DE1559239C - Stehender zylindrischer Metallbehal ter und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen stehenden zylindrischen Metallbehälter. Solche Behälter sind allgemein bekannt. Wegen der schwankenden und großen Belastungen derartiger Behälter von innen — durch die variierende Füllung — und von außen — z. B. durch Wind oder durch den Erddruck — bestand bisher die Notwendigkeit, entweder bei minderer Qualität des Metalls die Wandstärke der bekannten Behälter zu erhöhen oder, um zu geringeren Wanddicken zu gewerden, daß man den errichteten wasserdichten Behälter mit einer Flüssigkeit füllt, mehrere Wicklungen der den Kunststoffüberzug aufweisenden Spannglieder um die Wand des Behälters legt, die Spannglieder spannt, wodurch die Wand unter Druck gesetzt wird, und anschließend die Flüssigkeit entfernt. Bei diesem Verfahren verhindert die Flüssigkeit im Behälter, ähnlich wie bei einem bekannten Verfahren zum Errichten der Wand eines Metalltanks (USA.-

langen, bessere und damit teurere Metallqualitäten zu io Patentschrift 2 355 874), das Einbeulen der Behälterverwenden. ; ■' wand. .J.

Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung, einen Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gestehenden zylindrischen Metallbehälter zu schaffen, genstand der Ansprüche 2, 3 und 6 bis 8.
der mit verringerter Wanddicke und/oder geringerer

Metallqualität herstellbar ist als die bekannten Behälter dieser Art.

Die Erfindung besteht darin, aaß auf die Wand des Behälters unter erheblicher Spannung Spannglieder aufgelegt und gedehnt sind, die von einem vorgeform-. ten, biegsamen, geschmeidigen und abriebfesten Kunststoffüberzug umhüllt sind, dessen zwischen Außenfläche der Wand und Kern des Spanngliedes liegender Teil ausreichende Dicke und Widerstandsfähigkeit gegen Ausquetschen durch die vom Spannglied entwickelte Radialkraft besitzt.

Hierdurch können gegenüber einem nicht vorgespannten stehenden zylindrischen Metallbehälter erhebliche Einsparungen erreicht werden. Die Materialersparnis und/oder die Verwendung von Metall min-Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung art Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Perspektivansicht eines Stahlbehälters gemäß 'der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht nach der Linie 2-2 der F i g. 1,

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht des Behälters,

F i g. 4 den Schnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 3, F i g. 5 eine Einzeilheit,

F i g. 6 in einer Reihe schematischer Darstellungen Verfahrensschritte beim Vorspannen und Vergrößern eines bestehenden Behälters und

F i g. 7 eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen vorgespannten Behälter 10 aus

derer Qualität ist derart vorteilhaft, daß das Vor- 30 Stahlblech. Die Bleche sind wie üblich durch beliebige

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spannen an sich sowie der zusätzliche Aufwand für die Spanriglieder ohne weiteres in Kauf genommen werden können. Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit, daß man einen vorhandenen Metallbehälter vorspannt und dadurch zur Verwendung als Unterteil eines durch einen aufgesetzten Behälterteil vergrößerten Behälters geeignet macht. Hierdurch ist eine Erweiterung bestehender Tankanlagen auch dann möglich, wenn kein zusätzliches Gelände zur Verfügung steht.

An sich ist der Grundgedanke des Vorspannens im Stahlbau nicht neu. So hat man bereits stählerne Druckrohre vorgespannt (»Der Stahlbau«, 1954, S. 229 ff.). Diese Art.des Vorspannens von Rohren läßt sich jedoch nicht ohne weiteres auf- den Bau von Großbehältern übertragen.

