenförmig herumgewickelt, wodurch Ringspannungen in der noch
zu beschreibenden Weise autgenommen werden.
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Um die Konstruktion von grossen Lagertanks aus plastischen Werkstoffen
zu ermöglichen, werden Umwicklungskabel oder Bänder von einer hohen Zugfestigkeit
angewandt, um die Ringspannungen aufzunehmen. Der plastische Werkstoff dient lediglich
dazu, die Flüssigkeit aufzunehmen.
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Gemäss einem wesentlichen Merkmal der Erfindung muss das Verstärkungskabel
eine beträchtlich geringere Elastizität als der plastische Werkstoff besitzen, aus
dem der Tankbehälter aufgebaut wird. Die üblicherweise angewandten plastischen
Werkstoffe
besitzen einen Elastizitätsmodul von 70000 kg/cm2.
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Rostfreier Stahl besitzt einen Elastizitätsmodul von 200000 kg/cm2.
Wenn somit ein Stahlkabel fest um den äusseren Umfang eines Tanks schraubenlinienförmig
herumgewickelt wird' und an den Tankwandungen befestigt wird, um von diesen gehalten
zu werden, so wird durch die Belastung der' in den Tank enthaltenen Flüssigkeit
auf die Seitenwandungen des Tanks aus plastischem Werkstoff eine Dehnung der Tankwandungen
eintreten und dies. wird sich auf die Ringspannungen des umgebenden Kabels übertragen.
Der plastische Werkstoff wird demgemäss nur unter einer sehr geringen Spannung stehen.
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Es bestehen jahrelange Erfahrungen hinsichtlich der Anwendung von
Kabeln zur Aufnahme von schweren Belastungen über lange Zeiten, und es ist somit
möglich, ein Kabel auszuwählen, das der ru erwartenden Belastung standhalten wird,
und die Grösse, die physikalischen, Eigenschaften des Kabels und die Anzahl von
Kabelwindungen zu bestimmen.
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Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung können die Tanks aus einem
wasserdichten, mit Glasfaser verstärkten Polyester-, Bpoxg-, Phenol- oder einem
anderen synthetischen Harz bestehen, das in Form einer Schale oder eines Zylinders
migewandt wird. Wenn in. der vorliegenden Beschreibung von plastischein Werkstoffen:
die, Rede ist, so werden hierunter solche-Werkstoffe verstanden, die hinsichtlich
ihrer physikalischen
Eigenschaften den genannten Kunstharzen ähnlich
sind, und geeignet sind, Flüssigkeiten beliebiger Art aufzunehmen.
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Die Erfindung besteht also darin, dass eine- derartige Schale oder
ein Zylinder aMs plastischem Werkstoff lit, einer Mehrzahl von, ihn umgebenden Binders
mit einer hoben. Zugfestigkeit versehen ist, die an dem ausseren Umfang des Zylinder
oder dergl. angebracht sind. Dieses, eine hohe Zugfestigkeit aufweisende Material
muss aus' den schon angegebenen Gründen eine geringere Elastizität besitzen als
der, plastische Werkstoff.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der, Erfindung bestehen die
den Tank umgebenden Bänder aus einem einzigen schraubenlinienförmig herumgewickelten
Kabelstrang, der sich vom Boden bis zum oberen Rand des Tanks erstreckt.
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Da die Funktion der Verstärkungsmittel darin besteht, die Ringspannungen
aufzunehmen, ist darauf hinzuweisen, dass die Windungen des Kabels am W Bogen des
Tanks, wo die Spannungen al grössten sind, dichter aneinanderliegen als am oberen
Ende des Tanks, wo die Spannungen nicht so gross sind. FUr Jede Tankgrösse wird
es möglich sein, die Anzahl der erforderlichen Windungen zu berechnen und den Abstand
derselb'e'n, wobei die Grösse und die Festigkeit des verwendeten Kabels berücksichtigt
werden müssen.
