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Schwimmende Abdeckungfür flüssige Güter
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Die Erfindung betrifft eine schwimmende Abdeckung für flüssige güter
zum Zwecke der Minderung von Verdampfungsverlusten und Emmissionen, sowie zur Abschirmung
der gelagerten Flüssigkeiten gegenüber festen, flüssigen oder gasförmigen Verunreinigungen,
sowie zur Herstellung einer gewünschten Gasatmosphäre über der Flüssigkeitsoberfläche.
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Die Erfindung ist insbesondere dort von Bedeutung, wo in Lagerstätten
flüssiger Güter - leicht flüchtige, kostbare Stoffe, - leichtflüchtige, umweltschädigende
oder umweltbelästigende Stoffe, - verschmutzungsempfindliche Stoffe, - reaktionsbereite
und reagierende Stoffe aus technischen, wirtschaftlichen oder ökologischen Gründen
abgeschirmt werden müssen.
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Unter flüssigen Gütern sind alle unter Normalbedingungen flüssigen
Stoffe, sowie durch Wärmezufuhr oder Wärmeabfuhr verflüssigte Stoffe zu verstehen.
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Es ist bekannt, einen Teil der vorgenannten Probleme durch Einbau
schwimmender Abdeckungen in offenen oder geschlossenen Behältern oder Lagerstätten
zu beheben.
C,rundsätzlich können diese Einrichtungen unterschieden
werden in - ganzteilige, starre Schwimmkonstruktionen, sogenannte Schwimmdächer
oder Schwimmdecken, - voneinander unabhängig schwimmende Einzelschwimmkörper in
Form kleiner Hohlkugeln oder Platten, vornehmlich aus Kunststoff.
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Bei der Anwendung kleiner Einzelschwimmkörper ohne feste Verbindung
untereinander ist das Hauptproblem, der Gasaustausch zwischen Flüssigkeit und Umgebung,
nur unbefriedigend zu unterbinden.
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Die ganzteiligen, starren Schwimmkonstruktionen in der Größe der abzudeckenden
Flüssigkeitsoberfläche sind weiterhin zu unterscheiden in: a) Schwimmdacher für
offene Tanks und Schwimmdecken für geschlossene Tanke aus Stahl-Schweißkonstruktion
in Form einer Pfanne oder einer Doppelmembran.
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b) Schwimmdecken (vornehmlich als Innenschwimmdecken für Fest dacht
anke) aus Aluminium-Segmentkon strukt ionen, bestehend aus Schwimmkörpern und einzelnen,
miteinander verbundenen Abdeckblechen.
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c) Schwimmdecken (vornehmlich als Innenschwimmdecken für Festdachtanke)
aus Kunststoffplatten oder Kunststoff-Met al l-Verbundwerkstoffen mit selbstschwimmenden
Eigenschaften.
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Schwimmdacher oder Schwimmdecken aus Stahl sind sehr aufwendig und
können durch das Fehlen der selbstschwimmenden Materialeigenschaften in Verbindung
mit Korrosion, mechanischer Zerstörung oder Über fluten zum Sinken gebracht werden.
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Schwimmdecken in Form von Aluminium-Segmentkonstruktionen sind weniger
aufwendig, können jedoch durch Korrosion und mechanische Zerstörung ebenfalls leicht
zum Sinken gebracht werden.
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Schwimmdecken aus Kunststoffen haben in der Regel selbstschwimmende
Eigenschaften (z. B. Polyurethan-Hartschaumplatten) und sind häufig gegen Korrosion
ausreichend geschützt.
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Für den besonders wichtigen Spezialfall der Abdichtung leicht flüchtiger
Raffinerieprodukte haben Aluminium und Kunststoffe entscheidende Nachteile. Da Aluminiumabrieb
in Anwesenheit von Eisenoxyd zu zündfähigen Schlagfunken führen kann, müssen alle
Aluminiumteile bei Einsatz in Gefahrbereich Zone 0 mit einer Kunststoffschicht überzogen
werden (EXRL).
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Schwimmdecken aus geschäumten Kunststoffen zeigen starke Quellungen.
