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2'Wärmegedämmte Foliendruckbehälter
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Die Erfindung betrifft die Herstellung wärmegedämmter Flüssigkeits-oder
Gasdruckbehälter die im Freien und in vorhandenen geschlossenen Räumen errichtet
werden können.
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Zweck der Erfindung ist es, als Flüssigkeits-ud Gasbehälter dichte,dehnungsfähige
Folien verwenden zu können,die vor ihrer Installation aus zusammenlegbaren Säcken
bestshen können, oder aus einzelnen Flächen,die mit bekannten Verfahren örtlich
zusammengefügt,geschweisst,verbunden werden,einschliesslich geeigneter Klemmverbindungen.Unter
anderem ist es Zweck, raumausfüllende Druckbehälter in vorhandenen Raumen problemlos
errichten zu können,indem der tEehältersacke durch eine Tür oder eine Öffnung zusammengelegt
in den Raum transportiert werden kann.
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Die Lösung schliesst an,an die Offenlegungsschrift P 26 o3 44c, in
der die Nutzung von Füllmassen nach dem Sandtopfprinzip erläutert wird und die kraftausbreitenden
Wirkuhgen dieser Füllmassen genutzt werden, die worzugsweise nur Druckkräfte aber
keine Scher-und Zugkräfte aufnehmen.
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Geht man von diesem technischen Stand aus,vermisst man die Nutzung
von Foliensäcken zur Darstellung des inneren und aüsseren Behälters,indem diesen
Folienbehältern die erforderlichen Funktionen der Dichtigkeit und der Zugfestigkeit
bei gesteuertem Dehnungsverhalten zugewiesen werden.
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Auch auf die Methoden der Ausführung solcher Folienbehälter wird in
der genannten Anmeldung nicht hingeuiesen. Auch ist für dieses, Einsatz nicht auf
das zweckmässig zu wählende Füllmaterial hingewiesen ,das die definierten Funktionen
des Fúllmaterials noch notwendigerweise ergänzt und gleichzeitig die realisierbaren
Verarbeitungstechiken liefert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde sdie Herstellung vorzugsueise
wärmegedämmter grösserer oder kleinerer Druckbehälter unter Verwendung von Foliensäcken
oder Folienbahnen zu fördern.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemEiß dadurch gelöst, daß Säcke aus dehnfähigsn
Folien,die gas-oder fljissigkeitsdicht sind und geforderte chemische IJiderstandsfähigkelten
besitzen, in der Werkstatt oder örtlich aus Teilflächerl oder in einem Stück hergestellt
werden.Dieve Säcke werden als inneres Behälter gefäß des Druckbehälters verwendet
und zur Montage mit Luft oder Gas aufgeblasen und auf eine Hilfskonstruktion abgesetzt,
die die inneren Behälter vor der äusseren wärmedämmenden Ummantelung und während
dieser Arbeiten in ihrer Lage hält.
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Zur Erleichterung der Montagearbeiten grrisserer Behälter kann der
Foliensack auch mit einem Gas gefüllt werden,das leichter als Luft ist und die Auftriebskräfte
so eingestellt werden, daß der Foliensack noch Ballast erhält und sich während der
Ummantelungsarbeiten im schwebenden Gleichgewicht befindet.
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Erfindungsgemäß wird die Form der Foliensäcke den Foderungen der Nutzung
angepasst.Es finden Kugel,-Zylinder,-und kubische Formen Anwendung,einschliesslich
der dazwischen liegenden Variationen der räumlichen Formen.
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Der innere Folisnbehälter wird vorzugsweise von einer Schaummasse
umgeben,die von einem äusseren Behälter umschlossen wird. Der äussere Behälter kann
eine terreißfeste Folie sein, die den inneren Folienbehälter umschliesst und einen
geschlossenen Raum schafft,der vorzugsweise mit einem erstarrenden,bzw, sich verfestigenden
Schaum bekannter Fabrikate ausgefüllt wird.