Es ist auch bekannt, bei einem aufrecht angeordneten Behälter eine Stahlhaut gegen eine Betonwand, gemeinsam mit dieser, vorzuspannen (USA.-Patentschrift 3 092 933). Diese Stahlhart ist aber im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand nicht selbsttragend und zur selbständigen Aufnahme des Füllgutes bestimmt. Bei der bekannten Verbundkonstruktion sind die Spannglieder, wie allgemein bekannt, durch eine durchgehende Schutzschicht abgedeckt.

Bekannt ist es ferner, Spannglieder für Spannbeton jeweils durch einen vorgeformten Künststoffüberzug gegen Korrosion¹ zu schützen (französische Patentschrift 1 315 971). ■ · :■. . ■ .

Beim Vorspannen kann die zylindrische Gestalt der Behälterwand besonders, zweckmäßig, dadurch aufrechterhalten werden, daß an der Außenfläche der Wand des Behälters in Abständen senkrechte Rippen angebracht sind, auf denen die Spannglieder in Abstand von der Wand gehalten sind, und daß an den Rippen befestigte Klammern jeweils mehrere Spannglieder übergreifen.

Gemäß der Erfindung kann dadurch vorgespannt Mittel, wie Schweißen, Nieten oder Schrauben, unter Verwendung von Dichtungsmaterial, soweit erforderlich, verbunden. Der Behälter 10 besitzt einen Unterteil 12 und einen Oberteil 14 mit zylindrischer Wand 16. Die Decke oder der Dom 18 ist in bekannter Weise am Oberteil 14 angebracht, und ein Boden 20 ist am Unterteil 12 befestigt. Beim dargestellten Behälter 10 ist eine Reihe senkrechter Rippen 22, die ebenfalls aus Stahl gefertigt sind, an der Wand 16 durch Schweißen, Nieten oder Verschrauben befestigt. Um die Wand 16 und über die senkrechten Rippen 22 ist eine Reihe vorgeformter, mit Kunststoff überzogener Spannglieder 24 unter Spannung gewickelt. Wenn die Spannglieder 24 aufgebracht werden, setzt man sie unter Spannung und dehnt sie um ein gewünschtes Maß, so daß die Wand 16. unter Druck gesetzt und damit vorgespannt wird.

Die Spannglieder 24 bestehen aus einem hoch zugfesten Stahlkern 26 und einem Kunststoffüberzug

28. Der Stahlkern 26 kann der Sicherheit halber aus einem Stahl mit einer Zerreißfestigkeit von etwa 10 500 kg/cm² gefertigt sein, obgleich die im Kern 26 entwickelte Zugspannung im allgemeinen nicht größer als etwa 6300 bis 8500 kg/cm² sein wird. Der Kunst-Stoffüberzug 28 ist aus einem Material gefertigt, das biegsam, geschmeidig und abriebfest, praktisch chemisch inert und genügend dick ist, um nicht ausgequetscht zu werden, wenn in dem Kern 26 die Zugspannung und Dehnung entwickelt werden.

Der Kunststoff Überzug 28 wird vorzugsweise auf den Kern 26 aufgebracht, bevor die Spannglieder 24 um die Wand 16 gelegt werden. Ein organische; Kunststoffüberzug 28 aus sehr dichtem Polyärhyler von ungefähr 1,25 mm Dicke vor dem Verspannei ist geeignet. Als Mindestdicke sollte eine Schicht voi 0,2 bis~0,25 mm Polyäthylen auf dem Kern 26 um zwischen der Außenfläche der Wand 16 und der Kern 26 verbleiben, nachdem das Spannglied 24 an

den gewünschten Betrag vorgespannt und gedehnt worden ist.

Zweckmäßig haben die senkrechten Rippen 22 ungefähr 6 mm Dicke und abgeschrägte oder abgerundete Seitenflächen. Dadurch erreicht man, daß eine möglichst geringe Scherwirkung gegenüber dem Kunststoffüberzug 28 ausgeübt wird, wenn die Spannglieder 24 gedehnt werden.

