DE1704892A1 - Hohlkoerper zur Aufnahme von Stroemungsmitteln,insbesondere Lagerbehaelter,und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Potontanwätt» '

DIpl.-lng. A. QrQaeokmr Dr.-Ing. H. Kinkeldey

Dr.-lng.W.Stockmalr 1704892

München22, MaxlmlUomtr.43 "*

P 1800

OWENS-OOBNIIiG FIBERGLAS 0OBB)EATION 608 Madison Avenue, P.0> Box 901, !EOEEDO (Ohio 43601)

U.S.A. . : ■

Hohlkörper zur Aufnahme von Strömungsmitteln, insbesondere Lagerbehälter, und Verfahren zu seiner Herstellung '

Die Erfindung betrifft einen Hohlkörper zur Aufnahme von Strömungsmitteln (Pluiden -fluids), insbesondere einen Lagerbehälter für die unterirdische Lagerung von Benzin unter allen Erdreichsbedingungen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Hohlkörpers bzw. Lagerbehälters.

Die Verunreinigung des Erdreichs und des Grundwassers in besiedelten Gebieten durGh Benzin und andere Erdölprodukte, die aus korrodierten unterirdischen Lagerbehältern aus Eisen entweichen, hat besorgniserregend stark zugenommen.

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Df.e brennbaren Produkte werden τοη dem Grundwasser mit geführt und schwimmen auf diesen, so das sie alle Stellen des besiedelten Gebietes erreichen, Dabei treten zwei schwerwiegende Gefahren auft

1. Der Austritt des schwimmenden Kraftstoffs aus Spalten in der Erdoberfläche führt zu einer sehr starken Feuergefahr. Wenn der giftstoff in den feiler eines Wohnhauses oder sonstigen Gebäudes eintritt, kann es zu einer Explosion kommen.

2* Kohlenwasserstoffprodukte sind für den Menschen giftig, so daß durch den Austritt von Benzin aus unterirdischen Behältern die Wasserversorgung einer Gemeinde gefährdet werden kann.

Hit diesen beiden Gefahren ist ein weiterer, sehr wichtiger faktor so eng verbunden, daß er unbedingt aitberücksichtigt werden muß.

Dieser dritte faktor ist der Zwang zxm Austausch eines Behälters, hervorgerufen durch Zerstörung desselben durch Bodenkorrosion (soil corrosion)* Bei Bodenkorrosion treten die beiden vorstehend unter 1· und 2. angegebenen Gefahren auf. Wenn man daher den dritten Faktor ausschließt, entfallen auch die beiden Gefahren und ist der Teufelskreis beseitigt, der aus der Feuers- und Vergiftungsgefahr und des Austausch des Behälters besteht.

Dieser Teufelskreis wird vor alles durch die Korrosion veruraacht, die im Zusammenwirken mit den unterirdischen mechanischen Spannungen zum Bruch des Behälters führt.

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Bas Auffinden eines Lecks ist mit beträchtlichen Kosten verbunden, iiach dem Auf finden des Lecks muß die Verkehrsfläche aufgegraben werden, damit der alte Behälter ausgegraben werden kann. Babel müssen Versorgungsleitungen und dergleichen zerschnitten werden/Alle diese Maßnahmen bedingen beträchtliche Kosten, -auch die Instandsetzung oder der Austausch des alten Behälters oder das Wiedereingraben des alten Behälters ist mit. Kosten verbunden. Man benötigt einen Hebekran, muß Rohrverbindungen herstellen und'schließlich die Verkehrsfläche wiederherstellen.

Bei den K. sten des Bthälteraustauschs sind der Kraftstoffverlust, die Gefahr des Einfüllens von wasserhaltigem Benzin in Fahrzeuge, der üusatzyerluet und der Prestigeferlust noch nicht berücksichtigt.

Die Aufgäbe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Hohlkörpers, insbesondere eines Lagerbehälters für die unterirdische Lagerung von Kraftstoffen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, der im wesentlichen korrosionsbeständig ist, eine hohe Beständigkeit- gegenüber der Verformung unter allen durch . das Erdreich übertragenen Beanspruchungen hat und nicht zur Verunreinigung von gelagerten Kraftstoffen führt.

B:ese Aufgabe wird durch die Schaffung eines Hohlkörpers gejlöst, der mindestens eine endlose Wand hat und dadurch gekenn-/ zeichnet ist, daß die endlose Wand eine monolithische Verbundkonstruktion ist, die eine Lage aus diskreten Längen von mit ge-

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härtetem Harz gebundenem, linearem Verstärkungsinaterial, und mindestens eine Hohlschale aufweist, deren Flanken mit einer im Abstand von der genannten Lage angeordneten Wand verbunden und von ihr überbrückt sind, wobei sich in der Axialrichtung der Hohlschale erstreckendes Verstärkungsfasermaterial in Harzmasse eingebettet in Form einer Lage angeordnet ist, und das Harz der Verbundkonstruktion zu einer einheitlichen Masse ausgehärtet ist.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung und den Patentansprüchen hervor. Dabei wird auf die Zeichnungen bezuggenommen. In diesen zeigt

Fig. 1 in einer Draufsicht einen erfindungsgemäßeη

Behälter,
Fig. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt nach der

. Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 stark vergrößert einen Schnitt nach der Linie

3-3 der Fig. 2 und
f Fig. 4 schaubildlich im Schnitt den . Spantibereich der

Behälterwand.
Fig. 5»6,7 und 8 erläutern schematisch die Schritte

des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 9 zeigt in Seitenansicht einen Teil einee Spantef, Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie 10-10 der Fig. 9

und

Fig. 11 das Verschweißen von zwei Behälterhälften zu dem Behälter nach Fig. 1.

