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Tank
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Die Erfindung betrifft einen Tank, insbesondere einen grossen Lagerungstank,
beispielsweise zur Aufnahme von sich unter Druck befindenden Flüssigkeiten, Derartige
Flüssigkeiten können beispielsweise in der Form eines verflüssigten Gases, insbesondere
Äthylen und LPG vorliegen.
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Grosse in unterschiedlicher Weise aufgelagerte Kugeltanks sind bekannt.
Bei auf festem Land angebrachten Anlagen werden derartige Kugeltanks üblicherweise
mittels Fachwerkgebilden oder Säulen unterstützt. Ein Nachteil einer derartigen
Auflagerung eines Kugeltanks ist, dass die Schenkel kostspielig sind und sich das
Gebilde, insbesondere in den Verspannungspunkten schwer berechnen lässt.
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An Bord in Schiffen werden Kugeltanks mittels vertikaler Schurze
aufgelagert oder in kostspieligen Gelenkgebilden aufgehängt.
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Derartige Auflagerungen können natürlich auch bei landfesten Anlagen
eingesetzt werden.
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Für viele Zwecke wird die Kugelform vorgezogen. Sie weist gegenüber
dem Volumen die geringste Oberfläche auf und ist auch bei inwendigem Druck den geringsten
mechanischen Belastungen ausgesetzt. Der möglichst geringe Wert der Oberfläche bedeutet
eine geringere Wärmeübertragung aus der Umgebung auf den Tankinhalt, was bei gekühlten,
verflüssigten Gasen im Tank wesentlich ist, und die günstige Belastung bedeutet
eine geringere Vertafelungsstärke der Tankschale.
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Diese vorteiligen Eigenschaften machen die Kugelform sehr wohlgeeignet
für die Lagerung und den Transport vieler Medien.
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Die bekannten Auflagerungen mittels Schurz und Gelenkgebilden sind
an Bord in Schiffen befriedigend, werden aber bei Landanlagen zu kostspielig.
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Ein Nachteil der Kugeltanks ist eine schlechte Ausnützung des Grundareals
oder Platzes. Dies gilt nicht nur an Bord in Fahrzeugen, wo Räume mit annähernd
ebenen Begrenzungsflächen vorliegen, sondern auch für LandanlagenO Die Erfindung
bezweckt insbesondere die Schaffung einer neuen Auflagerung für einen Tank, welche
Auflagerung preiswert und konstruktiv sehr leicht zu berechnen ist, bei gleichzeitiger
Ausnützung der günstigen Spannungsverteilung in Kugel schalen und
günstigerer
Raumausnützung.
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Erfindungsgemäss ist somit bei einem Tank, der nach aussen von zwei
oder mehreren in vertikalen Schnittebenen zusammenhängenden jeweils Teile einer
Kugelschale bildenden Tankschalen begrenzt und im Übergangsbereich zwischen den
Kugelschalenteilen aufgelagert ist vorgesehen, dass eine feste Einspannung in einer
Tragkonstruktion, jedenfalls in einem der erwähnten Übergangsbereiche um den gesamten
Umkreis eingesetzt wird. Hinsichtlich der Berechnungen kann man dabei jeden einzelnen
der angrenzenden Kugelschalenteile als in eine vertikale Wandung eingespannt betrachten.
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Zur Versteifung kann im Tank ggf. eine vertikale Tanktrennwand oder
Versteifung in der Schnittebene vorgesehen sein, Diese vertikale Tanktrennwand oder
Versteifung bildet einen Teil der Tragkonstruktion.
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Mit Vorteil werden Ringprofile in die Übergangsbereiche eingeschweisst,
wobei die Auflagerung dann über derartige Ringprofile erfolgt. Im Querschnitt kann
ein derartiges Ringprofil vorteilhaft eine dreizackige Sternform aufweisen, wobei
zwei der Zacken des Ringprofilquerschnittes Teile der jeweiligen Kugelschalenteile
bilden und die dritte Zacke in den Tank hineinragt und als Versteifung und Verstärkung
wirkt.
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Die erwähnte dritte Zacke kann zweckmässig einen Teil einer Tanktrennwand
oder Versteifung bilden, wenn eine derartige im Tank vorliegt.
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Der Einsatz von eingeschweissten Ringprofilen ist vorteilhaft, weil
die Übergangsbereiche zwischen den Kugelschalenteilen konstruktiv betrachtet stark
beanspruchte Gebilde bilden.
