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Die Erfindung betrifft einen Behälter mit einem aus mehreren Teilzylindern unterschiedlichen Durchmessers zusammengesetzten Mantel sowie ein Verfahren zum Errichten eines solchen Behälters.
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Das maximale Bauvolumen von Behältern, die komplett im Herstellerwerk gefertigt worden sind, ist durch die höchstzulässigen Transportmaße bestimmt. Aus diesem Grund müssen Großbehälter, die die höchstzulässigen Transportmaße überschreiten, in Einzelteilen zur Baustelle transportiert werden. Die Teile werden dann auf der Baustelle zum fertigen Behälter zusammengebaut.
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Nun ergeben sich jedoch durch die beschriebene Art des Zusammenbaus eine Reihe von Nachteilen. Bei der Baustellenmontage sind Qualitätsprüfungen hinsichtlich der Dichtigkeit aufwendiger, für den Zusammenbau muß eine Reihe von Maschinen zusätzlich zur Baustelle transportiert werden, ferner treten witterungsbedingte Verzögerungen beim Zusammenbau auf.
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Es ist bereits bekannt, daß große Behälter aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind, die zum Transport ineinander gesteckt werden. Zu diesem Zweck weisen die Teile unterschiedliche Durchmesser auf, wobei die Teile mit relativ kleineren Durchmessern in die Teile mit relativ größeren Durchmessern gesteckt sind. Derartige Behälter sind in DE-GM 18 64 489 und in der FR-PS 11 88 221 beschrieben. Der Behälter gemäß DE-GM 18 64 489 ist aus konischen oder rohrförmigen Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers zusammengesetzt. Diese Abschnitte lassen sich zu einem Stapel zusammenstecken. Beim Zusammenbau des Behälters werden die Abschnitte miteinander verbunden, wobei jeweils benachbarte Abschnitte an ihrer Verbindungslinie dieselben Durchmesser aufweisen. Bei einem derartigen Behälter muß der Stapel für den Zusammenbau völlig auseinandergenommen werden. Außerdem müssen die einzelnen Abschnitte zum Teil um 180° gedreht werden, damit die passenden Flansche aufeinander zu liegen kommen.
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Es ist unmittelbar einleuchtend, daß bei sehr großen Behältern ein derartiger Zusammenbau nur unter Zuhilfenahme eines Krans möglich ist. Abgesehen davon wird am Aufstellungsort viel Platz benötigt, um den Stapel zu zerlegen und die Teile in der richtigen Reihenfolge zusammenzubauen. Es läßt sich dabei unter Umständen nicht vermeiden, daß einzelne Abschnitte während dieses Vorgangs durch Anstoßen deformiert werden und dadurch Dichtheitsprobleme an den Nahtstellen auftreten.
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Die FR-PS 11 88 221 zeigt ebenfalls einen aus mehreren Abschnitten zusammengesetzten Behälter, wobei die Abschnitte Zylinderringe unterschiedlichen Durchmessers sind. Die Zylinderringe sind in umgekehrter Reihenfolge in dem Stapel angeordnet, als sie anschließend zusammengebaut werden. Sie weisen auf einer Seite eine Verjüngung auf, wobei der Durchmesser eines Zylinderrings am verjüngten Ende dem Durchmesser des nächstkleineren Zylinderrings entspricht, so daß ebenso wie bei dem Behälter gemäß DE-GM 18 64 489 der ganze Stapel auseinandergenommen werden muß, um die Zylinderringe in der richtigen Reihenfolge zusammenzusetzen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Behälter der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, der sich durch weitgehende Vorfertigung und dennoch geringe Transportmasse auszeichnet, und der auf der Baustelle einfach und rasch zusammenzubauen ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Verbindungsstellen zwischen zwei Teilzylindern jeweils der Außendurchmesser des kleineren Teilzylinders kleiner als der Innendurchmesser des benachbarten größeren Teilzylinders ist.
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Die Zylinderringe, aus denen der Behältermantel erfindungsgemäß aufgebaut ist, besitzen an den Verbindungsstellen unterschiedliche Durchmesser, wobei jeweils der Außendurchmesser des einen Rings kleiner als der Innendurchmesser des benachbarten Rings ist. Diese Anordnung ermöglicht es, die Teilzylinder zum Transport ineinander zu stecken und, beim Zusammenbau an der Baustelle, beginnend mit dem innersten Ring in Richtung ihrer Position im fertigen Behälter nacheinander aus dem Stapel zu heben. Dabei muß kein Zylinderring vollständig aus dem Stapel herausgenommen werden, sondern jeder Ring wird nur in seine endgültige Lage relativ zu dem benachbarten Ring gebracht und mit diesem verbunden. Anschließend werden die beiden Ringe soweit aus dem Stapel gehoben, bis sich der zweite Ring in der endgültigen Position relativ zu dem dritten Ring befindet. Der zweite und der dritte Ring werden miteinander verbunden usw. Der Erfindungsgegenstand ermöglicht somit nicht nur ein Ineinanderstecken der Teilabschnitte des Behälters während des Transports, sondern zugleich einen Zusammenbau des Behälters, ohne daß die einzelnen Abschnitte aus dem Stapel genommen oder womöglich gedreht werden müssen. Der Zusammenbau ist daher wesentlich sicherer als beim bekannten Behälter und läßt sich mit einfachen Hilfsmitteln durchführen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist die Behälterachse vertikal angeordnet und nehmen die Durchmesser der Teilzylinder von unten nach oben ab.
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Auf diese Weise ergibt sich ein besonders leichter Zusammenbau und statisch besonders günstiger Aufbau des erfindungsgemäßen Behälters. Insbesondere, wenn alle Teilzylinder in einem einzigen Stapel geliefert werden, läßt sich der Behälter durch teleskopartiges Auseinanderziehen der Teilzylinder besonders einfach errichten.
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Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist die Behälterachse horizontal und der Teilzylinder mit dem größten Durchmesser etwa in der Behältermitte angeordnet und sind nach beiden Seiten Teilzylinder mit kleineren Durchmessern angeordnet.
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Sind zum Beispiel die Teilzylinder von denjenigen mit dem größten Durchmesser an fortlaufend numeriert, so wären ausgehend von dem größten Teilzylinder 1 nach der einen Seite Teilzylinder 2, 4, 6 . . . und nach der anderen Seite die Teilzylinder 3, 5 . . . angeordnet. Speziell bei dieser Ausführungsform bietet es sich an, die Durchmesser der Teilzylinder so zu wählen, daß die Teilzylinder mit geraden und die mit ungeraden Nummern jeweils in einem Stapel zusammensteckbar sind, während beispielsweise der Außendurchmesser des zweiten Teilzylinders kleiner als der Innendurchmesser des ersten Zylinders sein kann. Der Durchmessersprung an den Nahtstellen zwischen zwei benachbarten Teilzylindern läßt sich damit so klein wie möglich halten.
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Neben fertigungsbedingten Toleranzen weisen die Teilzylinder auch durch mechanische Krafteinwirkungen Abweichungen vom ideal kreisförmigen Querschnitt auf. Um einerseits den Durchmessersprung möglichst klein halten zu können und andererseits ein Verklemmen von ineinander gesteckten Teilzylindern zu verhindern, ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes an der Innenseite jedes Teilzylinders ein Verstärkungsring befestigt, um den Teilzylindern Stabilität gegen zeitliche Deformierungen zu verleihen. Der Verstärkungsring ist von besonderem Vorteil zur Wandversteifung bei einem vakuumisolierten Behälter.
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Es erweist sich als zweckmäßig, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Innendurchmesser des Verstärkungsrings eines Teilzylinders kleiner als der Außendurchmesser des benachbarten kleineren Teilzylinders ist. Der Verstärkungsring dient beim Transport des aus ineinander gesteckten Teilzylindern bestehenden Stapels als Auflage für den jeweils nächst inneren Teilzylinder.
