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"Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines z.B.
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unterirdisch verlegbaren Tanks sowie nach diesem Verfahren hergestellter
Tank, insbesondere Kugeltank für die Vorratshaltung von Mineralöl" Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines z.B. unterirdisch verlegbaren Tanks,
insbesondere eines Kugeltanks zur Vorratshaltung von Flüssigkeiten, vorzugsweise
von Mineralöl aus einer, insbesondere aus Kunststoff vorgefertigten Innenwand, einer
Bewehrung und aus Beton, wobei die Innenwand als Innenschalung benutzt, um die Innenschalung
zur .Bildung eines Formraumes eine Außenschalung angeordnet und anschließend der
mit der Bewehrung versehene Formraum mit Beton gefüllt wird.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens. Die Erfindung betrifft schließlich einen nach dem von ihr angegebenen
Verfahren hergestellten Tank, insbesondere einen Kugeltank.
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Die Erfindung ist insbesondere auf die als Fertigteile angelieferten
Heizöltanks anwendbar, welche in Betonwerken gefertigt, als Ganzes auf der Straße
mit Fahrzeugen transportiert und zumeist mit Hilfe einer auf dem Fahrzeug angeordneten
Hebevorrichtung am Aufstellungsort abgeladen und eingebaut werden.
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Ferner bezieht sich die Erfindung insbesondere auf Tanks, deren Innenwand
dünnwandig ist. Beispielsweise kann bei einem Kugeltank gemäß der Erfindung die
Innenwand eine Dicke von einem oder wenigen Zentimetern aufweisen, während der lichte
Durchmesser des Tanks mehrere Meer ausmacht.
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Es ist bekannt (DT-Gbm 6 930 448), bei dem eingangs angegebenen Verfahren
einen Kugeltank aus zwei Hälften herzustellen. Die beiden Hälften werden nach dem
Entschalen mit ihren in der Trennebene der Kugel liegenden Rändern miteinander verbunden.
Hierbei stellt man für jede Kugelhälfte zunächst die Innenwand aus Kunststoff her.
Dazu werden in mehreren Arteitssorgängen Polyester und Glasfaser auf eine Positivform
aufgebracht und nacheinander ausgehärtet.
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Die fertige Innenwandhälfte hebt man von der Positivform ab und zieht
sie auf eine Stützfo-zz auf. Hierdurch wird die Innenwandhälfte soweit verstärkt,
daß
sie die Beanspruchungen durch den Beton aussuhalten vermag.
Bevor die Außenschalung angeordnet und dadurch der Formraum fertiggestellt wird,
bringt man die aus Stahldrähten bestehende Bewehrung an. Nach dem Einfüllen, Rütteln
und Abbinden des Betons wird die so hergestellte Halbkugel der dazu gehörigen zweiten
Halbkugel zugeordnet. Hierauf werden die Stahlbetonhalbkugeln mit Hilfe eines besonderen
Zementes miteinander verbunden. Anschließend wird die in der Trennebene liegende
Fuge der Innenwand von innen verklebt und abgedichtet. Hiernach bringt man die weiteren
Teile des Tanks, insbesondere den Tankdom an und stellt damit den Tank fertig.
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Das beschriebene Verfahren ist außerordentlich kompliziert, hauptsächlich
weil der Tank aus mehreren, getrennt gefertigten Teilen gearbeitet und diese Teile
nach ihrer Fertigstellung zusammengesetzt werden müssen. Außerdem setzt das Verfahren
die Verarbeitung von Kunststoff in Betonwerken voraus, die darauf erfahrungsgemäß
nicht eingerichtet sind. Das sachgemäße Arbeiten mit derartigen Kunststoffen kann
in Betonwerken nur schwer verwirklicht werden. Daran kann schließlich die ordnungsgemäße
Fertigung von Fertigtanks der beschriebenen Art überhaupt scheitern.
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Es ist ferner bekannt (DU-AS 1 272 830), zylindrische Tanks aus einem
stählernen Außenbehälter und einem Xunststoffinnenbehälter zu fertigen. Diese Kunststoffinnenbehälter
sind im leeren Zustand trotz ihrer Wand stärke formstabil und werden außerhalb des
Stahlbehälters
fertiggestellt. Im gefüllten Zustand würden sie sich aber nennenswert verformen.
Der Tank wird bei dieser vorbekannten Technik dadurch hergestellt, daß man den Kunststoffbehälter
in den fertigen, aber noch einseitig offenen Stahlbehälter einschiebt und nach Schließen
des Stahlbehälters zwischen diesen und den Kunststoffinnenbehälter ein poröses Material
einfüllt, z.B. Polyurethan. Diese3 Material dient zum Abstützen des innenbehälters
auf dem Außenbehälter, und der von diesem Material ausgefüllte Raum kann für den
Betrieb einer Beckanzeigeeinrichtung eingesetzt werden.
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Ein nach einem solchen Verfahren hergestellter Tank beschränkt sich
auf Behälter, deren Außenllaut aus Stahl besteht. Dieser Werkstoff ist aus vielen
Gründen nicht für alle Anwendungsfälle von Tanks brauchbar. Außerdem sind diese
bekannten Behälter praktisch auf zylindrische Formen beschränkt. Häufig werden aber
Kugeltanks oder Tanks verlangt, die im geometrischen Sinne einen Rotationskörper
darstellen, dessen Erzeugende eine Kurve ist. Solche Behälter könnten nach dem vorbekannten
Verfahren nicht hergestellt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
vorbeschriebenen Nachteile zu beseitigen und die eingangs bezeichneten Behälter,
deren Mantel aus Stahlbeton besteht nach einem vereinfachten Verfahren herzustellen,
so daß Fugen oder Näijte an der Innenwand oder im Mantel des Behälters vermieden
werden und dadurch die mit dem Verkleben der Behälterteile verbundenen Schwierigkeiten
entfallen.
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Gemaß der Erfindung wird diese Aufgabe bei dem eingangs bezeichneten
Verfahren dadurch gelöst, daß die Innenwand, wie für sich bekannt, als Innenbehälter
vorgefertigt und an der Außenschalung abgestützt wird, der Außenmantel nahtlos in
dem den Innenbhälter umgebenden Formraum gefertigt und der in sich geschlossene
Tank nach Abbinden des Betons entsclBlt wird Dadurch, daß man einen vorgefertigten
Innenbehälter benutzt, braucht man die Innenwand nach der Fertigstellung des Behälters
nicht mehr abzudichten, weil der Innenbehälter keine offenen Fugen aufweist. Indem
an den Innenbehälter auf der Außenschalung an einer genügenden Anzahl von Pulikten
abstützt, vermeidet man einerseits, daß der Behälter beim Einbringen des Betons
infolge seines Auftrieb es den Formraum unzulässig verandert. Andererseits tritt
durch diese Abstützung keine schädliche Unterbrechung des Betonmantels auf, wie
die Erfahrungen mit derartigen Abstützungen bei der Herstellung von Stahlbetonhohlkörpern
in Betonfertigteilen, insbesondere bei Stahlbetonfertiggaragen zeigen. Damit läßt
sich ein nut- bzw. fugenloser Außenmantel herstellen, der seinerseits nach der Entschaltung
des Tanks keine weiteren Arbeiten erforderlich macht.
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Der Innonbehälter kann, muß aber nicht aus dem eingangs el;ähnten
glasfaserverstärkten Polyester
bestehen. ür die Erfindung kommen
insbesondere Innenbehälter in Betracht, welche aus thermoplastischem Material z.B.
aus Polyamid in mehrteiligen Schleuderformen hergestellt werden.
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Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile ergeben sich vor allem
aus der Reduzierung der Anzahl der Arbeitsvorgänge, die es ermöglicht, solche Tanks
aus Betonfertigteile-Werken zugelieferten Kunststoffbehälter im Betonwerk selbst
mit guter Qualität zu fertigen. Außerdem gewährleistet der nahtlose Außenmantel
eine vergleichsweise größere Festigkeit.