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Die erfindungsgemässe Aufgabe dieses Schaumes ist es,den Zwischenraum
zwischen dem inneren Behälter und dem äusseren Behälter oder der äusseren Raumbegrenzung
zu füllen,sich zu verfestigen und später im Betrieb des inneren Druckbehälters die
anfallenden Druckkräfte über das Schaummittel,bzw,den verfestigten Schaum hinweg
an die äussere zerreißfeste Hülle abzugeben. Wird erfindungsgemäß gem.Fig1 eine
Behälter aus zwei konzentrischen Kugelsäcken gewählt,
und wird der
innere Behälter gefüllt, mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit (statischer
Druck) oder mit Gas, dann dehnt sich der innere Behälter(z.B. aus Gummifolie) bis
der umgebende Schaum dem Innendruck widerstand leistet und die Druckkräfte an die
äussere zugfeste Folienmembran, z*B. Gummifolieamit Gewebeeinlage,weiterleitet.
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Je nach den Eigenschaften und den Dehnur.gswiderständen derselben,
bildet sich im inneren und im äusseren Foliensack ein Wernbranspannungszustand aus,
In der Summe hildel diese Membranspannungszustände mit den Innendrücken des inneren
Fol.ienbeh:ilters eine Gleichgewichtsgruppe.
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Den Idealfall eines Gas Gasdruckbehälterg bilden 7Wei konzen Lrische
Kugeln gem. Fig. 1.
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Ein wesentlicher Gegenstand der Erfindung ist es, daß das zur Anwendung
gelangende Schäummittel ausreichend Klebekraft besitzen muß, den inneren Folienbehälter
in seiner Form zu sabilisieren und festzuhalten,wenn der innere Behälter entleert
und drucklos wird.
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Steht diese Klebekraft nicht zur Verfügung, sind erfindungsgemäß,wie
in Fig. 2 dargestellt, Anker (z.B. Kopfbolzen) anzuordnen,die eine Verankerung im
umschliessenden Schaum finden.
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Unter der Wirkung eines Innendruckes bleibt erfi.ndungsgemäß der Innenbehälter
(Folienbehälter) spannungslos oder erhält aus dem Innendruck nur Teilwiderstandskräfte,während
der äussere Behälter oder das den Innenbehälter umschliessende Konstruktionssystem
sämtliche oder die Summe der verbleibenden Innendruckkräfte aufnimmt und den Gleichgewichtszustand
des Systems herbeiführt.
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Erfindungsgemäß bildet der Schaum oder eine Füllmasse gem.
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der Offenlegungsschrift P 26 o3 440, die noch durch eine Klebekraft
oder ausreichende zugfestigkeit zu ergänzen ist, den Abstandhalter zwischen dem
inneren Folienbehälter und einem äusseren,dis inneren Druckkräfte abfangenden Konstruktionssystems.
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Erfindungsgemäß ist es Aufgabe der Füllmasse, über Klebekraft oder
festgehaltene Anker die innere Folienform zu stabilisieren, wenn der innere Behälter
drucklos wird.
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Wie in Fig.2 ersichtlich,kann das Behältersystem mit Öffnungen ausgestattet
werden,die den Einbau von Wärmetauschern oder anderen Geräten gestatten.
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Viele vorteilhafte Anwendungen finden sich für diess Behältersysteme
in der Solartechnik.
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Der Kuyelbehälter,der Fig.1,der auf einem ebenfalls geschäumten Fundament
abgesetzt ist,stellt eine der Standardlösungen des Systems der wärmegedmmten Foliendruckbehälter
dar.
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Abstandhalter (5) sichern während des Ausachäumens mit uärmedämmenden
Massen den Abstand der Folienbehälter. Der äussere Mantel kann auch eine Metallfolie
oder Metailhaut sein, wenn grössere Zugkräfte aufzunehmen sind, die von der Folieneinlage
nicht mehr aufgenommen werden.
