EP0059298B1 - Schwimmdach für Flüssigkeitsbehälter - Google Patents

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EP0059298B1
EP0059298B1 EP81890206A EP81890206A EP0059298B1 EP 0059298 B1 EP0059298 B1 EP 0059298B1 EP 81890206 A EP81890206 A EP 81890206A EP 81890206 A EP81890206 A EP 81890206A EP 0059298 B1 EP0059298 B1 EP 0059298B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cells
floating roof
roof
webs
roof according
Prior art date
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Expired
Application number
EP81890206A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0059298A1 (de
Inventor
Karl Schwarz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine AG
Original Assignee
Voestalpine AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine AG filed Critical Voestalpine AG
Publication of EP0059298A1 publication Critical patent/EP0059298A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0059298B1 publication Critical patent/EP0059298B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/34—Large containers having floating covers, e.g. floating roofs or blankets

Definitions

  • the invention relates to a floating roof for liquid containers, in particular for mineral oil storage tanks or the like, with a roof membrane supported by buoyancy chambers.
  • the buoyancy chambers have so far mostly consisted of pontoon-like floating bodies, which are divided by partition walls into several rooms which are each completely closed off.
  • DE-A-2 043 427 it has already been proposed to form a supporting grate from tubular floating bodies and to close the remaining openings by sheets inserted between the floating bodies.
  • GB-A-1 060 941 reveals a floating roof that has a supporting grate for the roof membrane with beams made of glass fiber reinforced urethane, which creates a self-floating supporting grate without buoyancy chambers, but which has only very low strength and load capacity.
  • buoyancy chambers or floating bodies are provided which bring a predetermined buoyancy force with them, which on the one hand leads to large immersion depth fluctuations caused by the seals between the floating roof and due to differences in density of the liquids in the container and on the other hand due to, for example, weather-dependent different roof loads
  • Container wall must be bridged and require complex special designs if the tightness is to be guaranteed.
  • the desired insulation of the floating roof can only be achieved unsatisfactorily, since, for example, with double membrane roofs that are foamed with insulating foam (AT-A-320 226), there is a risk of leaks in the membrane due to the large roof loads, in which case the storage liquid, mostly gasoline or other explosive liquids that can penetrate the insulation and make repairing the difficult-to-access components life-threatening due to the increased risk of explosion, even when flooded with water. If, on the other hand, a special insulating material is dispensed with, the large-area contact between floating bodies or membranes and the liquid, as well as the bulkheads and the like, result. The like. Well-conductive thermal bridges and thus poor thermal insulation properties of the roofs.
  • the invention is therefore based on the object to remedy these shortcomings and to create a floating roof of the type described, which above all has a comparatively simple and cheap construction, brings a good thermal insulation effect without the use of special insulating materials and is characterized by a high load-bearing capacity with extensive independence from immersion depth and insensitivity to uneven loading.
  • the invention solves this problem in that a plurality of cells which are open at the bottom and which are formed by webs sealingly attached to the underside of the membrane serve as buoyancy chambers.
  • the webs which are tightly connected to the membrane, for example by welding or gluing, bring with them an extremely simple and stable construction of the roof, since these webs not only form the cell walls, but also represent a support structure for the roof membrane.
  • There are no longer self-contained chambers and the gas or air cushions created in the cells provide the necessary buoyancy, whereby the desired load-bearing capacity can be achieved without difficulty by appropriate arrangement and number of individual cells.
  • This high load-bearing capacity also makes it possible to absorb large differences in load with slight immersion depth fluctuations, and due to the gas cushion displacements below the membrane preventing cell walls or webs when one-sided loading occurs, there is also the desired insensitivity to asymmetrical load distributions, so that larger inclinations or even tilting of the roof does not occur are to be feared.
  • the air or gas layer that forms below the roof membrane brings excellent thermal insulation of the roof with it, for what purpose the minimal heat transfer surfaces between the liquid and the webs also contribute. Since neither the roof membrane itself nor any other large-scale floating bodies come into contact with the liquid, but only the webs are immersed, greater adhesion of heavier storage products is also ruled out.
  • the webs are laid in the form of a grid.
  • the webs which consist of simple metal sheets, profile rails or other support elements, thus easily form a multitude of details with uniform distribution over the entire underside of the membrane, with uniform stiffening of the entire roof membrane also taking place.
  • the support grating created by the webs allows the roof to be easily installed, since on the one hand the membrane parts can be placed and welded together piece by piece on the finished grille and on the other hand, the grille and membrane can even be progressively assembled piece by piece.
  • roof supports are arranged according to the invention in the nodes of the webs, the roof can be produced without its own assembly scaffolding.
  • the arrangement of the roof supports in the junction points of the webs also allows the roof loads to be dissipated properly via the membrane and the support grid formed by the webs into the roof supports when the roof is placed on the container floor.
  • This ring apron which interacts with the webs, also creates cells for buoyancy in the immediate edge area and the ring apron brings a further stiffening of the roof with it.
  • the upper freeboard of the apron ensures a correspondingly tight delimitation outwards from the container liquid on the one hand and inwards from the water or snow loads on the other.
  • This apron also offers an inexpensive mounting option for sealing the annular gap between the roof and the container wall.
  • air inlets and outlets are provided for adjusting the air or gas cushion height in the cells. Via these lines it is therefore possible to let air or gas flow into or out of the cells in order to vary the height of the supporting air or gas cushions. It is then also possible to influence the buoyancy of the roof as desired and to adapt it to different roof loads or liquid densities, as a result of which the immersion depth can always be kept approximately the same, which in turn allows the effort for the annular gap seal to be significantly reduced.
  • the supply and discharge lines have valves controlled by floats or pressure switches. This allows you to react automatically to a change in the immersion depth and to open the supply line as the immersion depth increases and the discharge line as the immersion depth decreases. Switches are suitable for triggering a corresponding valve actuation, which are based on mirror fluctuations in the annular gap or pressure differences in the cells. address.
  • the desired filling of the air or gas cushion in the cells can be carried out simply with the shortest connecting lines, with enough space on the roof for a corresponding bottle depot.
  • passage openings connecting the cells are provided in the webs, which define a common horizontal plane in the normal position of the roof. These through openings allow liquid and gas exchange between the individual cells, which on the one hand allows the liquid level to rise up to these through openings and a certain gas cushion level is set and on the other hand the buoyancy in the individual cells is standardized if the roof membrane is inclined, since these holes for ensure a uniform fluid level in the interconnected cells. If the gas cushions in the cells were determined by consistently high webs in the case of an inclined roof membrane, the cells that were lower due to the roof pitch would cause greater buoyancy than the higher ones, and the roof could bulge.
  • neighboring cells are combined into large cells by increasing the webs delimiting this group.
  • This allows a division of functions between normal and large cells, since the normal cells should only bring with them the usual buoyancy that is present in any case and must result in the required stiffening of the membrane, whereas the large cells are used to increase the buoyancy effect, for which purpose air or Appropriate amounts of gas are blown into or released from these large cells. It is no longer necessary to enlarge all of the webs, a certain selection is sufficient, which simplifies the construction considerably.
  • feed and discharge lines acting independently of one another are assigned to the large cells, not only the on adjustable depth, but by varying the gas pressure of the individual large cells, sloping or tilting of the roof can be counteracted, so that even extremely one-sided loads can be easily absorbed.
  • measuring devices are provided for determining the liquid level, the gas pressure in the cells or the like, the conditions in the cells, the buoyancy forces, loads and the like can be Monitor and control the like, and control devices for ventilating and venting the cells can also be combined with these measuring devices.
  • a floating roof 3 which consists of a roof membrane 4 and webs 5 tightly attached to the underside of the membrane.
  • the webs 5 are laid in the form of a grid and, together with the membrane 4, form cells 6 which are evenly distributed over the entire membrane surface and which are open at the bottom and which, when the storage tank 2 is filled, give rise to air cushions which result in buoyancy.
  • Roof supports 7 are welded into the nodes of the webs, with which the roof can rest on the tank bottom when the tank is empty.
  • the membrane 4 is bordered with an annular skirt 8, on which the webs close tightly below the membrane and which above the membrane forms a freeboard to limit the edge of the roof membrane 4.
  • the ring apron 8 carries the sealing devices 9 at the end of the annular gap 10 between the storage tank and the floating roof 3.
  • the cells 6 are formed by webs 5 groups together to large cells 11, 12 geank t, where, as indicated in Fig. 2, for example a central large cell 12, and four edge-side large cells 11 are provided.
  • the marginal webs 13 of the cell groups that each result in a large cell are simply extended downwards, these large cells also being sealed off laterally and upwards and only being open at the bottom.
