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Schwimmede Speciheranlage für Flüssigkeiten
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Die Erfindung betrifft eine schwimmende Speicheranlage fur Flüssigkeiten
mit einem Speicherraum, Ballasträumen und einer über dem Speicherraum angeordneten
Arbeitsbühne, bei der der Speicherraum in einem Druckbehälter angeordnet ist, wobei
Aurtrieb und Gewicht der Speicheranlage durch Füllen oder Entleeren der Ballasträume
so aufeinander abstimmbar rind, daß sich der Druckbehälter unter und die Arbeitsbühne
oberhalb der Wasserboberfläche befinden.
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Schwimmende Speicheranlagen werden beispielsweise bei der Erschließung
von Erdöl - oder Erdgasfeldern in Schelf- oder anderen maritimen Gebieten als Zwischenlager
benötigt. Dabei
ist im Fall der Erdgas lagerung die vorausgehende
Verflüssigung notwendig. Auch fUr dauernde Förderung sind derartige Anlagen interessant,
falls die Errichtung einer untermeerischen Transportleitung aus technischen oder
finanziellen OrUnden unzweckmäßig ist.
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Es sind bereits schwimmende Speicheranlagen bekannt, deren Speicherbehälter
sich unterhalb der Wasseroberfläche befinden. Bei derartigen Vorrichtungen erwies
sich bisher als nachteilig, daß das zur VerfUgung stehende Speichervolumen nur unter
großem Aufwand, beispielsweise durch druckfeste Ausbildung der Speicherbehälter,
genutzt werden konnte. Auch konnten Probleme im Zusammenhang mit der Dichtigkeit
des Druckbehälters bisher noch nicht befriedigend gelost werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schwimmende Speloheranlage
rur Flüssigkeiten zu entwickeln, die eihe große Lagestabilität und gleichzeitig
eine optimale Nutzung des zur Verfügung stehenden Volumens fUr die Speicherung der
Flüssigkeiten bei möglichst einfacher Bauweise ermöglicht.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Druckbehälter in einer Ebene
parallel zur Wasseroberfläche einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und im Speicherraum
mehrere zylinderförmige Speicherbehälter ringförmig um einen zentralen zylindrischen
Speicherbehälter angeordnet bind.
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Durch den kreisförmigen Querschnitt des Druckbehälters lassen sich
in platzsparender Weise mehrere SpeicherbehKlter im Speicherraum unterbringen. Dabei
werden um einen zentral stehenden Speicherbehälter ringförmig weitere zylindrische
Speicherbehälter angeordnet. Da die Speicherbehälter sich in einem Raum befinden,
der unter Atmosphärendruok steht, können sie aus konventionellen, im Landtankbau
bewährten Konstruktionen bestehen. Damit wird eine besonders kostengUnstige Herstellung
ermöglicht.
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Als gUnstig erweist es sich, den Querschnitt des Druckbehälters in
einer Ebene senkrecht zur Wasseroberfläche oval auszubilden, wobei die horizontale
Ausdehnung größer als die vertikale ist. Dadurch wird eine gUnstige Form gegen äußeren
Überdruck und eine vorteilhafte Raumaufteilung erzielt. DarUber hinaus wird durch
dieses Quers ohnittsverhllltnis ein Tiefgang erreicht, der den Bau der Anlage in
vorhandenen Tiefwasserwerftanlagen erlaubt.
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Auch erweist es sich als vorteilhaft, die Speichoranlage zweischalig
auszubilden. Dabei liegt der Speicherraum innerhalb einer geschlossenen Betonkonstruktion,
die die innere Schale bildet und die nicht druckfest zu sein braucht. Die Speicherelemente
innerhalb des inneren Behälters können in bekannter Weise angefertigt werden, wobei
lediglich darauf zu achten ist, durch die Formgebung der Elemente eine möglichst
gute Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Speichervolumens zu erreichen.