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In der äusseren Folie kann als Gewebeeinlage auch ein Bienenwabendrahtnetz
oder Gewebenetz enthalten sein,daß vorteilhaft den Membranspannungszustand in der
äusseren Haut angepasst wtrd Der innere Foliensack kann auch durch eine dehnfähige
Metallfolie ersetzt werden,wenn im Innenraum grössere Temperaturen entstehen,die
von einer Folie nicht mehr ertragen werden können.
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Um die Dehnung des inneren Foliensackes zu regulieren,ist die Füllmasse
entsprechend zu versteifen,damit die Zusammendrückung des inneren Füllmaterials
unter Wirkung des Innendruckes gering bleibt.
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Neben dem Kugelbehälter;der Fig.1,der als erste Standardlösung zu
bezeichnen ist, tritt als zweite Standardlösung der Quaderbehälter der Figuren 4
und 5 auf.
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Der zylindrische Beh älter oder andere rotationssymetrische Formen
stellen für viele Fälle zweckmässige Lösungen dar.
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In allen Fällen ist es Kennzeichen der Erfindung, daß den aktiven
Innendrücken des inneren Folienbehälters,-Folien ohne Bindung an Werkstoffe- ein
äusseres Konstruktionssystem gegenübersteht,das mit den Innendrücken ein Gleichgewichtssystem
bildet.
Dieses äussere Konstruktionssystem kan ein zerreißfester Foliensack sein(Fig.1 und
Fig. 6) Der innere Foliensack muß nicht notwendigerweise grössere Zugfestigkeiten
besitzen,muß aber ausreichende Dshnfähigkeit aufweisen.
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Der innere,Abstand haltende Schaumstoff darf sich unter Wirkung des
Innendruckes plastisch zusammendrücken und braucht bei der Entleerung des Innenbehälters
nicht unbedingt elastisch zurückzufedern. Voraussetzung ist jedoch, daß in diesem
Fall die Klebekraft des Schaumstoffes oder der inneren Füllmasse ausreicht,den Dehnungszustand
des Innenhehälters aufrechtzuerhalten.
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Das äussere Konstruktionssystem kann rauch aus den 6 Rußenflächen
eines Raumes bestehen. Als Innenbehälter können beliebige Foliensäcke Anwendung
finden äusseren biegesteifen Flächen halten diesen Innendrücken das Gleichgewicht.
Bei grösseren Räumen sind erhebliche Kräfte von den Aussenflächen aufzunehmen.Hier
wird es vorteilhaft,gegenüberfliegende Flächenelemente des äusseren Konstruktionssystems
über Zugglieder und zweckmässig vorgespannte Zugglieder zusammengehalten.
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Der Vorteil der vorgespannten Zugglieder ist es, daß beim Ansteigen
des Innendruckes die Dehnungen der Zugglieder vorweggenommen sind und damit eine
nach Außen gerichtete Bewegung bzw.Verschiebung der Außenflächen vermieden wird.
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Damit wird es auch möglich unter Wahrung dieser Prinzipien Foliendruckbehälter
in Kellerräume eines Wohngebäudes beim Neubau oder auch nachträglich einzubauen.
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Dieser Umstand ist besonders vorteilhaft für die sich entwickelnde
Solartechnik.
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Die Zugglieder durchdringen die Füllmasse der Behälter aber nicht
die Foliensäcke.
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besonders vorteilhaft ist es gem.Fig.5, Quadersäcke zu stapeln und
Zugglieder nach einem kubischen System anzuordnen,indem die Zugglieder längs der
Kanten der Quader verlaufen und damit ein dreidimensionales Bewehrungssystem gebildet
wird.
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Variationen des äusseren Konstruktionssystems sind in den Fig.2 und
3 ersichtlich.
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Es handelt sich um ein rotatirJnssymetrisches System.Die Kopf-und
fußplatte wird von hisqesteiferl Flchene ementen gebildet.