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Der von dem abgestützten Behälter im Beton entwickelte Auftrieb ist
natürlich verhältnismäßig groß, weil das Gewicht des Innenbehälters im Verhältnis
zum Tankvolumen gering ist. Die Zahl der Abstützpunkte läßt sich vermindern, wenn
man den Auftrieb gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wenigstens teilweise
durch Beschweren des Innenbehälters vor dem Eingießen des Betons aufhebt.
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Eine solche Beschwerung des Innenbehälters soll erfindungsgemäß so
erfolgen, daß die Beschwerung nach Fertigstellung des Tanks leicht entfernt werden
kann. Dazu eignet sich insbesondere eine wenigstens teilweise Füllung des Innenbehälters.
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Als Material für die Füllung kommen Wasser, Sand oder ähnliche Materialien
in Beracht, die eine gute Fließfähigkeit besitzen.
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Bei der Herstellung von Betonfertigteilen ist die Anwendung von Wärme
zur Beschleunigung des Abbindens des Betons bekannt und wird vielfach zur Rationalisierung
eingesetzt. Diese Vorteile kann sich auch die Erfindung zunutze machen. Zu diesem
Zweck soll die Füllung des Irmenbehälters zur Beschleunigung des Abbindens des Betons
erhitzt werden.
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Das hat außerdem den Vorteil, daß sich der Behälter zunächst ausdehnt
und später wieder schrumpft, wodurch zwischen dem Stahlbetonmantel und dem Innenbehälter
ein für eine Leckflüssigkeitsanzegie ausnutzbarer Zwischenraum entsteht.
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Je nach Steifigkeit des Innenbehälters, die trotz reduzierter Wandstärke
noch relativ hoch ist, aber bei Verwendung thermoplastischer Materialien häufig
nicht ausreicht, kann es erforderlich werden, ein Einbeulen des Innenbehälters im
Zuge der Fertigung des Außenmantels zu verhindern. Gemäß der Erfindung wird das
dadurch ermöglicht, daß der Innenbehälter vor dem Einfüllen des Betons von innen
unterstützt und die Unterstützung nach dem Entschalen wieder entfernt wird.
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Zweckmäßig wird die Unterstützung allseitig vorgenommen, wobei nur
diejenigen Innenbehälterteile ausgenommen sind, die zur Verminderung des Auftriebes
mit der Füllung abgedeckt sind. Zu diesem Zweck eignet sich erfindungsgemäß die
Verwendung von Drgas, das zu Unterstützung des Innetlbehalters in diesen eingefüllt
wird.
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In der Technik des Stahlbetonbaues ici- es bekannt, die Bewehrung
von dünnen Wänden auf den Schalhäuten der Form abzustützen, um hierdurch zu gewährleisten,
daß die Be@hrung im richtigen Abstand von den Außenflächen in den Beton eingebettet
wird. Da infolge der im wesentlichen in sicn geschlossenen Form des Stahlbetonaußenmantels
bei Tanks gemäß der Erfin dung eine verhältnisrnäßig hohe Formsteifigkeit erzielt
wird die ihrerseits einen verhältnismäßig dünnen Mantel möglich macht, ergibt sich
eine weitere Vereinfachungsmöglichkeit bei Anwendung der bekannten Bewehrungstechnik.
Erfindungsgemäß werden nämlich die an sich bekannten Abstandshalter der Bewegrung
zur Abstützung des Innenbahälters in der Schalung benutzt.
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Bei der Erfindung braucht auch nicht auf einen Hohlraum zwischen der
Innenwand des Behälters und seinem Mantel und damit auf den Betrieb einer Leckanezigeeinrichtung
verzichtet zu werden. Erfindungsgemäß kann nämlich zwischen dem Formraum und einem
Teil des Innenbehälters eine verlorene Schalung zur Formung eines Leckflüssigkeitsraumes
angeordnet werden.
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Diese verlorene Schalung wird vorzugsweise an dem Innenbehälter befestigt,
bevor die Außenschalung angeordnet wird. Dadurch läßt sich auf besonders einfache
Weise die Einhaltung eines Formraumes vorgegebener Abmessung gewährleisten.