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Der in Fig. 1 gezeigte Behälter 20 "besteht aus einander gegenüberliegenden, kegelstumpfförmigen Behältershälften 22, die durch eine Mittelnaht 24 miteinander verbunden sind. Die Verbundwand 26 besitzt einen Mantel 25Γ und als Spanten 28 ausgebildete Hohlschalen.'

Die Spanten 28 sind in Abstäß.£an voneinander angeordnet, so daß zwischen den Bippen Stutzen 30 und 32 zum Füllen und Entlüften des Behälters eingebaut werden können. Über die ganze Iiänge des Behälters 20 sind Stellen 34- zum wahlweisen Einbau von Stutzen

vorgesehen. '

Das Querschnittsprofil der Verbundwand 26 ist in Fig. 2 genauer gezeigt. Zwischen je zwei im Abstand voneinander angeordneten Spanten 28 sind talartige Bereiche 36 vorgesehen. Die Spanten 28 haben ein hohlen Kastenprofil mit einer Kopffläche 38 und schrägen Flanken 40, die sich auf beiden Seiten zu den Bereichen 36 erstrecken.

Die Ausbildung des Mantels am Grund der Bereiche 36 ist in Fig. 3 noch deutlicher herausgezeichnet. Auf der Innenseite des Mantels 25 ist eine harzreiche Oberflächenschicht 42 angedeutet. Diese dünne Schicht besteht aus im wesentlichen reinem Isophtalsäure-Polyesterharz, das von Kraftstoffen auf Kohlenwasserstoffgrundlage weder korrodiert noch verunreinigt wird, da es aus Efdölderivaten hergestellt ist.

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Die harzreiche Oberflächenschicht 42 wird durch eine dünne Deckmatte 44 aus aufgelockerten und gebundenen fortlaufenden (continuous) Glasseidenfäden festgehalten.

Die Zwischenschicht 46 des ^antels 25 besteht aus Glasfaserstrangstücken (chopped continuous glass strands) 48 und Isophtalsäure-Polyesterharz 50. Beide Komponenten sind gründlich miteinander vermischt und verbunden. Diese Schicht ist harzreich, d.h., daß sie mehr Harz 50 enthält als Glasfaserstrangstücke 48. Der hohe Harzgehalt verleiht dem Mantel 25 tine größere Steifheit und Dicke. Der kleinere Anteil an Glasfaserstrangstücken 48 genügt jedoch durchaus, um in Kombination mit den Spanten 28 dem Mantel 25 eine genügende Zugfestigkeit zu erteilen.

Gemäß Fig. 5 sind die Stapelglasfasern 48 zufällig angeordnet, so daß die erzielte Zugfestigkeit in allen Sichtungen vorhanden ist. Der Mantel 25 ist daher sowohl steif als auch fest.

Auf der Außenseite ist ebenfalls eine harzreiche Oberflächenschicht 42 angedeutet, die ebenfalls von einer dünnen Oberflächen-' matte 44 festgehalten wird. Diese Matte 44 auf der Außenseite ist nicht unbedingt erforderlich. Die harzreiche Schicht 42 ist gegenüber der starken Korrosionswirkung des Erdreichs sehr beständig.

Die Ehdkappen 52 (Fig. 1) sind in derselben Weise ausgebildet.

Der Hohlspant 28 hat innen einen einfachen, dreiseitigen, hohlen Pappkern 54 als Stütze. Trapezförmige Holzklötze 56 sind in Abständen voneinander über die Länge des Spantes 28 verteilt und halten den Pappkern 54 im Abstand auswärts von dem Mantel 25» so

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daß die hohle Form dee Spantes 28 gewahrt .bleibt, was wichtig ist, damit der Spant allein und in Kombination mit dem Mantel 25 eine hohe Festigkeit hat.

über dem Pappkern 54 befindet sich ein weitmaschiges Gewebe aus Glasseidensträngen 58* Man kann auch Glasgewebe verwenden, doch ist dies teurer, über dem weitmaschigen Gewebe 58 aus Glt-sseidensträrLgen befindet sicn eine Lage 60 aus gewickelten ' Fäden (layer vf filament windig, 60). Diese besteht aus mehreren aus durcnjehenden Giftsfasersträngen 62 oder B.ovin£-s.

die Lage 58 aus dem ueitiaaschigen Gewebe aus Glasseidensträii sä als auch die Lage 60 aus den gewickelte 1 7ade:i sind uit d-eu. i-olyesterharz $0 getränkt, das auch in dem Mantel verwendet wird. Die gewickelte Fadenlage 60 erstreckt sich von den unteren käucern der Spanten und über den Mantel 25 an dem Übergang der Spanten 28 in dem Mantel etwa nach auswärts. Die gewickelte Facenlage 60 wirkt als Überflächenmatte, welche eine harzreiche Schicht 42 über den Köpfen der Spanten 28 festhält.

.Durch das Warm-Aushärten der Spanten wird eine Nachhärtung des iuantels 25 'bewirkt und werden die Teile zu einer vollkommen monolithisenen Verbundkonstruktion zusammengeschweißt.

Der aus den Glasfaserstrangstücken und dem Harz bestehende Mantel überbrückt daher die Zwischenräume zwischen den Spanten 26 (Fig. 1).

Machstehend wird ausführlich beschrieben, wie die Endkappen 52 hergestellt und mit dem zylindrischen Mantel 6^ ver-

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bunden werden, und wie die Spante 28 auf dem mantel 64 angebracht werden.

