DE2409002C3

DE2409002C3 - Floating roof for a liquid storage tank

Info

Publication number: DE2409002C3
Application number: DE2409002A
Authority: DE
Inventors: Robert W. Highland Bodley; Reign C. Schererville Ulm
Original assignee: Aerojet General Corp
Current assignee: Graver Energy Systems Inc
Priority date: 1973-03-19
Filing date: 1974-02-25
Publication date: 1978-03-09
Also published as: AR207560A1; BE810856A; BR7402086D0; CA989755A; ES423488A1; JPS5324643B2; IT1008359B; JPS49121216A; DE2409002A1; GB1440689A; AU6677674A; FR2222518A1; ZA735086B; DE2409002B2; IN140589B; AU473445B2

Description

4545

Die Erfindung betrifft ein Schwimmdach für einen Flüssigkeitsspeichertank, das aus einer Vielzahl flüssigkeitsdicht miteinander verbundener rechteckiger Platten besteht, dessen annähernd ebene Unterseite unmittelbar auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmt und das auf seiner Oberseite eine Vielzahl von mit den Platten fest verbundenen, gleichmäßig verteilten hohlen Auftriebskörpern aufweist.The invention relates to a floating roof for a liquid storage tank, which consists of a plurality of liquid-tight consists of interconnected rectangular plates, the approximately flat underside of which floating directly on the surface of the liquid and that on its upper side a multitude of evenly distributed hollow buoyancy bodies firmly connected to the plates.

Bei derartigen bekannten einwandigen Schwimmdächern (vgl. DE-OS 2213 348) dienen die auf der vs Oberseite vorgesehenen Hilfsauftriebskörper dazu, durch ihren Auftrieb das Schwimmdach zu tragen, falls in dem Schwimmdach ein Leck entsteht oder aber sich auf der Oberseite des Schwimmdaches eine größere Menge Regenwasser angesammelt hat. Bei dem ^ho bekannten Schwimmdach sind die Hilfsauftriebskörper Zylinder, insbesondere Hohlzylinder, deren Achsen sich jeweils senkrecht zur Oberseite des Schwimmdaches erstrecken und von denen jeweils zwei auf einem Teil der Platten angeordnet sind. Diese zylindrischen ^(lS Hilfsauftriebskörper haben infolge ihrer Form und Anordnung einen Auftrieb, der proportional zu ihrer Eintauchtiefe ist. Um das aus schweren Stahlplatten bestehende Schwimmdach zu tragen, muß eine verhältnismäßig große Anzahl von derartigen Hilfsauftriebskörpern auf der Oberseite des Schwimmdaches angeordnet sein. So werden beispielsweise bei einem Durchmesser von 85 m etwa 241 Auftriebskörper und bei einem Durchmesser von 105 m ungefähr 365 Auftriebskörper benötigt. Diese Auftriebskörper haben, da sich ihre Achsen senkrecht zur Oberseite des Schwimmdaches erstrecken, eine verhältnismäßig große Windangriffsiläche. Diese führt bei der erheblichen Größe des Schwimmdaches dazu, daß das ganze Schwimmdach in eine wellenförmige Bewegung versetzt wird. Dabei sind die Verbindungsnähte zwischen den einzelnen Platten stark beansprucht, so daß es mit der Zeit zu Ermüdungsbrüchen und örtlichen Leckstellen kommen kann. Die Hilfsauftriebskörper tragen nicht dazu bei, die Platten des Schwimmdaches an deren Rändern zu versteifen.In such known single-walled floating roofs (cf. DE-OS 2213 348) the auxiliary buoyancy elements provided on the vs upper side serve to carry the floating roof through their buoyancy if a leak occurs in the floating roof or if there is a larger amount on the upper side of the floating roof Has accumulated rainwater. In the ^{floating roof} known ho, the auxiliary buoyancy bodies are cylinders, in particular hollow cylinders, the axes of which each extend perpendicular to the top of the floating roof and two of which are arranged on a part of the plates. As a result of their shape and arrangement, these cylindrical ^{(IS auxiliary floats have a buoyancy proportional to their immersion depth} with a diameter of 85 m about 241 floats and with a diameter of 105 m about 365 floats. These floats have, since their axes extend perpendicular to the top of the floating roof, a relatively large area exposed to wind. This leads to the considerable size of the floating roof The entire floating roof is set in a wave-like motion. The seams between the individual panels are heavily stressed, so that fatigue fractures and local leaks can occur over time to stiffen the floating roof at the edges.