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Das Kabel kann aus Stahl, Mon elmetall, Aluminium oder Jedem anderen
geeigneten Metall bestehen, oder auch aus Streifen
aus mit Glasfasern
verstärktem plastischem Werkstoff. Das Haupterfordernis besteht darin, dass diese
Windungen eine hohe Zugfestigkeit aufweisen und dass sie weniger elastisch sind
als der plastische Werkstoff, der zur Herstellung des Tanks selbst verwendet wird,
so dass die Ringspannungen sicher aufgenommen werden, wenn der Tank gefüllt ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch, auf, ein Vertahren zur
Herstellung von grossen Tankbehältern aus plastischen Werkstoffen. Sehr grosse Tankbehälter
können aus einzelnen Stücken hergestellt werden, wobei jedesStück aus einem Segment
besteht, die beim Zusammenbau aneinandergesetzt werden, um eine Mehrzahl von Schichten
zu bilden, die dann miteinander verbunden werden. Die Anzahl der Schichten, die
hierbei erforderlich sind, wird durch die Höhe des jeweiligen Tanks bestimmt. Gemäss
einem bevorzugten Verfahren zur Anwendung der Erfindung bei der Herstellung von
grossen vor ratstanks aus plastischen Werkstoffen,werden die Segmente, welche die
Bodenschicht des Tanks bilden, zusammengestellt und miteinander verbunden, wobei
sie auf dem Pundament auf ruhen, das zur Lagerung des Tanks hergestellt worden ist.
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Die Segmente, welche die obere Schicht der Seitenwandung des Tanks
bilden, werden dann auf dem Boden zusammengestellt, und die Segmente werden miteinander
verbunden, Jedoch nicht mit dem Boden des Tanks, Mit Hilfe entsprechender mechanischer
Stützen wird die obere Lage des Segments, das mit
anderen Spezialsegmenten
verbunden ist, um das Dach oder den Deckel des Tank8 zu bilden, Uber den vorher
zusammengestellten Boden angehoben. Eine Spule aus Stahl oder einem anderen Verstärkungskabel
wird dann mittels Drehgestells an den Mittelpunkt des Tankbodens gebraobt, so dass
die Spule in waagerechter Richtung abgewickelt werden kann.
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Du Kabel wird dann um die Aussenselte der oberen Segmentschichten
herumgewiokelt und in entsprechende vorher angebrachte Nuten der sich verbindenden
Flanschen des Segments eingelegt. Das obere Ende des Kabels kann an dem Plastikzylinder
sit Hilfe von Kabelklemmen befestigt werden die dann später mit plastischem Werkstoff
umhüllt werden Der Abstand der einzelnen Kabelwindungen voneinander wird durch die
Grösse der Ringspannungen bestimmt, die an dem Jeweiligen Teil des Tanks auftreten.
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Wie schon erwähnt, wird das Kabel um den aus plastischem Werkstoff
bestehenden Zylinder herumgewickelt. Sobald die obere Schicht der Segmente umwickelt
worden ist, wird die obere Schicht, mit der die Obraeite des Tanks verbunden worden
ist, duroh die Stützen weiter angehoben, und die folgende unsere Schicht der Segmente
wird zusammengestellt und miteinander verbunden, so dass sie auf dem Boden des Tanks
aufruhen. Die obere Schicht und die Obers,eite des Tanks werden dann auf die zweite
Schicht gesenkt und miteinander
verbunden. Mit dieser zweiten Aussenschicht,
die mit der vorigen Schicht verbunden ist, wird der so ver einigte Zusammenbau,
bestehend aus Oberseite, Oberschicht und zweiter Oberschicht, dann mechanisch abgehoben,
so dass das Kabel unter den Segmenten der zweiten Schicht eingelegt werden kann,
und diese zweite Schicht wird dann mit dem Kabel umwickelt.
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Die gleiche Arbeitsweise wird folgend mit Jeder Schicht der Segmente
durchgefuhrt. Wenn die endgültige Schicht der Segmente miteinander verbunden ist
und die auf ihnen angebrachte Schicht mit dem Kabel umwlekelt isti wird sie auf
den Boden gesenkt und mit dem Boden verbunden.
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Das die einzelnen Elemente verbindende Harz ist vorzugsweisc das gleiche
Harz, welches zur Herstellung der Tanksegmente verwendet wird. Dieses Harz kann
modifiziert werden durch den Zusatz von Farbpigmenten, Lichtstabilisatoren, Füllstoffe,
um die Masse der Schichten zu vergrössern, und/oder mit thixotropen Zusatzstoffen.