Für den Aufbau der Endkappe 52 wird ein Metallkern 66 (Fig. 5) verwendet. Von einer Spritzpistole 70 wird auf die Außenfläche des Kerns 66 zunächst eine Schicht 68 eines Trennmittels aufgebracht. Danach wird eine Lage 44 aufgelegt, die aus einer Oberflächenmatte besteht und dazu dient, eine harz- W reiche Schicht auf der Innenseite der Endkappe 52 festzuhalten. Anschließend wird auf geeignete Weise eine Lage 74 aus flüssigem Harz und einer aus Glasfaserstücken (chopped strand) bestehenden Bewehrung aufgetragen. Beispielsweise wird eine Pis'tole 76 verwendet, in der Glasfaserstränge zerhackt und die Glasfaserstücke 77 auf die Außenfläche des Kerns 66 zu bewegt werden. Gleichzeitig wird mit einer Spritzpistole -78 ein Sprühnebel aus dem Harz 50 aufgetragen. Das Harz benetzt die Glasfaserstücke und führt zusammen mit ihnen zum Aufbau der Lage 74 über der Oberflächenmatte 44 auf dem Kern 66.

Auf der Außenseite kann dann gegebenenfalls noch eine Lage aus einer Oberflächenmatte 44 aufgetragen werden, welche die harzreiche Schicht auf der Außenseite festhält.

Das mit Hilfe der Spritzpistole 78 aufgetragene Harz 50 enthält einen Katalysator, so daß es selbsthäiend ist.

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Der Teil wird vorzugsweise einfach, von dem Kern 66 abge-,nommen. Gegebenenfalls kann das Abheben durch einen Luftstrahl unterstützt werden, der von einer eingebauten Leitung 80 abgegeben wird.

Man erhält auf diese Weise eine Kappe 52, die passend auf den Endteil eines in Fig. 6 gezeigten Doms 82 aufgebracht werden kann, der zur Herstellung des kegelstumpfförmigen Ringmantels in Fig. 1 dient.

In Fig. 6 ist ein drehbarer Dorn mit 82 bezeichnet. Er besteht aus einem an den Enden offenen, kegelstumpfförmigen, hohlen Mantel. Die fertige Einheit kann daher von demkleineren Ende abgezogen werden. Der Dorn ist in geeigneter Weise drehfest mit einer geeigneten, drehbaren Tragwelle 84 verbunden. Die Welle 84 ist nur einseitig gelagert, so daß das linke Ende des Doms 82 für das Aufsetzen der gemäß Fig. 5 erhaltenen Endkappe 52 freiliegt.

Gemäß Fig. 6 wird die Endkappe 52 am Ende des Dorns 82 mit Hilfe einer Andrückeinrichtung 86 festgehalten, die mit Hilfe einer Klemmvorrichtung 88 an einem Winkeleisen 90 befestigt ist, das seinerseits am Fußboden 92 befestigt ist. i

DieAndruckeinrichtung 86 besitzt eine drehbare Welle 94, die am einen Ende eine Gummiauflage 96 besitzt, die an der Behälterendkappe 52 angreift. Eine auf die Welle 94 wirkende Feder 98 drückt die Gummiauflage 96 gegen die Endkappe 52, so daß diese am Ende des Dorns 82 festgehalten wird.

Gemäß Fig. 7 wird auf den Dorn 82 zunächst eine Schicht aus einem Trennmittel aufgetragen. Dann wird die Endkappe 52 .gemäß Fig. 6 auf das Ende des Dorns 82 aufgeschoben. Danach wird

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eine Lage aus einer Oberflächenmatte (,Surfacing mat) 44 aufgetragen. Anschließend wird auf der Außenseite des Doms 82 eine Lage 74 aufgebaut, die aus Harz und Stapelglasseide (Glaswolle auf Stapelfaserlänge zerteilte Glasseide_r Glasfaserstücke) besteht und annähernd dieselbe Dicke hat wie die entsprechende Lage der Endkappe i?2. Schließlich wird eine obere Lage 44 aus einer Oberflächenmatte aufgebracht.

Wie aus der Pig. 7 hervorgeht, wird das Harz 50 auf die überzogene Fläche des Borns 82 mit Hilfe der Spritzpistole 78 aufgebracht und gleichzeitig eine Oberflächenmatte 44 aufgewickelt. Me Hatte 44 wird von einer Solle102 abgezogen, die von dem Gestell der Vorrichtung 104 zum Aufbringen der Stapelglasseide und des Harzes getragen wird. Durch eine Bremse 106 wird eine geeignete Zugspannung erzeugt.

Die Harzauftragevorrichtung 104 besitzt einen Wagen 108, der mit Rollen 110 auf Schienen 112 fährt, die sich auf der Seite des Doms 82 parallel zu dessen Achse erstrecken. Der Wagen 108 trägt mehrere Harzspritzpistolen 78, einen Zerhacker 114 für Glaafaserstränge und die Holle 102 der Oberflächenmatte.

Zum Auftragen der verschiedenen Materialien wird der Wagen 108 mit Hilfe-eines nicht gezeigten Antriebes auf den Schienen 112 gesteuert hin- und herbewegt.

Danach wird mit Hilfe des Zerhackers 114 und der Harzspritzpistole 78 die aus der Stapelglasseide 48 und dem Harz bestehende mittlere Lage 74 aufgetragen. Das Harz 50 enthält einen Katalysator und beginnt daher sofort nach seinem Auftragen

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auszuhärten. Der Katalysator wird jedoch nur in einer solchen Menge verwendet, daß das Harz zunächst nur abbindet und formbeständig oder unbeweglich wird.