Es ist ferner bei einem zweischaligen Schwimmdach (vgl. US-PS 33 19 329) bekannt, über die ganze Fläche des Schwimmdaches gleichmäßig verteilte Rohre vorzusehen, die sich senkrecht zur Fläche des Schwimmdaches erstrecken und durch die beiden Schalen ties Schwimmdaches hindurchgeführt und mit diesen verschweißt sind. Die Rohre dienen zur Aufnahme von in den Rohren längs verstellbar angeordneten Stützpfosten, die an der Unterseite des Schwimmdaches vorstehen. Bei einer Verringerung des Tankinhaltes unter ein gewisses Flüssigkeitsniveau kommen die Stützpfosten mit dem Tankboden in Berührung und tragen dann das Schwimmdach. Auf diese Weise wird ein Aufsitzen des Daches auf dem Boden des Tankes vermieden.It is also known for a double-shell floating roof (see. US-PS 33 19 329) over the entire area of the floating roof, evenly distributed pipes are to be provided which are perpendicular to the surface of the Extending floating roof and passing through the two shells deep floating roof and with these are welded. The tubes are used to accommodate lengthways adjustable in the tubes arranged support posts that protrude from the underside of the floating roof. If the If the tank contents are below a certain liquid level, the support posts come in with the bottom of the tank Touch and then wear the floating roof. In this way, the roof will sit on the Avoided bottom of the tank.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Vorteile eines einwandigen Schwimmdaches der eingangs erwähnten Art mit Hilfsauftriebskörpern auf der Oberseite, ein Schwimmdach zu schaffen, bei dem die bei starkem Wind auftretenden Verformungen geringer sind und bei dem die Gefahr von Ermüdungsrissen in den Plattennähten kleiner ist.The invention is based on the object, while maintaining the advantages of a single-walled floating roof of the type mentioned at the beginning with auxiliary floats on the top, a floating roof in which the deformations occurring in strong winds are less and in which the danger of fatigue cracks in the panel seams is smaller.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß jeder Hilfsauftriebskörper als langgestreckter, sich parallel zur Platte erstreckender und diese versteifender Körper ausgebildet ist, dessen Länge größer ist als seine Breite und dessen vertikaler Querschnitt sich nach oben verjüngt, wobei jeweils eine der Platten die Basis eines der Hilfsauftriebskörper bildet. Bei diesem Schwimmdach haben die Hilfsauftriebskörper nicht nur die Funktion, bei einem auftretenden Leck oder bei Regenwasserbelastung den nötigen Auftrieb zu erzeugen, sondern sie versteifen auch die einzelnen Platten, aus denen das Schwimmdach hergestellt ist. Durch die langgestreckte flache Form der Auftriebskörper, deren vertikaler Querschnitt sich noch dazu nach oben verjüngt, ist die Windangriffsfläche wesentlich reduziert, so daß auch die wellenartige Verformung der Abdeckung verringert ist. Zu dieser Verringerung der Verformung tragen auch die durch die Hilfsauftriebskörper versteiften Platten bei. Insgesamt ist die Gefahr von Ermüdungsrissen infolge Verformung des Daches durch Wind wesentlich verringert und dadurch die Haltbarkeit des Daches erhöht. Die langgestreckten Hilfsauftriebskörper, die in Dachnähe den größten vertikalen Querschnitt aufweisen, haben weiterhin den Vorteil, daß gerade in Dachnähe, wo sich das Regenwasser oder auch durch Lecks hindurchgetretene Tankflüssigkeit ansammelt, der größte Auftrieb erzeugt wird. Dieser große Auftrieb verbessert die Schwimm-This is achieved according to the invention in that each auxiliary float as an elongated, itself extending parallel to the plate and stiffening it Body is formed whose length is greater than its width and whose vertical cross-section is upward tapered, with one of the plates forming the base of one of the auxiliary buoyancy bodies. With this floating roof the auxiliary floats not only have the function of a leak or of Rainwater load to generate the necessary buoyancy, but they also stiffen the individual panels, from which the floating roof is made. Due to the elongated flat shape of the floats, their vertical cross-section tapers upwards, the area exposed to wind is significantly reduced, so that the wave-like deformation of the cover is reduced. To this reduction in The plates stiffened by the auxiliary buoyancy also contribute to deformation. Overall the danger is of fatigue cracks due to deformation of the roof by wind is significantly reduced and thereby the Increased durability of the roof. The elongated auxiliary floats, which are the largest near the roof Have vertical cross-section, have the further advantage that just near the roof, where the Rainwater or tank liquid that has leaked through collects, generating the greatest buoyancy will. This great buoyancy improves swimming