  • Each large cell 11, 12 is now assigned air inlets and outlets 14, 15 which end in pipe sockets 16 projecting downward from the membrane 4 and have control valves 17 which can be actuated automatically via a float switch 18.
  • Gas bottles 19 with an inert gas or compressed air are connected to the feed line 15 of each large cell and the discharge line 14 opens the large cell to the outside.
  • passage openings 20 are provided in the webs 5 of the normal cells 6, which lie in a common horizontal plane and in the case of vented air Large cells bring an equal air cushion height of the cells 6 per large cell with respect to the liquid level in the annular gap 10.
  • These air cushions which ensure the minimum buoyancy, also determine the length of the pipe socket 16 for the air inlet and outlet position, so that an undesired release of these air cushions is excluded.
  • a conventional drainage device 21 and tappet valves 22 for venting and venting the underside of the roof when emptying or filling the container.
  • measuring devices 23 for determining the liquid level, the air pressure etc. in the cells, which allows monitoring of the roof.
  • the floating roof rests on its roof supports 7 on the floor and the tappet valve 22 is open. If liquid 1 now flows into the tank, the displaced air escapes through the tappet valve 22 and the liquid rises to the cells 6 or, if these are provided, to the through openings 20 in the webs 5. When the tank 2 is filled further, the liquid level rises only in the annular gap 10, in the cells 6, do air cushions develop, which develop the buoyancy required for swimming the roof. When the roof floats, the tappet valve 22 closes, the roof is in the normal position. If the roof is now heavily loaded by snow or water loads on the roof membrane 4, the entire roof would sink further.
  • the float switch 18 reacts and actuates the valve 17 of the air supply line 15, so that inert gas or compressed air flows from the gas bottles 19 into the Large cells 11, 12 flows in. Gas now flows into the large cells until the required buoyancy is given, as a result of which the mirror height or sink depth of the roof, which is always approximately the same, is ensured in the annular gap 10. If the roof appears due to a reduction in the load, the float switch 18 opens the valve 17 of the air discharge line 14 and vents the large cells until again the same sinking depth is reached. When the liquid level in the annular gap remains the same, both valves 17 are of course closed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tents Or Canopies (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schwimmdach für Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für Mineralöllagertanks od. dgl., mit einer von Auftriebskammern getragenen Dachmembran.
  • Bei solchen Schwimmdächern bestehen bisher die Auftriebskammern meist aus pontonartigen Schwimmkörpern, die durch Schottwände in mehrere jeweils für sich vollkommen abgeschlossene Räume unterteilt sind. Dabei gibt es ringförmige Schwimmkörper, die die Dachmembran entweder an der Oberseite oder, wie die AT-A-318 485 zeigt, auch an der Unterseite aufnehmen, und es sind gemäss der AT-A-320 226 auch schon scheibenförmige Schwimmkörper bekannt, sie selbst das sozusagen in Doppelmembran-Bauweise gestaltete Dach ergeben. Ausserdem wurde nach der DE-A-2 043 427 bereits vorgeschlagen, aus rohrförmigen Schwimmkörpern einen Tragrost zu bilden und die verbleibenden Öffnungen durch zwischen die Schwimmkörper eingesetzte Bleche zu schliessen. Darüber hinaus lässt die GB-A-1 060 941 ein Schwimmdach erkennen, das einen Tragrost für die Dachmembran mit Balken aus glasfaserverstärktem Urethan aufweist, wodurch zwar ohne Auftriebskammern ein selbstschwimmender Tragrost entsteht, dem jedoch nur recht geringe Festigkeit und Tragfähigkeit zukommen. Bei all diesen Schwimmdächern sind aber Auftriebskammern oder Schwimmkörper vorgesehen, die eine vorbestimmte Auftriebskraft mit sich bringen, was einerseits auf Grund von Dichteunterschieden der Flüssigkeiten im Behälter und anderseits auf Grund von beispielsweise witterungsabhängig unterschiedlichen Dachauflasten zu grossen Eintauchtiefenschwankungen führt, die von den Dichtungen zwischen Schwimmdach und Behälterwandung überbrückt werden müssen und aufwendige Sonderkonstruktionen erfordern, wenn die Dichtheit gewährleistet werden soll. Da ausserdem aus wärmewirtschaftlichen Gründen auch für das Schwimmdach eine Isolierung erwünscht ist, können sich am Schwimmdach grössere Schneemassen, die ja dann durch die Eigenwärme des Lagerproduktes nicht mehr schmelzen, ansammeln, so dass es im Laufe der