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Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausfuhrungsform eines Tanks
1 gemäss der Erfindung dargestellt, welcher aus einem oberen Teil 2, einem Zwischenteil
3 und einem Bodenteil 4 besteht. Jeder dieser Teile 2, 3 und 4 besteht aus vier
Segmenten 2', 3' und 49, wobei ein Segment Jedes Teils nicht dargestellt ist. Die
Segmente Jedes Teils sind
sit pluuohen 5 versehen, und Jedes benachbarte
Element eines Teiles ist mit dem benachbarten Segment desselben an den Planschen
5 verbunden. Jeder Teil selbst weist Flanschen 6 auf, an denen sie mit den benachbarten
Teilen verbunden sind. Der Tank 1 besitzt auch noch einen Deckel 7 und einen Boden
8.
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Der Deckel 7 ist mit dem oberen Rsnd des oberen Teiles 2 verbunden,
und der Boden 8 ist mit der Unterseite des unteren Teiles X mittels eines geeigneten
Klebharzes 10 verbunden.
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Bei der Ausführungsform der Erfindung, die auf den Zeichnungen dargestellt
ist, besitzt der Tank 1 zylindrische Gestalt und der Deckel- und Bodenteil 7 und
8 sind ring- oder scheibentarmig ausgebildet und mit sich gegeneinander erstreckenden
Flanschen versehen. Die Teile 2, 3 und 4 und der Deckel 7 und Boden, 8 des Tanks
bestehen aus plastischem Werkstoff. Ein Band 9 aus einem eine hohe Zugfestigkeit
aufweisenden Werkstoff, das Jedoch eine geringere Elastizität als der plastische
Werk. stoff des Tanks 1 besitzt, wird um den äusseren Umfang des Tanks 1 herumgewickelt.
Diesesschraubenlinienförmig herumgewickslte Band 9 wird in entsprechende Nuten,
die in einem gewissen Abstand voneinander an den Flanschen der Segmente angebracht
sind, eingelegt, so dass hierdurch die einzelnen den Tank bildenden Teile verbunden
werden. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass der Abstand der Windungen des schraubenlinienförmig
herumgewickelten Bandes an Boden des Tanks 1 dichter aminander liegen als am oberen
Ende desselben. Wie
schon erwähnt, ist diese Massnahme erforderlich,
weil die Spannungen am Boden des Tanks wenn dieser gefUllt ist, grö-Ber sind als
am oberen Ende desselben.
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Im folgenden wird eine beispielsweise Ausführungsform eines Tanks
gemäss der Erfindung näher erläutert. -Bin aus plastischei Werkstoff bestehender'
Vorratstank mit einem Durchmesser von 5 m und einer Höhe von 4 m besteht beispielsweise
aus fünf Teilen von Je vier Segmenten. Das angewandte Verstärkungskabel besass eine
Länge von 600 m und eine Stärke von 6 nun und bestand aus nicht rostendem Stahl.
Die Windungen des Kabels befanden sieb am oberen Ende des Tanks in einem Abstand
von 25 cm und am Boden des Tanksin einem Abstand von 6 cm.
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Der so hergestellte Tank besass ein leichtes Gewicht, so dass er sich
leicht, schnell und wirtschaftlich aufrichten liess.
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Es kommt noch hinzu, dass die Tanks gemäss der Erfindung billig sind,
da die plastischen Werkstoffe preiswert im Randel verfügbar sind und verhältnismässig
geringe' Längen des Kabel -zur Verstärkung verwendet werden mtlssen. -Die Tanks
gemäss der Erfindung sind in den meisten Fällen durchscheinend, so dass die Höhe
der in dem Tank enthaltenen Plussigkeit ohne Anwendung besonderer Anzeigevorrichtungen
festgestellt werden kann.
Die Verbindung der Segmente und der einzelnen
Teile des Tanks kann unter Anwendung der bei der Verarbeitung von plastischen Werkstoffen
Ublichen Technik durchgeführt werden, so dass ein absolut flüssigkeitsdichter Tank
hergestellt werden kant.
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Patentansprüche: