DE3326005C2

DE3326005C2 - Stützkonstruktion für Großraumbehälter

Info

Publication number: DE3326005C2
Application number: DE3326005A
Authority: DE
Inventors: I.A.S.Z. Dr. Re Sterksel Peschl
Original assignee: Jansens & Dieperink Bv Zaandam Nl
Current assignee: Jansens & Dieperink Bv Zaandam Nl
Priority date: 1983-07-19
Filing date: 1983-07-19
Publication date: 1985-11-21
Also published as: EP0131696A2; US4602465A; JPS6023185A; DE3326005A1; EP0131696A3

Abstract

Im wesentlichen zylinderförmige und verhältnismäßig dünnwandige Großbehälter, wie Silos, werden innen mittels einer Stützkonstruktion abgestützt, die als dreieckförmiges Stützdreieck ausgebildet und innen fest mit der Behälterwand verbunden ist. Hierdurch wird ein wesentlicher Teil von radialen Kräften in in Umfangsrichtung, d. h. tangential an der Behälterwand angreifende Kräfte umgesetzt, so daß die Verformungsgefahr vermindert wird, wenn die Kraftübertragungsorgane, wie im Inneren des Behälters vorhandene Rohre, mit dem Stützdreieck verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stützkonstruktion für im wesentlichen zylinderförmige und verhältnismäßig dünnwandige Großbehälter, wie Silos, Tanks, Mischbehälter, der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung.

Derartige Stützkonstruktionen sind aus der US-PS 57 923 bekannt.

Die Rationalisierung verlangt auf vielen Gebieten der Bautechnik, Landwirtschaft, Energieversorgung, Lagerhaltung, chemischen Großprodukten u. dgl. Großraumbehälter, die entweder zur Lagerung bzw. Speicherung von Füllgut dienen oder innerhalb derer Verfahrensbzw. Produktionsabläufe durchgeführt werden sollen. Sofern solche Großbehälter gleichmäßig mit Füllgut gefüllt sind, verteilen sich die Füllgutkräfte verhältnismäßig gleichmäßig auf die im wesentlichen zylindrische Außenwand, so daß diese im wesentlichen nur tangentialen, d. h, in Umfangsrichtung wirkenden Kräften ausgesetzt ist und die Behälterwand auch verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet werden kann. Dünnwandige Behälter verursachen weniger Materialkosten und sind auch leichter als dickwandige, so daß geringere Transportkosten anfallen und auch ein geringeres Gewicht auf die Abstützflächen solcher Großbehälter drückt.

Eb hat sich jedoch gezeigt, daß die Behälterwand dickwandig auszubilden ist, wenn die auf die Behälterwand angreifenden Kräfte ungleichmäßig wirken. Diese Probleme treten insbesondere dann auf, wenn vor allem im Innern des Behälters Kräfte längs Kraftübertragungsaggregaten, beispielsweise Rohren, an singuläre Punkte bzw. spezielle Stellen der Behälterwand angreifen und solche Kräfte dann nicht mehr tangential, sondern insbesondere radial wirksam sind. Diese Verformungsgefahr tritt auch auf, wenn Kräfte von außen auf die Behälterwand ungleichmäßig angreifen. Während man solche von außen angreifenden Kräfte durch zusätzliche Stützkonstruktionen vielfach eliminieren kann, die an der betreffenden Übergangsstelle von den Kräften zur Behälterwand angeordnet werden, bereitet die Verformungsgefahr durch von innen wirkende Kräfte viele Probleme.