Schwimmdecken aus laminierten Kunststoffen neigen zur Delaminierung. In beiden Fällen
werden erhe»-liche Mengen an Lagerflüssigkeit von der Schwimmdecke aufgesaugt. Im
Falle eines Lagerbehälters für leichtflüchtige Raffinerieprodukte bedeutet dies,
daß ein entsprechender Tank nach Entleerung der Flüssigkeit durch Ausgasung des
in den Kunststoff aufgenommenen Produktes für längere Zeit nicht von Dämpfen befreit
werden kann und für Reparaturen nicht zugänglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter möglichst geringem
technischen Aufwand eine mechanisch sichere und gut abdichtende schwimmende Abdeckung
zu konstruieren, die sich den Betriebsbedingungen eines zeitweilig turbulenten,
korrosiven und im Niveau veränderlichen Flüssigkeitslagers in idealer Weise anpaßt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Flüssigkeitsoberfläche
untereinander verbundene, schwimmende Rahmen aus einzelnen metallischen Schwimmkörpern
oder aus Kunststoffen angeordnet werden und die Fläche zwischen den schwimmenden
Rahmen durch eine auf den Rahmen abgetragene Zeltkonstruktion,mit einer flexiblen
Plane aus Kunststoff oder Gummi,abgedichtet wird.
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An einem äußeren schwimmenden Rahmen, der zur Innenwand des Flüssigkeitslagers
einen ausreichenden Ringspalt für die senkrechten Bewegungen der schwimmenden Abdeckung
übrigläßt, ist nach außen hin eine Randabdichtung (z. B.
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Lippendichtung oder Schlauchdichtung) und nach innen die abdichtende
Plane befestigt. Bei großen Lagerstätten werden neben dem äußeren schwimmenden Rahmen
weitere schwimmende Rahmen oder Schwimmkörper zum Zentrum hin erforderlich. Diese
inneren schwimmenden Rahmen oder SchwimmRörper stützen die abdichtende Plane in
einem gewünschten Abstand über der Flüssigkeitsoberfläche. Die abdichtende Plane
erhält zwischen den schwimmenden Rahmen oder Schwimmkörpern eine positive oder negative
Dachneigung, sodaß Flüssigkeiten oberhalb der Plane zu einem Tiefpunkt hin ablaufen
können. An den jeweiligen Tiefpunkten der Plane
kann die auf der
Plane gesammelte Flüssigkeit durch in das Lagermedium abgetauchte Schläuche abgeführt
werden.
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Zur Lokalisierung der schwimmenden Rahmen oder Schwimmkörper gegeneinander
werden vorteilhafterweise Seilkonstruktionen oder weitere verbindende Schwimmkörper
verwendet. Die abdichtende Plane kann sich auf der Seilkonstruktion und auf Stützen
über den Schwimmkörpern abtragen. Die abdichtende Plane kann neben der Befestigung
am äußeren Schwimmrahmen über die Stützen der inneren Schwimmrahmen oder Schwimmkörper
entweder fest gespannt sein (positive Dachneigung) oder durch Vergrößerung der abdichtenden
Plane zwischen den Stützen der inneren Schwimmrahmen oder Schwimmkörper frei durch
hängen (negative Dachneigung).
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Im Falle der festen Verspannung der Plane ergibt sich ein formstabiles
Zelt. Im Falle der nach innen lose aufgelegten Plane kann sich die abdichtende Plane
bei Gasausscheidungen aus der Flüssigkeit entsprechend ihrer größeren Fläche nach
oben blasenförmig ausbeulen und das Entweichen der Gasausscheidungen verhindern.
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Die schwimmenden Rahmen oder Schwimmkörper können mit Stützbeinen
versehen sein, sodaß die schwimmende Abdekkung bei Entleerung des Flüssigkeitslagers
in einer bestimmten Höhe vom Lagerboden zum Stand kommt.
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Der Vorteil dieser Schwimmenden Abdeckung in Zeltbauweise besteht
neben dem geringen Aufwand in der einfachen und sicheren Schwimmkonstruktion aus
schwimmtechnisch stabilen großen Rahmenkörpern und einer flexiblen,
mechanisch
unbeanspruchten, korrosionsfesten, einteiligen Abdichtung. Die Gesamtkonstruktion
kann sich in idealer Weise an die Betriebszustände zwischen Gas und turbulenter
Flüssigkeit anpassen.
