DE3524625C2

DE3524625C2 -

Info

Publication number: DE3524625C2
Application number: DE19853524625
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Bilfinger und Berger Bau AG
Current assignee: Bilfinger SE
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1985-07-10
Publication date: 1990-10-11
Also published as: DE3524625A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenisolierung und zugehörige Unterkonstruktion für den Innentank von doppelwandigen Be hältern für tiefkalte Flüssigkeiten, z. B. Flüssiggas.

Behälter für tiefkalte Flüssigkeiten, z. B. für sogenanntes Flüssiggas, werden heute überwiegend als Doppelmanteltanks mit enem selbsttragenden, offenen oder geschlossenen Innentank als Speicher und einem geschlossenen, gas- und flüssigkeitsdichten Außentank als Sicherheitsumschließung gebaut. Zwischen Innen- und Außentank ist die erforderliche Wärmeisolierung angeordnet.

Die Anforderungen an die Tankkonstruktion sind vielfältiger Art. Um eine möglichst wirtschaftliche Lösung zu finden, muß ange strebt werden, bei vorgegebenem Speichervolumen eine minimale Tankoberfläche zu erhalten. Diese wird erreicht, wenn der Tankdurchmesser D gleich der Tankhöhe H gesetzt wird. Hiermit wird ein Minimum an Baumaterial sowohl für die tragenden Bau teile als auch für die Wärmeisolierung erreicht. Hinzu kommt, daß sich bei minimaler Tankoberfläche der Gesamtwärmedurchgang vermindert, wodurch eine Verringerung der Verdunstungsrate (boil-off-rate) erfolgt. Unter Aspekten des Brandschutzes wird angestrebt, für die Wärmeisolierung nichtbrennbare Materialien zu verwenden. Bei Reparaturen am aus Stahl bestehenden Innentank oder am innenliegenden Metalliner des Außentanks sind oft Schweißarbeiten erforderlich, weswegen möglichst nur nichtbrenn bare Bau- und Isoliermaterialien verwendet werden sollten.

Bekannt sind Bodenisolierungen, die die Belastungen aus dem Innen tank direkt aufnehmen (z. B. DE-PS 14 34 764). Als Isoliermaterial wird hierbei Schaumglas, Polyurethanschaum oder Leichtbeton ver wendet. Das am häufigsten verwendete Isoliermaterial Schaumglas hat den Nachteil, daß es nur bis ca. 3 kp/cm² belastet werden darf, wodurch die maximale Höhe der Behälter auf ca. 30 m be grenzt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Schaum glas aus konstruktiven Gründen in Bitumenschichten verlegt werden muß oder mit Bitumen beschichtet ist, d. h. die Isolierung ist brennbar. Hinzu kommt, daß Schaumglas im Ver gleich zu anderen Isoliermaterialien sehr teuer ist.

Eine Bodenisolierung aus Polyuerthanschaum hat ebenfalls den Nachteil einer begrenzten zulässigen Pressung. Auch hier kommt als weiterer Nachteil die Brennbarkeit hinzu. Leichtbeton hat eine ca. 10fach größere Wärmeleitfähigkeit als reine Isolier materialien, d. h. um denselben Wärmedämmeffekt zu erzielen, muß die Dämmschicht die 10fache Stärke haben. Wegen des großen Vo lumenbedarfs und der damit verbundenen hohen Behälterkosten scheidet diese Lösung in der Regel aus.

Zum Stand der Technik ist weiterhin die DE-AS 14 34 586 zu nennen, die einen zur Aufnahme einer kalten Flüssigkeit bestimmten Lagertank betrifft, der einen Außenbehälter mit flachen Boden betrifft, wobei der Innenbehälter auf einer Isolierbeton-Unterlage liegt und diese Unterlage mit Isoliermaterial gefüllte Hohlräume aufweist.