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Die Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung
des beschriebenen Verfahrens und die Merkmale eines nach diesem Verfahren hergestelltten
Tans ergeben si aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsform der Erfindung;
es zeigen Fig. 1 im längsschnitt eine Schalung gemäß der Erlindung kurz vor Einbringen
des Betons Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 an der dort mit 2 bezeichneten Stelle,
Fig. 3 eineii erfindungsgemäßen Kugel-tank kurz vor seiner Fertigstellung in bereits
in die Prde versenkten Zustand und Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform der Schalung
bei Verwendung einer zusammenziehbaren Unterstützung der Innenschalhaut.
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Die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung kennzeichnet sich durch eine
mehrteilige Außenschalung, die allgemein mit 1 bezeichnet ist. Da in dieser Schalung
ein Kugeltank hergestellt wird, ist die Außenschalung zweiteilig ausgebildet. Die
untere Halbkugelschale 2 sitzt auf einem Ständer 3, so daß die Schalung die erforderliche
Standfestigkeit erhält. Die Trennebene der Schalung verläuft horizontal und ist
bei 4 wiedergegeben. Die Unterstützungskonstruktion der unteren Halbkugelschale
5 ist auf ihrer Innenseite mit einer aus Stahlblech bestehenden Such haut 6 belegt.
Die Unterstützungskonstruktion 5 und die Schalhaut 6 enden an einem Flansch 7 Diesem
Flansch 7 entspricht ein Flansch 8 der oberen Halbkugelschale 9, dessen
Unterstützungskonstruktion
mit 10 beziechnet ist.
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Auch diese Unterstützungskonstruktion ist auf ihrer Innenseite mit
liner auJ Stahlblech bestehenden Schalhaut 11 belegt. Die obere Unterstützungskonstruktion
10 ist entsprechend der Form des Kußeitanks bei 12 abgeflacht und hat eine Öffnung
13, welche einen lösbaren Verschluß 14 aufweist.
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Zunächst ist die untere Halbkugelschale 2 leer und offen. In -e e
wird zunächst die mit 15 bezeichnete Bewehrung eingebracht. Die Bewehrung besteht
aus einem halbkugelförmigen Bewehrungskorb aus Baustahlgewebe. Demzufolge hat der
Bewehrungskorb radial verlaufende Stäbe 16 und mit diesen pusitverschweißte tangential
verlaufende Stäbe 17. Die untere Hälfte des Bewehrungskorbes 15 wird in den von
der Schalhaut 6 begrenzten um eingesetzt.
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Abstandshalter 18 halten den Bewehrungskorb im richtigen Abstand von
der Schalhaut 6.
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Fig. 2 zeigt einen solchen Abstandshalter. Der radiale Bewehrungsstab
16 sitzt in einer einsprechenden Querausnehmung 19 des Abstandshalters 18. Der Abstandshalter
weist einen unteren massiven Teil 20 auf, der in zwei Gabelzinken übergeht, von
denen der eine bei 21 gezeichnet ist. Jeder Gabelzinken reicht bis zum Tiefsten
der Ausnehmung 19, so daß sich der Abstandshalter 20 mit seinen beiden Gabeln zunächst
über den rauialen Stab 1o schieben läßt. Der Querstab 17 wird von einer Ausnehmung
22 im Abstandshalter klemmend
erfaßt. Der Abstandshalter sützt
sich mit der Stirnseite 23 seines massiven Fußes auf der Schalhaut 6 ab. Die Stirnseite
24 seiner beiden Gabelschenkel 21 dient zur Unterstützung eines noch zu beschreibenden
Innenbehälters 25.
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Dieser Innenbehälter 25 besteht aus dünnwandigem Kunststoff und ist
vorgefertigt. Sobald die untere Hälfte 15 des Bewehrungskorbes in die untere Halbschale
2 eingesetzt und die Abstandshalter radial zum Mittelpunkt 26 der Schalung angeordnet
worden sind, wird dieser Innenbehälter 25 eingesetzt. Er stützt sich dabei punktförmig
auf den Stirnseiten 24 der Abstandshalter ab. Die Anzahl der Abstandshalter wird
so gewühlt, daß eine ein oder Ausbeulung des Innenbehälters verhindert wird.
