EP0131696A2 - Stützkonstruktion für Grossraumbehälter - Google Patents

Stützkonstruktion für Grossraumbehälter Download PDF

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EP0131696A2
EP0131696A2 EP84104489A EP84104489A EP0131696A2 EP 0131696 A2 EP0131696 A2 EP 0131696A2 EP 84104489 A EP84104489 A EP 84104489A EP 84104489 A EP84104489 A EP 84104489A EP 0131696 A2 EP0131696 A2 EP 0131696A2
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support
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support structure
triangle
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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
    • B65D88/02—Large containers rigid
    • B65D88/06—Large containers rigid cylindrical
    • B65D88/08—Large containers rigid cylindrical with a vertical axis

Definitions

  • the invention relates to a support structure for substantially cylindrical and relatively thin-walled large containers such as silos, tanks, mixing containers, etc.
  • the container wall is to be made thick-walled when the forces acting on the container wall act unevenly.
  • These problems occur particularly when inside the container Apply forces along power transmission units, for example pipes, to singular points or special points on the container wall and such forces are then no longer effective tangentially, but in particular radially.
  • This risk of deformation also occurs when external forces attack the container wall unevenly. While one can eliminate such externally applied forces by additional supporting structures many times, which is at the respective crossing point of the forces to the vessel wall - are arranged, preparing the modeling Ver danger from the inside by acting forces many problems.
  • the invention / is based on the object of providing a support structure for such large containers which, despite its simple construction and essentially problem-free assembly, prevents the risk of deformation of the large container. ;
  • the invention / is that in the interior of the container at least one triangular support triangle is arranged in the container cross-section perpendicular to the container axis, the ends of which are supported on the inside against the substantially cylindrical container wall and are in particular firmly connected thereto.
  • This "fixed connection” means such a connection between the support triangle and the container wall that the forces transmitted from the support triangle to the container wall are essentially tangential forces within the container wall; the “fixed connection” can theoretically also be understood as a kind of "pivot point", “hinge line” or "pivot point”.
  • the support triangle therefore essentially has the task of converting the forces which occur unevenly within the container and in particular in the radial direction to deform, in particular bulge, of the container into such forces Forces which essentially only extend tangentially in the container wall, ie in the circumferential direction.
  • Such a support triangle is easy to produce, for example by connecting three support struts which form an isosceles triangle and are connected to one another by their ends. The circumscribing point of intersection of these triangular ends corresponds approximately to the circle which is formed by the central plane of the container wall which is circular in cross section, so that when the support triangle is inserted into the container or when the container is pulled onto the support triangle, the container is practically not deformed.
  • the triangular tips offset from one another in the container at an angle of approximately 120 ° prevent the container from denting at the relevant points, ie these triangles form an inward support there. If these triangular tips are not only loosely applied to the inner surface of the container wall, but are also firmly connected to the container wall, an even better transmission of force in the tangential direction of the container wall is achieved.
  • the support structure then represents the device on which the forces occurring unevenly in the interior of the container act; For example, pipes, if they transmit forces, are firmly connected to the support triangle, in particular by welding.
  • At least two support triangles are connected to one another in such a way that their ends are supported on the inside of the container wall - and are firmly connected to it - and that the support triangles are also firmly connected to one another in the vicinity of attack points of forces.
  • the support triangle to absorb those forces which would be transmitted from outside the container to the container wall if there were no support triangle according to the invention / in accordance with the invention.
  • the forces transmitted from the outside to the container wall are transmitted directly from the transfer point in the same direction through the container wall to the support triangle, which can be done, for example, by a force transmission element permanently installed between the relevant point of attack on the container wall and the support triangle.
  • a support triangle 2 is inserted into the container 1, the ends 3 of which are supported evenly over the circumference on the inside of the container wall 1 and are additionally welded on the inside of the container wall 1 a by means of welded connections 4.
  • the container wall 1 a is cylindrical and the cylinder axis corresponds to the container axis B. While the force transmission elements located inside the container, such as pipes, are not shown in this figure, it is clear that outer pipes 9 lead to the container 1 from the outside and are welded to the tank wall 1 a via welded connections.
  • the outer tubes 9, which exert radial forces P on the container wall 1 a are to a certain extent connected to the support triangle 2 for power transmission by means of extensions, ie in the same axial direction as the axes of the outer tubes 9, namely via welded connections 8 .
  • the outer tube 9 shown at the bottom right in FIG. 2 continues through the adjoining tube 7, so that a flow connection between the outer tube 9 through the container wall 1 a and the tube 7 and also via the support strut 2 c into the interior inside of the support triangle 2 is possible
  • the tube 7 shown in FIG. 2 on the left which forms the extension of the outer tube 9, bends downwards when the support strut 2a of the support triangle 2 is reached.
  • axial force P a is also shown schematically. Since such axial forces P a practically do not contribute to a deformation of the container wall 1 a, no special support measures are generally required in this regard.
  • FIG. 3 a combination of two supporting triangles 2, 2 'which are firmly connected to one another is inserted into the container 1.
  • These two support triangles 2, 2 are offset from one another by an angle ⁇ such that their ends 3, at which the support struts are connected to one another by welded joints 5, are separated from one another at a distance A U on the circumference of the container wall 1.
  • the schematically illustrated tube 7 transmits a first radial force P r1 in the direction of the arrow shown to the two supporting triangles 2, 2 ', which at the relevant point of attack of the tube 7 not only via welded connections 8 to the tube 7, but also via welded connections 6 are firmly connected.
  • welded connections 6 are present at the other force application points P r2 'P r3 between the support triangles 2, 2'.
  • welded connections are shown and described in the exemplary embodiments, other power transmission connections can also be used, for example rivets or screw connections, although welded connections have proven to be the most advantageous in most cases because of the rigidity.
  • the support triangle should be arranged in the container such that it transmits the forces essentially tangentially to the container wall;
  • the support triangle represents a force transmission element with an effect that changes the direction of the forces in the sense of reduced wall deformability.

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Abstract

Im wesentlichen zylinderförmige und verhältnismäßig dünnwandige Großbehälter, wie Silos, werden innen mittels einer Stützkonstruktion abgestützt, die als dreieckförmiges Stützdreieck ausgebildet und innen fest mit der Behälterwand verbunden ist. Hierdurch wird ein wesentlicher Teil von radialen Kräften in in Umfangsrichtung, d.h. tangential an der Behälterwand angreifende Kräfte umgesetzt, so daß die Verformungsgefahr vermindert wird, wenn die Kraftübertragungsorgane, wie im inneren des Behälters vorhandene Rohre, mit dem Stützdreieck verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Stützkonstuktion für im wesentlichen zylinderförmige und verhältnismäßig dünnwandige Großbehälter wie Silos, Tanks, Mischbehälter usw.
  • Die Rationalisierung verlangt auf vielen Gebieten der Bautechnik, Landwirtschaft, Energieversorgung, Lagerhaltung, chemischen Großproduktion und dgl. Großraumbehälter, die entweder zur Lagerung bzw. Speicherung von Füllgut dienen oder innerhalb derer Verfahrens- bzw. Produktionsabläufe durchgeführt werden sollen. Sofern solche Großbehälter gleichmäßig mit Füllgut gefüllt sind, verteilen sich die Füllgutkräfte verhältnismäßig gleichmäßig auf die im wesentlichen zylindrische Außenwand, so daß diese im wesentlichen nur tangentialen, d.h. in Umfangsrichtung wirkenden Kräften ausgesetzt ist und die Behälterwand auch verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet werden kann. Dünnwandige Behälter verursachen weniger Materialkosten und sind auch leichter als dickwandige, so daß geringere Transportkosten anfallen und auch ein geringeres Gewicht auf die Abstützflächen solcher Großbehälter drückt.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Behälterwand dickwandig auszubilden ist, wenn die auf die Behälterwand angreifenden Kräfte ungleichmäßig wirken. Diese Probleme treten insbesondere dann auf, wenn vor allem im innern des Behälters Kräfte längs Kraftübertragungsaggregaten, beispielsweise Rohren, an singuläre Punkte bzw. spezielle Stellen der Behälterwand angreifen und solche Kräfte dann nicht mehr tangential, sondern insbesondere radial wirksam sind. Diese Verformungsgefahr tritt auch auf, wenn Kräfte von außen auf die Behälterwand ungleichmäßig angreifen. Während man solche von außen angreifenden Kräfte durch zusätzliche Stützkonstruktionen vielfach eliminieren kann, die an der betreffenden Übergangsstelle von den Kräften zur Behälterwand ange- ordnet werden, bereitet die Ver formungsgefahr durch von innen wirkende Kräfte viele Probleme.
  • Der Erfindung/ liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stützkonstruktion für solche Großbehälter zu schaffen, die trotz einfachen Aufbaus und im wesentlichen problemloser Montage der Verformungsgefahr des Großraumbehälters vorbeugt. ;
  • Die Erfindung/ besteht darin, daß im inneren des Behälters mindestens ein im Behälterquerschnitt senkrecht auf die Behälterachse im wesentlichen dreieckförmiges Stützdreieck angeordnet ist, dessen Enden sich innen an der im wesentlichen zylindrischen Behälterwand abstützen und mit dieser insbesondere fest verbunden sind.
  • Unter dieser "festen Verbindung" wird eine solche Verbindung zwischen dem Stützdreieck und der Behälterwand verstanden, daß die vom Stützdreieck auf die Behälterwand übertragenen Kräfte im wesentlichen Tangentialkräfte innerhalb der Behälterwand sind; dabei kann die "feste Verbindung" theoretisch auch als eine Art "Schwenkstelle", "Scharnierlinie" oder "Drehpunkt" verstanden werden.
  • Das Stützdreieck hat daher im wesentlichen die Aufgaben, die innerhalb des Behälters ungleichmäßig auftretenden und insbesondere in Radialrichtung zum Verformen, insbesondere Ausbeulen des Behälters wirkenden Kräfte umzuformen in solche Kräfte, die sich in der Behälterwand im wesentlichen nur tangential, d.h. in Umfangsrichtung erstrecken. Ein derartiges Stützdreieck ist einfach herstellbar, beispielsweise durch Verbinden dreier Stützstreben, die ein gleichschenkliges Dreieck bilden und mit ihren Enden aneinanderstoßend verbunden sind. Die Umschreibende des Schnittpunktes dieser Dreieckenden entspricht etwa dem Kreis, der durch die Mittelebene der im Querschnitt kreisförmigen Behälterwand gebildet wird, so daß beim Einsetzen des Stützdreiecks in den Behälter bzw. beim Aufziehen des Behälters auf das Stützdreieck der Behälter praktisch nicht verformt wird. Die in einem Winkel von etwa 120° gegeneinander im Behälter versetzten Dreieckspitzen verhindern ein Einbeulen des Behälters an den betreffenden Stellen, d.h., daß diese Dreiecke dort eine Abstützung nach innen bilden. Sofern diese Dreieckspitzen nicht nur lose an die Innenfläche der Behälterwand angelegt sind, sondern mit der Behälterwand auch fest verbunden werden, wird eine noch bessere Kraftübertragung in tangentialer Richtung der Behälterwand erzielt.
  • Die Stützkonstruktion stellt dann diejenige Vorrichtung dar, an der die im Inneren des Behälters ungleichmäßig auftretenden Kräfte angreifen; so werden beispielsweise Rohre, sofern sie Kräfte übertragen, mit dem Stützdreieck insbesondere durch Schweißen fest verbunden.
  • Für viele Zwecke, beispielsweise beim Auftreten von mehreren in verschiedenen Richtungen wirksamen Kräften empfiehlt es sich, zwei oder gar noch mehrere solcher Stützdreiecke miteinander zu kombinieren. Gemäß dieser besonderen Ausbildung der Erfindung/Neuerung werden mindestens zwei Stützdreiecke derart miteinander verbunden, daß sich deren Enden innen an der Behälterwand abstützen - und fest mit dieser verbunden sind - und daß in der Nähe von Angriffsstellen von Kräften die Stützdreiecke auch untereinander fest verbunden sind. Durch entsprechende Wahl der Winkel zwischen den von solchen Verbindungsstellen sich zur Behälterwand hinziehenden Teilen der Stützdreiecke kann für einen optimalen Kräfteausgleich gesorgt werden; dabei ist es sogar möglich, einen großen Anteil der in verschiedenen Richtungen wirkenden Kräfte innerhalb der Stützdreiecke-Kombination auszugleichen, so daß sich diese Kräfte gar nicht im vollen Umfang auf die Behälterwand auswirken.
  • Im Rahmen der Erfindung/ ist es allerdings auch möglich, das Stützdreieck zur Aufnahme solcher Kräfte zu verwenden, die von außerhalb des Behälters auf die Behälterwand übertragen werden würden, wenn kein erfindungsgemäßes/neuerungsgemäßes Stützdreieck vorhanden wäre. Zu diesem Zweck werden die von außen auf die Behälterwand übertragenen Kräfte unmittelbar von der Übertragungsstelle in gleicher Richtung durch die Behälterwand hindurch auf das Stützdreieck übertragen, was beispielsweise durch ein zwischen der betreffenden Angriffsstelle an der Behälterwand und dem Stützdreieck fest eingebautes Kraftübertragungsorgan geschehen kann.
  • Die Erfindung/ ist anhand zweier besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele im folgenden noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1 eine schematische Außenaufsicht auf einen Behälter und eine darin befindliche Stützkonstruktion, bei der der Behälterdeckel abgenommen ist;
    • Fig. 2 einen Querschnitt etwa entlang der Linien A-A von Fig. 1 und
    • Fig. 3 einen entsprechenden Querschnitt durch eine andere Ausbildung der Erfindung/Neuerung unter Verwendung zweier Stützdreiecke.
  • Gemäß Fig. 1 ist in den Behälter 1 ein Stützdreieck 2 eingesetzt, dessen gleichmäßig über den Umfang an der Innenseite der Behälterwand 1 sich abstützenden Enden 3 auch zusätzlich durch Schweißverbindungen 4 innen an der Behälterwand la angeschweißt sind. Die Behälterwand la ist zylindrisch ausgebildet und die Zylinderachse entspricht der Behälterachse B. Während die sich im Inneren des Behälters befindenden Kraft- übertragungsorgane, wie Rohre, in dieser Figur nicht dargestellt sind, wird deutlich, daß von außen Außenrohre 9 an den Behälter 1 herangeführt und über Schweißverbindungen mit der Behälterwand la verschweißt sind.
  • Gemäß Fig. 2 wird deutlich, daß die Außenrohre 9, welche Radialkräfte P auf die Behälterwand la ausüben, gewissermaßen durch Verlängerungen, d.h. in gleicher Achsrichtung wie die Achsen der Außenrohre 9,mit dem Stützdreieck 2 zur Kraftübertragung fest und zwar über Schweißverbindungen 8 verbunden sind. Während sich das in Fig. 2 rechts unten dargestellte Außenrohr 9 über das sich anschließende Rohr 7 in Verlängerung fortsetzt, so daß eine Durchflußverbindung zwischen dem Außenrohr 9 durch die Behälterwand la und das Rohr 7 hindurch und auch über die Stützstrebe 2c hindurch in den Innenraum innerhalb des Stützdreieckes 2 möglich ist, biegt das in Fig. 2 links dargestellte Rohr 7, das die Verlängerung des Außenrohres 9 bildet, beim Erreichen der Stützstrebe 2a des Stützdreieckes 2 nach unten um. Aufgrund der Schweißverbindungen 8 wird jedoch für eine gute .Kraftübertragung und daher Egalisierung der Radialkräfte I gesorgt, die sich dann aufgrund der Schweißverbindungen 4 der Enden 3 des Stützdreieckes 2 in Form von Tangentialkräften Pt auf die Behälterwand la übertragen, sofern ein Teil der Kräfte nicht sogar durch die dritte Stützstrebe 2b des Stützdreiecks 2 aufgenommen wird.
  • Die Schweißverbindungen 10 müssen daher im Gegensatz zu bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art nicht mehr sämtliche Kräfte aufnehmen, die in Radialrichtung des Behälters 1 wirken.
  • In Fig. 1 ist auch noch eine Axialkraft Pa schematisch dargestellt. Da solche Axialkräfte Pa praktisch nicht zu einer Verformung der Behälterwand la beitragen, sind diesbezüglich in der Regel keine besonderen Stützvorkehrungen zu treffen.
  • Gemäß Fig. 3 ist in den Behälter 1 eine Kombination zweier miteinander fest verbundener Stützdreiecke 2, 2' eingesetzt. Diese beiden Stützdreiecke 2, 2", sind um einen Winkel αgegeneinander so versetzt, daß deren Enden 3, an denen die Stützstreben miteinander durch Schweißverbindungen 5 verbunden sind, in einem Abstand AU am Umfang der Behälterwand 1 voneinander getrennt sind.
  • Auch hier sind Schweißverbindungen 4 zwischen diesen Enden 3 der Stützdreiecke 2, 2' und der Innenseite der Behälterwand la vorhanden. Innerhalb des Behälters überträgt beispielsweise das schematisch dargestellte Rohr 7 eine erste Radialkraft Pr1 in der dargestellten Pfeilrichtung auf die beiden Stützdreiecke 2, 2', die an der betreffenden Angriffsstelle des Rohres 7 nicht nur über Schweißverbindungen 8 mit dem Rohr 7, sondern auch über Schweißverbindungen 6 miteinander fest verbunden sind.
  • Entsprechend sind Schweißverbindungen 6 an den anderen Kraftangriffsstellen Pr2' Pr3 zwischen den Stützdreiecken 2, 2' vorhanden.
  • Bei diesen Ausführungsbeispielen greifen über das Außenrohr 9 im wesentlichen keine Radialkräfte an der Behälterwand la an, so daß das Außenrohr 9 an der Außenwand la enden kann und die Schweißverbindung 10 zwischen dem Außenrohr 9 und der Behälterwand la praktisch keine Radialkräfte zu übertragen hat.
  • Es empfiehlt sich, nicht nur die verhältnismäßig dünnwandige Behälterwand, sondern auch die Stützdreiecke aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung herzustellen.
  • Obwohl in den Ausführungsbeispielen jeweils Schweißverbindungen dargestellt und beschrieben sind, können auch andere Kraftübertragungsverbindungen angewendet werden, beispielsweise Vernietungen oder Verschraubungen, obwohl sich Schweißverbindungen wegen der Starrheit in den meisten Fällen als am vorteilhaftesten erwiesen haben.
  • Das Stützdreieck soll derart im Behälter angeordnet sein, daß es die Kräfte im wesentlichen tangential auf die Behälterwand überträgt; insofern stellt das Stützdreieck ein Kräfteübertragungsorgan mit einem die Richtung der Kräfte im Sinne geringerer Wandverformbarkeit ändernden Effekt dar.
  • Anstelle der Schweißverbindungen können auch andere Verbindungsorgane, z.B. Schraubbolzen, verwendet werden.

Claims (14)

1. Stützkonstruktion für im wesentlichen zylinderförmige und verhältnismäßig dünnwandige Großbehälter, wie Silos, Tanks, Mischbehälter etc.,
dadurch gekennzeichnet ,
daß im Inneren des Behälters (1) mindestens ein im Behälterquerschnitt senkrecht auf die Behälterachse (B) im wesentlichen dreieckförmiges Stützdreieck (2) angeordnet ist, dessen Enden (3) sich innen an der im wesentlichen zylindrischen Behälterwand (la) abstützen und mit dieser insbesondere fest verbunden sind.
2. Stützkonstruktion nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die feste Verbindung zwischen den Enden (3) des Stützdreiecks (2) und der Behälterwand (la) aus mindestens je einer Schweißverbindung (4) besteht.
3. Stützkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet ,
daß das Stützdreieck (2) aus Stützstreben (2a, 2b, 2c) besteht, die zu einem etwa gleichschenkligen Dreieck so zusammengesetzt sind, daß deren Enden die Enden (3) des Stützdreiecks (2) bilden.
4. Stützkonstruktion nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die aneinanderstoßenden Enden der Stützstreben (2a, 2b, 2c) mittels Schweißverbindungen (5) fest verbunden sind.
5. Stützkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet ,
daß mindestens zwei Stützdreiecke (2, 2') derart miteinander verbunden sind, daß sich deren Enden (3) innen an der Behälterwand (la) abstützen und daß in der Nähe von Angriffsstellen von Kräften (P) die Stützdreiecke (2, 2') auch untereinander fest verbunden sind.
6. Stützkonstruktion nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Verbindungsstelle in der Nähe der Angriffsstellen Schweißverbindungen (6) sind.
7. Stützkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet ,
daß im Inneren des Behälters (1) sich befindliche Rohre (7) mit dem/den Stützdreieck(en) (2, 2') fest verbunden sind.
B. Stützkonstruktion nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die festen Verbindungen aus Schweißverbindungen (8) bestehen.
9. Stützkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet ,
daß sich von außerhalb des Behälters (1) an die Behälterwand (la) herangeführte bzw. durch diese hindurchgeführte Außenrohre (9) am Stützdreieck (2, 2') abstützen.
10. Stützkonstruktion nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Außenrohre (9) mit der Behälterwand (la) und/oder dem Stützdreieck (2, 2') durch Schweißverbindungen (8, 10) verbunden sind.
11. Stützkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet ,
daß das Stützdreieck (2, 2') im wesentlichen biegesteif ausgebildet ist.
12. Stützkonstruktion nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet ,
daß das Stützdreieck (2, 2') aus Profilmaterial hergestellt ist.
13. Stützkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet ,
daß das Stützdreieck (2, 2') aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
14. Stützkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet ,
daß mindestens einige der Schweißverbindungen durch lösbare Schraubverbindungen ersetzt sind.
EP84104489A 1983-07-19 1984-04-19 Stützkonstruktion für Grossraumbehälter Ceased EP0131696A3 (de)

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