Nach dem Aufbau der Lage 74 aus der Stapelglasseide und dem Harz in der gewünschten Dicke kann gegebenenfalls noch eine Außenlage 44 aus einer Oberflächenmatte aufgetragen und mit einem geeigneten Harz getränkt werden, so daß die in Fig. 3 gezeigte, harzreiche Schicht 42 geschaffen wird.

Dia in Fig. 7 gezeigte Unterbrechung 116 der Oberflächenmatte 44 deutet an, daß das Aufbringen der Matte zwischen der Innen- und der Außenfläche der Harzschicht 74 beendet werden kann. |

Nach dem Aufbau des Mantels 2> in der in Fig. 7 gezeigten Weise läßt man den Mantel aushärten,bis er eine solche Festigkeit hat, daß er die in Fig. 8 gezeigten Spanten ohne Verformung tragen kann* Gemäß Fig. 8 werden dann die Spanten 28 angebracht. Jeder Spant 28 wird der Bedienungsperson dac Maschine in Form eines langen Materialstreifens sugefiMirt, von dem ein Stück in Fig.9 gezeigt ist. Der Spant 28 ist so lang, daß er um die ganze Mantellage 74 herumreicht, die vorher gemäß Fig. 7 auf dem Dorn 82 gebildet worden ist. Die Enden des Spants werden dann aneinandergelegt und provisorisch festgelegt. '

Gemäß Fig., 9 und 10 besteht ein Spant 28 aus einem langgestreckten Pappstück 54, das an in Abständen voneinander stehenden Stellen 118 geschlitzt ist, damit es gebogen und um den Dorn 82 herumgelegt werden kann, über dem Spant wird ein langer Streifen eines gewebten Rovings 58 aus Glasseidensträngen mit Hilfe der eingesetzten trapezförmigen Hölzklötze 56 angeheftei. Infolgedessen bildet der Spant eine zusammen-

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hängende Einheit, die den Behälter vollständig umgibt.

Die auch in Fig. 4 gezeigten trapezförmigen Holzklötze 56 bestimmen und stabilisieren die Querschnittsform der Spanten 28.

Nach dem vorübergehenden Festlegen der Spanten 28 um den Mantel 25 herum wird gemäß Fig. 8 eine gewickelte u'adenlage 60 aufgebracht. Parallel zur Achse des Dorns 82 ist ein wagen 120 hin- und herbewegbar, der eine Schale 122 trägt, die flüssiges Harz 124 enthält. Der Wagen 120 kann für jeden Spant 28 eine eigene Harzschale 122 besitzen, \ienn gemäß Fig. 1 in jeder Hälfte 22 des Behälters 20 sechs Spanten vorgesehen sind, besitzt der Wagen 12u dann sechs Harzschalen 122.

Die Glasseidenstränge 62 werden von geeignet angeordneten Wickeln 128 durch eine öse 130, und um eine Führungsrolle 132 herumgeführt und laufen dann unter einer Tauchrolle 134 durch das flüssige Harz 124 und zwischen Abstreifleisten 136 hindurch, welche überschüssiges Harz von den nassen Strängen 62 entfernen.

Der mit den vorgeformten Spanten 28 versehene Dorn wird gedreht; gleichzeitig wird der Wagen 120 parallel zur Achse des Dorns hin- und herbewegt. Auf diese Weise werden die benetzten Glaeseidenetränge 62 gemäß Fig. 4 auf die Außenfläche der Spanten 28 gelegt, wobei die Stränge leicht wendelförmig mit vor- bzw. rückwärtsgerichteter Steigung gelegt werden.

Der Antrieb für den Wagen 120 ist so eingestellt, daß die Glasseidenstränge 62 sorgfältig auf die schrägen Flanken 40 der Spanten 28 gelegt werden (Fig. 4). Diese Orientierung muß sehr genau sein, damit über den Spanten 28 ein glattes Pro-

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fil erhalten wird. Eine Steuerung an dieser Stelle wird durch die in Pig· 8 gezeigten Strahler 1£8 ermöglicht. Durch die von den Strahlern 138 abgegebene Wärme wird das Harz im wesentlichen ebenso schnell geliert wie die Glasseidenstränge 62 aufgetragen werden.

Die Glasseidenstränge $2 drücken beim Aufwickeln die gewebte Roving-Lage 58(J¹Ig. 4) s*mft gegen den in den Figuren 4,9 und 10 gezeigten Pappkern 54· und treiben das Gas praktisch vollständig aus. Infolgedessen ergibt sich eine gute Kohärenz des Spantkerns 54

Bei dem in Pig. 8 gezeigten Wickelvorgang befinden sich die Glasfaserstränge 62 jedoch nicht in einem Zustand, der als "gespannt" bezeichnet werden kann. Man kann diesen Zustand besser als "orientiert" bezeichnen. Beim Auftragen der Glasfaserstränge 62 werden diese durch die Abstreifleisten 136 in der Harzschale 124 nur so stark gebremst, daß sie zur Bildung der Lage 60 aufgelegt werden. Das genügt zum Austreiben von eingeschlossenen Gasen und zum Erzielen einer monolithischen Verbundkonstruktion. Die Glasseidenstränge können zwar sofort Last aufnehmen, erzeugen aber keine Vorspannung in dem Verbundkörper.

