DE9011688U1 - Anordnung zur Auskleidung von Felskavernen - Google Patents

Description

Anordnung zur Auskleidung von Felskavernen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine gegen hohen inneren Überdruck dichte Auskleidung von Räumen, die durch eine harte Wandung umschlossen sind, insbesondere Felskavernen .

Felskavernen, die zur Aufnahme von Druckgas wie Methan oder Erdgas unter hohem inneren Überdruck bis zu 100 bar und mehr bestimmt sind, werden bislang mit miteinander zu verschweißenden Stahlblechplatten ausgekleidet. Dies ist aufwendig.

Für die Auskleidung von Räumen, die keinem wesentlichen inneren Überdruck ausgesetzt sind, beispielsweise zur Speicherung von Flüssigkeiten, verwendet man Dichtungsfolien aus Kunststoff. Diese können die in Hochdruckkavernen eingesetzten Stahlblechplatten aber nicht ohne weiteres ersetzen, da damit gerechnet werden muß, daß sich in der harten Wandung Risse bis zur Breite einiger Millimeter bilden, in die das Kunststoffmaterial unter dem inneren Überdruck plastisch hineinverformt wird bis zur Bildung von Undichtigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur weniger aufwendigen, gegen hohen inneren Überdruck beständigen Auskleidung von Felskavernen zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß zwischen einer Dichtungsfolie aus einem unter dem inneren Überdruck plastisch verformbaren Werkstoff wie Polyethylen und der Wandungsoberfläche ein zweidimensional zugfestes Flächenmaterial enthalten ist. Dabei handelt es sich zweckmäßigerweise um ein Gewebe oder Gewirk, also um ein Material, das stark flexibel ist und daher einer Verformung in den Spalt hinein normalerweise keinen wesentlichen Widerstand entgegensetzen kann, zumal das Material nicht vollflächig und/oder nicht mit hoher Scherfestigkeit an der Wandungsoberfläche befestigt wird. Man mußte daher erwarten, daß es unter dem hohen inneren Überdruck in den Spalt hineingezogen wird, wobei entsprechende Materialreserve aus der Umgebung des Spalts nachgezogen wird.

Im Grundsatz hat sich diese Annahme als richtig erwiesen; aber überraschenderweise hat sich gezeigt, daß das Hineinziehen des zugfesten Oberflächenmaterials in den Spalt hinein schon nach geringer Anfangsbewegung zum Stehen kommt. Das liegt daran, daß die Reibung zwischen dem zugfesten Flächenmaterial und der Wandung unter dem hohen inneren Überdruck so stark ist, daß sie der Kraft, die das Material in den Spalt hineinzuziehen trachtet, schon in geringem Abstand vom Spalt und schon nach geringer Wölbungsverformung des Materials in die Spaltöffnung hinein das Gleichgewicht zu halten vermag. Zwar ist der Zug innerhalb des Flächenmaterials, um der im Falle eines Spalts von mehreren Millimeter Weite darauf ausgeübt wird, viel größer als die Reibkraft, die in einem bestimmten Punkt durch den inneren Überdruck zwischen dem Flächenmaterial und der Wandung erzeugt werden kann. Die effektiv wirkende Kraft wird aber nicht nur dadurch gemindert, daß das Flächenmaterial über die Spaltkante eine Umlenkung erfährt, in welcher die Umschlingungsreibung wirksam wird; sondern es summiert sich auch die zurückhaltende Wirkung der Reibkraft in einem gewissen

Abstandsbereich neben dem Spalt infolge der in diesem Bereich zu erwartenden elastischen Dehnung des Materials, auch wenn diese nur geringfügig ist.

Um zu vermeiden, daß das zugfeste Flächenmaterial bei der Gleitung über die Spaltkante und über die rauhe Wandungsfläche in der Nachbarschaft des Spalts beschädigt wird, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem zugfesten Flächenmaterial und der Wandungsoberfläche eine Verschleißschutzschicht angeordnet ist, vorzugsweise ein textiles Flächenmaterial (insbesondere ein Faservlies) oder eine Kunststoffolie oder dergleichen.

Es ist bekannt, solches Auskleidungsmaterial mittels sogenannter Rondellen punktweise an der Wandung zu befestigen, wobei die Kopfflächen dieser Rondellen aus einem Material bestehen, das mit dem Werkstoff der Dichtungsfolie verschweißbar oder in ähnlicher Weise durch Siegelung oder Klebung verbindbar ist. Solche Mittel werden zweckmäßigerweise auch im Zusammenhang der Erfindung angewendet.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel in einem schematischen Querschnitt durch die Anordnung veranschaulicht .

