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Trockener, harmonikaähnlicher Gasbehälter In dem Patent
625 127 ist ein- trockener Gasbehälter mit harmonikaähnlich ausdehn-und zusammenklappbarem
Mantel beschrieben, dessen Hauptmerkmal darin besteht, daß zum Aufbau des Mantels
gewellte Blechringe verwendet werden, die abwechselnd mit ihren inneren und äußeren
Rändern aneinandergeschlossen sind. Weiter ist dort. auch schon der Vorschlag gemacht,
der Behälterdecke eine kleinere Fläche zugeben als dem Boden, so daß die Gesamtform
des Behälters einem abgestumpften Kegel gleicht. Von dieser Behälterbauart geht
die vorliegende Erfindung aus; sie betrifft eine Reihe von baulichen Besonderheiten,
die einzeln oder in ihrer Vereinigung wesentliche Vorteile für die Brauchbarkeit,
Betriebssicherheit und Festigkeit eines derartigen Bauwerkes mit sich bringen und
die Aufstellung vereinfachen und erleichtern.
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Zunächst besteht die Erfindung darin, daß an den Windungen des Mantels
zur Verstärkung ein.skelettartiges, den Bewegungen des Mantels folgendes Rahmenwerk
angebracht ist, dessen Teile teils innerhalb, teils außerhalb des Mantels liegen.
Durch die letztgenannte Besonderheit wird erreicht, daß der gesamte Mantel sich
auf engerem Raum zusammenlegen läßt, als dies bei den vorbekännten Stützgerüstanordnungen,
die nur auf der äußeren Mantelseite angeordnet sind, möglich ist. -Ferner bezieht
sich die Erfindung darauf, daß auf der Behälterdecke und den Windungen
oder
dem versteifenden Rahmenwerk des Mantels Belastungsgewichte verteilt sind, von denen
die letzteren bei zusammengeklapptem Mantel teilweise als Stützen für die Windungen
auf dem Behälterboden dienen. Es istzwar bekannt, bei Behältern der vorliegenden
Art Gewichte anzubringen, die das Gewicht der Windungen ganz oder zum Teil aufheben.
Demgegenüber werden gemäß der Erfindung einzelne Windungen mit Belastungsgewichten
versehen. Dadurch, daß die Gewichte nicht ausschließlich am Deckel angeordnet sind,
sondern daß sie zweckinäßig über die ganze Mantelausdehnung verteilt werden, also
auch die einzelnen Ringe Belastungsgewichte erhalten, wird erreicht, daß sich der
Gasdruck, der auf jeden einzelnen Ring wirkt, und das Eigengewicht dieses Ringes
ausgleichen, so daß beim Füllen und Entleeren des Behälters der ganze Mantel sich
gleichmäßig hebt und senkt. Erfindungsgemäß werden die Belastungsgewichte zweckmäßig
gleichzeitig zum Abstützen der einzelnen Ringe auf dem Boden verwendet.
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Die Erfindung hat ferner zum Gegenstand, das Verstärkungsgerüst aus
trägerartigen Gliedern zusammenzusetzen, die auf den Mantelwindungen radial verlaufend
derartig befestigt sind, daß die Träger jeweils in der Mitte der Windungen fest
und an den Enden derselben beweglich angreifen, so daß das Mantelblech sich zwischen
den beweglich angreifenden Stützpunkten verschieben kann. Vorbekannte Ausführungen
zeigen diesen Gedanken nicht, wenn es auch an sich bekannt ist, die Bleche ausschließlich
in der Mitte der Windungen mit den Trägern zu verbinden oder bewegliche Verbindungen
zwischen den Trägern und den Blechen an sich vorzusehen.