Um das hierdurch bedingte Ausbeulen oder Verziehen solcher Behälter zu verhindern, ist es bereits bekannt (US-PS 17 57 923), im Innern rechteckförmiger Speichertanks Stützrohre und Stützstreben zwischen gegenüberliegenden Wänden einzuspannen. Hierdurch werden aber an einer Außenwand angreifende Kräfte voll auf die Gegenwand übertragen. Darüber hinaus ist es bekannt (US-PS 17 18 833). dünne, rechteckförmige öltankwände durch innen angelegte leiterartige Stützkonstruktionen vor Aus- bzw. Einbeulen zu schützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Stützkonstruktion für im wesentlichen zylinderförmige Großbehälter so zu verbessern, daß sie trotz im wesentlichen problemloser Montage der Verformungsgefahr des Großraumbehälters durch bessere Kraftverteilung vorbeugt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Stützkonstruktion gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Stützelement in Form eines Stützkörpers mit im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt ausgebildet und deran angeordnet ist, daß dessen Längsachse etwa parallel zur Achse des im wesentlichen zylindrischen Behälters verläuft.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Stützkörper bzw. das »Stützdreieck« ist mit der Behälterwand fest, insb. durch Schweißen verbunden, so daß die vom »Stützdreieck« auf die Behälterwand übertragenen Kräfte im wesentlichen Tangentialkräfte innerhalb der Behälterwand sind; dabei kann diese »feste« Verbindung theoretisch auch als eine Art »Schwenkstelle«, »Scharnierlinie« oder »Drehpunkt« verstanden werden. Der Stützkörper hat daher im wesentlichen die Aufgabe, die innerhalb des Behälters ungleichmäßig auftretenden und insbesondere in Radialrichtung zum Verformen, insbesondere Ausbeulen des Behälters wirkenden Kräfte umzuformen in solche Kräfte, die sich in der Behälterwand im wesentlichen nur tangential, d. h. in Umfangsrichtung erstrecken. Ein derartiger Stützkörper ist einfach herstellbar, beispielsweise durch Verbinden dreier Stützstreben, die ein gleichschenkliges Dreieck bilden und mit ihren Enden aneinanderstoßend verbunden sind. Die Umschreibende des Schnittpunktes dieser Dreieckenden entspricht etwa dem Kreis, der durch die Mittelebene der im Querschnitt kreisförmigen Behälterwand gebildet wird, so daß beim Einsetzen des

Stützkörpers koaxial in den Behälter bzw. beim Aufziehen des Behälters koaxial auf den Stützkörper der Behälter praktisch nicht verfcrmt wird. Die in einem Winkel von etwa 120° gegeneinander im Behälter versetzten Dreieckspitzen verhindern ein Einbeulen des Behälters an den betreffenden Stellen, d. h„ daß diese Dreiekke dort eine Abstützung nach innen bilden. Sofern diese Dreieckspitzen nicht nur lose an die Innenfläche der Behälterwand angelegt sind, sondern mit der Behälterwand auch fest verbunden werden, wird eine noch bessere Kraftübertragung in tangentialer Richtung der Behälterwand erzielt.

Da die Stützkonstruktion diejenige Vorrichtung darstellt, an der die im Inneren des Behälters ungleichmäßig auftretenden Kräfte angreifen, werden beispielsweise Rohre, sofern sie Kräfte übertragen, mit dem Stützkörper insbesondere durch Schweißen fest verbunden.

Der Stützkorper wird zweckmäßigei'weise vorgefertigt und erst danach im Behälter an descen Außenwand innen befestigt.

Für viele Zwecke, beispielsweise beim Auftreten von mehreren in verschiedenen Richtungen wirksamen Kräften, empfiehlt es sich, zwei oder gar noch mehrere solcher Stützkorper miteinander zu kombinieren. Gemäß dieser besonderen Ausbildung der Erfindung werden mindestens zwei Stützkorper derart miteinander verbunden, daß sich deren Enden innen an der Behälterwand abstützen — und fest mit dieser verbunden sind — und daß in der Nähe von Angriffsstellen von Kräften die Stützkorper auch untereinander fest verbunden sind.

Durch entsprechende Wahl der Winkel zwischen dan von solchen Verbindungsstellen sich zur Behälterwand hinziehenden Teilen der Stützkorper kann für einen optimalen Kräfteausgleich gesorgt werden; dabei ist es sogar möglich, einen großen Anteil der in verschiedenen Richtungen wirkenden Kräfte innerhalb der Stützkörper-Kombination auszugleichen, so daß sich diese Kräfte gar nicht im vollen Umfang auf die Behälterwand auswirken.

Es ist allerdings- auch möglich, den Stützkorper zur Aufnahme solcher Kräfte zu verwenden, die von außerhalb des Behälters auf die Behälterwand übertragen würden, wenn kein erfindungsgemäßer Stützkorper vorhanden wäre. Zu diesem Zweck werden die von außen auf die Behälterwand übertragenen Kräfte unmittelbar von der Übertragungsstelle in gleicher Richtung durch die Behälterwand hindurch auf den Stützkorper übertragen, was beispielsweise durch ein zwischen der betreffenden Angriffsstelle an der Behälterwand und dem Stützkorper fest eingebautes Kraftübertragungsorgan geschehen kann.

Die Erfindung ist anhand zweier besonderer bevorzugter Ausführungsbeispiele im folgenden noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Außenaufsicht auf einen Behälter und eine darin befindliche Stützkonstruktion, bei der der Behälterdeckel abgenommen ist;

F i g. 2 einen Querschnitt etwa entlang der Linien A-A von F i g. 1 und

F i g. 3 einen entsprechenden Querschnitt durch eine andere Ausbildung der Erfindung unter Verwendung zweier Stützkorper.

Gemäß F i g. 1 ist 'Λ den Behälter 1 ein Stützkorper 2 eingesetzt, dessen gleichmäßig über den Umfang an der Innenseite der Behälterwand la sich abstützenden Enden 3 auch zusätzlich durch Schweißverbindung 4 innen an der Behälterwand la angeschweißt sind. Die Behälterwand la ist zylindrisch ausgebildet und die Zylinderachse entspricht der Behälterachse B.

Während die sich im Inneren des Behälters befindlichen Kraftübertragungsorgae, wie Rohre, in dieser Figur nicht dargestellt sind, wird deutlich, daß von außen Außenrohre 9 an den Behälter 1 herangeführt und über Schwpißverbindungen mit der Behälterwand la verschweißt sind.

Gemäß Fig.2 wird deutlich, daß die Außenrohre 9, welche Radialkräfte P_r auf die Behälterwand 1a ausüben, gewissermaßen durch Verlängerungen, d. h. in gleicher Achsrichtung wie die Achsen der Außenrohre 9, mit dem Stützkorper 2 zur Kraftübertragung fest und zwar über Schweißverbindungen 8 verbunden sind. Während sich das in Fig.2 rechts unten dargestellte Außenrohr 9 über das sich anschließende Rohr 7 in Verlängerung fortsetzt, so daß eine Durchflußverbindung zwischen dem Außenrohr 9 durch die Behälterwand la und das Rohr 7 hindurch und auch über die Stützstrebe 2chindurch in den Innenraum innerhalb des Stützkörpers 2 möglich ist, biegt das in F i g. 2 links dargestellte Rohr 7, das die Verlängerung des Außenrohres 9 bildet, beim Erreichen der Stützstrebe 2a des Stützkörpers 2 nach unten um. Aufgrund der Schweißverbindungen 8 wird jedoch für eine gute Kraftübertragung und daher Egalisierung der Radialkräfte P, gesorgt, die sich dann aufgrund der Schweißverbindungen 4 der Enden 3 des Stützkörpers 2 in Form von Tangentialkräften P, auf die Behälterwand la übertragen, sofern ein Teil der Kräfte nicht sogar durch die dritte Stützstrebe 2b

3ό des Stützkörpers 2 aufgenommen wird.

Die Schweißverbindungen 10 müssen daher im Gegensatz zu bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art nicht mehr sämtliche Kräfte aufnehmen, die in Radialrichtung des Behälters 1 wirken.

In F i g. 1 ist auch noch eine Axialkraft P_a schematisch dargestellt. Da solche Axialkräfte P-, praktisch nicht zu einer Verformung der Behälterwand la beitragen, sind diesbezüglich in der Regel keine besonderen Stützvorkehrungen zu treffen.