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Besondere Vorteile werden durch die Erfindung bei einem aus einem Außenbehälter und einem konzentrisch dazu angeordneten Innenbehälter erreicht. Der Außenbehälter ist aus Teilzylindern zusammengesetzt. Der Innenbehälter ist je nach Behältergröße ebenfalls aus Teilzylindern aufgebaut oder er ist in herkömmlicher Weise mit konstantem Durchmesser über die gesamte Behälterlänge hergestellt. Derartige doppelwandige Behälter sind besonders geeignet zur Speicherung eines Flüssiggases. Da es bei dieser Verwendung auf eine gute Wärmeisolierung ankommt, ist es zweckmäßig, den Isolierraum zwischen den beiden Behältern zu evakuieren und/oder eine Schüttung einzufüllen. Bei einer Vakuumisolierung ist es aber unerläßlich, daß die Behälterwände dicht sind. Aus diesem Grund ist die Erfindung besonders geeignet, da, wie bereits eingangs erwähnt, eine weitgehende Vorfertigung im Herstellerwerk mit optimaler Qualitätskontrolle ermöglicht ist. Speziell bei einem Behälter in stehender Ausführung mit einem Außenbehälter aus nach unten größer werdenden Teilzylindern und einem Innenbehälter in herkömmlicher Bauweise, also mit konstantem Durchmesser über die gesamte Behälterlänge, ergibt sich im unteren Bereich des Behälters, wo auch bei nur teilweise gefülltem Behälter bereits Flüssigkeit steht, ein besonders großer Isolierraum und damit günstige Verdampfungsziffern.
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Ein Verfahren zum Errichten eines erfindungsgemäßen Behälters mit einem aus Teilzylindern unterschiedlichen Durchmessers zusammengesetzten Mantel, bei dem die Teilzylinder zu einem Stapel ineinandergeschoben angeliefert, in die vorgesehenen Positionen gebracht und miteinander verbunden werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Teilzylinder beginnend mit dem innersten Teilzylinder nacheinander bis zum Erreichen ihrer vorgesehenen Position relativ zum nächstäußeren Teilzylinder aus dem Stapel gehoben und mit dem nächstäußeren Teilzylinder verbunden werden.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Teilzylinder des Behälters z. B. im Herstellerwerk vorgefertigt. Die Teilzylinder werden ineinander gesteckt zum Aufstellungsort transportiert. Dadurch reduziert sich das Transportvolumen des Behälters auf das Volumen des Stapels aus ineinandergesteckten Teilzylindern, das im günstigsten Fall gleich dem Volumen des größten Teilzylinders ist. Auf der Baustelle werden die Teilzylinder auseinandergezogen und in ihrer endgültigen Position miteinander verbunden. Dadurch ergibt sich ein kostengünstiger Transport und ein Zusammenbau mit geringem Zeitaufwand und Platzbedarf.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigt
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Fig. 1 einen Behälter mit vertikaler Achse;
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Fig. 2 einen Behälter beim Transport;
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Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2;
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Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 1;
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Fig. 5 eine Modifikation der Fig. 3;
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Fig. 6 eine Modifikation der Fig. 4;
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Fig. 7 einen Behälter mit horizontaler Achse;
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Fig. 8 eine Darstellung des Zusammenbaus eines Behälters.
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Fig. 1 zeigt einen Behälter 1 mit vertikal verlaufender Achse, wie er beispielsweise zur Speicherung eines verflüssigten Gases verwendet wird. Der zylindrische Behälter 1 ist aus mehreren Teilzylindern 2 a, 2 b . . . 2 g zusammengesetzt, die verschiedene Durchmesser aufweisen, und zwar nehmen die Durchmesser vom untersten Teilzylinder 2 a nach oben hin ab. Die Teilzylinder 2 a . . . 2 g sind bereits im Herstellerwerk vorgefertigt. Der Behälter 1 steht auf einer Standzarge 3. Der Aufbau des Behälters 1 aus Teilzylindern 2 a . . . 2 g mit verschiedenen Durchmessern ermöglicht es, die Teilzylinder 2 a . . . 2 gzum Transport vom Herstellerwerk zur Baustelle ineinander zu schieben.
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Fig. 2 zeigt einen derartigen Stapel 4 aus ineinandergeschobenen Teilzylindern 2 a . . . 2 g auf einem Tieflader 5. Je nachdem, ob jeweils der Außendurchmesser eines Teilzylinders kleiner als der Innendurchmesser des nächstgrößeren Teilzylinders oder erst des übernächsten ist, können die Teilzylinder 2 a . . . 2 g zu einem einzigen Stapel oder in zwei Stapel zusammengeschoben werden.
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Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt B aus Fig. 2, und zwar sind hier sämtliche Teilzylinder 2 a . . . 2 g zu einem einzigen Stapel zusammengesteckt. An der Innenseite eines jeden Teilzylinders 2 a . . . 2 g ist im unteren Bereich ein Verstärkungsring 6 befestigt, der als Auflage für den nächstinneren Teilzylinder dient. Die Verstärkungsringe 6 haben zugleich die Aufgabe, seitliche Deformierungen der Teilzylinder 2 a . . . 2 g, die zu einem Verklemmen der ineinandergesteckten Teilzylinder 2 a . . . 2 g führen würden, zu verhindern.