Das Felsmaterial 1 die Oberfläche 2 einer Felskaverne, deren Unebenheiten durch einen Glattstrich 3 mehr oder weniger ausgeglichen sind. Die Kaverne ist vorgesehen zur Aufnahme von Methangas unter einem Druck in der Größenordnung von 50 bar und ist zu diesem Zweck ausgekleidet mit einer Auskleidung, die sich zusammensetzt aus einer Kunststoffolie 4, einem zugfesten Gewebe 5 und einem Faservlies 6, die in herkömmlicher Weise mittels Rondellen 7 punktweise an der Wandung 1 befestigt sind.

Bei der Kunststoffolie 4 kann es sich um eine solche aus einem Polyethylen geringer Permeabilität und einer Dicke von beispielsweise 4 mm handeln.

Bei dem zugfesten Gewebe 4 kann es sich um ein Polyestergewebe handeln, beispielsweise um das unter der Bezeichnung "Stabilenka 800/100" auf dem Markt befindliche Material, das eine Zugfestigkeit von 800 kN/m aufweist. Das Faservlies 3 kann beispielsweise ein Geotextil geeigneten Materials und geeigneter Dicke sein. Gewebe und Vlies können auch als Verbundmaterial verwendet werden.

Tritt in der Wandung 1 ein Spalt 8 auf, der in der Zeichnung der besseren Übersicht halber übertrieben groß dargestellt ist, so würde die Kunststoffolie 4, wenn die zugfeste Gewebebahn 5 fehlen würde, in den Spalt hinein praktisch grenzenlos verformt werden bis zur Bildung einer Undichtigkeit.

Auch bei Vorhandensein des Gewebes 5 wölbt sich die Auskleidung in die Spaltöffnung hinein, wobei die Verformung des Gewebes dazu zwingt, weiteres Gewebe aus der Spaltumgebung nachzuziehen. Der quer zur Spalterstreckung im Gewebe sich einstellende Zug ist sehr hoch. In einem praktischen Einsatzfall wird er bei einer Spaltweite von 5 mm und einer Einwölbung mit einem Kantenwinkel von 24° auf die Größenordnung von 1 to/cm geschätzt. Bei Verwendung von dehnungsarmem Polyestergewebe wird dies über eine Breite von 13 cm beiderseits des Spalts nachgezogen, wobei es sich in diesem Bereich entsprechend dehnt. Das bedeutet, daß die Reibung auf der gesamten Nachzugsbreite als Rückhaltekraft wirksam wird. Da diese Reibung unter dem hohen Innendruck beträchtlich ist, ist die Rückhaltekraft so groß, daß sie der im Spalt entwickelten Gewebezugkraft das Gleichgewicht zu bieten vermag.

Diese Zusammenhänge ermöglichen die Verwendung von plastisch verformbarer Dichtungsfolie zu einer Auskleidung von Felska-

vernen. Dies gilt selbstverständlich auch dann, wenn der auszukleidende Raum nicht von Fels, sondern von anderem harten Material wie Beton oder Mauerwerk unterirdisch oder oberirdisch gebildet wird.

Die Zugfestigkeit des Gewebes 5 wird nach der Höhe des Innendrucks und der maximal zu erwartenden Spaltweite bemessen. An die Stelle von Polyester können andere hochzugfeste Werkstoffe treten.

Die Dicke der Ausgleichsschicht 6 richtet sich nach der Rauheit der Wandungsoberfläche und der zu erwartenden Rauheit der Spaltkanten. Es reicht im allgemeinen eine in zusammengepreßtem Zustand gemessene Dicke von 0,2 bis 1,5 mm.

Claims (5)

- 6 Schutzansprüche

1. Anordnung zur Auskleidung von Räumen, die durch eine harte Wandung umschlossen sind, insbesondere Felskavernen, gegen hohen inneren Überdruck, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Dichtungsfolie (4) aus einem unter dem inneren Überdruck plastisch verformbaren Werkstoff wie Polyethylen und der Wandungsoberfläche (2) ein zweidimensional zugfestes Flächenmaterial (5) enthalten ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zugfeste Flächenmaterial (5) ein Gewebe oder Gewirk ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zugfesten Flächenmaterial und der Wandungsoberfläche (2) eine Ausgleichsschicht (6) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsschicht ein Faservlies (6) ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsschicht (6) und das zugfeste Flächenmaterial (5) mittels Organen (7) an der Wandung (1) befestigt sind, die mit dem Material der Dichtungsfolie (4) durch Schweißung oder dergleichen verbindbar bzw. verbunden sind.