Stabilität des Schwimmdaches und sorgt für ein verringertes Eintauchen des Schwimmdaches im Falle eines Lecks oder bei Regenbelastung.Stability of the floating roof and ensures that the floating roof is less immersed in the event a leak or when it is raining.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Hilfsauftriebskörper den Querschnitt eines Kreissegmentes auf, welches kleiner ist als eine Halbkxeisfläche. Die Schale des Hilfsauftriebskörpers, welche damit einen Teil einer Zylindermantelfläche bildet, ist einfach herstellbar, weist wenig Schweißnähte auf und verleiht dem Schwimmdach in der Nähe seiner Oberseite einen größtmöglichen Auftrieb.In a further advantageous embodiment of the invention, each auxiliary buoyancy body has the cross section of a Circle segment, which is smaller than a Halbkxeisfläche. The shell of the auxiliary float, which thus forms part of a cylinder jacket surface is easy to manufacture and has few weld seams and gives the floating roof the greatest possible lift near its top.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the remaining subclaims.

Die Erfindung ist in folgendem anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenThe invention is described below with reference to several exemplary embodiments shown in the drawing explained in more detail. Show it

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Tank mit Schwimmdach,1 shows a cross section through a tank with a floating roof,

F i g. 2 eine Teildraufsicht auf das Schwimmdach,F i g. 2 a partial plan view of the floating roof,

F i g. 3 einen vertikalen Querschnitt,F i g. 3 a vertical cross-section,

Fig.4 einen Längsschnitt durch einen Hilfsauftriebskörper nach der Linie 4-4 der F i g. 2,4 shows a longitudinal section through an auxiliary buoyant body after the line 4-4 of FIG. 2,

Fig.ä einen Querschnitt durch einen Hilfsauftriebskörper nach der Linie 5-5 der F i g. 4,Fig.ä a cross section through an auxiliary buoyancy body after line 5-5 of FIG. 4,

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel, 6 shows a cross section through a second embodiment,

Fig. 7 einen (,verschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel. Fig. 7 a (, cut through a third embodiment.

In der Zeichnung ist mit 10 ein Flüssigkeitsspeichertank bezeichnet, der beispielsweise zur Aufnahme von flüssigen Kohlenwasserstoffen dient. Der Flüssigkeitsspeichertank 10 hat einen Tankboden 11 und ein Schwimmdach 13, dessen annähernd ebene Unterseite 19 unmittelbar auf der Oberfläche der Flüssigkeit 12 schwimmt. Das Schwimmdach 13 ist als einwandiges Dach ausgebildet und weist nur an seinem Rand eine Ringkammer 53 mit einer das Schwimmdach gegenüber der zylindrischen Tankwandung abdichtenden Dichtung 54 auf. Der Tank 10 kann beispielsweise einen Durchmesser von 100 m besitzen.In the drawing, 10 is a liquid storage tank referred to, which is used, for example, to absorb liquid hydrocarbons. The liquid storage tank 10 has a tank bottom 11 and a floating roof 13, the approximately flat underside of which 19 floats directly on the surface of the liquid 12. The floating roof 13 is single-walled Roof formed and has an annular chamber 53 with a floating roof opposite only at its edge the cylindrical tank wall sealing seal 54. The tank 10 may, for example, be a Have a diameter of 100 m.