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In Verbindung mit dem eingangs erwähnten Merkmal besteht die Möglichkeit,
den Zusammenbau des Behälters ohne umfangreiche Gerüste, insbesondere ohne hohe
Bauten v orzunehmen. Erfindungsgemäß werden die einzelnen ringförmigen Abschnitte
des Mantels der Reihe nach aneinandergefügt und schließlich mit der Behälterdecke
verbunden, während alle diese Teile auf den Boden oder auf niedrigen Stützen dicht
über dem Boden liegen. Diese Art der Aufstellung ist gefahrlos, billig und kann
schnell erfolgen.
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Ein Gasbehälter nach der Erfindung wird vorteilhaft so ausgestaltet,
daß die Glieder des Versteifungsgerüstes, die am oberen längeren Windungsteil im
mittleren Abschnitt desselben befestigt sind, auf der Außenseite des Mantels liegen
und am äußeren Ende einen gelenkig däran angeschlossenen Haken tragen. Dieser erstreckt
sich dabei im Bogen außen um die Krümmung zwischen den Mantelabschnitten herum bis
zu derjenigen Stelle, wo das auf der Behälterinnenseite liegende Verstärkungsglied
der kürzeren unteren Windung am Mantelblech anliegt. Am oberen Ende der Verstärkungsglieder
des oberen längeren Teils ist dann eine drehbare Stütze angelenkt, die sich an das
Mantelblech dort anlegt, wo sich das Ende des Verstärkungsgliedes der anschließenden
kürzeren Windung befindet.
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Einige weitere im Verlaufe der folgenden genauereli Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels erläuterte Konstruktionsmerkmale schließen sich den eben erwähnten
Hauptkennzeichen der Erfindung an.
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Von den beigefügten Zeichnungen zeigt Abb. i schematisch in einem
senkrechten Schnitt die linke Hälfte eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gasbehälters,
wobei dieser sich in ausgezogenem, d. h. gefülltem , Zustand befindet, Abb.2 einen
Schnitt ähnlich wie vorhin, wobei der Gasbehälter zusammengeklappt, also leer ist
und die Mantelwindungen und die Behälterdecke auf dein Boden aufliegen, Abb.3 einen
Teilschnitt durch den ausgezogenen Behältermantel in der Nähe des Bodens in größerem
Maßstab, Abb.4 dasselbe bei entleertem Behälter, Abb.5 die abnutzfeste Verbindung
zwischen einem Glied des Verstärkungsgerüstes und dem Mantel.
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Der Gasbehälter besteht der Hauptsache nach aus einem Boden i o, der
auf dem Fundament i i ruht, aus einem Mantel 12, der die im Querschnitt im wesentlichen
kreisförmige Seitenwand des Behälters bildet, und aus einer Behälterdecke 13. Die
Bodenfläche des Gasbehälters hat einen beträchtlich größeren Durchmesser als die
Decke, so daß sich der Mantel vom Boden aus nach oben in einer zur senkrechten Mittelachse
geneigten Linie erstreckt, so daß das ganze Bauwerk in gefülltem Zustand, wie in
Abb. i gezeigt, mehr oder weniger einem abgestumpften Kegel oder einer abgestumpften
vielseitigen Pyramide ähnelt. Die Umrißlin.ie des Mantels braucht nicht in einer
geraden Linie verlaufen, sondern kann, wie gezeigt, auch etwas gewölbt sein.
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Der Mantel 12 ist am Umfang der Behälterdecke 13, wie bei 14 gezeigt,
befestigt und, wie bei 15 (s. Abb. 3 -und 4) veranschaulicht, an idem Boden io befestigt,
und zwar mit Hilfe der Wand 16, die gasdicht mit dein Boden verbunden ist. Der Boden
kann aus gasdichtem Beton bestehen, er kann mit Blech abgedeckt sein oder in irgendeiner
anderen geeigneten.Art hergestellt werden.
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Der :Mantel besteht aus einer Reihe von
Windungen
2o, die wellenattig aufeinanderfolgen; es wird ,dafür ein elastisches, biegsames
und federndes Material gewählt, damit er sich ausdehnen oder zusammenziehen kann,
wie z. B. ein Blasebalg oder eine Harmonika. Das Wesentliche ist hierbei, daß der
Mantel in vollständig entleertem Zustand auf den Behälterboden zu liegen kommt,
wobei die Windungen schuppenartig reihenweise nebeneinanderliegen. Der Behälterdeckel
legt sich dabei auf den mittleren Teil des Bodens, und die Mantelwindungen nehmen
.den ringscheibenförmigen Raum zwischen der Befestigungslinie 15 am Behälterboden
und dem Umfang 14 der Behälterdecke ein. Damit diese Möglichkeit erreicht wird,
muß der Neigungswinkel des Mantels so bestimmt werden, daß zwischen der Behälterdecke
und der Verbindungsstelle :des Mantels mit dem Boden genügend Raum vorhanden ist,
um die zusammengedrückten Windungen aufzunehmen, ohne daß der Mantel ausgebaucht
oder ge-1cnickt wird. Auch die Gestalt der Windungen muß entsprechend gewählt werden.
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Die Windungen der Seitenwände werden so tief und so lang gemacht,
daß das Material keiner unzulässigen Beanspruchung ausgesetzt ist. Vorzugsweise
sind die Teile so durchgebildet, daß der Baustoff praktisch keinerlei Biegungsbeanspruchungen
. (Spannungen) unterworfen ist, wenn .der Gasbehälter zur Hälfte gefüllt ist, also
-die einzelnen Wündungen sich etwa zur Hälfte auseinandergezogen haben. Die größte
Materialbeanspruchung ergibt sich dann, wenn :der Behälter..ganz voll oder ganz
leer ist. Außerdem ergibt sich hierbei der Vorteil, daß der Mantel leicht einer
Ausdehnung oder einer Verkleinerung nachgibt, so daß nur kleine Druckunterschiede
notwendig sind, !um eine Be--,ve.gung herbeizuführen.
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Die W:inidungen 2o können verschiedene Größen und Formen aufweisen.
Vorteilhaft besteht jede Windung, aus mehr oder weniger geraden Teilen 2 1 und Zia,
aus einem inneren gebogenen Teil 22 und aus einem. äußeren gebogenen Teil
23. In der Umfangsrichtung können die Windungen einen vielseitigen Umriß
oder eine Kreisform besitzen.
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Der Gasbehälter wird durch ein gelenkiges, skelettartiges Rahmenwerk
verstärkt und versteift, das, wie schon oben erwähnt, die freie Beweglichkeit des
Mantels nicht hindern darf. Dieses Rahmenwerk kann mit allen seinen Teilen. auf
-der Außenseite des Gasbehälters oder teilweisse außen, teilweise innen angeordnet
werden. Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die Verstärkungsglieder des
Rahmenwerkes aus den Stäben 24 und 25,. die an der Außenseite des Mantels befestigt
sind, sowie aus dem Blech 26 und dem Stab 27, die innerhalb- des Mantels angeschlossen
werden. Jedes Stabpaar 24 .und 25 ist mit den einander zugekehrten Enden in der
Nähe der Mitte jeder Windung durch Schweißung oder Vernietung befestigt. Jedes Blech
26 liegt vorteilhaft unter den zusammenliegenden Enden der Stäbe 24 und 25 und ist
ebenfalls durch Schweißung oder Vernietung mit den Blechen verbunden. Der Zwischenraum
24a zwischen Iden Endender Stäbe hat, wie weiter unten angegeben ist, -den Zweck,
ein vollständiges Zusammenlegen der Windungen zu ermöglichen. Es ist möglich, die
Stäbe 24 und 25 zu einem einzigen Stab zu-vereinigen, wobei unter Umständen ,das
Blech z6 fortfallen kann.
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An -dem äußeren Ende jedes Stabes 24 ist mit einem Gelenk 28 ein hakenförmiges
Glied 29 drehbar befestigt, "velches den äußeren Bogen 23 umfaßt. Das freie Ende
des Hakens 29 ist, wie bei 30 gezeigt, abgeflacht, und es liegt dort an dem
Mantelblech an, wo das ebenfalls abgeflachte Ende 31 des Stabes 27, der auf der
Innenseite des kürzeren Teils 2 r11 jeder Windung liegt, sich befindet. Auf diese
Weise können Kräfte von dem Stab 27 auf das Glied 29 und umgekehrt übertragen werden.
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Der Stab 27 ist mit einem waagerechten Drehzapfen 32 an einem Winkel
33 drehbar befestigt; idieser letztere äst an dem Blech Zia angeschweißt
oder angenietet. Auf diese Weise kann der Stab sich Änderungen der Bogenlinie des
Mantelteils Zia anpassen.
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Das innere Ende .des Stabes 25 trägt mit einem Gelenk 37 eine Stütze
36, deren abgeflachtes Ende 35 etwa dort an dem Mantel anliegt, wo das abgeflachte
Ende 34 des Stabes 27 sich @befindet. Auch hier ist also für eine Kraftübertragung
von einer Windung .auf die andere gesorgt. Die Stütze 36 steift den Bogen 22 insofern
aus, als ein Zusammenknicken desselben unter dem Gasdruck oder beim Zusammenlegen
des Mantels verhindert wird. Der Halten 29 schützt in ähnlicher Weise den Bogen23
vor zu starkenDehnungen.
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Damit vermieden wird, daß die Enden 30 andern Mantelblech sich reiben
und damit .die Teile 29 und 36 gleichzeitig in einer richtigen Lagegehalten werden,
sind Stifte 38 (s. Abb. 5 ) vorgesehen, deren Kopf 39 am Mantelblech angeschweißt
oder sonstwie befestigt ist. Der dünnere Tei.14o des Stiftes wird von einer erweiterten
Öffnung 4011, die in dem Ende des Teils 29 (oder 36) vorgesehen ist, umfaßt, so
daß zum Teil beschränkte Bewegungsfreiheit belassen ist.
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Die Stäbe 24,25 und 27 können irgendwie winkelförmig, [J-förmnig,
T-förmig oder flach sein, sie können auch verschiedenartigen Querschnitt besitzen.
Die
am Mantel entlang laufende Zickzacklinie der beschriebenen Versteifungsglieder 24.,
25 und 27 usw. wiederholt sich jeweils in Zwischenräumen von etwa r bis il/, m.
Bei größeren Behältern können diese Glieder noch durch waagerecht laufende Verstärkungsglieder
verbunden werden, beispielsweise durch Stäbe 41, die an dem Haken 29 angebracht
sind. Ähnliche Verhindungsglieder können auch für die übrigen Stabglieder vorgesehen
werden.
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Das beschriebene Rahmenwerk dient einerseits dazu, den ganzen Gasbehälter
zu versteifen, so daß dieser dem Winddruck besser widerstehen kann. Außerdem stützen
sich die Bleche der Mantelwindungen gegen die Versteifungsglieder, und diese verhindern,
daß. eine übermäßige Verbiegung eintreten kann.
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Die Versteifungsglieder können auch dazu dienen, einen Teil der Belastungsgewichte
aufzunehmen, die dazu dienen, im Behälter den gewünschten Gasdruck zu erzeugen.
Bei (dem Ausführungsbeispiel sind Betonblöcke 4.2 und 43 auf den Stäben 24. und
unterhalb der Bleche 21 angebracht. Die Blöcke erstrecken sich über den Abstand
zweier nebeneinanderliegenden Stäbe, und sie sind durch Bügel 44 befestigt. Die
Betonblöcke können durch eiserne Gewichte ersetzt werden.
