DE2635444B2 - Kugelförmiger Behälter mit großem Rauminhalt zur Aufnahme eines unter Druck stehenden verflüssigten Gases - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kugelförmigen Behälter mit einem Rauminhalt von über 1000 m¹, der zur Aufnahme eines unter Druck stehenden verflüssigten Gases, wie z. B. Methan, Propan oder dergleichen, dient, dessen Dichte zwischen 0,5 und 1 g/cm^J liegt.

Es ist bekannt, Behälter dieser Art mittels kranzartig angeordneter Pfosten zu halten. Die Herstellung dieser Pfosten, deren Durchmesser häufig 0,8 m übersteigt und ihrer Fundamente, ist insofern problematisch, als es schwierig ist, unterschiedliche Absackungen der Fundamente durch übermäßige örtliche Belastungen zu vermeiden, die dazu führten, daß sich die Pfosten verbogen oder knickten. Ferner traten Verformungen der Kugel infolge des Innendrucks der eingelagerten Flüssigkeit auf. Es war bei den bekannten Behältern auch nicht einfach, Temperaturerhöhungen zu vermeiiden und einen einwandfreien Schutz gegen Brandgefahr zu gewährleisten. Bei der Herstellung der bekannten Behälter haben sich ferner insbesondere im Winter und bei Regen Schwierigkeiten beim Verschweißen der Bleche ergeben.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, bestell t darin, eine Unterstützung für einen Kugelbehälter so auszubilden, daß sie keine zusätzlichen Kräfte und dami t Spannungen im Kugelbehälter hervorruft. Ferner soll die Unterstützung so gestaltet werden, daß übermäßig hohe Bodendrücke, die zu einem Absacken der Fundamente führen könnten, vermieden werden.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der kugelförmige Behälter in an sich bekannter Weise mit Spiel in einem zylindrischen Gefäß angeordnet ist, das ein so großes Wasservolumen enthält, daß der Behälter unabhängig von seinem Füllungsgrad schwimmt und daß an der Innenwandung des Gefäßes sowie auf der Höhe der Äquatorialzune des kugelförmigen Behälters Führungsmittel vorgesehen sind, die die lotrechten Verstellungen des schwimmenden Behälters in dem Gefäß ohne Behinderung ermöglichen, wenn sich dessen Inhalt ändert.

Aus dem US-Patent 38 28 565 ist ein Behälter zur Aufnahme einer Flüssigkeit bekannt, der in einem zylindrischen Gefäß angeordnet ist. Dieses Gefäß ruht auf dem Meeresboden und ist bis zu einer bestimmten, über dem Meeresspiegel liegenden Höhe mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt. Bei der bekannten Konstruktion geht es in erster Linie darum, einen Speicherbehälter ar*, einer Stelle anzuordnen, der für Schiffe leicht erreichbar und praktisch in einer Ruhezone aufgestellt ist, die durch das äußere Gefäß gebildet wird, das den Behälter selbst gegen die Wellenbewegung des Meeres abschirmt Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß der Behälter im gefüllten Zustand auf dem Boden des äußeren Gefäßes aufstehen kann, so daß die Wandung des Behälters eine entsprechende Festigkeit haben muß.

Bei dem Gegenstand der Erfindung liegt insofern ein anderes Problem vor, als es sich um einen dünnwandigen, sehr großen Behälter mit einem Durchmesser von mindestens 12 m handelt, der aber auch 20 bis 25 m betragen kann. Ein Zustand, bei dem der Behälter auf dem Boden des ihn umgebenden Gefäßes aufliegt, wie es das US-Patent 38 28 565 vorsieht, ist somit nicht denkbar, da dies mit Sicherheit zu Verformungen der dünnen Wandung führen würde. Der Gedanke, einen kugelförmigen dünnwandigen Behälter mit einem Rauminhalt von über 1000 m^J völlig freischwebend oder schwimmend mit Spiel in einem mit Flüssigkeit gefüllten Gefäß anzuordnen, mit dem Ziel, die eingangs erwähnten Nachteile der bekannten Abstützung für kugelartige Behälter zu vermeiden, ist dem US-Patent 38 28 565 nicht als bekannt zu entnehmen.

Die Erfindung unterscheidet sich auch grundsätzlich von der in der Literaturstelle Soviet Inventions Illustrated, Januar 1963, Seite 9 beschriebenen Konstruktion, bei der es sich um einen Gasometer handelt, der aus zwei kugelförmigen Behältern besteht, die in einem zylindrischen Gefäß angeordnet sind, das mit Wasser gefüllt ist. Die beiden Kugeln können sich in seitlichen Führungen in senkrechter Richtung verschieben, wobei die oberste Stellung dann eingenommen wird, wenn der Auftrieb am größten ist, d. h. wenn die untere Kugel mit Gas gefüllt ist. Ein wesentlicher Unterschied zum Gegenstand der Erfindung ist darin zu sehen, daß der untere kugelförmige Behälter unten offen ist. Es kann sich bei dem Gasometer auch nicht um eine freischwimmende Lagerung mit Spiel handeln, was durch die starren seitlichen Führungen und dadurch vermieden wird, daß der Behälter im abgesenkten Zustand offenbar unten aufliegt. Beide Behälter werden darüber hinaus mittig von der Gas/.uführungsleitung durchdrungen, so daß die Behälter an dieser Leitung auf- und abgleiten müssen.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß die Führungsmittel für die lotrechten Verstellungen des schwimmenden Behälters aus auf die Innenfläche der

Wandung des Gefäßes aufgesetzten lotrechten Schienen und einer entsprechenden Anzahl von Armen bestehen, die an dem Behälter auf der Höhe seiner Äquatorialzone angebracht sind und deren freie Enden mit den Schienen zusammenwirken. Zweckmäßigerweise wirken die freien Enden der Arme mit den Schienen über an den Enden angebrachie Rollen zusammen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Arme so auszubilden, daß sie elastisch gespreizt werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Der Behälter ist als metallischer Kugelbehälter 1 mit großem Außendurchmesser, der größer als 10m ist und 20 bis 25 m betragen kann ausgebildet. Die Wand dieses Kugelbehälters kann einfach oder zum Zwecke eines besseren Wärmeschutzes auch doppelt ausgebildet sein. Der Kugelbehälter 1 ist mit Spiel in einem metallischen zylindrischen Gefäß 2 angeordnet, das soweit mit Wasser 3 gefüllt ist, daß der Kugelbehälter 1 bei beliebigem Füliungsgrad schwimmt

Das Gefäß und der Kugelbehälter weisen Führungsmittel für die lotrechten Verstellungen des schwimmenden Behälters auf. Diese bestehen aus auf die Innenfläche der Wandung des Gefäßes 2 aufgesetzten lotrechten Schienen 4 und einer entsprechenden Anzahl von Armen 5, die an dem Kugelbehälter 1 auf der Höhe seiner Äquatorialzone angebracht sind und deren freie Enden mit den Schienen 4 zusammenwirken. Zu diesem Zweck sind die freien Enden der Arme 5 mit Rollen 6 versehen, die auf den Schienen gleiten. Die Arme 5 können elastisch ausgebildet sein, so daß sie leichte Verschiebungen des schwimmenden Kugelbehälters in waagerechter Richtung zulassen und den Kugelbehälter gleichzeitig in ihre zentrale Stellung zurückführen können. Die Arme 5 können auch starr sein und elastisch gespreizt werden, derart, daß sie ständig gegen die Führungen 4 gedruckt werden.

Die Führungen wirken nicht nur bei senkrechten Verschiebungt.i des Kugelbehälters, sondern verhindern gleichzeitig, daß dieser sich um ihre senkrechte Achse dreht oder in unerwünschter Wei."=e kippt. Zweckmäßigerweise sind die Führungen gleichmäßig um die senkrechte Achse des Gefäßes verteilt. Vorzugsweise sind drei Schienen an der Wandung des Gefäßes vorgesehen, die zueinander dm jeweils 120° versetzt angeordnet sind.

Die Arme 5 sind bei der dargestellten Ausführungsform an Klötzen 7 angebracht, die auf den Kugelbehälter auf der Höhe seiner Äquatorialzone als diskontinuierlicher Kranz aufgesetzt sind. Mit den Klötzen kann der Kugelbehälter auf Konsolen 8, beispielsweise bei Besichtigungen oder Instandhaltungsarbeiten, abgesetzt werden. Wenn der Kugelbehälter 1 und das Gefäß 2 vollständig oder fast vollständig entleert sind, befindet sich der Kugelbehälter in der tiefsten Stellung, bei der der unterste Punkt 9 der Wandung noch ein Stück oberhalb des Bodens des Gefäßes 2 lieger, soll, so daß der Behälter unten nicht aufliegt.

Auf der Zeichnung ist mit voll ausgezogenen Linien die tiefste Schwimmstellung des Kugelbehälters in gefülltem Zustand dargestellt. In dieser Stellung liegen die Klötze 7 nicht auf den Konsolen 8 auf, sondern sind von diesen um ein Stück »7« getrennt. Die höchste .Schwimmstellung des Kugelbehälters ist mit strichpunk tierten Linien dargestellt. Sie wird erreich;, wenn der Kugelbehälter leer ist, wobei sich die Wasseroberfläche an der mit 10 bezeichneten Linie befindet. Der mit der strichpunktierten Linie 11 bezeichnete Wasserstand entspricht der praktisch vollständigen Füllung des Gefäßes 2 mit Wasser, wobei der Kugelbehälter durch eine Füllung mit Wasser belastet sein kann. Der mit 11 bezeich iete Wasserstand wird im normalen Betrieb nicht rreicht, sondern nur für Festigkeitsversuche einger :\h.