Winterperiode zu beträchtlichen, die allgemein übliche Norm weit überschreitenden Dachbelastungen kommen kann und sich die Eintauchtiefenschwankungen besonders deutlich bemerkbar machen. Diese grossen Lasten müssen darüber hinaus sowohl im Schwimmzustand als auch bei leerem Tank, wenn das Dach am Behälterboden abgstützt wird, aufgenommen werden können, so dass zusätzlich für eine entsprechend starke Tragkonstruktion für die Dachmembran gesorgt sein muss. Dies führt demnach zu besonders aufwendigen und schweren Konstruktionen, die wiederum entsprechend schwere Behälterfundamente nach sich ziehen und besondere Montagegerüste für die Dachherstellung selbst erfordern. Dabei ist die gewünschte Isolierung des Schwimmdaches nur unbefriedigend zu erreichen, da beispielsweise bei Doppelmembrandächern, die mit Isolierschaumstoff ausgeschäumt sind (AT-A-320 226), durch die grossen Dachlasten die Gefahr von Undichtheiten der Membrane besteht, wobei dann die Lagerflüssigkeit, meist Benzin oder andere explosive Flüssigkeiten, in die Isolierung eindringen kann und eine Reparatur der schwer zugänglichen Bauteile wegen der erhöhten Explosionsgefahr selbst bei Überflutung mit Wasser lebensgefährlich macht. Wird hingegen auf ein besonderes Isoliermaterial verzichtet, ergeben sich durch die grossflächige Berührung zwischen Schwimmkörpern bzw. Membranen und der Flüssigkeit sowie die Schottwände u. dgl. gut leitende Wärmebrükken und damit schlechte Wärmedämmeigenschaften der Dächer. An den grossflächigen Schwimmkörpern setzen sich ausserdem schwere Lagerprodukte an, die die Dachauflasten wesentlich erhöhen können und die Tragfähigkeit des Schwimmdaches beeinträchtigen. Weiters können die Schwimmkörper ungleiche Dachbelastungen nicht ausgleichen, so dass es immer wieder zu ungewünschten Schrägstellungen kommt und sogar in extremeren Fällen Kippgefahr besteht.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Schwimmdach der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das vor allem eine vergleichsweise einfache und billige Konstruktion aufweist, eine gute wärmedämmende Wirkung ohne Verwendung besonderer Isoliermaterialien mit sich bringt und sich durch eine hohe Tragfähigkeit bei weitgehender Unabhängigkeit von der Eintauchtiefe und Unempfindlichkeit gegenüber ungleichmässiger Belastung auszeichnet.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass als Auftriebskammern eine Mehrzahl nach unten offener Zellen dienen, die von dichtend an der Membranunterseite angesetzten Stegen gebildet sind. Die beispielsweise durch Schweissen oder Kleben dicht mit der Membran verbundenen Stege bringen eine äusserst einfache und stabile Bauweise des Daches mit sich, da diese Stege nicht nur die Zellwände bilden, sondern zusätzlich auch eine Trägerkonstruktion für die Dachmembran darstellen. Es gibt keine in sich geschlossenen Kammern mehr und die in den Zellen entstehenden Gas- oder Luftpolster sorgen für den notwendigen Auftrieb, wobei durch entsprechende Anordnung und Zahl der einzelnen Zellen ohne Schwierigkeiten die gewünschte Tragfähigkeit erreicht werden kann. Diese hohe Tragfähigkeit erlaubt es auch, grosse Lastunterschiede bei geringen Eintauchtiefenschwankungen aufzunehmen und auf Grund der Gaspolsterverschiebungen unterhalb der Membran verhindernden Zellwände bzw. Stege bei einseitiger Belastung kommt es auch zur angestrebten Unempfindlichkeit gegen asymmetrische Belastungsverteilungen, so dass grössere Schrägstellungen oder gar ein Kippen des Daches nicht zu befürchten sind. Die sich unterhalb der Dachmembran ausbildende Luft- oder Gasschicht bringt eine ausgezeichnete Wärmeisolierung des Daches mit sich, wozu noch die minimalen Wärmeübergangsflächen zwischen Flüssigkeit und Stegen beitragen. Da weder die Dachmembran selbst noch etwaige andere grossflächige Schwimmkörper mit der Flüssigkeit in Berührung kommen, sondern nur die Stege eintauchen, ist auch eine stärkere Anhaftung schwererer Lagerprodukte ausgeschlossen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäss die Stege in Form eines Rasters verlegt sind. Die aus einfachen Blechen, Profilschienen oder anderen Trägerelementen bestehenden Stege bilden so auf einfache Weise eine Vielzahl von Einzelheiten mit gleichmässiger Verteilung über die gesamte Membranunterseite, wobei ebenfalls eine gleichmässige Versteifung-- der gesamten Dachmembran erfolgt. Ausserdem erlaubt der durch die Stege entstehende Trägerrost eine einfache Montage des Daches, da einerseits die Membranteile auf das fertige Gitter Stück für Stück aufgelegt und zusammengeschweisst werden können und anderseits sich sogar Gitter und Membran stückweise fortschreitend zusammenbauen lassen.