Eine durchgehend zusammenhängende Unterlage, wie in der DE-AS 14 34 586 beschrieben, ist für doppelwandige Behälter größeren Durchmessers, beispielsweise 50 m und mehr, völlig ungeeignet, da sich beträchtliche Schwind- und Temperaturrisse einstellen würden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Bodenisolierung und zugehörige Unter-Konstruktion zu schaffen, ausgehend von der durch die DE-AS 14 34 586 bekannten Art, die Verformungen infolge Temperaturschwankungen zwängungsfrei aufnimmt.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Boden isolierung mit einer zugehörigen, lasttragenden Unterkonstruktion zu entwickeln, die für ein vorgegebenes Behältervolumen V eine minimale Tankoberfläche ermöglicht, indem die Behälterhöhe H dem Durchmesser D gleichgesetzt werden kann, die für die Isolier schicht den Einsatz von nichtbrennbaren und preisgünstigeren Materialien ermöglicht und die Horizontalverformungen beim Abkühlen und Erwärmen zwängungsfrei aufnimmt. Von dieser Aufgabe umfaßt ist auch die Teilaufgabe, eine Minimierung der Wärme spannungen in dem Element, das sämtliche Belastungen aus dem Innentank aufnimmt, nämlich in der Unterkonstruktion zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An spruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindung wird auch bewirkt, daß vorteilhafterweise eine reibungsarme bzw. reibungsfreie Lagerung des Untertankbodens, bei spielsweise auf einer Sandschicht, erreicht wird.

Die Erfindung erzielt ferner den Fortschritt, daß im Bereich der zwischen den voneinander beabstandeten Platten angeordneten Fugen, also im sogenannten Fugenbereich, alle Wärmebewegungen ausgeglichen werden, d. h. es wird vorteilhafterweise vermieden, daß Spannungen auftreten; es wird fortschrittlicherweise ferner durch die Er findung erreicht, daß keine Gesamtdurchmesser-Veränderung der Plattenanlage auftritt, weil die gesamten Längenveränderungen der Einzelplatten sich im Bereich der Fugen abspielen.

Weitere fortschrittliche Ausbildungen des Gegenstands des Anspruchs 1 sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Bis zu einem maximalen Tankvolumen von ca. 21 000 m³ ist bei den bisherigen Ausführungsformen der Bodenisolierung von doppelwandigen Behältern für tiefkalte Flüssigkeiten eine Minimierung der Tank oberfläche möglich. Die Tanks werden jedoch vorwiegend für größere Volumen bis etwa 150 000 m³ konzipiert und ausgeführt. Dies führt zu Tankformen, deren Verhältnis Durchmesser zu Tankhöhe größer als 1 sein mußte. Durch die Erfindung wird es ermöglicht, bei jeder Tankgröße das optimale Verhältnis D/H = 1 auszuführen, da die Boden isolierung nicht belastet wird. Berechnungen ergaben, daß bei einem Tankvolumen von 100 000 m³ und einem Verhältnis H/D = 1 sich die Tankoberfläche gegenüber bisherigen Ausführungsformen um ca. 6,6% vermindert. Bei einem Tankvolumen von 150 000 m³ beträgt die Ver minderung sogar 10,8%. Mit der Möglichkeit, die Behälterhöhe von der Bodenisolierung unabhängig zu machen, sind natürlich auch Behälterformen mit D/H<1 bei Behältern über 21 000 m³ ausführ bar geworden, wenn dies wegen beengter Platzverhältnisse not wendig ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß als Isoliermaterial nichtbrennbare und preisgünstigere Materialien, z. B. Perlite, verwendet werden können.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Stützelemente aus Rohren, die aus zementgebundenen Faserwerkstoffen hergestellt sind. Durch die Materialauswahl der Stützelemente, nämlich durch die Wahl von Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und durch die Schaffung einer dünnwandigen Unter stützung wird vorteilhafterweise eine weitere Reduzierung des Wärmedurchgangs, also positiv ausgedrückt eine Erhöhung der Wärme isolierwirkung, erzielt.

Bei der Ausführungsform, bei der die Platten im Grundriß als regel mäßige Sechsecke ausgebildet sind, werden fortschrittlicherweise geradlinig durchgehende Fugen vermieden. Bei großen Verformungen, etwa bei einem in Betracht zu ziehenden Katastrophenfall, sind daher die Relativverschiebungen der Fertig teile gegeneinander wegen der Verzahnung begrenzt. Hierdurch wird die Grenztragfähigkeit des Tankbodens und der gesamten Tank konstruktion noch günstiger gestaltet.

Zum Stand der Technik ist ferner die DE-PS 11 43 836 zu nennen, die einen Behälter zum Speichern eines tiefsiedenden verflüssigten Gases mit einer innen an dessen Wandungen und an dessen Boden angebrachten Isolierung betrifft, wobei an dem inneren Umfang der Wandungen eine größere Anzahl umlaufender und lotrecht verteilter Fächerwände mit Abstand parallel zueinander befestigt sind, von denen jede sich von dem inneren Umfang der Wandungen nach unten und nach innen erstreckt, und zwar derart, daß der untere Innen rand jeder Fächerwand den oberen Außenrand der unmittelbar darunter befindlichen Fächerwand überdeckt, wobei am Boden mindestens eine auf Stützen ruhende Wanne angeordnet ist, deren äußerer Randteil nach oben abgebogen ist und parallel zu den Fächerwänden bis nahe an den inneren Umfang der Wandungen in diese hineinragt. Dieser Behälter des Standes der Technik zum Speichern eines tiefsiedenden verflüssigten Gases besitzt keine Doppelwandung. Die Unter konstruktion dieses bekannten Behälters weist keine Plattenanordnung auf und damit naturgemäß auch keine Plattenanordnung, bei der die Platten beabstandet sind. Insgesamt liegt diesem Behälter des Standes der Technik die völlig andere Aufgabe zugrunde, eine oder mehrere Gastaschen am Boden des Behälters zu schaffen.

Zum Stand der Technik ist weiterhin die US-PS 36 88 938 zu nennen, bei der die Außenwandung von Flüssiggas-Tanks von innen nach außen gesehen, aus einer Tankinnenhaut, und einer mit Drahtnetzen armierter Mörtelschicht, die auf nebeneinander liegenden Betonblocks ange ordnet sind, die ihrerseits von Abstandhalterblocks getragen werden, die sich an der Außenwand des Tanks abstützen, besteht. Dabei befindet sich die Wärmeisolierung beispielsweise in Granalienform vorliegend, zwischen der Außenwandung und den insgesamt ein Ringwandelement darstellenden Betonblocks. Über die Beschaffenheit der Boden isolierung und der Unterkonstruktion ist im US-PS 36 88 936 nichts wesentliches ausgesagt.

In den Zeichnungen sind mögliche Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Boden eines doppelwandigen Tanks.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform für die Gestaltung der Platte (2) im Grundriß und für die Anordnung der Stütz elemente (3).

Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit der Fugenausbildung der Platte (2).

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt den Boden des Innentanks (1), der aus tieftemperaturbeständigem Stahl be steht und auf einer Sandschicht (6) aufgelagert ist. Die Sand schicht (6) ermöglicht eine reibungsarme Lagerung des Innentank bodens (1) für die beim Betrieb auftretenden großen Temperatur differenzen und die hiermit zusammenhängenden Längsverformungen des Innentankbodens (1). Die Platten (2) sind mit einem Fugen abstand a angeordnet, um ohne Zwängungen ebenfalls Temperatur verformungen zu ermöglichen. Die überlappend und lose verlegte Kunststoffolie (7) verhindert das Durchrieseln der Sandschicht (6) im Fugenbereich der Platte (2). Die Platten (2) sind auf den röhrenförmigen Stützelementen (3) aufgelagert. Diese stehen auf der flüssigkeits- und gasdichten Auskleidung (8), die wiederum auf der Bodenplatte (4) des Außentanks angebracht ist. In Ab hängigkeit von der Druckspannung in der Auflagerfuge der Stütz elemente (3) kann es zweckmäßig sein, zwischen diesen und der Auskleidung (8) eine lastverteilende Druckplatte, z. B. aus Stahl beton, zwischenzulegen, die dann auf der Auskleidung (8) in einer Ausgleichschicht, z. B. in Mörtel, verlegt wird. Die Boden isolierung (5) besteht aus einer Perliteschüttung, die alle Hohl räume zwischen Platten (2) und Auskleidung (8) ausfüllt. Die Platten (2), die als Stahlbetonfertigteile hergestellt sind, sind in ihrer Stärke so dimensioniert, daß sie im Katastrophenfall - Auslaufen des Innentanks - in Zusammenwirkung mit der Boden isolierung auftriebssicher sind.

Die Ausbildung der Platten (2) als Sechseckplatten gemäß Fig. 2 ist sehr zweckmäßig. Hiermit wird erreicht, daß über die Gesamt fläche der Platten keine durchgehende Stoßfuge vorhanden ist, es wird eine Verzahnung der Platten (2) untereinander bewirkt und somit eine weitgehend homogene Wirkungsweise erzielt. Bei dynamischen Horizontalbelastungen, z. B. infolge eines Erdbebens, wirkt sich dies vorteilhaft aus. Auch im Bauzustand wirkt sich die dargestellte Ausbildung vorteilhaft aus, da schon frühzeitig infolge der Verzahnung eine Stabilität erreicht wird.

Claims

1. Bodenisolierung und zugehörige Unterkonstruktion für den Innentank von doppelwandigen Behältern für tiefkalte Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch

a) mehrere im Grundriß nebeneinander liegende Stahlbetonplattenelemente (2), die sämtliche Belastungen aus dem Innentank (1) aufnehmen und allseitig untereinander einen Fugenabstand (a) aufweisen, wobei die Fugen gegeneinander versetzt sind,
b) ein oder mehrere unter jedem Stahlbetonplattenelement (2) angeordnete rohrförmige Stützelemente (3) zur Weiterleitung der Belastungen auf die Bodenplatte (4) des Außentanks,
c) eine Isolierung (5), die in den verbleibenden Hohlräumen zwischen den Stahlbetonplattenelementen (2) und der Bodenplatte (4) belastungsfrei ange ordnet ist,
d) eine auf den Stahlbetonplattenelementen (2) überlappend und lose verlegte Kunststoffolie (7),
e) eine zwischen dem Boden des Innentanks (1) und der Kunst stoffolie (7) angeordnete Sandschicht (6),
f) eine auf der Oberseite der Bodenplatte (4) des Außentanks angeordnete flüssigkeits- und gasdichte Auskleidung (8),
g) daß die Stahlbetonplattenelemente (2) in ihrer Dicke so bemessen sind, daß die Bodenisolierung (5) und Plattenelemente (2) insgesamt auftriebssicher sind.

2. Bodenisolierung und zugehörige Unterkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonplattenelemente (2) im Grundriß eine regelmäßige Sechseckform aufweisen.

3. Bodenisolierung und zugehörige Unterkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (3) aus zementgebundenen Faser werkstoffen bestehen.

4. Bodenisolierung und zugehörige Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (3) aus Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen.

5. Bodenisolierung und zugehörige Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial (5) eine lose Perliteschüttung ist.

6. Bodenisolierung und zugehörige Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial (5) aus zementgebundenen Perlite blöcken zusammengesetzt ist.

7. Bodenisolierung und zugehörige Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stützelementen (3) und der Auskleidung (8) eine lastverteilende Druckplatte angeordnet ist, die auf der Auskleidung (8) in einer Ausgleichs schicht verlegt ist.