Aus der Pig. 6 geht hervor, daß zwischen der Endkappe 52 und dem Mantel 25 eine mindestens theoretisch lineare Verbindung(line jοint)vorhanden ist, weil das ungehärtete Mantelmaterial in Berührung mit der vorher teilausgehörteten Endkappe ' aufgebaut wird. Theoretisch werden die Harze gemeinsam ausge-

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iiärtet. 2φη kann im Bereich der Stoßstelle 140 eine noch höhere Festigkeit erzielen, wenn man einen Verstärkungsstreifen >8 einlegt, der nit Harz getränkt und ausgehärtet wird. Man erhält auf diese Weise eine sehr feste, monolithische Konstruktion, in der das ganze Harz gemeinsam ausgehärtet und beträchtlich verstärkt ist.

Jetzt kann die ganze Auflage vollständig ausgehärtet werden, so daß ein icmolithischer Verbundkörper erhalten wird. Zu diesem Zweck sind die in Fig. 8 gezeigten Strahler 138 vorgesehen, die L· nach ihrem Einschalten Wärme an die Auflage abgeben. Bei sich drehendem Dorn 82 wird die Auflage gleichmäßig erhitzt. Dadurch wird das Harz des Haut eis 2i? nachgehärtet und auch das in den Spanten 28 enthaltene und das in dem Bereich 150 in Fig. 6 an der Übergangsstelle zwischen der Endkappe i?2 und dem Hantel 21? befindliche Hars vollständig ausgehärtet.

Zum Zusammensetzen des in Fig. 1 gezeigten, vollständigen Behälters werden die beiden in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Behälterhälften 22 an ihren offenen Enden auseinandergelegt und in der in Tig. 11 gezeigten Weise verschweißt. In eines bevorzugten Ausbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden zum Herstellen der Mittelnaht Hetallklammern 142 verwendet. Diese besitzen einen U-förmigen Teil 144, der den offenen Eadrand einer der Behälterhälften passend umgreift. Der andere Teil Ibsteht aus einer Lasche 146, die in die andere Behllterhälfte eingeschoben wird, so dftfi diese mit dem Profil der erstgenannten Behftlterhälfte fluehtend gehalten wird.

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Nachdem eine Anzahl dieser Klammern um die Mittelfuge herum angebracht worden sind« wird eine Lage aus der Hatte 44 über der Fuge angeordnet. Über dieser Lage werden abwechselnd Lagen aus gewebten Rovings 58 aus Glasfasersirängen bzw. der der Hatte 44 angeordnet. Alle diese Lagen werden ait dem katalysierten Harz 50 getränkt.

Die Klammern 142 sind in dem Harz 50 eingebettet und daher vor der Korrosion geschützt.

Sie Lagen aus der Matte 44 bzw. dem Hoving >8 sind gegeneinander versetzt, so daß sich der Mittelverbindungsbereich 24 ä über eine beträchtliche Fläche auf beiden Seiten der Stoßfuge 148 erstreckt. Dies ist in fig. 1 durch die Klammer 24 angedeutet. Durch diese breite Schweißverbindung werden Spannungen verteilt. Sie ist ferner to dick, daß eine hermetische Abdichtung erhalten wird.

Die auf diese Veieβ erhaltene, monolithische Konstruktion hat folgende Vorteilet .

Es wird eine hohe Steifheit bei geringem Glasanteil erzielt, was wirtschaftlich vorteilhaft ist.

Die Steifheit nimmt mit dem 2 1/2-fachen der Dicke zu. Bei dieser Konstruktion kommt es nicht so sehr auf den Elastizität«- * modul als auf die Steifheit an. Das Verhältnis zwischen der Steifheit und dem Elastizitätsmodul ist nur ItI. Mit einer Auflage aus gewickelten Fäden kann man daher zum Beispiel die Steifheit auch nicht annähernd ebenso gut erhöhen.

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Mn weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in dem-monolithischen Charakter der 7erbundwand 26. Der Mantel 25 wird katalytisch nur bis zu einer solchen Härte gehärtet, daß der Spant 28 während seiner Bildung festgehalten oder getragen und nicht in den Mantel 25 hineingedriickt wird, wobei er benachbarte Teile des Hanteis "verschieben würde. Danach wird der Spant unter Verwendung von gut benetzendem Harz umwickelt und dadurch an dem Mante125 festgelegt. Mit Hilfe der in Fig. 8 gezeigten Strahler werden die Spanten 28 dann ausgehärtet, wodurch das in den Spanten befindliche Harz aus- und nachgehärtet und das Harz des Mantels 25 nachgehärtet wird. Man erhält auf diese Weise eine wirklich monolithische Wandkonstruktion.

Der fertige Behälter ist daher eine monolithische Verbundkonstruktion mit einer hohen Steifheit und Zugefestigkeit, die synergietisch zusammenwirken» Dieses Zusammenwirken der Eigenschaften der Bestandteile ist für das vorteilhafte Verhalten des Behälters von entscheidender Wirkung. Der harzreiche Mantel 25 hat eine hohe Eigensteifheit· Die Kastenform der Spante und die um die Spantköpfe herumgewickelten Fäden führen zu einer sehr hohen Zugfestigkeit und ebenfalls zu einer hohen Steifheit. Die Spanten und der steife Mantel 25 bilden daher einen monolithischen Verbundkörper, der bei geringem Gewicht eine sehr hohe Steifheit und Festigkeit besitzt. In dieser Konstruktion sind verschiedenartige Materialien vorhanden, die sich in dieser Konstruktion gegenüberstehen (opposing «ach other In this construction)·

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In dem erfindungsgemäßen Lagerbehälter hat jeder Bestandteil eine eigene Wirkung, die von der Wirkung der anderen Bestandteile unabhängig ist. Sie einzelnen Bestandteile sind daher für verschiedene, einander ergänzende Eigenschaften der Verbundkonstruktion verantwortlich. Die kombinierte Behälterwand hat infolge der steifen Kastenspanten und des steifen Mantels 25 eine hohe radiale Beulfestigkeit und infolge der Spanten ferner eine hohe Zugfestigkeit. Die Eigienschaften der Bestandteile wirken daher zusammen, so daß der Verbundkörper bessere Eigenschaften hat als seine Bestandteile.