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Die unterhalb des Bleches .4i liegenden Blöcke werden vorteilhaft
so angeordnet und gestaltet, daß sie, wenn sich der Behälter in zusammengeklapptem
Zustand befindet, auf dem Boden des Behälters aufliegen und die Mantelwindungen
stützen.
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Die Behälterdecke ist aus Blech hergestellt und gasdicht am Mantel
befestigt. Die Belastung auf der Decke kann die Form einer Betonschicht besitzen
oder aus einzelnen Gewichten bestehen. Unter Umständen ist es möglich, die ganze
Belastung auf der Decke unterzubringen und auf Gewichte an den Mantelwindungen zu
verzichten.
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Wie in den Abb. 3 und q. gezeigt ist, besteht jede Windung aus zwei
ringförmigen Blechabschnitten, von denen die erste bei q9 beginnt und bei 5o unter
oder über dem zweiten Abschnitt liegt, während der zweite Abschnitt bei 5 r endigt,
wo er über den nächsten Mantel-, abschnitt reicht. Die Enden einiger der Mantelabschnitte
können von der Manteloberfläche abgebogen werden, um einen Flansch 52 zu bilden,
der dazu dient,, die Mantelabschnitte in der Querrichtung zu versteifen. Um die,
anderen Teile der Windungen zu versteifen, können dieselben, wie bei 53 gezeigt,
gekröpft werden; es wird dadurch die Festigkeit gegen Biegung in der Umfangsrichtung
erhöht.
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Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Umstand,
daß der neue Gasbehälter in allen seinen Teilen auf den Boden montiert werden kann,
ohne daß irgendwelche hohen Gerüste usw. benötigt werden. Die Unkosten und die Schwierigkeiten
der Aufstellung werden hierdurch beträchtlich verringert. Die aufeinanderfolgenden
ringförmigen Abschnitte des Mantels werden aufgebaut und aneinander befestigt, und
während dieses ganzen Vorganges bleiben die Teile auf dein Boden des Gasbehälters
oder auf niedrigen Stützen dicht über dem Boden, so daß die Arbeiter leicht daran
arbeiten können. So wird der erste oder äußerste Mantelabschnitt 55 an dem Blech
16 befestigt, während die Arbeiter auf dem Boden bleiben. Weiter wird dann der zweite
Abschnitt 56 an dem ersten Abschnitt befestigt; dabei werden die Teile 55 und 56
keinerlei äußerer Beanspruchung ausgesetzt, sie sind praktisch also spannungslos.
Dann werden die Stäbe 24., 25 und 41 befestigt, während die Belastungsgewichte 42
und 43 aufgesetzt bzw. aufgehängt werden. Dadurch wird der äußere linke Bogen 23
zusammengedrückt und nimmt die in Abb. q. dargestellte Form ein. Der obere Teil
des Abschnittes 56 mit dem Bogen 22 bleibt praktisch ohne Spannung. Nunmehr wird
der nächste Abschnitt 55' an den Abschnitt 56 befestigt und dann der Abschnitt 56'
aufgebaut und an dem Abschnitt 55' angeheftet. Nach Anbringung der Stäbe 27 werden
jetzt die Belastungsgewichte auf den oberen Teil des Abschnittes 55' und den unteren
Teil des Abschnittes 56' aufgebracht, so daß der äußere Bogen 23 dieser Windung
zusammengedrückt wird, während ähnlich wie vorhin der innere Bogen 22 (bei 56) praktischvonBeanspruchungen
frei ist, so daß wieder das freie Ende des Abschnittes 56' frei in die Luft ragt.
Beim weiteren Fortschritt des Baues nehmen die aufeinanderfolgenden Windungen die
in Abb.2 und q. gezeigten Stellungen ein, bis schließlich die innerste Windung an
der Behälterdecke befestigt wird.
