DE2302833A1

DE2302833A1 - Tiefbehaelter zur aufbewahrung eines verfluessigten gases und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2302833A1
Application number: DE2302833A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Ishioka; Masuo Kawakami; Akio Kobayashi; Hideyuki Nishiura; Tadao Yamada
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1972-06-12
Filing date: 1973-01-20
Publication date: 1973-12-20
Also published as: FR2188654A5; DE2302833C3; JPS4917514A; GB1423750A; US3854265A; DE2302833B2

Description

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Firma ISIIIKAViAJIMA-HARIMA JUKOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokio / Japan

Tiefbehälter zur Aufbewahrung eines verflüssigten Gases und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Tiefbehälter zur Aufbewahrung eines bei tiefen Temperaturen verflüssigten Gases und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Insbesondere soll der Tiefbehälter zur Aufbewahrung einer grossen Menge leicht flüchtigen, bei tiefen Temperaturen verflüssigten Gases, wie Erdgas, Äthylen oder Ammoniak geeignet sein.

Tiefbehälter zum Aufbewahren grosser Mengen leicht flüchtiger, bei tiefen Temperaturen verflüssigter Gase sind Tanks in vieler Hinsicht überlegen, die überirdisch, aufgebaut

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sind. Im allgemeinen ist es aber äusserst schwierig, den Erdboden .des Baugebietes eingehend zu prüfen, so dass das Bauprogramm durch unerwartet hohen Grundwasser- und Erddruck und durch grosse Mengen durch- bzw. einsickernden Grundwassets verzögert werden kann. Ausserdem können sich die Kosten wegen unerwartet grosser Wärmeeanströmung in den Tiefbehälter und wegen ungenauer Auswertung der Resultate der Bodenprüfungen auch nach dem Aufbau des Tiefbehälters erhöhen.

Es besteht die Aufgabe, diese und andere Nachteile, die bei bekannten Tiefbehältern auf treten,, durch einen geeigneten Aufbau und durch ein geeignetes Herstellungsverfahren für den Tiefbehälter zu vermeiden. . ■ '

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Seitenwand des Tiefbehälters eine Hülle aufweist, die in das Erdreich eingebracht ist und eine ausreichende Wandstärke besitzt, um ein Durchsickern zu vermeiden, dass innerhalb der Hülle eine Wandung aus mehreren Verbundteilen zusammengesetzt ist, die sich in einem vorgegebenen Abstand zur Hülle befinden, dass die Verbundteile innenliegende Metallplatten aus einem tiefen Temperaturen standhaltenden Metall aufweisen, dass die Metallplatten benachbarter Verbundteile durch verflanschte Halteplatten so miteinander verbunden sind, dass für die Metallplatten ein,

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Expandieren und Kontaktieren ermöglichst ist, und dass eine Betonschicht zwischen der Hülle und der Wandung aus Verbundteilen angeordnet ist.

Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Tiefbehälters wird eine Hülle aus armiertem Beton in das Erdreich eingebracht, die einen runden oder polygonalen Querschnitt besitzt und eine ausreichende Wandstärke aufweist, um ein Durchsickern·zu vermeiden, es wird das Erdreich innerhalb der Hülle auf eine vorgegebene Tiefe ausgehoben,und es wird auf die Bodenfläche eine Wandung aus Verbundteilen aufgesetzt, deren Abstand von der Hülle durch die Stärke einer einzubringenden Betonschicht gegeben ist, wobei diese Stärke durch die Bodenverhältnisse im Bereich zwischen Hülle und Wandung bestimmt ist, es wird anschliessend diese Betonschicht zwischen Hülle und Wandung eingebracht und es werden die benachbarten, innenliegenden Ketallplatten der Verbundteile, die aus einem tiefen Temperaturen standhaltenden Metall bestehen, so mit Halteplatten verbunden, dass für die Metallplatten ein Expandieren und Kontraktieren ermöglicht wird.

Bei- dem erfindungsgemässen Tiefbehälter ist also die Wandstärke der Hülle geeignet ein Durchsickern bzw. Leckschäden zu vermeiden. Die Verbundteile sind aufeinander gestapelt und liegen auf der Bodenfläche auf, die nach Aushub

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des Erdreiches innerhalb der Hülle gebildet ist., und die innenliegenden Metallplatten der Verbündteile sind mit Stützmauern oder Ilalteplatten so miteinander verbunden, dass sie sich in Abhängigkeit von einer Temperatur- und/ oder Druckänderung im verflüssigten Gas ausdehnen oder zusammenziehen können.

Im Folgenden wird der erfindungsgemässe Tiefbehälter und das Verfahren zu seiner Herstellung beispielhaft anhand" der Figuren 1 bis 8 näher erläutert, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen schematisch Schnitte mit denen die einzelnen Stufen des Herstellungsverfahrens eines erfindungsgemässen Tiefbehälters demonstriert sind. Es zeigt:

Figur 1 eine zylinderförmige Hülle die so weit in den Erdboden getrieben ist, bis sie die dichte Sohle erreicht hat;

Figur 2 den Aushub des Erdbodens innerhalb der Hülle und das Einbringen und Aufeinanderschlichten von Verbundteilen;

Figur 3 das Einbringen des Betons in den Raum zwischen der Hülle und der Wandung aus Verbundteilen;·

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Figur 4 den fertigen Tiefbehälter bzw. Tieftank;

Figur 5 den Teil eines Schnittes längs der Linie X-X der Figur 4 und

Figuren 6 bis 8 vergrösserte Teilschnitte der Bereiche, die durch die Kreise A, B und C in Figur 4 gekennzeichnet sind.

In den Figuren 1 bis -3 ist eine Hülle aus Beton in eine ringförmige Bohrung eingebracht, die durch Aushub des Erdbodens 1 bis auf eine Tiefe hergestellt ist, in der die dichte Sohle 2, beispielsweise der feste Untergrund, gewachsener Fels oder gefrorenes Erdreich, erreicht wurde.

Die Wandstärke der Hülle 4 ist so gross, dass ein Durchsickern oder Leckschäden vermieden werden können. Mit herkömmlichen Methoden kann die Hülle 4 bei einer Wandstärke von einem Meter bis auf eine Tiefe von fünfzig Metern eingebracht werden. Falls Leckschäden bzw. ein Durchsickern wegen Schäden der vorfabrizierten Hülle 4 auftreten, kann chemisches Vergussmaterial in die Spalten, Hüllungen od. dgl. eingeführt werden oder es können Schutzwände gegen Unterspülungen oder die Gefriermethode benützt werden, um den Aushub zu ermöglichen»

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Anschliessend wird das Erdreich 1 innerhalb der Hülle 4 bis zu einer gewünschten Tiefe entfernt, die benötigt wird, um eine gewünschte Anzahl von Verbundteilen 6 aufzustapeln, deren Einzelheiten im Folgenden noch beschrieben werden. Dann werden von der Bodenfläche der ausgehobenen Höhlung ausgehend die Verbundteile 6 aufeinander gestapelt. Sie befinden sich in einem bestimmten Abstand von" der Hülle 4 und werden mit den nicht gezeigten, geflanschten Stützmauern bzw. Halteplatten so-verschweisst, dass sich die Verbundteile 6 beispielsweise zwischen den nicht gezeigten Haltezapfen ausdehnen.bzw. zusammenziehen können,, mit denen die Hülle 4 ausgerüstet ist (sh. Fig. 2).

Die Verbundteile 6 sind quadratische oder rechteckförmige Verschalungen. Sie besitzen Seitenflächen, die entsprechend der Krümmung der Hülle gebogen sind. Im allgemeinen bestehen sie aus einer armierten Betontafel und einer Metallplatte, die standfest gegen niedrige Temperaturen ist. Diese Metallplatte ist an der Innenfläche der armierten Betontafel befestigt. Der Raum zwischen den Verbundteilen 6 und der Hülle 4 ist in Abhängigkeit von den Bodenverhältnissen bestimmt. In diesen Zwischenraum wird eine armierte Betonschicht eingebracht, die im Folgenden noch beschrieben wird.

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Der Aushut» des Erdreichs kann vorzugsweise mit einem mechanisch betriebenen Bagger erfolgen und die Verbundteile können vorzugsweise mittels eines hydraulisch betriebenen Krans aufgestapelt werden.

Die Betonschicht wird vorzugsweise mittels einer Betonpumpe in den Raum 5 zwischen den Verbundteilen 6 und der Hülle eingebracht.

Die Dach- und die Bodenfläche der Hülle 4 besitzen die herkömmlichen, wärmeisolierenden Schichten und ihre Auskleidplatten sind mit den Metallplatten der Verbundteile verschweisst. Diese Auskleidplatten sind aus einem Metall hergestellt, das tiefen Temperaturen standhält. Auf diese Weise kann der Tiefbehälter für ein bei tiefen Temperaturen verflüssigtes Gas aufgebaut sein.

In den Figuren 4 bis 8 ist die Baukonstruktion des erfindungsgemässen Tiefbehälters im einzelnen beschrieben.

In den Figuren 4 bis 8 ist mit 1 das Erdreich bezeichnet, das den Tiefbehälter umgibt. Mit 4 ist die Betonhülle, mit 5 die Betonzwischenschicht und mit 6 die Verbundteile der Wandung bezeichnet, die mit einer wärmeisolierenden Schicht 7 versehen ist. Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet eine dünne Metallwand, die die innerste Wand des Tiefbe-

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hälters ist. 9 (sh. Fig. 8) bezeichnet den Boden des'Tiefbehälters, der sich unten an die dünne Metallwand anschliesst und aus Beton, Sand, wärmeisolierendem Material und ähnlichem besteht. Mit 12 ist eine isolierende Decke bezeichnet; die vom Dach 3 über Stempel 13 getragen wird.

Die Figur 8 zeigt, dass der Boden des Tiefbehälters die* isolierende Schicht 7 unterhalb der dünnen Metallwand 8 und eine Schicht 9 aus feinem Sand aufweist, in der mehrere Heizspulen 11 zur Erwärmung des Bodens und mehrere Entwässerungsröhren 10 zur Ableitung des Grundv/assers angeordnet sind. Die Entwässerungsröhren 10 münden in eine Leitung. Wasser, das sich in dieser Leitung befindet, wird über eine Stichleitung zur Erdleitung gepumpt.

Befindet sich viel,Sickerwasser in der Sohle unterhalb des Bodens des Tiefbehälters, so wird das Wasser in der Nähe des Bodens zusammen mit den Entwässerungsröhren gefroren, da die Temperatur des verflüssigten Gases sehr niedrig ist. Damit wird es unmöglich, Grundwasser abzuleiten. Der Druck des Grundwassers wirkt dann direkt auf den Boden des Tiefbehälters und es besteht die Gefahr, dass dieser Boden zerstört wird. Um dieses Problem zu lösen, sind bei dem erfi'ndungsgemässen Tank Heizspulen vorgesehen, mit denen verhindert wird, dass das Grundwasser in den Entwässerungsröhren einfriert. Selbstverständlich können nicht nur Heizspu-

len vorgesehen sein, sondern es können alle geeigneten Heizelemente benutzt werden.

Es wurde "bereits beschrieben, dass die Verbundteile auf dem Boden der ausgehobenen Höhle eines über das andere aufgestapelt werden. Ein Baugerüst oder etwas ähnliches ist daher nicht erforderlich. Die Dicke der Zwischenschicht aus Beton kann in Abhängigkeit von den Bodenverhältnissen bestimmt werden. Die Dicke dieser Schicht wird durch den Raum zwischen der Hülle und den Verbundteilen eingestellt, der wiederum durch die Stellung der Verbundteile gegeben ist. Dadurch kann eine grosse Wärmeeinströmung in den Tiefbehälter vermieden werden. Ausserdem wirken die Hülle, die Zwischenschicht aus Beton und die Verbundteile zusammen,um dem Boden-,dem Grundwasserdruck und dem Druck des verflüssigten Gases standzuhalten. Insbesondere können die Metallplatten sich ausdehnen und zusammenziehen in Abhängigkeit vom Druck und von der Temperatur des verflüssigten Gases, so dass die mechanische Standfestigkeit erheblich vergrössert ist. Ausserdem sind die Entwässerungsröhren und die Heizelemente zur Erwärmung der Entwässerungsröhren im Boden des Tiefbehälters angeordnet, so dass ein Einfrieren der Entwässerungsröhren vermieden wird. Daher kann, auch wenn viel Grundwasser in die Schicht unter dem Boden des Tiefbehälters einsickert, dieses Grundwasser leicht abgeführt werden, so dass der Druck

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des Grundwassers immer konstant gehalten werden kann. Der erfindungsgemässe Tiefbehälter für verflüssigtes Gas ist daher äusserst betriebssicher und zuverlässig und besitzt eine hohe zulässige Beanspruchungsgrenze.

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Claims

Patent-(Schutz-)Ansprüche:

Tiefbehälter zur Aufbewahrung eines bei tiefen Temperaturen verflüssigten Gases, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand des Tiefbehälters eine Hülle (4) aufweist, die in das Erdreich (1) eingebracht ist und eine ausreichende Wandstärke besitzt, um ein Durchsickern zu vermeiden, dass innerhalb der Hülle eine Wandung aus mehreren Verbundteilen (6) zusammengesetzt ist, die sich in einem vorgegebenen Abstand zur Hülle befinden, dass die Verbundteile innenliegende Metallplatten (8) aus einem tiefen !Temperaturen standhaltenden Metall aufweisen, dass die Metallplatten benachbarter Verbundteile durch verflanschte Halteplatten so miteinander verbunden sind, dass für die Metallplatten ein Expandieren und Kontraktieren ermöglichst istjUnd dass eine Betonschicht (5) zwischen der Hülle und der Wandung aus Verbundteilen angeordnet ist.

iiefbeliälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sain Boden eine wärmeisolierende Schicht (7) und eine Sandschient (9) aufweist, die unter einer Metallauflage (δ) angeordnet sind, deren Metall tiefen Temperaturen standhält, wobei die wärmeisolierende Schicht

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an die Metallauflage grenzt.

3. Tiefbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sandschicht (9) mehrere Entwässerungsröhren (10) zur Ableitung des Grundwassers und mehrere Heizelemente (11) zur Erwärmung der Entwässerungsröhren angeordnet sind.

4. Tiefbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (4) und die aus Verbundteilen (6) zusammengesetzte Wandung durch die· dazwischen liegende Betonschicht (5) zu einer Baueinheit verbunden sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines Tiefbehälters entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülle (4) aus armiertem Beton in das Erdreich (1) eingebracht wird, die einen runden oder polygonalen Querschnitt besitzt und eine ausreichende "Wandstärke aufweist, um ein Durchsickern zu vermeiden, dass das Erdreich innerhalb der Hülle auf eine vorgegebene Tiefe ausgehoben wird, dass auf der Bodenfläche eine Wandung aus Verbundteilen (6) aufgesetzt wird, deren Abstand von der Hülle durch die Stärke einer einzubringenden Betonschicht (5) gegeben ist, wobei diese Stärke durch die Bodenverhältnisse im Bereich zwischen Hülle

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und Wandung bestimmt ist, dass anschliessend diese Betonschicht zwischen Hülle und Wandung eingebracht wird und dass die benachbarten, innenliegenden Metallplatten (8) der Verbundteile, die aus einem tiefen Temperaturen standhaltenden Metall bestehen, so mit Halteplatten verbunden werden, dass für die Metallplatten ein Expandieren und Kontraktieren ermöglicht wird.

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