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Diese werden von zusckmässig vorgespannten Zuggliedern zusammengshalten,damit
Dehnwege in axialer Richtung gering gehalten werden .Bei drucklosem inneren Folienbehälter
werden die Spannkräfte auf die äusseren Palisadenstäbe (12,15) abgesetzt, die durch
die Ringbewehrungsglieder am Ausknicken behindert sind. Die Zugglieder werden durch
die innere Füll,-masse geführt.(17). Das äussere Konstruktionssystem besitzt vorteilhaft
eine äussere Folie, die notwendig wird, um den Füll-oder Ausschäumprozess des Zwischenraumes
zu ermöglichen.
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(14).
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Die Figuren erläutern beispielsweise und schematisch das Wesen der
Erfindung: Fig.1: Querschnitt des wärmegedämmten Foliendruckbehälters als Kugelbehälter.
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(1) dehnfähige Innenfolie ,(2) zugfeste Außenfolie, (3) Fangseile
des Montagezustandes,wenn die Folienbehälter mit Auftrieb erzeugendem Gas gefüllt
werden.
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(4) Füllmasse,vorzugsweise Schaumstoff mit differenziertem Rohgewicht.(5)
Montageabstandhalter.(6) Geschäumter Montage-und Lagersockel.
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Fig.2 Querschnitt eines wärmegedämmten zylindrischen Foliendruckbehälters.
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Das umschliessende statische Konstruktionssystem wird von Kopfplatten(7),Fußplatten
(8),Ringzuggliern (9) , Axialzuggliedern (10) gebildet.Dehnfähige Außenfolie(11),
lastvertrilende Palisadenstäbe (12) als Zylindermantel.
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Fig.3 Querschnitt des Zylinderdruckbehälters der Fig.2.
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(13) Innenfolie,(14) Aussenfolie,(15 Palisadenstäbe, (16) Ringzugglieder,(l7)
Axialzugglieder,(l8) Schaumstoff,bzw.Füllmasse.
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Fig.4 Die Quaderaussenflächen,die Bieyeteifigkeit bes.itzen,bilden
im Zusammenwirken mit den Zuygliedern (21),die jeweils gegenüberliegende Quaderflächen
verbinden, das umschliessende Konstruktionssystem, das über die Schaummasse als
Abstandhalter zum inneren Folienbehälter ein Gleichqewichtssystem zum Innendruck
des Folienbehälters bildet.
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(20) Begrenzungsflächen des Quaders,(19) Abstandhalter zum inneren
Folienbchälter, die den Schäumdruck aufnehmen und beim Ausschäumen auf Zug beansprucht
werden.
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(22) Folienklemmverbindung,die als gasdichte Klemmverbindung von
Folienteilflächen dient. (23) Beim Ausschäumen ausgebeulte Folienhaut. Bei nicht
rotationssymetrischen Foliendruckbehältern ist in kauf zu nehmen, daß beim Ausschäumen
der innere Foliendruckbehälter nach innen ausbeult.
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Fig.5 Querschnitt des Quaderbehälters mit mehreren inneren Folienbehältern.
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Die biegesteifen Außenflächell des Raumes bilden mit den Zuggliedern(24)
das äussere Konstruktionssystem, das eine Summe von inneren Folienbehältern umschliesst.
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Werden die Zugglieder vorgespannt,ist es zweckmässig,Stützrohre anzuordnen,ldie
bei entleerten und drucklosen Innenbehältern die Spannkraft übernehmen. Im Bedarfsfall
kann das äussere Konstruktionssystem auch durch das Erdreich ersetzt werden.
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Fig.6 Querschnitt eines liegenden Folienbehälters.
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Zwei Foliensäcke sind konzentrisch angeordnet,von denen der innere
dehnfähig sein muß und zumindest der äussere Folienbenälter zerreissfest zu sein
hat und ausreichende Zugfestigkeit besitzen muß,um den Innendrücken das Glsichgewicht
zu halten.
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