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Zwischen der inneren Schale und dem Druckbehälter als äußerer Sohale
befindet sich ein Zwischenraum. Dadurch wird erreicht, daß der Behälter, der die
Speicheranlagen enthält, nicht vom Meerwasser umspült ist. Der Zwischenraum zwischen
den beiden Schalen wird zweckmäßigerweise mit einer Drainagevorrichtung augestattet,
so daß eventuell durch die Außenwand sickerndes Wasser in diesem Zwischenraum gesammelt
und mittels Pumpen wieder abgegeben werden kann. Weiter ist es gUnstig, den Zwischenraum
unter Atmosphärendruck zu halten und ao zu gestalten, daß er von der Arbeitsbühne
rUr Bedienungspersonal zugänglich ist. Dadurch sind regelmäßige Kontrollen des Druckbehälters
und des inneren Behälters oder gegebenenfalls erforderliche kleinere Reparaturen
von Schadstellen leicht am Einsatzort möglich, ohne daß die ganze Anlage außer Betrieb
gesetzt und in eine Werft geschleppt worden muß.
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Die Ballasträume sind vorteilhaft unter dem Druckbehälter angeordnet.
Beispielsweise eignet sich ein zylindrischer Fortsatz, dessen Querschnitt parallel
zur Wasseroberfläche cit dem Querschnitt des Druokbehälters übereinstimmt, als Raum
tUr die Aufnahme dieser Ballastkammern.
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Um die notwendige Stabilität des Druckbehälters zu erreichen, sind
im Inneren des Behälters Stützen erforderlich.
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Diese werden in gtlnstiger Weise durch kreisförmige senkrechte Winde
gebildet, dio konzentrisch tum äußeren Behälter angeordnet sind und die den Druckbehälter
in mehrere getrennte Räume unter.
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teilen. Eine derartige Anordnung stellt neben der Stützfunktion noch
ein Sicherheitselement für die Anlage der, da beispielsweise
bei
einem Leok des Druckbehälters Jeweils nur ein begrenzter Teil der Anlage geflutet
und somit die Gefahr des Sinkens reduziert wird.
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Bei Verwendung der Anlage zur Speicherung von flüssigem Erdgas oder
anderer tiefkalter Flüssigkeiten ist es erforderlich, die Stützwände des Druckbehälters
zu erwärmen, da anderenfalls die Stabilität der Konstruktion gefährdet ist.
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Als eine besonders günstige Heizungsvorrichtung erweisen sich senkrecht
verlaufende offene Rohre innerhalb der Stützwände, die den Behälter ganz durchsetzen.
Sie werden von Meerwasser durchströmt und somit näherungsweise auf dem Niveau der
Wassertemperatur gehalten, was allein durch die natürliche Konvektion ohne zusätzliche
Pumpanlagen bewirkt wird.
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Die Speicherflüssigkeit, Ballast, sowie gegebenenfalls Leckwasser
werden günstig mittels Tauchpumpen gefördert. Diese sind zweckmäßigerweise so angeordnet,
daß Wartungs- oder Reparaturarbeiten ohne großen Aufwand möglich sind. Das wird
beispielsweise dadurch erreicht, daß die Pumpen über senkrechte Rohrloitungen von
der Arbeitsbühne zugänglich sind und durch ein Hebezeug eingeholt werden können.
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Aus Sicherheitsgründen ist es ratsam, Schächte von der Arbeitsbühne
in den Speicherraum bzw. in den Raum zwischen den inneren und äußeren Druokbehälter
so zu konstruieren, das sie dich verschließbar sind. Dadurch wird verhindert, daß
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spielsweise bei einem Schaden in der Speicheranlage Gase auf
die Arbeitsbühne gelangen und dort einen Aufenthalt von Personen unmöglich machen,
oder es wird bei einem Leck des Druckbehälters ein Fluten des Zwischenraums verhindert.
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Ein zusätzlicher Ballastraum kann oberhalb des Druckbehälters angeordnet
sein. Er wird begrenzt durch eine gesohlossene Mauer, die auf dem Druckbehälter
errichtet ist und die die Arbeitsbühne unterstUtzt. Duroh diese Anordnung wird es
möglich, die vertikale Ausdehnung des der unteren Ballasträume in vernünftigen Grenzen
zu halten, d.h. einen Bau der Anlage im bereits vorhandenen Werftanlagen zu ermöglichen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden an einem AusPUhrungsbeispiel
erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist.
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Es zeigen Figur 1 einen Vertikalsohnitt durch eine erfindungsgemäße
Speicheranlage, Figur 2 einen Horizontalsohnitt durch die gleiche Speicheranlage
in Höhe der Linie 1-1 aus Figur 1 und Figur 3 einen Horizontalsohnitt durch die
gleiche Speicheranlage in Höhe der Linie II-II aus Figur 1.
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In den Abbildungen ist eine Speicheranlage fur tiefsiedende verflüssigte
Gase, beispielsweise Erdgas, dargestellt.
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Im Inneren eines Druckbehälters3 aus Beton befinden sich Speicherräume
1 und 2. Der Druckbehälter 3 weist parallel zur Wasseroberfläche 4 einen kreisförmigen
Querschnitt (Figur 3) und senkrecht dazu einen ovalen Querschnitt (Figur 1) auf.
Dabei wird beispielsweise ein besonders gtlnstiges Widerstandsverhalten gegen den
äußeren Druck erzielt, wenn der Krümmungsradius im höchsten bzw. im tiefsten Bereich
des Druckbehälters 3 näherungsweise das 0,8-fache des kreisförmigen Durchmessera
beträgt. Im Druckbehälter 3 sind senkrecht stehende Stützwände 5 und 6 angeordnet.
Sie bilden zwei geschlossene konzentrische Ringwände, die den Druckbehälter 3 in
drei voneinander getrennte Räume 1, 2, 7 aufteilen. Die Anordnung der Stützwände
5, 6 wird so gewählt, daß der Innendurchmessen der äußeren Wand 5 dreimal so groß
ist, wie der Außendurchmesser der inneren Wand 4. Dadurch wird eine besonders günstige
Anordnung der Speicherbehälter 13 ermöglicht.
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Der obere und untere Bereich des Druckbehälters 3 wird durch im wessentliche
waagrecht angeordnete Wände 8 und 9 begrenzt, durch die eine Trennung der Speicherräume
1 und 2 vom Druckbehälter 3 erfolgt. Die obere Wand 8 ist lediglich am äußeren Rand
abgeschrägt. Die untere Wand ist im inneren Speicherraum 1 tiefer angeordnet als
im anschließenden Speicherraum 2. Durch diese beiden Maßnahmen wird ein möglichst
großes Volumen der Speicherräume 1 und 2 erzielt. bio Stabilität der Konstruktion
wird durch weitere StUtzelemente 10 und 11 zwischen der unteren Wand 9 und den Druckbehälter
3 erhöht.
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Im inneren Speicherraum 1 ist ein senkrecht stehender zylindrischer
doppelwandiger wärmeisolierter Speicherbehälter 12 üblcher Bauart angeordnet, dessen
Außenabmessungen im wesentlichen mit dem Volumen des Speicherraums 1 übereinstimmen.
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Im äußeren ringförmigen Speicherraum 2 sind sechs untereinander gleiche
Speicherbehälter 13 angeordnet. Deren Bauart ist die gleiche, wie die des inneren
Speicherbehälters 12, lediglich die Abmessungen sind verschieden. Der Durchmesser
der äußeren Speicherbehälter 13 wird zweckmäßigerweise genau so groß gewählt.
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wie der Außendurchmesser der Stützwand 6. Dann berührt Jeder der sechs
im Speicherraum 2 angeordneten Speicherbehälter 13 Jeweils die benachbarten Behälter
sowie die StUtzwlnde 5 und 6. Unter Verwendung zylindrischer Speicherbehälter ist
durch diese Ane ordnung eine optimale Raumausnutzung sichergestellt. Du Sntleeren
der Speicherbehälter 12, 13 erfolgt mittels Tauchpumpen, dio am Boden der Speicherbehälter
12, 13 angeordnet sind.