Die Spanten wirken ferner bei der Handhabung als Stoßdämpfer. Der Spant 28 wirkt außerdem wie ein 3?aßbund, der überraschenderweise von außen ausgeübte Beulkräfte aufnimmt, die auf den unterirdischen Benzinlagerbehälter 20 einwirken können, beispielsweise wenn ein eingegrabener Behälter von wassergesättigtem Erdreich umgeben ist.

Die Verbundwand 26 des erfindungsgemäßen Behälters hat eine besonders hohe Beulfestigkeit gegenüber "oil canning". Zum Niederhalten eines Behälters bei hohem Grundwasserspiegel werden Stahlbänder um beide Enden des Behälters herumgelegt und an Betonpfeilern befestigt, so daß der Behälter nicht unter der Wirkung des Wasserdruckes aus dem Erdboden herauskommen kann. Bei hohem Grundwasser piegel könnte ein leerer Behälter zwischen den Biniern zusammengedrückt und aufwärtsgeschoben und dabei zusammengedrückt werden. Erfindungsgemäße Behälter sind derartigen Kräften gewachsen, ohne daß die Wand reißt oder beträchtlich verformt wird.

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erfin&ungsgemäße Verbundwand stellt daher einen beträchtlichen technischen fortechritt dar, der auf die Kombination des Mantels aus Glasfaserstücken und Harz mit den gewickelten fäden und den in Abständen voneinander ange-• ordneten hohlen Kastenspanten zurückzuführen ist. Der Hantel 25 aus der Stapelglasseide und dem Harz überbrückt die Zwischenräume zwischen den Spanten 28 und bildet die Basis jedes Spants, so daß eine neuartig· Kombination erhalten wird. Nur die Spanten sind mit Glasfaden umwickelt, so daß die Kosten stark gesenkt, die Steifheit und der Zugaiodul dagegen überraschend erhöht werden.

Die erfindungegemäße Vandkonstruktion erhält eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Lebensdauer durch die Bestandteile, welche die dünne Harzschutzschicht an den freiliegenden Flächen des Yerbundköiprs festhalten.

Außer den vorstehend besprochenen Eigenschaften ist auch die Form des Behälters von Bedeutung· In der Mitte des Behälters ist ein Sumpfbereich vorhanden, in dem sich Feuchtigkeit sammeln kann, die in dem Kraftstoff enthalten ist, der in dem Behälter gelagert wird. Der erhöhte Teil in der Mitte des Behälters erleichtert das Füllen und Satlüften des Behälters. In der Nähe der beiden Enden ist im Abstand von dem in der Mitte angeordneten Sumpf oberhalb desselben je eine hochliegende ihtnahmestelle vorhanden, so daß dem Behälter Kraftstoff ohne Mitnahme der im Sumpfbereich gesammelten Feuchtigkeit entnommen werden kann.

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Da die benetzten Glaafaserstränge 62 über den Spanten hin- und hergeführt werden, sind diese Stränge sowohl axial als· auch in der ümfangsriöhtimg orientiert· Infolgedessen erhält der Behälter eine Festigkeit in der axialen und in der Uafangeriohtung. Die einander kreuzende» ölasfaserstränge bilden einen Außenmantel, derjadne höh· festigkeit in allen Richtungen hat. Infolge der unterhalb der gewickelten Slaiseidenstränge 62 angeordneten Gewebelagen ϊ>8, fig. 4, haben die Spanten eine hohe Biegefestigkeit, die in der monolithischen Verbundkonstruktion mit der Steifheit und. festigkeit des Mantels 2i? synergistisch kombiniert ist.

Nachstehend werden die Torteile und Anwendungsmöglichkeiten eines erfindungegemäßen !lagerbehälters anahnd eines Ausführungebeispiels beschrieben»

An den Stellen 30 und 32 in flg. 1 wurden flanschstdE/en eingesetzt und sorgfältig mit den Hantel -verbunden. Nachdem der Behälter zur Hälfte eingegraben war, wurde ein Drehmoment rom li?OO kg ausgeübt« ohne daß die Stutzen oder der Hantel brachen. Der Stutzen und der Hantel waren ferner einer Belastung von 200 kg gewachsen, die auf das Bade eines 1 m langen Bohre ausgeübt wurde, da's in dem Stutsen befestigt war. Vor und nach der Prüfung wurde festgestellt, daß der Behälter leckfrei war.

Der Behälter wurde in einer Grube auf ein Sandbvett gelegt und mit Sand bis zu einer Höhe von 60 cm über seinem Scheitel bedeckt. Danach wurde der Sand festgestampft, wobei der Behälter nicht beschädigt wurde. In einer sehr scharfen Prüfung wurde der Behälter an beiden Enden abgestützt, während

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in der Mitte ein Längenbereich von 60 cm unabgestützt blieb (placed over 60 cms at the center,). Der Behälter war also auf der Unterseite ungleichmäßig abgestützt. Wenn der Behälter dann eingegraben und mit Wasser gefüllt wurde, erlitt er keine Beschädigung. Die größte Auslenkung des Mantels betrug 2 cm. Bei umgekehrter Prüfung, d.h. bei Abstützung in der Mitte und nicht abgestützten Endteilen, (Hohlräumen unter den Endbereichen,), wurde der Behälter nicht beschädigt und der Mantel um 0,4 mm ausgelenkt.