  • Sind erfindungsgemäss in den Knotenpunkten der Stege Dachstützen angeordnet, kann das Dach ohne eigenes Montagegerüst hergestellt werden. Die Anordnung der Dachstützen in den Knotenpunkten der Stege erlaubt aber darüber hinaus die einwandfreie Ableitung der Dachauflasten über die Membran und den durch die Stege gebildeten Trägerrost in die Dachstützen beim Aufsetzen des Daches am Behälterboden.
  • Eine günstige Bauweise entsteht, wenn erfindungsgemäss die Dachmembran mit einer lotrechten Ringschürze eingefasst ist, die unterhalb der Membran einen Seitenabschluss für die dicht anschliessenden Stege und oberhalb der Membran einen hochragenden Freibord bildet. Durch diese Ringschürze, die mit den Stegen zusammenwirkt, entstehen auch im unmittelbaren Randbereich Zellen für den Auftrieb und die Ringschürze bringt eine weitere Versteifung des Daches mit sich. Der obere Freibord der Schürze gewährleistet eine entsprechend dichte Abgrenzung nach aussen gegenüber der Behälterflüssigkeit einerseits und nach innen gegenüber den Wasser- oder Schneeauflasten anderseits. Auch bietet diese Schürze eine günstige Halterungsmöglichkeit für die Dichtung des Ringspaltes zwischen Dach und Behälterwandung.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Luftzu- und -ableitungen für ein Einstellen der Luft- oder Gaspolsterhöhe in den Zellen vorgesehen. Über diese Leitungen ist es also möglich, in die Zellen Luft oder Gas ein-oder auch ausströmen zu lassen, um damit die Höhe der tragenden Luft- oder Gaspolster zu variieren. So ist es dann auch möglich, den Auftrieb des Daches wunschgemäss zu beeinflussen und an unterschiedliche Dachauflasten oder Flüssigkeitsdichten anzupassen, wodurch die Eintauchtiefe stets etwa gleich gehalten werden kann, was wiederum den Aufwand für die Ringspaltdichtung wesentlich herabzusetzen erlaubt.
  • Günstig ist es, wenn dabei als Zu- und Ablei- tungen von der Membran abwärts in die Zellen ragende Rohrstutzen dienen. Diese Rohrstutzen bestimmen dadurch eine Mindesthöhe der Gaspolster in den Zellen, so dass unabhängig von der Luftzu- und -abfuhr der notwendige Mindestauftrieb gewährleistet ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Zu-und Ableitungen schwimmer- oder druckschaltergesteuerte Ventile aufweisen. Damit kann automatisch auf eine Änderung der Eintauchtiefe reagiert und bei steigender Eintauchtiefe die Zuleitung bzw. bei abnehmender Eintauchtiefe die Ableitung geöffnet werden. Zur Auslösung einer entsprechenden Ventilbetätigung eignen sich Schalter, die auf Spiegelschwankungen im Ringspalt oder Druckunterschiede in den Zellen u. dgl. ansprechen.
  • Sind die Zuleitungen an am Dach deponierte Gas- oder Pressluftflaschen angeschlossen, ist ein gewünschtes Auffüllen der Luft- oder Gaspolster in den Zellen einfach mit kürzesten Verbindungsleitungen vorzunehmen, wobei am Dach genügend Platz für ein entsprechendes Flaschendepot vorhanden ist.
  • Vorteilhaft ist es weiters, wenn in den Stegen die Zellen miteinander verbindende Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind, die in Normallage des Daches eine gemeinsame Horizontalebene definieren. Diese Durchtrittsöffnungen ermöglichen einen Flüssigkeits- und Gasaustausch zwischen den einzelnen Zellen, wodurch einerseits der Flüssigkeitsspiegel bis zu diesen Durchtrittsöffnungen ansteigen kann und ein bestimmtes Gaspolsterniveau eingestellt wird und anderseits sich bei geneigter Dachmembran eine Vereinheitlichung des Auftriebes in den einzelnen Zellen ergibt, da eben diese Löcher für ein einheitliches Flüssigkeitsniveau in den miteinander verbundenen Zellen sorgen. Wären bei geneigter Dachmembran die Gaspolster in den Zellen durch gleichbleibend hohe Stege bestimmt, würden die auf Grund der Dachneigung tieferen Zellen einen grösseren Auftrieb verursachen als die höher gelegenen, und es könnte zu einem Aufwölben des Daches kommen.
  • In einer besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung dind benachbarte Zellen gruppenweise durch Erhöhung der jeweils diese Gruppe begrenzenden Stege zu Grosszellen zusammengefasst. Dies erlaubt eine Funktionsteilung zwischen Normal- und Grosszellen, da die Normalzellen nur mehr den üblichen, auf jeden Fall vorhandenen Auftrieb mit sich bringen sollen und die erforderliche Versteifung der Membran ergeben müssen, die Grosszellen hingegen für eine Erhöhung der Auftriebswirkung eingesetzt werden, wozu Luft oder Gas in entsprechender Menge in diese Grosszellen eingeblasen oder aus diesen abgelassen wird. Dazu müssen nun nicht mehr alle Stege vergrössert werden, es genügt eine gewisse Auswahl, was die Konstruktion wesentlich vereinfacht.
  • Sind dabei erfindungsgemäss den Grosszellen unabhängig voneinander wirkende Zu- und Ableitungen zugeordnet, wird nicht nur die Eintauchtiefe regelbar, sondern durch unterschiedliche Gasbeaufschlagung der einzelnen Grosszellen lässt sich einem Schrägstellen oder Kippen des Daches entgegenwirken, so dass auch extrem einseitige Belastung schwierigkeitslos aufgenommen werden kann. Zur Automatisierung dieses Belastungsausgleiches ist es notwendig, den Grosszellen jeweils eigene Steuerschalter für die Regelventile ihrer Luftleitungen zuzuordnen.
  • Eine besonders gute Schwimmfähigkeit und Stabilität ergibt sich, wenn eine zentrale Grosszelle und um diese gleichmässig verteilte randseitige Grosszellen vorgesehen sind, wobei auch bei Leckwerden einer Grosszelle ein ordungsgemässes Funktionieren des Schwimmdaches gewährleistet ist.
  • Sind Messeinrichtungen zum Bestimmen des Flüssigkeitsspiegels, des Gasdruckes in den Zellen od. dgl. vorgesehen, lassen sich die Verhältnisse in den Zellen, die Auftriebskräfte, Belastungen u. dgl. überwachen und kontrollieren, wobei auch mit diesen Messeinrichtungen Steuergeräte zum Be- und Entlüften der Zellen kombiniert sein können.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel rein schematisch dargestellt, und zwar zeigen
    • Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemässen Schwimmdach im Schaubild,
    • Fig. 2 eine Untersicht des erfindungsgemässen Schwimmdaches in kleinerem Massstab und
    • Fig. 3 einen Vertikalschnitt geänderten Massstabs durch das Schwimmdach. _
  • Zum Abdecken eines mit Flüssigkeit 1, beispielsweise Mineralöl, gefüllten Lagertanks 2 dient ein Schwimmdach 3, das aus einer Dachmembran 4 und an der Membranunterseite dicht angesetzten Stegen 5 besteht. Die Stege 5 sind in Form eines Rasters verlegt und bilden zusammen mit der Membran 4 gleichmässig über die ganze Membranfläche verteilte, nach unten offene Zellen 6, die bei Füllung des Lagertanks 2 den Auftrieb mit sich bringende Luftpolster entstehen lassen. In den Knotenpunkten der Stege sind Dachstützen 7 eingeschweisst, mit denen das Dach bei geleertem Tank am Behälterboden aufruhen kann. Umfangsseitig ist die Membran 4 mit einer Ringschürze 8 eingefasst, an der unterhalb der Membran die Stege dicht anschliessen und die oberhalb der Membran einen Freibord zur Randbegrenzung der Dachmembran 4 bildet. Ausserdem trägt die Ringschürze 8 die Dichtungseinrichtungen 9 zum Abschluss des Ringspaltes 10 zwischen Lagertank und Schwimmdach 3.
  • Die durch Stege 5 gebildeten Zellen 6 sind gruppenweise zu Grosszellen 11, 12 zusammen- gefasst, wobei, wie in Fig. 2 angedeutet, beispielsweise eine zentrale Grosszelle 12 und vier randseitige Grosszellen 11 vorgesehen sind. Zur Ausbildung der Grosszellen 11, 12 und zur gegenseitigen Trennung sind einfach die randseitigen Stege 13 der jeweils eine Grosszelle ergebenden Zellengruppen entsprechend nach unten verlängert, wobei auch diese Grosszellen seitlich und nach oben dicht abgeschlossen und nur nach unten offen sind. Jeder Grosszelle 11, 12 sind nun Luftzu- und -ableitungen 14, 15 zugeordnet, die in von der Membran 4 abwärts ragende Rohrstutzen 16 enden und Regelventile 17 aufweisen, die über einen Schwimmerschalter 18 automatisch betätigbar sind. An die Zuleitung 15 jeder Grosszelle sind Gasflaschen 19 mit einem Inertgas oder Pressluft angeschlossen und die Ableitung 14 öffnet die Grosszelle ins Freie. Mit Hilfe dieser Zu-und Ableitungen 14, 15 ist es möglich, die Höhe der Gaspolster in den Zellen von einer durch die Normalzellen 6 gegebenen Mindesthöhe beliebig zu vergrössern und damit den Auftrieb so zu beeinflussen, dass unabhängig von der Dachauflast oder der Dichte der Behälterflüssigkeit eine etwa gleichbleibende Einsinktiefe des Daches gegeben ist, wobei durch unterschiedliche Beaufschlagung der einzelnen Grosszellen 11, 12 auch bei asymmetrischer Belastung einer Schrägstellung der Dachmembran entgegengewirkt werden kann.
  • Um, wie in Fig. 3 angedeutet, bei zur Mitte hin geneigter Dachmembran 4 die damit verbundenen Unterschiede des Auftriebs der Zellen 6 ausgleichen zu können, sind in den Stegen 5 der Normalzellen 6 Durchtrittsöffnungen 20 vorgesehen, die in einer gemeinsamen Horizontalebene liegen und bei entlüfteten Grosszellen gegenüber dem Flüssigkeitsspiegel im Ringspalt 10 eine gleiche Luftpolsterhöhe der Zellen 6 pro Grosszelle mit sich bringen. Diese den Mindestauftrieb gewährleistenden Luftpolster bestimmen auch die Länge der Rohrstutzen 16 für die Luftein- und -austrittstellung, damit ein ungewolltes Ablassen dieser Luftpolster ausgeschlossen ist.
  • Am Schwimmdach sind noch eine übliche Entwässerungseinrichtung 21 und zur Ent- und Belüftung der Dachunterseite beim Entleeren bzw. Befüllen des Behälters Stösselventile 22 vorgesehen. Es gibt auch noch Messeinrichtungen 23 zum Bestimmen des Flüssigkeitsspiegels, des Luftdruckes usw. in den Zellen, was eine Überwachung des Daches erlaubt.
  • Bei leerem Lagertank 2 ruht das Schwimmdach auf seinen Dachstützen 7 am Boden auf und das Stösselventil 22 ist offen. Strömt nun Flüssigkeit 1 in den Tank, entweicht die verdrängte Luft durch das Stösselventil 22 und die Flüssigkeit steigt bis zu den Zellen 6 oder, wenn diese vorgesehen sind, bis zu den Durchtrittsöffnungen 20 in den Stegen 5. Bei Weiterbefüllung des Tanks 2 steigt der Flüssigkeitsspiegel nur mehr im Ringspalt 10, in den Zellen 6 entstehen Luftpolster, die den zum Schwimmen des Daches erforderlichen Auftrieb entwickeln. Beim Aufschwimmen des Daches schliesst das Stösselventil 22, das Dach befindet sich in Normallage. Wird nun das Dach durch Schnee- oder Wasserlasten auf der Dachmembran 4 stark belastet, würde es zu einem weiteren Einsinken des gesamten Daches kommen. Bei Beginn des Einsinkens und Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels im Ringspalt 10 reagiert aber der Schwimmerschalter 18 und betätigt das Ventil 17 der Luftzuleitung 15, so dass aus den Gasflaschen 19 Inertgas oder auch Druckluft in die Grosszellen 11, 12 einströmt. Es strömt nun so lange Gas in die Grosszellen, bis der erforderliche Auftrieb gegeben ist, wodurch im Ringspalt 10 für eine immer annähernd gleiche Spiegelhöhe bzw. eine immer annähernd gleichbleibende Einsinktiefe des Daches gesorgt wird. Kommt es durch Auflastverminderung zu einem Auftauchen des Daches, öffnet der Schwimmerschalter 18 das Ventil 17 der Luftableitung 14 und entlüftet die Grosszellen bis wiederum etwa die gleiche Einsinktiefe erreicht wird. Bei gleichbleibendem Flüssigkeitsspiegel im Ringspalt sind selbstverständlich beide Ventile 17 geschlossen.
  • Bei entsprechend weitgehender Dachentlastung werden die Grosszellen vollständig entlüftet, wobei aber die durch die Normalzellen 6 gebildeten Luftpolster nicht abgelassen werden können und stets das minimal erforderliche Auftriebsvolumen für das Dacheigengewicht sichergestellt ist. Es wird auch hinsichtlich Zahl und Grösse der Zellen 6 und der Grosszellen 11,12 ein Katastrophenfall berücksichtigt werden, d.h., dass auch bei Leckwerden von Zellen nicht gleich das ganze Dach sinkt, sondern die verbleibenden intakten Zellen das Dach noch tragen können.

Claims (13)

1. Schwimmdach (3) für Flüssigkeitsbehälter (2), insbesondere für Mineralöllagertanks od. dgl., mit einer von Auftriebskammern (6) getragenen Dachmembran (4), dadurch gekennzeichnet, dass als Auftriebskammern eine Mehrzahl nach unten offener Zellen (6) dienen, die von dichtend an der Membranunterseite angesetzten Stegen (5) gebildet sind.
2. Schwimmdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) in Form eines Rasters verlegt sind.
3. Schwimmdach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Knotenpunkten der Stege (5) Dachstützen (7) angeordnet sind.
4. Schwimmdach nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachmembran (4) mit einer lotrechten Ringschürze (8) eingefasst ist, die unterhalb der Membran einen Seitenabschluss für die dicht anschliessenden Stege (5) und oberhalb der Membran einen hochragenden Freibord bildet.
5. Schwimmdach nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Luftzu- und -ableitungen (14, 15) für ein Einstellen der Luft-oder Gaspolsterhöhe in den Zellen (6, 11, 12) vorgesehen sind.
6. Schwimmdach nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zu- und Ableitungen (14,15) von der Membran (4) abwärts in die Zellen (6) ragende Rohrstutzen (16) dienen.
7. Schwimmdach nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Ableitungen (14, 15) schwimmer- oder druckschaltergesteuerte Ventile (17) aufweisen.
8. Schwimmdach nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, das die Zuleitungen (15) an am Dach deponierte Gas- oder Pressluftflaschen (19) angeschlossen sind.
9. Schwimmdach nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stegen (5) die Zellen (6) miteinander verbindende Durchtrittsöffnungen (20) vorgesehen sind, die in Normallage des Daches zumindest zellenweise eine Horizontalebene definieren.
10. Schwimmdach nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Zellen (6) gruppenweise durch Erhöhung der jeweils diese Gruppe begrenzenden Stege (13) zu Grosszellen (11, 12) zusammengefasst sind.
11. Schwimmdach nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass den Grosszellen (11, 12) unabhängig voneinander wirkende Zu- und Ableitungen (14,15) zugeordnet sind.
12. Schwimmdach nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Grosszelle (12) und um diese gleichmässig verteilte randseitige Grosszellen (11) vorgesehen sind.
13. Schwimmdach nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Messeinrichtungen (23) zum Bestimmen des Flüssigkeitsspiegels, des Gasdruckes in den Zellen u. dgl. vorgesehen sind.
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