Das Schwimmdach 13 besteht aus einer Vielzahl von flüssigkeitsdicht miteinander verbundenen rechteckigen Platten 16. Diese Platten 16 bestehen normalerweise aus Stahl und sind an ihren Rändern miteinander verschweißt. Die miteinander verschweißten Platten 16 bilden eine annähernd ebene Unterseite 19 mit der das Schwimmdach 13 unmittelbar auf der Oberfläche der Flüssigkeit 12 schwimmt. Auf der Oberseite weist das Schwimmdach 13 eine Vielzahl von mit den Platten 16 fest verbundenen Hilfsauftriebskörpern 18 auf. Diese Hilfsauftriebskörper sind, wie insbesondere aus den F i g. 2,4 und 5 zu entnehmen ist, als langgestreckte, sich parallel zur Platte 16 erstreckende und diese versteifende Körper ausgebildet. Ihre Länge ist großer als ihre Breite und ihr vertikaler Querschnitt verjüngt sich nach oben. Hierdurch haben die Hilfsauftriebskörper 18 eine niedrige Bauhöhe und eine entsprechend kleine Windangriffsfläche. Die Hilfsauftriebskörper 18 sind an ihren Rändern jeweils mit den Platten J6 verschweißt, wobei jeweils eine der Platten 16 die Basis eines Hilfsauftriebskörpers 18 bildet.The floating roof 13 consists of a large number of rectangular ones connected to one another in a liquid-tight manner Plates 16. These plates 16 are normally made of steel and are welded together at their edges. The plates 16 welded to one another form an approximately flat underside 19 with which the Floating roof 13 floats directly on the surface of the liquid 12. On the top it shows Floating roof 13 has a plurality of auxiliary buoyancy bodies 18 firmly connected to the plates 16. These Auxiliary floats are, as shown in particular in FIGS. 2,4 and 5 can be seen, as elongated, itself parallel to the plate 16 extending and this stiffening body formed. Their length is greater than theirs Width and its vertical cross-section tapers upwards. As a result, the auxiliary buoyancy bodies 18 have a low overall height and a correspondingly small area exposed to wind. The auxiliary buoyancy bodies 18 are on their edges each welded to the plates J6, one of the plates 16 being the base of a Auxiliary buoyancy body 18 forms.

Bei dem in den Fig.2, 4 und 5 dargestellten, bevon:ugten Ausführungsbeispiel besteht jeder der Hilfsauftriebskörper 18 aus einer konvexen Schale 41, die einen Teil des Mantels eines Hohlzylinders bildet, dessen Erzeugende parallel zur Plattenlängsrichtung verläuft. Die konvexe Schale 41 kann gegebenenfalls auch Teil eines Elliosoids sein. An beiden Enden ist dieIn the embodiment shown in Figures 2, 4 and 5, each of the Auxiliary buoyancy body 18 from a convex shell 41, which forms part of the jacket of a hollow cylinder, whose generatrix runs parallel to the longitudinal direction of the plate. The convex shell 41 can optionally also be part of an elliosoid. At both ends is the

hohlzyündrische Schale 41 durch zwei Endplatten 44 und 45 abgeschlossen. Diese Endplatten 44 und 45 sind ebenso wie die Schale 41 an ihren unteren Rändern mit der Platte 16 verschweißt Auf diese Weise erhält der Hilfsauftriebskörper 18 den Querschnitt eines Kreissegmentes, welches kleiner ist als eine Halbkreisfläche (vgl. F ig. 5).Hollow cylindrical shell 41 closed by two end plates 44 and 45. These end plates 44 and 45 are just like the shell 41 is welded to the plate 16 at its lower edges Auxiliary buoyancy body 18 has the cross-section of a segment of a circle which is smaller than a semicircular area (cf. Fig. 5).