Mit 12 ist eine Leitung bezeichnet, die die tiefste Stelle 9 des Kugelbehälters mit einer Pumpe 13 verbindet.

Der Boden 14 des Gefäßes 2 kann mit einer schalenförmigen Ausnehmung 15 versehen werden, in die der untere Teil des Kugelbehälters in ihren tiefsten Stellungen teilweise eintreten kann, selbstverständlich ohne daß eine Berührung mit dem Boden stattfindet. Mit 16 sind die Fundamente des Gefäßes " bezeichnet, die nach Methoden berechnet und ausgcbi'dct werden können, wie sie für zylindrische Behälter mit schwimmendem Dach bekannt sind.

Die Vorteile des Behälters gemäß vorliegender Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß die für die bekannten Konstruktionen benutzten, aufwendigen und für bestimmte Fälle ungenügenden Pfosten entfallen, daß der schwimmende Kugelbehälter sich thermisch frei und unter der Einwirkung des Innendrukkes verformen kann und örtliche Beanspruchungen der Unterstützung nicht mehr auftreten können. Das auf den Boden wirkende Gewicht des Behälters wird selbsttätig auf eine große Oberfläche verteilt, wobei der am Boden des Behälters auf den Erdboden ausgeübte Druck im allgemeinen kleiner als 2,5 bar ist.

Übermäßig hohe Bodendrücke, die unter Umständen ein Absacken der Fundamente hervorrufen könnten, werden vermieden. Dadurch, daß der Kugelbehälter teilweise von Wasser umgeben ist, ist er besser als bisher gegen Brandgefahr geschützt.

Da» Gefäß 2 ist dicht und fängt automatisch das Wasser auf, das von einer Berieselung der Kugelbehälter zur Verringerung der Brand- oder F.rwärmungsgefahr stammt. Auch Leckflüssigkeit, die infolge von Rissen oder dergleichen aus dem Inneren lies Kugelbehälters übertritt, wird durch das diese umgebende Wasser aufgenommen.

Die Wandung des Kugelbehälters kann aus Blechen gleichmäßiger Stärke hergestellt werden, da die auf die unteren Abschnitte der Wand ausgeübten Beanspruchungen durch den hydrostatischen Auftrieb ausgeglichen werden. Die thermische Trägheit des Kugelbehälters ist verhältnismäßig groß, so daß der Einfluß zeitweiliger Temperaturschwankungen, z. B. infolge Sonneneinstrahlung oder infolge von Regen, gering ist. Der Kugelbehälter kann, da er innerhalb des Gefäßes angeordnet ist, auch im Winter hergestellt werden. In diesem Falle genügt es, das Gefäß mit einfachen Planen zu verschließen.

Auch die Festigkeit gegenüber Erdbebenstößen ist verhältnismäßig groß. Ein derartiger Stoß würde höchstens eine langsame Verschiebung des schwimmenden Kugelbehälters in waagerechter Richtung zur Folge haben, die durch das Gefäß aufgenommen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kugelförmiger Behälter mit einem Rauminhalt von über JOOO m^J, der zur Aufnahme eines unter Druck stehenden verflüssigten Gases, wie z. B. Methan, Propan oder dergleichen, dient, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelförmige Behä.lter (1) in an sich bekannter Weise mit Spiel in einem zylindrischen Gefäß (2) angeordnet ist, das ein üo großes Wasservolumen enthält, daß der Behälter unabhängig von seinem Füllungsgrad schwimmt und daß an der Innenwandung des Gefäßes sowie auf di;r Höhe der Äquatorialzone des kugelförmigen Behälters Führungsmittel vorgesehen sind, die die lotrechten Verstellungen des schwimmenden Behälters in dem Gefäß ohne Behinderung ermöglichen, wenn sich dessen Inhalt ändert.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, diuÄ die Führungsmittel für die lotrechten Verstellungen des schwimmenden Behälters (!) a;:s auf die Innenfläche der Wandung des Gefäßes (:2) aufgesetzten lotrechten Schienen (4) und einer entsprechenden Anzahl von Armen (5) bestehen, die an dem Behälter (1) auf der Höhe seiner Äquatorialzone angebracht sind und deren freie Enden mit den Schienen (4) zusammenwirken.

3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Arme (5) mit den Schienen (4) über an den Enden angebrachte Rollen (6) zusammenwirken.

4. Behälter nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme \3) elastisch gespreizt sind.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Schienen (4) an der Wandung des Gefäßes (2) angebracht sind, die gegeneinander um 120° versetzt sind.