In einer Prüfung mit einem von außen einwirkenden, hydrostatischen Druck wurde ein leerer Behälter an den Enden mit Bändern niedergehalten, in gestampten Sand eingegraben und dann bis zu einer Höhe von 60 cm über seinem Scheitel überschwemmt. Es trat kein Bruch ein. Die größte Auslenkung betrug 2,> cm

Hach der vorstehend angegebenen Prüfung wurde der Behälter mit Hilfe von Druckluft von 0,3i> atü auf Lecksicherheit geprüft, wobei an den Stutzen Seifenlösung verwendet wurde. Es wurde kein Leck festgestellt.

In einem Fallversuch wurde ein ungeschützter, leerer Behälter aus einer Höhe von 40 cm auf eine Straßenfläche fallengelassen. Diese Prüfung führte nur zu einem gewissen Aufhellen der Spanten an der Aufschlagstelle, was eine geringe Schichtentrennung anzeigte. Dagegen waren .keine Anzeigen einer Beschädigung des Mantels vorhanden. Die Spanten stellen also sehr gute Stoßdämpfer dar, die den Innenmantel beschützen und eine Leckbildung darin verhindern.

Nach dem Fallversuch wurde der Behälter mit einem Gasdruck von 1,7> atü erneut geprüft, ohne daß die Spanten ausgebessert worden wären. Dieser Gasdruck entspricht dem Fünflachen der

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normalen Belastung. Der Behälter war dem Druckanstieg ohne weiteres gewachsen.

Aus der Behälterwand ausgeschnittene Stücke wurden in verschiedene Säuren, Basen und Kraftstoffe eingetaucht. Diese sehr scharfen Prüfungen wurden bei 38 O durchgeführt. Nach Ablauf von mehr als 6 Monaten hatten die Stücke in allen lallen noch mehr als i?O% ihrer ursprünglichen Zug- und Biegefestigkeit und Izod-Schlagzähigkeit. Als Prüfmedien wurden verwendet: 5-prozentige NaOH-Lösung, 20-prozentige Schwefelsäure, i?-prozentige Salpetersäure, Benzin, !Toluol, Benzol. Aus diesen Angaben geht die Schärfe da? Prüfungen hervor »

Die Besichtigung der Behälter nach der Prüfung ergab eine gewisse Verfärbung, aber keine Anzeichen einer Veränderung (Auswandern, "Ausblühen") der Fasern (fiber bloom) oder Haarrißbildung.

Aus den Tauch- und Alterungsprüfungen ging hervor, daß die Behälterwand der Wirkung des in dem Behälter gelagerten Produkts und des den Behälter umgebenden Erdreichs gewachsen war.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den . ( Zeichnungen, einschließlich deren konstruktiven Einzelheiten zu entnehmenden Merkmale können auch in beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich sein.

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BAD ORIGINAL

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Hohlkörper für die Aufnahme von Strömungsmitteln (Fluiden), insbesondere Lagerbehälter, mit mindestens einer endlos geschlossenen Wand, dadurch gekennzeichnet, daß die endlose Wand eine monolithische Verbundkonstruktion ist, die eine Lage aus diskreten Längen von mit gehärtetem Harz gebundenem, linearem Versbärkungsmaterial, und mindestens eine Hohlschale (28) aufweist, deren Flanken mit einer im Abstand von der genannten Lage angeordneten Wand verbunden und von ihr überbrückt sind, wobei sich in der Axialrichtung der Hohlschale erstreckendes Verstärkungsfasermaterial in Harzmasse eingebettet in Form einer Lage angeordnet ist, und das Harz der Verbundkonstruktion zu einer einheitlichen Masse ausgehärtet ist.

   2. Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Lage harzangereichert ist und auf Gewichbsbasis mehr Harz enthält als Verstärkungsmaterial.

   J. Hohlkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich n'e t , daß die Lage Oberflächenmatten und an beiden Außenflächen eine harzreiche Schicht umfaßt.

   4. Hohlkörper nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 3 » dadurch gekennzeichnet, daß jede Hohl-

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   schale mindestens außen eine harzreiche Außenflache "besitzt.

   ;., Hohlkörper nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch ^ e k e η η ζ e i c h η e t , daß die diskreten Längen aus linearem Verstärkun^siaaterial aus gestückeltem Fasermaterial bestehen und das Verstärkungsfasermaterial aus fortlaufend _&ewicKeiten Fäden besteht.

   b, Hohlkörper nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η - | ze lehnet- , daß els gestückeltes Fasermaterial Glasfaserstücke angewandt sind und die als Verstärkungsmaterial verwendeten fortlaufenden Fäden aus fortlaufenden Glasfasersträngen bestehen.

   7. Hohlkörper· nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, d ad u r c h £; e k e η n ζ e ic h η e t , daß die Hohlschale allgemein trapezförmig ist und ihre Flanken zueinander geneigt sind, die sie überbrückende Wand allgemein geradzylindrisch und zu der La^e parallel ist, daß die Hohlschale eine innere Schicht aus einem Vers-fcärkungsmaterialgewebe besitzt, auf das cie als Verstärkungsiuaterial verwendeten Endlosfäden gewickelt sind, und daß das Gewebe und die kanzelfäden iⁿ dem Harz eingebettet sind.