Die Mehrzahl oder alle der Hilfsauftriebskörper 18 können ferner mit Rohren 47 versehe» sein, welche sich durch die Hilfsauftriebskörper 18 hindurch erstrecken und senkrecht zu den Platten 16 angeordnet sind. Jedes der Rohre 47 ist jeweils mit der Platte 16 und auch der Schale 41 des Hilfsauftriebskörpers an seiner Durchtrittsstelle durch diese Teile verschweißt. Das Rohr 47 erfüllt damit die wichtige Funktion, die bauliche Festigkeit und Steifigkeit des Hilfsauftriebskörpers 18 zu erhöhen. Zusätzlich haben die Rohre 47 die Funktion, daß sie zur Aufnahme von Stützposten 49 dienen, die mittels Steckbolzen 51 höhenverstellbar in Jen Rohren 47 gelagert sind und an der Unterseite 19 der Platten 16 vorstehen. Diese Stützpfosten 19 dienen zur Abstützung des Schwimmdaches gegenüber dem Tankboden 11 beim Absinken des Flüssigkeitsspiegels. Ein Aufsetzen des Schwimmdaches 13 auf dem Tankboden 11 wird damit vermieden. Außerdem wird durch die Rohre 47 eine günstige Verteilung der Spannungen in dem Schwimmdach 13 erreicht, sobald sich die Stützpfosten 49 auf dem Boden des Tankes abstützen. Die hierbei auftretenden Kräfte werden nämlich nicht nur an der Durchtrittsstelle des Rohres 47 durch die Platte 16 in diese eingeleitet, sondern außerdem noch über die Schale41 anderen Rändern.The majority or all of the auxiliary buoyancy bodies 18 can furthermore be provided with tubes 47 which extend through the auxiliary buoyancy bodies 18 and are arranged perpendicular to the plates 16. Each of the tubes 47 is welded to the plate 16 and also to the shell 41 of the auxiliary float at its point of passage through these parts. The tube 47 thus fulfills the important function of increasing the structural strength and rigidity of the auxiliary buoyancy body 18. In addition, the tubes 47 have the function that they serve to receive support posts 49 which are mounted in the tubes 47 so as to be adjustable in height by means of socket pins 51 and which protrude from the underside 19 of the plates 16. These support posts 19 serve to support the floating roof with respect to the tank bottom 11 when the liquid level drops. Placing the floating roof 13 on the tank bottom 11 is thus avoided. In addition, the pipes 47 achieve a favorable distribution of the stresses in the floating roof 13 as soon as the support posts 49 are supported on the bottom of the tank. The forces occurring here are namely not only introduced into the plate 16 at the point where the tube 47 passes through, but also via the shell 41 at other edges.

Die Hilfsauftriebskörper 18, 18' können, wie es aus Fig.2 ersichtlich ist, in mehreren parallelen Reihen angeordnet sein, die sich in Längsrichtung der Hilfsauftriebskörper 18 erstrecken. Diese Reihen können dabei parallel zur vorherrschenden Windrichtung W ausgerichtet sein. Die Hilfsauftriebskörper 18 zweier benachbarter paralleler Reihen können dabei in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein, daß eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Hilfsauftriebskörper auf der Oberseite des Schwimmdaches erreicht wird. Es ist auch möglich, die Hilfsauftriebskörper 18', wie es in Fig. 2 links unten dargestellt ist, jeweils nur um die Hälfte ihrer Länge gegeneinander versetzt anzuordnen. In ähnlicher Weise können auch, wie es in Fig. 2 rechts unten dargestellt ist, die Nähte der Platten 16 an ihren Querseiten versetzt zu den Hilfsauftriebskörpern bzw. den benachbarten Platten angeordnet sein.The auxiliary buoyancy bodies 18, 18 ′ can, as can be seen from FIG. These rows can be aligned parallel to the prevailing wind direction W. The auxiliary buoyancy bodies 18 of two adjacent parallel rows can be arranged offset from one another in the longitudinal direction so that the most uniform possible distribution of the auxiliary buoyancy bodies on the top of the floating roof is achieved. It is also possible to arrange the auxiliary buoyancy bodies 18 ', as shown in FIG. 2 at the bottom left, offset from one another by only half of their length. In a similar manner, as is shown in FIG. 2 at the bottom right, the seams of the plates 16 can be arranged offset on their transverse sides with respect to the auxiliary buoyancy bodies or the adjacent plates.