Gemäß F i g. 3 ist in den Behälter 1 eine Kombination zweier miteinander fest verbundener Stützkorper 2, 2' eingesetzt. Diese beiden Stützkorper 2,2' sind um einen Winkel λ gegeneinander so versetzt, daß deren Enden 3. an denen die Stützstreben miteinander durch Schweißverbindungen 5 verbunden sind, in einem Abstand Ai* am Umfang der Behälterwand 1 voneinander getrennt sind.

Auch hier sind Schweißverbindungen 4 zwischen diesen Enden 3 der Stützkorper 2,2' und der Innenseite der Behälterwand la vorhanden. Innerhalb des Behälters überträgt beispielsweise das schematisch dargestellte Rohr 7 eine erste Radialkraft P,\ in der dargestellten Pfeilrichtung auf die beiden Stützkorper 2,2'. die an der betreffenden Angriffsstelle des Rohres 7 nioht nur über Schweißverbindungen 8 mit dem Rohr 7, sondern auch über Schweißverbindungen 6 miteinander fest verbunden sind.

Entsprechend sind Schweißverbindungen δ an den anderen Kraftangriffsstellen P_ri. Pri zwischen den Stützkorper 2,2' vorhanden.

Bei diesen Ausführungsbeispielen greifen über das Außenrohr 9 im wesentlichen keine Radialkräfte an der Behälterwand la an, so daß das Außenrohr 9 an der Außenwand la enden kann und die Schweißverbindung 10 zwischen dem Außenrohr 9 und der Behälterwand la praktisch keine Radialkräfte zu übertragen hat.

Es empfiehlt sich, nicht nur die verhältnismäßig dünnwandige Behälterwand, sondern auch die Stützkorper

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aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung herzustellen.

Obwohl in den Ausführungsbeispielen jeweils Schweißverbindungen dargestellt und beschrieben sind, können auch andere Kraftübertragungsverbindungen angewendet werden, beispielsweise Vernietungen oder Verschraubungen, obwohl sich Schweißverbindungen wegen der Starrheit in den ineisten Fällen als am vorteilhaftesten erwiesen haben.

Der Stützkörper soll derart im Behälter angeordnet sein, daß er die Kräfte im wesentlichen tangential auf die Behälterwand überträgt; insofern stellt der Stützkörper ein Kräfteübertragungsorgan mit einem die Richtung der Kräfte im Sinne geringerer Wandverformbarkeit ändernden Effekt dar.

Anstelle der Schweißverbindungen können auch andere Verbindungsorgane, z. B. Schraubbolzen, verwendet werden.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Stützkonstruktion für im wesentlichen zylinderförmige und verhältnismäßig dünnwandige Großbehälter, wie Silos, Tanks, Mischbehälter, bei der im Inneren des Behälters mindestens ein Stützelement im Behälterquerschnitt senkrecht auf die Behälterachse angeordnet ist, dessen Enden sich innen an der Behälterwand abstützen und mit dieser verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement in Form eines Stützkörpers (2) mit im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt ausgebildet und derart angeordnet ist, daß dessen Längsachse etwa parallel zur Achse (B) des im wesentlichen zylindrischen Behälters (1) verläuft

2. Stützkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (3) des Stützkörpers (2) mit der Behälterwand (Xa) durch mindestens je eine Schweißverbindung (4) verbunden sind.

3. Stützkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (2) aus Siützstreben (2a, 2b, 2c) besteht, die zu einem etwa gleichschenkligen Dreieck so zusammengesetzt sind, daß deren Enden die Enden (3) des Stützkörpers (2) bilden.

4. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Stützkörper (2, 2') derart miteinander verbunden sind, daß sich deren Enden (3) innen an der Behälterwand (ta) abstützen, und daß in der Nähe von Angriffsstellen von Kräften (P) die Stützkörper (2, 2') auch untereinander fest verbunden sind.

5. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Behälters (1) sich befindliche Rohre (7) mit dem/den Stützkörper(n) (2,2') fest verbunden sind.

6. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich von außerhalb des Behälters (1) an die Behälterwand (ta) herangeführte bzw. durch diese hindurchgeführte Außenrohre (9) am Stützkörper (2,2') abstützen.

7. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (2,2') aus Profilmaterial hergestellt ist.