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Nachdem der Innenbehälter eingesetzt und über die Abstandshalter 18
an der Außenschalung 2 abgestützt worden ist, wird die obere Hälfte 26 eines Bewehrungskorbes,
die ihrerseits aus radialen Stäben 27 und tangentialen Stäben 28 besteht, eingesetzt
und mit der unteren Hälfte 15 verbunden. Diese Verbindungen sind der Einfachheit
halber in der Fig. 1 nicht wiedergegeben.
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Hierauf wird die obere Halbschale 9 der AußenschaluE aufgesetzt, so
daß ihre Flanschen 8 auf den Flanschen 7 der unteren Halbschale 2 6-;u liegen kommen.
Die miteinander flucht enden Bohrungen 30 im Flansch 8 und 31 im Flansch 7 nehmen
nicht dargestellte Schrauben auf, wodurch die beiden Halbkugeln der Außenschalung
dicht und fest miteinander verbunden werden.
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Nunmehr wird durch in Fig. 1 nicht wiedergegebene Öffnungen, die bei
34 und 35 angedeutet sind Beton eingegossen. Der Beton fließt in dem allgemein mit
36 bezeichneten und einerseits von den Schelhäuten 6 und 11 sowie andererseits von
dem Innenbehälter 25 begrenzten Formraum nach unten und dann nach oben, wobei der
Beton die Luft aus dem Formraum 36 ######### herausdrückt. Wie die Erfahrung gezeigt
hat, läßt sich Beton in dieser Weise eingießen, ohne daß Wassernester im Tiefsten
der Schalung entstehen. Der Verschluß 1 4 kann zur Entweichen der Luft zunächst
entfernt und erst später aufgesetzt sein, man kann die Luft aber auch durch eille
der bei 34 oder 35 wiedergegeben Öffnungen entweichen lassen.
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In dem in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist der untere
Teil des Innenbehälters mit Wasser bei 33 gefüllt. Hierdurch wird der, Auftrieb
des In nenbehälters im entgegengewirkt.
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Beton
Der restliche-Raum 39 des Innenbehälters kann mit Druckgas, z.B.
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Druckluft gefüllt sein, um ein Einbeulen des Innenbehälters unter
dem Druck des Betons zu vermeiden.
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Der Stopfen 40 stützt den Innenbehälter am oberen Pol der von diesem
gebildeten Kugel zusätzlich ab.
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Nach Einfüllen des Betons wird dieser gerüttelt und zum Abbinden gebracht.
Durch Entfernen der Flanschschrauben in den Bohrungen 30 bzw. 31 werden dicc beiden
Hälften 2 und 9 der Außenschalung frei, so
daß sich die obere Hälfte
9 abnehmen läßt. Nunmehr läßt sich der in sich geschlossene Tank durch Her ausnehmen
aus der unteren Schalhälfte 2 völlig entschalen.
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Bei dem in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel befinde-t sich
aüi unteren Fol der Kugel, die der vorgefertigte Innenbehälter 25 bildet, eine verlorene
Schalung 40, die aus einem Schaumstoffkörper besteht, welcher auf die Außenseite
41 des Innenbehälters 25 aufgeklebt ist. Dieser nach Fertigstellung des Tanks 40
in diesem verbleibenden Rörper läßt sieh für eine Leckanzeige verwenden.
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Wie Fig. 3 zeigt, hat der Tank einen fugen- bzw.
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nahtlosen Mantel aus bewehrtem Beton, der bei 43 wiedergegeben ist.
An der Innenseite des Mantels liegt der Innenbehälter 25 mit Ausnahme des Be reiches,
der von der verlorenen Schalung 40 gebildet wird.
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Nach den Entschalen wird der zunächst geschlossene Innenbehälter durch
Heraustrennen eines Teils der den oberen Kugelpol umgebenden Wandung bei 24 geöffnet.