Zweckmäßig dient eine Reihe von Klammern 30 zur Anlegung der Spannglieder 24 gegen die Rippen 22 und die Wand 16 des Behälters 10. Die Verwendung der Klammern 30 und der senkrechten Rippen 22 unterstützt die Verhinderung einer Ausbeulung der Wand 16 nach innen während der Vorspannvorgänge. Eine zylindrische Wand wird selbst bei geringster Dicke sich so lange nicht verbeulen, wie sie an das Element angelegt ist, das den Druck hervorruft. Infolgedessen gewährleistet die Verwendung der Rippen 22 und Klammern 30 zum Halten der Spannglieder 24, daß die zylindrische Gestalt der Wand 16 aufrechterhalten bleibt. Die Klammern 30 können an den Rippen ;22 z. B. durch Verschrauben, Schweißen oder Nieten befestigt sein. Im praktischen Gebrauch wird Verschweißen normalerweise die billigste Maßnahme sein.

Nachdem der Unterteil 12 des Behälters 10 vorgespannt ist, kann der Oberteil 14 als Verlängerung aufgesetzt werden. Der Oberteil 14 braucht nur vorgespannt zu werden, wenn man die Lastaufnahmefähigkeit des Oberteiles 14 steigern will.

Die Erfindung gestattet die Herstellung eines Behälters 10, der ursprünglich nur aus dem Unterteil 12 besteht und durch Vorspannung bewehrt werden soll, so daß ein neuer Oberteil 14 aufgesetzt werden kann.

Um den Unterteil 12 des Behälters 10 vorzuspannen, kann jede geeignete Vorspanneinrichtung gebraucht werden. Beim Vorspannen des Unterteils 12 ist es gewöhnlich notwendig, daß die dünne Stahlplatte der Wand 16 von innen richtig ausgesteift wird, um die durch das Vorspanngerät 34 und die aufgebrachten Spannglieder 24 entwickelte Kraft aufzunehmen. Um dies zu erreichen, wird, wie in F i g. 3 dargestellt, der Behälter mit einer Flüssigkeit L, und zwar gewöhnlich Wasser, gefüllt. Das Vorspanngerät 34 wird von einer schwimmenden Plattform 36 auf der Flüssigkeit L herabgelassen. Die Plattform 36 dient auch als Richtwagen. Sie wird durch ein Seil 38 an einem Anker 40 festgemacht, der zentrisch auf dem Boden 20 des Behälters 10 gelagert ist. Die Einrichtung besitzt einen Rahmen 42 mit einem Flaschenzug 44 zum Heben und Senken des Vorspanngerätes 34. Der Flaschenzug 44 wird mittels des Motors 46 betätigt.

Das Vorspanngerät 34 besitzt seinen eigenen Antriebsmotor 47, der das Gerät 34 um den Behälter 10 herumbewegt. Das Gerät 34 läuft auf einem Ring, und der Motor 47 schiebt es auf dem Ring über ein Getriebe-oder Trommelsystem.

Die schwimmende Plattform 36 ist mit Rollen 48 versehen, die sich auf jeder Seite der Wand 16 gegenüberliegen. Die Rollen 48 haben vorzugsweise einen elastischen Überzug, z. B. aus Kautschuk. Dadurch wird eine Beschädigung der Wand 16 während des Vorspannvorganges verhindert. Die schwimmende Plattform 36 ist beim Ausführungsbeispiel mit einem Gegengewicht 50 versehen, um ihr Überkippen während des Vorspannvorganges zu verhindern.

In F i g. 6 sind vier Arbeitsstufen bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt. In Fig. 6A ist der noch nicht vorgespannte Stahlbehälter gezeigt. Fi g. 6 B erläutert die zweite Stufe bei der Ausführung des Verfahrens. Die senkrechten Rippen 22 befinden sich an ihrem Platz, und das Vorspanngerät 34 und die schwimmende Plattform 36 arbeiten unter Anlegung der Spannglieder 24 an den Behälter 10 in Windungen.

