DE2518733A1 - Unterirdischer lagerbehaelter - Google Patents

Description

• Unterirdischer Lagerbehälter Die Erfindung bezieht sich auf einen unterirdischen Lagerbehälter, insbesondere für die Lagerung von Flüssiggas, aus Stahlbeton mit allseitig umgebendem, an das Gebirge angeschlossenem Frostmantel. - Gebirge bezeichnet im Rahmen der Erfindung jeden, einen unterirdischen Lagerbehälter umgebenden Boden, mag es sich dabei um ein Gebirge im üblichen Sinne, um angeschütteten oder aufgeschütteten Boden, um Sand oder dergleichen handeln. Der aus Stahlbeton bestehende Lagerbehälter ist ein vorgefertigter, gegebenenfalls aus Teilen zusammengesetzter Lagerbehälter, der in das Gebirge eingesenkt ist, oder in ()rtbetonbauweise hergestellt ist. Bei I-TeEstellung in Ortbetcnbauweise kann es sich auch um Untertageräume großen Ausmaßes handeln, die für nagerzwecke eingesetzt werden.
• Bei den (aus der Praxis) bekannten unterirdIschen Lagerbehältern der beschriebenen Gattung handelt es sich um Flüssiggasbehälter, wobei das Flüssiggas mit extrem tiefen Temperaturen eingelagert wird. Der Fr@stmantel bildet sich von selbst, weil die Wärme aus dem den unterirdischen Lagerbehält er umgebenden Gebirge durch die Behälterwand hindurch an das Flüssiggas abfließt. Folglich wächst der Frostmantel im Laufe der zeitz er geht allmählich und ohne definierte Grenze in das umgebende Gebirge huber. Da unterirdische Lagerbehälter im allgemeinen in das Grundwasser eintauchen oder von feuchtem bzw. sogar wasserführendem Gebirge umgeben sind, entsteht ein aus Gebirge und Wasser gemischter Frostkörper, nämlich der erwähnte Frostmantel. Dieser Frostmantel hat die willkommene Eigenschaft, als gasdichter Mantel den unterirdischen Lagerbehälter, bis auf Zuführungsrohre bzw. -kanäle oder Abführungsrohre bzw. -kanäle, zu umschließen und das Austreten von Gas aus eventuell vorhandenen Behälter-Leckstellen zu verhindern.
• Der Frostmantel hat außerdem die vorteilhafte Eigenschaft der Selbstdichtung. Reißt er durch irgendwelche Bewegungen, z. B. Setzungen, auf, so dringt von außen Wasser in die Spalten, welches in Kürze gefriert und damit die Risse wieder dichtet. Nichtsdestoweniger treten bei gattungsgemäßen unterirdischen Lagebehältern Nachteile auf. Nachteilig ist insbesondere die Tatsache, daß der Frostmantel zumeist einen beachtlichen Eisdruck entwickelt, der aus der Volumenvergrößerung beim Übergang von Wasser in Eis resultiert. Da diese Volumenvergrößerung nach außen hin durch das Gebirge selbst behindert ist, drückt der Frostmantel mit hohem Druck auf die Behälterwandung und auf die Behältersohle. Die Aufnahme dieser Kräfte ist bei gattungsgemäßen unterirdischen Lagerbehältern stets ein besonderes technisches und wirtschaftliches Problem von erheblicher Größenordnung. Zur Lösung dieses Problems gehört bisher stets, den unterirdischen Lagerbehälter selbst zur Aufnahme nicht nur des üblichen Gebirgsdruckes, sondern gegenüber auch diesen zusätzlichen Beanspruchungen geeignet zu machen.
• Grundsätzlich ist es bekannt, daß in einer Kiesschicht, insbesondere in einer Einkorn-Kiesschicht, ein beachtlicher Eisdruck im allgemeinen nicht auftritt, wenn diese Kiesschicht Wasser führt und gefriert. Die eingangs beschriebenen Probleme um unterirdische Lagerbehälter der beschriebenen Gattung sind durch diese bekannte Tatsache bisher nicht beeinflußt worden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen unterirdischen Lagerbehälter so weiter auszubilden, daß der Lagerbehälter zusätzliche Beanspruchungen aus dem Eisdruck des umgebenden Frostmantels praktisch nicht mehr erfährt.
• Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Frostmantel als Frostschale aus Kies packung und gefrorenem Wasser ausgeführt und zum Gebirge hin durch eine Heizzone begrenzt ist. - Frostschale steht im Rahmen der Erfindung im Gegensatz zu Frostmantel. In der Bezeichnung Frostschale kommt zum Ausdruck, daß die den Lagerbehälter umgebende Frostschicht nicht in Abhängigkeit von der Zeit mehr oder weniger beliebig gewachsen ist, sondern vielmehr nur eine definierte und eingestellte Dicke aufweist. Nach bevorzugter Ausführungsform weist die Frostschale eine Dicke von einem Meter bis allenfalls zu einigen Metern auf. Sie funktioniert folglich auch statisch im Gebirge gleichsam als tragende Schale. Im Rahmen der Erfindung kann die Frostschale durch die Flüssigkeit im Lagerbehälter gekühlt sein, eine Ausführungsform, die man insbesondere dann verwirklichen wird, wenn es sich um einen unterirdischen Lagerbehälter für die Lagerung von Flüssiggas handelt. In diesem Falle sind irgendwelche Isolierungen zwischen dem Lagerbehälter und der Frostschale bzw. der Kiespackung nicht erforderlich. Es besteht aber, wenn die Flüssigkeit oder das Gas, welches in dem unterirdischen Lagerbehälter gelagert ist, nicht hinreichend kalt ist, auch die Möglichkeit, die Frostschale an ein Leitungssystem, welches mit Yühlaggregaten verbunden ist, anzuschließen und dadurch zu kühlen. Die Kiespackung besteht im Rahmen der Erfindung aus Fremdkies oder aus gewachsenem Kies. Wird mit Fremdkies gearbeitet, so empfiehlt sich Kies grober Körnung, die Pakkung ist dann zweckmäßigerweise eine Einkornpackung. Jedenfalls muß die Kiespackung so aufgebaut werden, daß der eingangs beschriebene Eisdruck nicht auftreten kann. Tritt ein Eisdruck (in Grenzen) auf, so untersützt er bei dem erfindungsgemäßen Lagerbehälter nur die tragende Funktion, die die Frostschale ohnehin erfüllt. Tatsächlich kann der Eisdruck, wegen der Heizzone, die die Frostschale begrenzt, praktisch nicht nach innen hin wirken, denn in der Heizzone fließt das Wasser ab, welches beim Gefriervorgang aus der Kiespackung herausgedrückt wird. Dazu kann es zweckmäßig sein, die Heizzone mit einem System von Dränagekanälen zu kombinieren. Die Heizzone selbst besitzt nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ein system von Heizrohren oder Heizkabeln und diese sind an eine entsprechende Energiequelle angeschlossen. Es versteht sich von selbst, daß die üblichen Maßnahmen der Regeltechnik verwirklicht werden können, um in der Heizzone eine definierte Temperatur, bei geringstem Energieverbrauch, aufrechtzuerhalten. Die Heizzone kann begehbare Kanäle für Reparaturzwecke oder dergleichen aufweisen.
• Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einem erpindungsgemäßen unterirdischen Lagerbehälter zwar von allen Vorteilen eines Frostmantels Gebrauch gemacht wird, da der Frostmantel jedoch als durch eine Heizzone begrenzte Frostschale ausgeführt ist, wirkt bei dem erfindungsgemäeßn Lagerbehälter kein störender Eisdruck mehr auf die Lagerbehälterwandung.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen unterirdischen Lagerbehalte-r nach der Erfindung, Fig. 2 den vergrßerten itusschnltt A aus dem vlegenstand nach Fig. 1.
• Der in den Figuren dargestellte unterirdische Lagerbehälter 1 mag für die Lagerung von Flüssiggas dienen. Er besteht aus Stahlbeton und besitzt einen allseitig, bis auf Einführungskanäle und Abührungskanäle, umgebenden, an das Gebirge 2 angeschlossenen Frostmantel. Insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß der Frostmangel als Frostschale 3 aus Kiespackung 4 und gefrorenem Wasser 5 ausgeführt und zum Gebirge 2 hin durch eine Heizzone 6 begrenzt ist. In den Figuren sind die Schichtdicken übertrieben dargestellt. In der Praxis hat die Frostschale 3 im allgemeinen eine Dicke von einem Meter bis zu einigen Metern. Sie ist im Ausführungsbeispiel durch die Flüssigkeit 7 im Lagerbehälter 1 gekühlt, dessen Wandungen folglich keine Isolationsschicht aufweisen. Man könnte aber auch durch ein Leitungssystem kühlen. Die Kiespackung 4 ist, wie insbesont dere in der Fig. 2 angedeutet worden ist, aus Fremdkies einheitlicher Körnung aufgebaut. Es handelt sich also um eine Eiskornpackung und eine solche ist besonders geeignet, ohne die Entstehung von Eisdruck eine Frostschale 3 um den aus Beton bestehenden Lagerbehälter 1 herumzubilden.
• Die Heizzone 6 besteht aus einem System von Heizkanälen oder Heizkabeln 8, die an eine entsprechende, nicht gezeichnete Energiequelle angeschlossen sind. Zugeordnet ist ein System von Dränagekanälen 9, so daß beim Gefriervorgang das aus der Kiespackung 4 herausgedrückte Wasser 5, ohne Druckaufbau, abgeführt werden kann. Ein solches System von Dränagekanälen 9 kann fehlen, wenn das umgebende Gebirge 2 selbst dieses Wasser 5 aufnimmt. Nur angedeutet ist, daß die Heizzone 6 begehbare Kanäle 1o aufweisen kann.
• Um einen erfindungsgemäßen Lagerbehälter 1 herzustellen, geht mant im allgemeinen wie folgt vor: Die Baugrube für den Einbau des Lagerbehälters 1 wird ausgehoben und nach unten sowie seitlich um z. B. 2 m erweitert. In der Sohle und an der Baugrubenumschließung wird ein System von Heizröhren 8 und Dränageröhren oder Dränagekanäle 9 eingebaut. Im Anschluß daran wird eine ca. 2 m starke Kiespackung 4, vorzugsweise in Einkornpackung, auf die Sohle 11 aufgebracht. Der eigentliche Lagerbehälter 1 wird eingebaut bzw. betoniert. Im Anschluß daran wird in den beschriebenen Raum zwischen seiner Wandung und der Baugrubenumschließung Kies eingebracht, der erforderlichenfalls mit Wasser 5 gesättigt wird. Das gilt auch für die Abdeckung. Im Anschluß daran wird der Lagerbehälter 1 in Betrieb genommen. Handelt es sich um einen Flüssiggasbehälter, der Flüssiggas sehr niedriger Temperatur ausgenommen hat, so baut sich nun im Laufe der Zeit von selbst die Frostschale 5 auf. Andernfalls wird die Frostschale 3 über kühlrohre 12 erzeugt, die zuvor in die Kiespackung eingebracht worden sind. Das durch die Eisbildung verdrängte Wasser 5 tritt durch das schon erwähnte und im Ausführungsbeispiel verwirklichte System von Dränagekanälen 9 aus. Das Fortschreiten des Eismantels findet jedenfalls seine Grenze an der Heizzone 6, welche jede Eisbildung verhindert. Die Beheizung kann elektrisch oder mit Luft, Wasser oder dergleichen erfolgen. ueber übliche regeltechnische Maßnahmen wird nach Bedarf eingeschaltet, was auch zonenweise geschehen kann.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r wi c h e :

   1.;Unterirdischer Lagerbehalter (oder Lagerraum), insbesondere Sir die Lagerung von Flüssiggas, - aus Stahlbeton mit allseitig umgebendem, an das Gebirge angeschlossenem Frostmantel, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Frostmantel als Frostschale (5) aus Kiespackung (4) und gefrorenem Wasser (5) ausgeführt und zum Gebirge (2) hin durch eine Heizzone (6) begrenzt ist.

   2. agerbealter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frostscha'e (3) eine Dicke von einem Meter bis zu einigen Metern aufweist.

   5. Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frostschale (3) durch die Flüssigkeit (7) im Lagerbehälter (1) gekühlt ist.

   4. Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frostschale (3) durch ein Leitungssystem (12), welches an Kühlaggregate angeschlossen ist, gekühlt ist.

   5. Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kiespackung (4) aus Fremdkies, vorzugsweise aus Fremdkies grober Körnung, besteht.

   6. Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (6) ein System von Heizkanälen oder Heizkabeln (8) aufweist und diese an eine entsprechende Energiequelle angeschlossen sind.

   7. Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (6) mit einem System von Dränagekanälen (9) kombiniert ist.

   8. Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (6) begehbare Kanäle (lo) aufweist.

   L e e r s e i t e