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Am vorteilhaftesten ist es, daß die Beanspruchungen bzw. Spannungen
an den Mantelblechen Null werden, wenn der Gasbehälter ungefähr halb gefüllt ist,
also wenn die Windungen etwa zur Hälfte auseinandergezogen sind. Diese Bedingung
wird, wie leicht ersichtlich, dann erfüllt, wenn bei dem oben beschriebenen Zusammenbau
sämtliche Teile der Mantelabschnitte, insbesondere auch die Bögen 22 und 23 so gestaltet
sind, wie es dem halb ausgezogenen Gasbehälter entspricht. Beim zusammengeklappten
Gasbehälter sind die Windungen dann nach der einen Seite und beim ganz gefüllten
Gasbehälter nach der anderen Seite am stärksten aus ihrer Normalgestalt verbogen,
also am stärksten beansprucht.
Um eine unzulässige Ausdehnung des
Gasbehälters zu vermeiden, empfiehlt es sich, Sicherheitsvorrichtungen etwa in der-
Form der aus Stäben 57 und Ketten 58 gebildeten Einrichtung anzubringen. Diese Teile
können an irgendwelchen passenden Gliedern der Verstärkungskonstruktion angebracht
werden, z. B. an den Haken 29. - Man kann dieser Sicherheitsvorrichtung gleichzeitig
die JForm einer Leiter zum Besteigen des Behälters geben.
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Ein an der Behälterdecke 13 angeordnetes Sicherheitsventil
59 vermeidet ein unzulässiges Ansteigen des Gasdruckes im- Behälter.
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Bei normalem Betrieb des Behälters bedarf es wegen der großen Elastizität
der Mantelwindungen nur sehr kleiner Druckunterschiede, um den Behälter weiterzufüllen
oder ihn- zu entleeren. Wenn in den vollständig zusammengeklappten Behälter Gas
eingelassen wird, wird sich zunächst die Decke 13. ein wenig heben, es werden dann
aber durch den Druck des Gases unter dem Mantel sofort sämtliche Mantelwindungen
gleichmäßig angehoben werden. Decke und Mantel schwimmen so auf der Gasmenge, die
im Behälter enthalten ist. Das Gas ist somit von vornherein dem gesamten toten Gewicht
des Gasbehälters ausgesetzt und wird keiner weiteren Belastung unterworfen, wenn
der Behälter sich mehr und mehr auffüllt. Der Gasdruck bleibt somit, abgesehen von
der geringen Veränderung der Elastizität der Windungen, bei allen Füllungsverhältnissen
praktisch gleich. Erforderlich ist allerdings, daß der Neigungswinkel des Mantels
richtig gewählt wird. Dieser Winkel kann annähernd durch eine Gleichung zwischen
der Belastung und dem Gewicht des Mantels einerseits und dem gesamten Aufwärtsdruck,
der durch das Gas auf den Mantel ausgeübt wird, anderseits bestimmt werden.
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Wie schon erwähnt, ist der Raum des Gasbehälters dadurch, daß in zusammengeklapptem
Zustand die Behälterwindungen flach auf dem Boden aufliegen, äußerst klein. Dieser
Raum kann weiterhin noch dadurch verringert werden, daß eine Reihe von ringförmigen
Körpern 61 aus Beton o. dgl. vorgesehen werden, die so gestaltet sind, daß sie die
Räume 6o möglichst ausfüllen. Der jetzt noch übrigbleibende, praktisch allerdings
verschwindend geringe schädliche Raum könnte allenfalls noch dadurch restlos beseitigt
werden, daß über dem Boden eine Flüssigkeitsfüllung vorgesehen wird, wie dieses
an sich beim Bau von derartigen Gasbehältern bekannt ist.
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Als Baustoff für den Mantel wird in erster Linie Eisen- bzw. Stahlblech
in Frage kommen. Es ist natürlich auch die Anfertigung aus irgendwelchen anderen
-Stoffen, Aluminium, Legierungen o. dgl. möglich, vorausgesetzt, daß diese Stoffe
den erforderlichen Grad von- Elastizität und Biegsamkeit aufweisen.