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Der Schnittwinkel zwischen angrenzenden Kugelschalenteilen oder der
Winkel zwischen den Tangenten zu den Kugel schalen im Übergang zwischen zwei aneinandergrenzenden
Kugelschalenteilen hat keinen bestimmten kritischen Wert, jedoch wird vorgezogen,
dass der Winkel unter 1000 und vorteilhaft etwa 900 ist.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert, wo die
Figuren 1 und 2 ganz schematisch den Aufriss bzw. Grundriss eines erfindungsgemäss
gestalteten und gelagerten Tanks, Fig. 3 ein Berechnungsmodell, Fig. 4 schematisch
eine mögliche Ausführung und Auflagerung eines erfindungsgemässen Tanks,
die
Figuren 5 und 6 einen Aufriss bzw. Grundriss einer in den Figuren 1 und 2 dargestellten
Gattung eines Tanks, Fig, 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig, 5, Fig,
8 einen Schnitt in vergrössertem Masstab durch den eingekreisten und mit VIII in
Fig. 5 bezeichneten Bereiches, Fig. 9 eine abgeänderte Ausführung, wo eine Tanktrennwand
oder Versteifung vorgesehen ist und der Schnitt dem Schnitt der Fig. 8 entspricht,
Fig, 10 einen schematischen Grundriss eines an Bord eines Fahrzeuges gelagerten
Tanks und Fig, 11 einen schematischen Aufriss eines Fahrzeuges mit zwei erfindungsgemässen
Tankgattungen an Bord montiert darstellen.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Tank der nach aussen durch zwei
Kugelschalenteile 1 und 2 begrenzt ist. Der Tank ist im Übergangsbereich 3 zwischen
den beiden Kugelschalenteilen 1 und 2 aufgelagert Die Auflagerung ist nur schematisch-angedeutet,
kann aber aus einer den Übergangsbereich umgebenden vertikalen Wandkonstruktion
bestehen. Die Bezugszeichen 4 und 5 bezeichnen zweckmässige Abstützungen, Die Tragwand
an sich ist mit 6 bezeichnet.
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Ein derartiger Tank wird mittels eines Berechnungsmodells wie in
Fig. 3 dargestellt berechnet, wo ein Kugelschalenteil A in eine vertikale Wand B
eingespannt ist. Berechnungen haben ergeben, dass man in einer derartigen Kugelschale
eine ideale Spannungsverteilung und idealen Schnittkrafttransport im Gebilde erzielt.
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Fig. 4 zeigt eine Ausführung eines aus drei Kugelschalenteilen 7,8
und 9 zusammengesetzten Tanks0 In den Übergangsbereichen 10 und 11 zwischen den
Kugelschalenteilen 7,8 und 9 ist der Tank aufgelagert, wobei eine Auflagerung 12
als eine feste Auflagerung, beispielsweise der schematisch in Fig. 1 angedeuteten
Gattung, und die andere Auflagerung 13 eine Auflagerung mit Bewegungsmöglichkeit
ist.
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Die Auf lagerung kann bei beiden erwähnten Gestaltungen in einer
an sich bekannten Technik erfolgen, weshalb keine nähere Erläuterung der Auflagerungskonstruktion
an sich erforderlich ist.
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In den Figuren 5,6 und 7 ist jedoch eine praktische Ausführung einer
Auflagerungskonstruktion der allgemeinen in Fig. 1 und 2 dargestellten Gattung gezeigt.
Der Tank 14 ist im Übergangsbereich zwischen zwei Kugelschalenteilen aufgelagert
und in der Tat in eine vertikale sich um den Übergangsbereich erstreckende Wand
15 eingespannt.
Die Wand 15 hat einen absteifenden Flansch 16, welcher
im unteren Teil zur Bildung eines absteifenden Bereiches 17 schräg auswärts verläuft.
Die Wand 15 ist in Fig. 7 mit an sich bekannten Aussparungen 18 dargestellt. Die
Wand kann natürlich in einer anderen den Fachmann geläufigen Weise gestaltet sein.
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Fig, 8 zeigt die Einzelheiten eines Ausschnittes der Fig.
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5. Im Übergangsbereich zwischen den beiden Kugelschalenteilen 14a
und 14b ist ein Ringprofil 19 eingeschweisst, welches einen dreizackigen Sternquerschnitt
aufweist. Zwei der Zacken bilden jeweilige Teile der Kugelschalenteile 14a bzw.
14b, während die dritte Zacke 20 in den Tank hineinragt und ein versteifendes Element
bildet.
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Fig. 9 zeigt eine abgeänderte Ausführung des Übergangsbereiches mit
der Lagerungskonstruktion. Im Inneren des Tanks ist in Fig. 9 eine Tanktrennwand
21 vorgesehen. Diese Wand dient zur Versteifung dieses konstruktiv stark beanspruchten
Bereiches. Die Wand weist Öffnungen oder Ausnehmungen 22 auf. Im übrigen sind in
der Fig. 9 dieselben Bezugszeichen wie in Fig, 8 verwendet.
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Fig, 10 zeigt einen Tank der in den Figuren 1 und 2 angedeuteten
Gattung, welcher in ein Schott 25 an Bord eines Fahrzeuges eingespannt, wobei die
Fahrzeugs seiten mit 26 bzw. 27 bezeichnet sind. Das Schott 25 kann sich nur über
die Aussenseite des Tanks erstrecken oder als Tanktrennwand oder Versteifung im
Tank fortsetzen, wie oben in Verbindung mit Fig. 9 beschrieben.
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- Fig. 11 zeigt beispielsweise, wie zwei Tanks an Bord eines Fahrzeuges
aufgelagert werden können. Der achterne Tank 28 ist wie in Fig. 4 dargestellt aufgelagert,
indem er in ein Schott 29 eingespannt ist, welches mit dem Schott 25 der Fig. 10
vergleichbar ist, während er im anderen Übergangsbereich in einer Weise aufgelagert
ist, die dem Tank gegenüber dem Fahrzeug eine Bewegungsmöglichkeit bietet. Der vordere
Tank 30 ist grundsätzlich in derselben Weise wie der Tank der Fig. 10 gelagert,
d.h., dass die beiden Kugelschalenteile in ein Schott 30 im Fahrzeug eingespannt
sind.
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Wie aus Fig. 11 hervorgeht, brauchen die Kugelschalenteile nicht
unbedingt denselben Durchschnitt haben.