Zur Fig. 6B ist zu bemerken, daß der Unterteil 12 des Behälters 10 teilweise mit Wasser gefüllt ist. Durch abschnittsweise Füllung des/ Behälters 10 während des Vorspannvorganges wird eine Abstützung erreicht, bis die vollständige Vorspannung beendet ist. ' ', ■

Fig. 6Czeigt den Behälter 10 nach beendeter Vorspannungund Entfernung des Vorspanngerätes 34 und der Plattform 36. F i g. 6 D erläutert den fertigen Behälter mit vorgespanntem Unterteil 12 und nicht vorgespanntem Oberteil 14.

Ein Vergleich der F i g. 6 A und 6 D läßt erkennen, daß das Fassungsvermögen des Behälters 10 verdoppelt worden ist, ohne daß zusätzliche Grundfläche erforderlich wäre. .

Die Verwendung eines mit Kunststoff überzogenen Spanngliedes 24 am Behälter 10 sichert, daß das Spannglied 24 keiner Korrosion ausgesetzt und außerdem vor zerstörenden Gasen und sonstigen Stoffen geschützt ist, die sich in der Umgebung des Behälters 10 befinden können. Die senkrechten Rippen 22 dienen als Versteifungen für die Klammern 30 und halten außerdem die Spannglieder 24 in solcher Entfernung von der Oberfläche der Wand 16, daß diese gestrichen oder in sonstiger geeigneter Weise behandelt werden kann, und zwar insbesondere in den Bereichen in der Nähe der Rippen 22. .

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Konstruktion zum Tragen des Vorspanngerätes 34. Hier besitzt ein Richtwagen 52 einen Rahmen 54, der als Plattform für die Rollen 48 und den Motor 46 des Flaschenzuges 44 dient. Der Rahmen 54 wird durch einen Auslegerkran 56 mit Gegengewicht getragen, der auf einem vorübergehend aufgestellten Traggestell 58 in Form eines Turmes drehbar gelagert ist.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Stehender zylindrischer Metallbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Wand (16) des Behälters außen unter erheblicher Spannung Spannglieder (24) aufgelegt und gedehnt sind, die von einem vorgeformten, biegsamen, geschmeidigen und abriebfesten Kunststoffüberzug (28) umhüllt sind, dessen zwischen Außenfläche der Wand (16) und Kern (26) des Spanngliedes (24) liegender Teil ausreichende Dicke und Widerstandsfähigkeit gegen Ausquetschen durch die vom Spannglied (24) entwickelte Radialkraft besitzt. .

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Kunststoffüberzuges (28) bei vorgespanntem Spannglied (24) mindestens 0.2 mm beträgt.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffüberzug (28) aus Polyäthylen besteht.

4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche der Wand (16) des Behälters in Abständen senkrechte Rippen (22) angebracht sind, auf denen die Spannglicder (24) in Abstand von der Wand (16) gehalten sind, und daß an den Rippen (22) befestigte Klammern (30) jeweils mehrere Spannglieder (24) übergreifen.

5. Verfahren zum Vorspannen eines Behälters nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß man den errichteten wasserdichten Behälter (10) mit einer Flüssigkeit (L) füllt, mehrere Wicklungen der den Kunststoffüberzug (28) aufweisenden Spannglieder (24) um die Wand (16) des Behälters legt, die Spannglieder (24) spannt, wodurch die Wand (16) unter Druck gesetzt wird, und anschließend die Flüssigkeit (L) entfernt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Vorspanngerät (34) für die Spannglieder (24) an einer in der Flüssigkeit (L) frei beweglich schwimmenden Plattform (36) montiert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter (10) entsprechend dem Anstieg der

' Wicklungen der Spannglieder (24) anhebt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Vorspanngerät (34) für die Spannglieder (24) an einem Traggestell (58) montiert, das im Inneren des Behälters (10) aufgestellt ist. ,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen