DE4313974A1 - Oben offener behaelter aus verstaerktem kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen oben offenen Behälter aus verstärktem Kunststoff mit rechteckförmigen Boden und recht­ eckförmiger Öffnung mit einem sie umschließenden, nach außen umgebogenen Oberrand sowie ein Verfahren zu seiner Her­ stellung.

Derartige oben offene Behälter mit rechteckförmigem Boden und rechteckförmiger Öffnung werden im Gegensatz zu sogenannten "Rundbehältern" nachfolgend als "Rechteckbe­ hälter" bezeichnet.

Die heute übliche Behälterbauweise, insbesondere bei Arbeitsbehältern, die freistehend und freitragend gestaltet werden sollen, macht es notwendig, den Flüssigkeitsdruck durch eine entsprechende, außenliegende Stahlkonstruktion aufzufangen.

Diese wird zweckmäßigerweise als Spantenbauweise, wie z. B. im Schiffsbau üblich, gestaltet. Durch Spante wird der Behälter in seiner Länge unterteilt und querversteift. Jeder Spant nimmt dabei die Gesamtbelastung seines Behälterberei­ ches voll auf.

Wenn nun diese Behälter als Arbeitsbehälter eingesetzt werden, z. B. in einer Feuerverzinkerei, werden die Behälter mit Säuren und Laugen gefüllt, was es notwendig macht, die Behälter aus einem chemisch beständigen Baumaterial herzu­ stellen. Durch Eintauchen und Austauchen des zu behandelnden Materials bleibt es nicht aus, daß die außenliegenden Stahl­ außenversteifungen durch die herabtropfenden Chemikalien in Mitleidenschaft gezogen werden. Kleinere Behälter können zwar durch chemisch beständige Außenversteifungen abgestützt werden, die meisten in größeren Abmessungen gestalteten Rechteckbehälter erfordern jedoch eine außen angebrachte, statisch berechnete Stahlkonstruktion. Diese muß aber gegen die jeweiligen chemischen Angriffe einwandfrei geschützt wer­ den. Chemisch beständige Anstriche reichen in den meisten Fällen nicht aus. Ein Überzug mit schlagfesten, chemisch beständigen Materialien ist dann erforderlich, dessen Her­ stellung bzw. Anbringung aber sehr zeitaufwendig und kost­ spielig ist.

Aus der DE-A1-36 05 094 ist ein Beizbehälter bekannt, der in Beton-Kunststoffbauweise ausgeführt ist. Der lotrechte Seitenwände aufweisende Rechteckbehälter besteht aus zwei Kunststoffwannen mit zwischen diesen angeordneter Kunst­ keramikverschleißschicht, ist in der Erde aufgestellt und wird direkt am Betriebsort mit Beton hintergossen. Dieser Behälter ist nicht freistehend und selbsttragend und ist bei Bedarf nicht an einem anderen Ort aufstellbar. Außerdem ist insgesamt sein Aufbau, seine Herstellung und Aufstellung sehr aufwendig und arbeitsintensiv.

Aus der JP-A-57-54283 geht ein Behälter hervor, der aus einzelnen Bauteilen besteht, die starke Außenversteifungen benötigen. Der Behälter kann darüberhinaus nicht bei größeren Abmessungen im Ganzen transportiert werden.

Die DD-B1-213 698 offenbart einen Behälter, der eben­ falls einer Außenabstützung, vorliegendenfalls eines Stahlbe­ hälters, bedarf, in den ein aus Polyolefinen, z. B. Polypro­ pylen, gebildeter Liner lose eingehängt wird. Dieser dünnwan­ dige Liner ist leicht zu beschädigen und die daraufhin ein­ tretende Zerstörung des Stahlbehälters ist nicht zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen freistehenden, selbsttragenden Rechteckbehälter, insbesondere Großbehälter, aus Kunststoff zu schaffen, der die oben dargelegten Nachteile nicht mehr aufweist und auch ohne außen angebrachte Stahlkonstruktion oder Betonabstützung dem jeweiligen inneren Flüssigkeitsdruck standhält; außerdem soll ein solcher Rechteckbehälter auch mit sehr großen Abmessungen in einem Stück transportierbar und sofort einsatzfähig sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei einander gegenüberliegende Behälterwände, vorzugsweise die Längswände, bombiert sind. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des vorliegenden Kunststoff­ behälters ist es möglich, auf eine aufwendige, außen ange­ brachte Stahlkonstruktion oder andere Außenabstützung verzichten zu können, wodurch eine sehr große Verbilligung der Behälter erreicht wird, wobei gleichzeitig noch eine Ver­ besserung der Abnützungserscheinungen gegenüber den bisheri­ gen Bauweisen erzielt wird. Zudem ist durch die Bombierung, vorzugsweise der Längswände des Behälters, eine mechanische Beschädigung der Innenseite der Behälterwände praktisch aus­ geschlossen, da die zusätzlich verstärkte obere, über dem Füllmedium freie, jederzeit zugängliche Einfahrbreite beim Einfahren von Gehängelasten Bewegungen dieser Lasten stabi­ lisiert, und im bombierten mediumgefüllten Bereich des Behälters die Last nicht mehr an die Wände schlingern kann.

Für diese vorteilhafte Bauweise von Rechteckbehältern werden zwar an sich bekannte Baumaterialien verwendet, wobei allerdings durch entsprechende, bisher nicht vorgenommene Gestaltung die innehabenden enormen Festigkeitseigenschaften ausgenutzt werden.

Chemisch beständige Kunststoffe mit verschiedensten Verstärkungsmaterialien, z. B. mit Glasfasern, Kohlenstoffa­ sern, wie Kevlar u. dgl. verstärkt, schaffen Baumaterialien, deren Festigkeitswerte teilweise weit über solche von Baustählen hinausgehen.

Gemäß eines Merkmales der Erfindung weist die Längswand im Bereich des Schwerpunktes des Füllmediums die größte Bombierung auf. Je nach der Mediumhöhe, die ja ausschließlich für die statische Festigkeitsberechnung ausschlaggebend ist, wird die jeweilige Mediumschwerpunktlast verwendet, um an dieser Stelle die erforderliche Reißfestigkeit des Baumateri­ als zu ermitteln und folglich die Behälterlängswand an der Stelle des Mediumschwerpunktes als höchste Längswandbombie­ rung zu gestalten.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im von dem nach außen umgebogenen Oberrand und der Behälterwand gebilde­ ten, gegen den Behälterboden hin offenen, umschlossenen Raum eine durchgehende Armierung angeordnet. Dadurch werden die von der bloßen Anordnung eines nach außen umgebogenen Ober­ randes herrührenden Stabilitäts- und Festigkeitseigenschaften des bombierte Längswände aufweisenden Behälters auf einfache Weise ganz erheblich erhöht.

Erfindungsgemäß besteht die Armierung aus stahlbewehrtem Kunst- oder Normalbeton, der den umschlossenen Raum ausfüllt. Um die Armierung gegen Korrosion, insbesondere gegen aggres­ sive Chemikalien beim Einsatz des Behälters z. B. als Beizbäl­ ter, zu schützen, ist die Öffnung des mit der Armierung ver­ sehenen umschlossenen Raumes mit einer Kunststofflage, vor­ zugsweise einem Kunststofflaminat abgeschlossen.

Erfindungsgemäß sind im Bereich der Bombierung der Behälterwände unterschiedliche Wandstärken vorgesehen, was bei der Laminierung je nach den Anforderungen bzw. gewünsch­ ter Reißfestigkeit entsprechend der Mediumhöhe auf einfache Weise berücksichtigt werden kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die Stirnwände eine größere Wandstärke als die Längswände aufweisen. Dabei können die Stirnwände bis doppelt so stark wie durchschnittlicherweise die Längswände ausge­ führt sein, damit insbesondere, wenn die Behälter beispiels­ weise als Beizbehälter verwendet werden, im Betrieb Gehänge­ lasten am oberen Rand abgelegt werden können. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Stirnwände mit Ver­ steifungen versehen, die den Oberrand abstützen und bis zum Boden reichen und vorzugsweise kunststoffüberzogene Metall­ stützen oder Kunststoffstützträger sind. Damit wird in vor­ teilhafter Weise erreicht, daß Vertikallasten, z. B. Gehänge­ lasten, zum Auflagerboden abgeleitet werden. Dadurch wird der oben umlaufende Behälterrand nicht belastet und verbleibt ohne Verformung in der vorgesehenen Position, so daß nach Füllung des Behälters eine Änderung der geplanten Bombierung nicht eintreten kann.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines oben offenen Behälters aus verstärktem Kunststoff mit rechteckförmigen Boden und rechteckförmiger Öffnung mit einem sie umschließenden nach außen umgebogenen Oberrand, welches dadurch gekennzeichnnet ist, daß der Behäl­ ter über eine Form über Kopf gebaut wird, indem zuerst der Boden zusammen mit den Längswänden, gegebenenfalls im Bereich ihrer Bombierung in unterschiedlichen Wandstärken, unter Anformung jeweils eines nach außen umgebogenen, nach oben hin offenen Randes in einem nahtlosen Stück aus faserverstärktem Kunststoff laminiert werden, daß dann nach Entfernung der Form die beiden, ebenfalls jeweils einen, dem Rand der Längs­ wände entsprechenden, nach außen umgebogenen Rand aufweisen­ den, vorgefertigten Stirnwände an den beiden Stirnseiten der Längswände und des Bodens angeschoben und an den Zusammen­ stoßstellen mit diesen Teilen mittels laminierten Kunststoffs fest verbunden werden und daß schließlich der unten liegende, nach oben offene Behälterrand mit stahlarmierten Kunst- oder Normalbeton gefüllt wird, worauf nach Aushärten des Betons dieser an der offenen Einfüllseite chemisch beständig mit laminiertem Kunststoff abgedeckt wird.

Diese Bauweise des Rechteckbehälters über eine Form über "Kopf" ist aus Fabrikationsgründen besonders einfach und kostengünstig auszuführen. Dabei wird die Randbreite vorteilhafterweise so gewählt, daß die höchste Bombierung der Längswand nicht über die Randbreite hinausgeht, so daß auch nebeneinander aufgestellte Rechteckbehälter dicht an dicht stehen können und sich die höchsten Behälterbombierungen nahezu berühren. Der unten liegende nach oben offene Behäl­ terrand kann bei dieser Bauweise über "Kopf" einfach mit Kunst- oder Normalbeton gefüllt werden, wobei eine Stahl­ armierung die errrechnete Festigkeit ergeben muß. Nach dem Aushärten des Betons wird dieser auch an der offenen Ein­ füllseite chemisch beständig mit laminiertem Kunststoff abge­ deckt. Kunststoffbeton hat allerdings den Vorteil, daß dieser sehr rasch aushärtet und dadurch ein schnellerer Arbeitsablauf erzielt wird.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, worin Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Rechteckbehälter im Quer­ schnitt und Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Stirnwandteil des Behälters gemäß Fig. 1 zeigen.

Fig. 1 zeigt einen Behälter 1 mit einem Boden 2 und bom­ bierten Längswänden 3, wobei der Behälter einen Laminataufbau mit erforderlicher Reißfestigkeit hat, wie er in 4 angedeutet ist. Der Behälter weist einen nach außen umgebogenen, umlau­ fenden Oberrand 5 auf, dessen äußerer Randteil 6 im wesentlichen vertikal nach unten weisend ausgerichtet ist. Der nach außen umgebogene Oberrand 5 umschließt zusammen mit den obersten Wandteilen des Behälters 1 einen nach unten offenen Raum 7, wobei der Querschnitt der Öffnung an den Längswänden 3 durch die Bombierung derselben kleiner ist als in den darüberliegenden Bereichen des umschlossenen Raumes 7. Der umschlossene Raum 7 ist mit einer aus bewehrtem Kunst- oder Normalbeton gebildeten Armierung 8 ausgefüllt und an der offenen Einfüllseite chemisch beständig mit laminiertem Kunststoff abgedeckt. Durch den verengten Querschnitt des umschlossenen Raumes 7 an der offenen Einfüllseite entlang der Längswände 3 wird die Armierung 8 des Oberrandes 5 in ihrer Lage gehalten, wobei sich die Armierung 8 vornehmlich an den obersten Teilen der bombierten Längswände 3 abstützen kann.