An dieser Stelle werden die in Fig. 3 in ihren Einzelheiten nicht wiedergegebenen
Teile des Doms 45 angebracht. Auf die abgeflachte Oberseite
46
des Mantels 43 lassen sich die Fertigteile eines Schachtes 47 aufsetzen, der luit
eine Deckel 49 verschleßbar ist. Die Unterseite des Mantels 49 ist bei 50 abgeflacht,
um den Tank leichter einbauen zu können.
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Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Innenbehälter
25 auf seiner gesamten Außenfläche mit einer Leckschutzauskleidung versehen sein.
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Irn Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bezeichnen übereinstimmende Bezugszeichen
einander entsprechende Teile Hier wird jedoch anstelle einer Druckfüllung des Behälters
25 eine mechanische Unterstützung verwendet. Dazu weist der Behälter eine obere
Öffnung 50 auf, durch die eine Stange 51 eingeführt werden kann, die abgebrochen
in Fig. 4 wiedergegeben ist. Die Stange endet auf einer Konsole 52, auf der sich
mehrere Zylinder gelenkig abstützen.
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Die Zylinder sind auf einem Teilkreis um den Mittelpunkt der Konsole
52 bzw. die Mittellinie der Stange 51 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.
4 stehen sich zwei Zylinder gegenüber, so daß nur der Zylinder 53 sichtbar ist;
zwischen den Zylindern und damit hinter dem Zylinder 53 befindet sich das untere
Ende der Stange 51.
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5:3 Die Kolbenstange 54 des Zylinders ist an einen Schieber 55 angeschlossen,
d.h. der Schieber 55 hat eine nicht dargestellte Zentralöffnung, so daß er längs
der Stange 51 gleiten kann. Außerdem weist der Schieber 55 Ausnehmungen zur Aufnahme
der verbreiterten Enden der Kolbenstangen 54 auf, die bei 56 angedeutet sind. Mit
Hilfe eines Gelenkbolzens 57 können diese Enden 56 gelenkig
an
den Schieber angeschlossen werden.
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An die Konsole 52 ist auf einem Teilkreis um den Mittelpunkt der Konsole
bzw. die Längsachse der Stange 51 eine Mehrzahl von Gelenken angebracht. Zwei der
Gelenke sind bei 58 und 59 dargestellt. Die Gelenkzapfen durchdringen die mit Bohrungen
versehenen Enden von Federstäben 60 und 64. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind diese
Stäbe 60 und 64 im Querschnitt rechteckig, wobei die Gelenkbolzen 58 und 59 Bohrungen
durchdringen, die parallel zu den längeren Seiten des rechteckigen Querschnitts
verlaufen.
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Den Gelenkbolzen 58 und 59 entsprechen Gelenkbolzen 61, die Konsolen
62 dur dringen. Diese Konsolen sind als Vorsprünge des Schiebers 55 ausgebildet.
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Durch eine nach unten trichterförmig erweiterte Zentralbohrung 63
und dem lösbaren Verschluß 14 wird die Stange 51 mit ausgefahrenen Kolbenstangen
54 ihrer Zylinder 53 eingebracht, bis sich die Konsole 52 auf dem unteren Pol des
Behälters 25 abstützt. Hierbei befinden sich die Federstäbe 60, wie im Beispiel
des Federstabes 64 gertriclielt wiedergegben ist, in einer langgestreckten Form,
so daß sie das Einführen der St2nfr.e 51 nicht behindern.
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Uber nicht dargestellte und gegebenenfalls in der hohl ausgebildeten
Stange 51 untergebrachte Druckleitungen wird ein Druclrmittel, beispielsweise Drucköl,
den Ringräumen der Zylinder 53 zugeftihrt. Dadurch fahren die Kolbenstangen 54 ein.
Die Federstäbe 60 und 64 verformen sich, wie dies sm Beispiel des Federstahles
60
dargestellt ist und legen sich mit ihrer breiten Außenseite der Innenwand des Behälters
25 an.
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Sie bilden damit die Abstützung der vom Behälter 25 dargestellten
Schalhaut.
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Patentansprüche