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In Fig. 4 ist ein Ausschnitt A aus Fig. 1 dargestellt, der zwei benachbarte Teilzylinder zeigt, die miteinander verschweißt sind. Anstelle einer Schweißverbindung ist auch eine Schraubverbindung denkbar.
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Fig. 5 zeigt einen Teilausschnitt ähnlich Fig. 3, jedoch sind bei dieser Ausführungsform die Teilzylinder 2 a . . . 2 g zu zwei Stapeln ineinandergesteckt, weil die Abstufungen der Durchmesser der Teilzylinder 2 a . . . 2 g so klein sind, daß nur noch jeder zweite 2 a, 2 c, 2 e, 2 g, bzw. (nicht dargestellt) 2 b, 2 d, 2 f, ineinander gesteckt werden kann. Es besteht nun auch hier wieder die Möglichkeit, die Teilzylinder 2 a . . . 2 g in der Reihenfolge ihrer Durchmesser aneinanderzusetzen und zu verbinden, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.
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Daneben ist es aber auch möglich, insbesondere bei einem Behälter mit horizontal verlaufender Achse, den Teilzylinder 2 a mit dem größten Durchmesser in der Behältermitte anzuordnen und nach beiden Seiten hin Teilzylinder 2 b . . . 2 g mit kleineren Durchmessern (Fig. 7). In diesem Fall überlappen sich benachbarte Teilzylinder, wie in Fig. 4 dargestellt ist.
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Während die maximal zulässigen Transportmaßen für die Höhe 4100 mm, für die Breite 4100 mm und für die Länge 32 m betragen, können oben beschriebene Behälter von wesentlich größeren Abmessungen transportiert werden. Typische Abmessungen für einen solchen Behälter sind:
- größter Durchmesser ( = Durchmesser des größten Teilzylinders 5000-5700 mm
Länge 35-40 m
Wandstärke 10-15 mm
Höhe des Stapels von Teilzylindern 3600 mm
Spiel ineinandergesteckter Teilzylinder 4-10 mm
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Fig. 8 zeigt ein Verfahrensprinzip beim Zusammenbau eines Großbehälters mit einem Außenbehälter 7, der aus mehreren ineinandergesteckt gelieferten Teilzylindern zusammengesetzt ist und einem koaxial mit Abstand zu diesem angeordneten Innenbehälter 8. Zunächst wird ein unterer Boden 9 für den Außenbehälter 7 mit einer Standzarge 10 im Fundament 11 befestigt. Als nächster Verfahrensschritt wird der Stapel aus Teilzylindern auf den unteren Boden 9 aufgesetzt und der untere Rand des größten Teilzylinders mit dem Boden 9 verbunden. Dann wird der Innenbehälter 8 am unteren Boden 9 des Außenbehälters 7 verankert und darauf der obere Boden 12 des Außenbehälters 7 befestigt. Der obere Boden 12 des Außenbehälters 17 kann auch bereits vor dem Aufstellen des Innenbehälters 8, also noch im liegenden Zustand, montiert werden. Hierbei muß dann ein entsprechendes Ring-Gerüst für die letzte Verbindungsstelle 16 vorgesehen sein, das in der Figur nicht dargestellt ist. Mit Hilfe einer Hebevorrichtung 13, die am oberen Boden 12 befestigt ist, wird der innerste Teilzylinder aus dem Stapel von Teilzylindern gezogen, in seiner endgültigen Stellung zum nächsten Teilzylinder mit diesem verschweißt oder verschraubt und zusammen mit diesem weiter herausgezogen, bis nach und nach der ganze Stapel teleskopartig auseinandergezogen ist. Zuletzt wird der innerste Teilzylinder mit dem Rand 16 des oberen Bodens 12 verschweißt. Um beim Hochziehen des Außenbehälters 7 allseitig einen möglichst gleichmäßigen Abstand zum Innenbehälter 8 einhalten zu können, sind über den Umfang des Außenbehälters 7 verteilt mehrere Führungsrollen 14 vorgesehen, die sich am Innenbehälter 8 abstützen. Zum Verbinden der Teilzylinder ist eine Arbeitsbühne 15 aufgebaut, die etwa 3 bis 4 m hoch ist.