Ein Füllmedium, z. B. eine Säure oder Lauge, wird in den Arbeitsbehälter 1 vorzugsweise bis zu einer Füllhöhe H einge­ füllt, wobei sich die Maximallast Pmax am Boden und die Schwerpunktlast Ps sich in einem Drittel 1/3H der Mediumhöhe befindet.

Gemäß Fig. 2 sind die vertikal ausgerichteten Stirnwände 9 ebenfalls jeweils mit dem nach außen umgebogenen Oberrand 5 versehen. Vorzugsweise ist die Wandstärke der Stirnwand 9 eine größere als die der Längswand 3 oder des Bodens 2 des Rechteckbehälters. Zusätzlich ist die Stirnwand 9 vorzugs­ weise jeweils mit Versteifungen 10 für die Einleitung von Vertikalkräften ausgerüstet, die von der Unterkante der Armierung 8 des Oberrandes 5 bis zum Boden reichen. Die Ver­ steifungen 10 sind an der Stirnwand außen angebrachte mit Kunststoff überzogene Metallstreben oder -stützen oder Kunststoffstützträger, die mit der Stirnwand eine integrierte Einheit bilden.

Claims (9)

1. Oben offener Behälter aus verstärktem Kunststoff mit rechteckförmigem Boden und rechteckförmiger Öffnung mit einem sie umschließenden, nach außen umgebogenen Oberrand, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei einander gegenüberlie­ gende Behälterwände, vorzugsweise die Längswände (3), bom­ biert sind.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswand (3) im Bereich des Schwerpunktes (Ps) des Füllmediums die größte Bombierung aufweist.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß im von dem nach außen umgebogenen Oberrand (5) und der Behälterwand (3) gebildeten, gegen den Behälterboden hin offenen, umschlossenen Raum (7) eine durchgehende Armierung (8) angeordnet ist.

4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (8) aus stahlbewehrtem Kunst- oder Normalbeton besteht, der den umschlossenen Raum (7) ausfüllt.

5. Behälter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Öffnung des mit der Armierung (8) versehenen umschlossenen Raumes (7) mit einer Kunststofflage, vorzugs­ weise einem Kunststofflaminat, abgeschlossen ist.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Bombierung der Behälter­ wände (3) unterschiedliche Wandstärken vorgesehen sind.

7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (9) eine größere Wand­ stärke aufweisen als die Längswände (3).

8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (9) mit Versteifungen (10) versehen sind, die den Oberrand (5) abstützen und bis zum Boden reichen und vorzugsweise kunststoffüberzogene Metall­ stützen oder Kunststoffstützträger sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behäl­ ter über eine Form über Kopf gebaut wird, indem zuerst der Boden zusammen mit den Längswänden, gegebenenfalls im Bereich ihrer Bombierung in unterschiedlichen Wandstärken, unter Anformung jeweils eines nach außen umgebogenen, nach oben hin offenen Randes in einem nahtlosen Stück aus faserverstärk­ tem Kunststoff laminiert werden, daß dann nach Entfernung der Form die beiden, ebenfalls jeweils einen, dem Rand der Längs­ wände entsprechenden, nach außen umgebogenen Rand aufweisen­ den, vorgefertigten Stirnwände an die beiden Stirnseiten der Längswände und des Bodens angeschoben und an den Zusammen­ stoßstellen mit diesen Teilen mittels laminierten Kunststoffs fest verbunden werden und daß schließlich der unten liegende, nach oben offene Behälterrand mit stahlarmierten Kunst- oder Normalbeton gefüllt wird, worauf nach Aushärten des Betons dieser an der offenen Einfüllseite chemisch beständig mit laminiertem Kunststoff abgedeckt wird.