In die F i g. 6 und 7 sind noch zwei weitere Ausf'jhrungsformen der Hilfsauftriebskörper 118 bzw. 218 dargestellt. Bei dem in F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Hilfsauftriebskörper aus zwei ebenen Platten 22 und 23, die zusammen mit der Platte 16 als Basis einen dreieckförmigen Querschnitt einschließen. Der Hilfsauftriebskörper 118 weist dabei die Form eines langgestreckten Prismas auf, das an seinen beiden Enden durch Endplatten 24 abgeschlossen ist.In the F i g. 6 and 7 are two further embodiments of the auxiliary buoyancy bodies 118 and 218 shown. In the case of the FIG. 6 shown embodiment consists of the auxiliary buoyancy of two flat plates 22 and 23, which together with the plate 16 as a base have a triangular cross-section lock in. The auxiliary buoyancy body 118 has the shape of an elongated prism that is closed at both ends by end plates 24.

Bei dem in F i g. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Hilfsauftriebskörper 218 einen trapezförmigen Querschnitt. Er besteht aus den beiden Platten 22 und 23, die mit der Platte 16 als Basis verschweißt und gegenüber der Basisplatte in spitzem Winkel zueinander geneigt sind. Oben ist der Hilfsauftriebskörper 218 durch eine schmalere Platte 28 abgeschlossen. An den beiden Enden des Hilfsauftriebskörpers 218 sindIn the case of the FIG. 7, the auxiliary buoyancy body 218 has a trapezoidal shape Cross-section. It consists of the two plates 22 and 23, which are welded to the plate 16 as a base and are inclined to one another at an acute angle relative to the base plate. At the top is the auxiliary buoyancy body 218 completed by a narrower plate 28. At the two ends of the auxiliary buoyancy body 218 are

Endplatten 27 vorgesehen. Wie man jedoch durch Vergleich der F i g. 6 und 7 mit der F i g. 5 feststellen kann, ist das in Fig.5 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel günstiger, da weniger Schweißnähte erforderlich sind. ^End plates 27 are provided. However, as one can see by comparing FIGS. 6 and 7 with FIG. 5 determine can, the preferred embodiment shown in Figure 5 is cheaper, since fewer welds required are. ^

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Floating roof for a liquid storage tank, which consists of a multitude of liquid-tight> interconnected rectangular plates, the approximately flat underside of which floats directly on the surface of the liquid and on its upper side a multitude of evenly distributed, i "hollow, firmly connected to the plates Having auxiliary buoyancy bodies, characterized in that each auxiliary buoyancy body (18, 18 ', 118, 218) is designed as an elongated body extending parallel to the plate and stiffening it, the length of which is greater than its width and the vertical cross section of which tapers upwards, each one of the plates (1 £) forming the base of one of the auxiliary buoyancy bodies {la, 18 ', 118,218).

2. Floating roof according to claim 1, characterized in that each auxiliary buoyancy body (18, 18 ') has the cross section of a segment of a circle which is smaller than a semicircular area.

3. Floating roof according to claim 1 or 2, characterized in that through the plurality of auxiliary buoyancy bodies (18, 18 ', 218) perpendicular to the plates (16) extending tubes (47) are passed, each of which with one of the plates and is welded to the associated auxiliary buoyancy body and serves to accommodate a support post (49) protruding below the plate (16).

4. Floating roof according to one of claims I to 3, characterized in that the auxiliary float (18,18 ') are arranged in parallel rows that extend in the longitudinal direction of the auxiliary buoyancy bodies (18,18 ') extend.

5. Floating roof according to claim 4, characterized in that the auxiliary buoyancy bodies (18, 18 ') of two adjacent parallel rows are arranged offset from one another in the longitudinal direction.