   8. Hohlkörper nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Hohlschale eine Fasermaterialschicht

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   'als Formgebungselement besitzt, die zum Bestimmen und Aufrechterhalten ihrer Form von im Abstand voneinander angeordneten, trapezförmigen Klötzen (56) getragen ist, daß über der Fasermaterialschicht der Schale eine Schicht (58) aus einem Glasseidenstranggewebe und über dieser Schicht eine Schicht aus einer Fadenumwicklung aus Fäden (62) vorhanden ist, wobei die Schichten mit Kunstharz getränkt und verbunden sind, und daß die Glasseidenstränge orientiert und zur sofortigen Lastaufnahme geeignet angeordnet und im unbelasteten Zustand der Konstruktion im wesentlichen zugspannungsfrei sind.

   9· Hohlkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Fasermaterialschicht (54) aus Pappe besteht und die trapezförmigen Klötze (56) aus Holz bestehen.

   10. Hohlkörper nach mindestens einem der Ansprüche 1-9, dadurch ,gekennzeichnet, daß die endlose Behälter-Wand mit Endkappen (52) abgeschlossen ist, die im wesentlichen aus einer Schicht aus einer gehärteten Einbettungsmasse mit darin enthaltenen diskreten Längen eines linearen Verstärkungsmaterials und einer Schicht aus einem Verstärkungsmaterialgewebe bestehen, das sich im Bereich der Verbindungsstelle zwischen der Endkappe und der endlosen Wand über die Endkappe und die endlose Wand erstreckt und in der gehorteten Einbettungsmasse eingebettet ist.

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   11. Hohlkörper nach. Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die endlose Wand aus einander gegenüberliegenden, gegeneinander ausgerichteten und aneinanderstoßenden, Kegelstumpfförmigen !eilen besteht, deren breitere Enden in der Mitte des Hohlkörpers aneinanderstoßen und dort durch abwechselnde Lagen aus Matten bzw. Glasseidenstranggewebe miteinander verbunden sind, welche die Stoßfuge überbrücken und in einer Grundmasse aus gehärtetem Harz eingebettet sind.

   12. Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers nach mindestens einem der Ansprüche 1-11, dadurch g e k β η η ze i chne t , daß eine Lage gebildet wird, die vorwiegend aus einem selbsthärtenden Einb.ettüngsmaterial besteht und diskrete Längen eines linearen Verstärkungsmaterials enthält, daß das Einbettungsmaterial durch Teilhärten so verfestigt wird, daß die Lage formbeständig ist, worauf auf eine Fläche dieser

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   Lage mindestens eine Hohlschale gelegt wird, deren Flanken sich von der genannten Fläche weg erstrecken und von einer im Abstand von der genannten Lage angeordneten Wand überbrückt sind, daß über jeder Hohlschale aus Endlosfäden bestehendes Verstärkungsmaterial in Form einer Schicht angeordnet wird, die sich" längs des- Hohlschale erstreckt, dieses aus Endlosfäden bestehende Verstärkungsmaterial mit härtbarem Einbettungsmaterial getränkt und danach das Einbettungsmaterial der genannten Schicht und. der Schale zu einer monolithischen, einstückigen Masse gehärtet wird.

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   13· Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß die diskreten Längen des linearen Verstärkungsmaterials aus Glasfaserstücken bestehen, daß das aus Endlosfäden gebildete Verstärkungsmaterial aus endlosen Glasseixlenfftden besteht und daß das Einbettungsmaterial aus einem Polyesterharz besteht«

   | 14, Verfahren .nach Anspruch 12 oder 15 t dadurch gekennzeichnet , daß auf die Hohlschale zunächst eine erste Verstärkungsmateriallage aus einem Endlosfasergewebe gelegt wird, in dem sich ein Teil der Fäden in der Richtung der Hohlschale erstrecken, und danach auf die erste Lage eine zweite Verstärkungsmateriallage gelegt wird, die aus Endlosfäden besteht, die sich vorwiegend in der Eichtung der Hohlschale erstrecken, wobei die Endlosfadenlage derart aufgelegt wird, daß die beiden Lagen verdichtet und entgast werden und die Endlosfäden im unbeanspruchten Zustand der Verbundwand im wesentlichen zugspannungsfrei sind.

   15· Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 - 14-, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgeformte Endkappe, die einen Umfangsrand und eine ideelle Achse besitzt, im Baum fest orientiert und eine mit mindestens einer' Hohlschale versehene endlos· Behälterwand an den Umfangsrand angeformt wird, wobei di· endlose Wand so orientiert wird, daß sie sich längs der genannten Achse von dem Umfangsrand weg er-r

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   streckt, und die Einbettungsmasse der Endkappe, der genannten · Lage und der Schale durch Einwirkung von außen zu einer monolithischen, einstückigen Masse ausgehärtet wird, so daß eine Behälterhälfte entsteht.

   1b. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch g e k e η η ζ e i oh η e t , daß zwei der auf die angegebene Weise hergestellte Behälterhälften an ihren offenen Enden derart aneinandergelegt werden, daß das offene Ende der einen Hälfte von dem offenen Ende der anderen Hälfte in der gleichen räumlichen Lage gehalten wird, und über der Stoßfuge abwechselnd Lagen aus Matte und einem Endlosfadenstranggewebe angeordnet werden, welche die Stoßfuge überbrücken und ineiner gehärteten Harzmasse eingebettet sind.

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   Leerseite

   ORlGIiSiAL INSPECTED