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Weitere Vorteile dieser Konstruktion liegen in dem geringen Gewicht,
der geringen Bauhöhe und Volumenverdrängung, sowie der Zerlegbarkeit in leichte
Einzelteile. Hiermit ist ein nachträglicher Einbau der schwimmenden Abdeckung in
bereits bestehende Lagerstätten ohne großen Aufwand und Veränderungen möglich. Ein
weiterer Vorteil dieser Konstruktion liegt in der Möglichkeit der Volumenvergrößerung
des Gasraumes zwischen Flüssigkeitsoberfläche und Abdichtung durch blasenförmiges
Ausbeulen der Plane, wodurch Gas ausscheidungen aus der Flüssigkeit zurückgehalten
werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, zur Anwendung als Innenschwimmdecke
in einem Festdachtank zur Lagerung leicht flÜchtiger Raffinerieprodukte, ist in
Fig. 1 dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Aus einzelnen rohrartigen Schwimmkörpern aus Metall oder Kunststoff
wird durch mechanische Verbindung untereinander ein äußerer Schwimmrahmen (1) und
ein innerer Schwimmrahmen (2) hergestellt. Der äußere Schwimmrahmen (1) ist mit
einem umlaufenden Befestigungsring (3) aus Winkelprofil mechanisch fest verbunden.
An dem inneren Schwimmrahmen (2) sind nach unten Stützbeine (10) und nach oben Zelt
stützen (4) mit einem umlaufenden Tragring befestigt. Zwischen äußerem Schwimmrahmen
(1) und innerem
Schwimmrahmen (2), sowie innerhalb des inneren
Schwimmrahmens sind Stahlseile (5) gespannt. An dem Befestigungsring (3) ist eine
abdichtende, flexible Plane (7) aus aromatenbeständigem Kunststoff befestigt und
lose über den Tragring des inneren Schwimmrahmens gelegt.
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Am tiefsten Punkt der abdichtenden Plane () ist ein Drainageschlauch
(8) an der Plane befestigt und in die Lagerflüssigkeit abgetaucht.
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Bei Entleeren des Tanks stützt sich der Befestigungsring (3) auf Konsolen
(9) an der Tankinnenwand ab und der innere Schwimmrahmen (2) stellt sich mit den
Stützbeinen (10) auf den Tankboden. Der für die vertikale Bewegung der Innenschwimmdecke
erforderliche Ringspalt zwischen Befestigungsring (3) und Tankinnenwand wird durch
ein flexibles Dichtelement (6) abgedichtet. Die Innenschwimmdecke wird durch mehrere
Antirotationskabel (11) gegen Verdrehen gesichert. Elektrostatische Aufladungen
der Innenschwimmdecke werden durch mehrere Erdungskabel (12) an die metallische
nankdecke abgeführt. Die abdichtende Plane (7) ist größer als die abzudichtende
Fläche und kann sich bei Gasausscheidungen aus der Lagerflüssigkeit blasenförmig
vergrößern. Bei weiterem Überdruck unterhalb der abdichtenden Plane (7) hebt sich
die komplette Innenschwimmdecke geringfügig an und es werden mehrere Entlüftungsschlitze
am Umfang des Befestigungsringes (3) frei. Die abdichtende Plane (7) besteht vorteilhafterweise
aus einer diffusionsfesten Kunststoff-Verbundfolie mit einer elektrisch leitenden
Zwischenschicht (z. B. Polyester-Aluminium-Polyamid).
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, zur Anwendung als
schwimmende Abdeckung einer offenen Lagerstätte für flüssige Chemikalien, ist in
Fig. 2 heschrieben.
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Die Konstruktion der schwimmenden Abdeckung entspricht im Wesentlichen
der Darstellung nach Fig. 1. Zur Ableitung von Niederschlägen werden die an den
Tiefpunkten der abdichtenden Plane angeschlossenen Schläuche zu einem Sammelschlauch
zusammengefaßt und durch aJerbindung mit der Außenwand aus der Lagerstätte herausgeführt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiei der Erfindung, zur Anwendung als
schwimmende Abdeckung eines Reaktionsbeckens, ist in Fig. 3 beschrieben.
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Die abdichtende Plane ist über dem Tragring des inneren Schwimmrahmens
dachartig gespannt. Die über der Flüssigkeit angesammelten Reaktionsgase werden
durch Anschlüsse zur Be- und Entlüftung abgeführt.