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Um eine starke Abkühlung der inneren Stützwand 6 durch die tiefkalte
Speicherflüssigkeit zu verhindern, wird die Stützwand 6 mit einer Heizung versehen.
line Abkühlung der Wand 6 und dadurch entstehende Schäden sind bereits bei einem
geringen Wärmefluß durch die Isolation, inbesondere des inneren Speicherbehälters
12 möglich, da dessen Außenwand mit der Stützwand 6 in engem Kontakt steht. Die
Heizung besteht aus einer Vielzahl von Rohren 14, die in gleichmäßigen Abständen
innerhalb der Stützwand 6 angeordnet sind und die den gesamten
Druckbehälter
3 senkrecht durchlaufen. Die Rohre 14 mUnden sowohl oberhalb als auch unterhalb
des Druckbehälters 3 im umgebenden Meerwasser und werden von diesem ausgefüllt.
Die Heizwirkung dieser einfachen Anordnung beruht auf der Ausbildung einer Konvektionsströmung
in den Rohren 14, sobald das Wasser durch die Stützwand 6 gekühlt wird.
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Die Räume 7, 15 und 16 zwischen dem Druckbehälter 3 und der äußeren
Stützwand 5 bzw den Wänden 8 und 9 stehen miteinander in Verbindung. Sie bilden
gemeinsam eine Abschirmung der Speicherräume 1 und 2 von der Wand des Druckbehälters
3 und enthalten ein Drainagesystem für Leckwasser, das eventuell durch den Druckbehälter
3 sickert. Zur Förderung des Leckwassers ist eine Tauchpumpe vorgesehen, die beispielsweise
im unteren Zwischenraum 16 unterhalb des inneren Speichertanks 12 angeordnet ist.
Die Zwischenräume 7, 15 und 16 sind belüftet und haben Atmosphärendruck. Sie sind
begehbar, so daß Inspektionen des Druckbehälters 3 bzw der äußeren Stützwand 5 sowie
gegebenenfalls kleinere Reparaturen vorgenonnen werden können, ohne die Anlage außer
Betrieb zu setzen und in eine Werft zu schleppen.
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Unterhalb des Druckbehälters 3 befindet sich der Ballastraum 17 in
einem zylindrischen Fortsatz, dessen Durch meer den kreisförmigen Querschnitt des
Druckbehälters 3 entspricht. Die Außenwand 18 wird von senkrechten ringförmigen
Mauern 19 und waagrechten Mauern 20 gestützt, und dadurch
eine
Vielzahl von Kammern unterteilt. Diese stehen zweckmäßigerweise untereinander in
Verbindung, damit sich in allen Kammern ein gleichmäßiger Wasserstand einstellt,
ohne daß eine große Zahl von Pumpen erforderlich wäre.
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Das Ballastwasßer wird mit Tauchpumpen, beispielsweise mit Kreiseltauchpumpen
gefordert, die am Boden des Ballastraumes 17 angeordnet sind. Der Ein- und Auslaß
von Ballastwasser errolgt durch Ventile, die im oberen Bereich der Außenwand 18
des Ballastraumes 17 angebracht sind.
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Ein weiterer Ballastraum 21 befindet sich über den Druckbehälter
3. Er wird von einer ringförmigen Mauer 22 begrenzt, deren untere Verlängerung im
Druckbehälter 3 die innert StUtzmauer 6 bildet Der obere Abschluß des Ballastraumes
21 wird von der Arbeitsbhhne 23 gebildet.
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Kurz oberhalb des Druckbehälters 3 treten die Heizungsrohre 14 ftir
die innere Stützwand 6 des Druckbehälters 3 aus der Wand 22 hervor, deren anderes
freies Ende in Boden des unteren Ballastraume 17 liegt.
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Der Querschnitt durch den oberen Ballastraum 21 (Figur 2) zeigt eine
Anzahl von senkrecht verlaufenden Schichten 24, die innerhalb der Mauer 22 angeordnet
sind. Durch die Schächte 24 laufen die Versorgungsleitungen zu den äußeren Speicherbehältern
13 sowie zu den Tauchpumpen fur die Flüssigkeitsentnahme aus den Speicherbehältern
13, Für Leok- und Ballastwasser. Die
Pumpen können für Wartungs-
und Reparaturzwecke mit einem Hebezeug durch die senkrechten Schächte 24 leicht
auf die Arbeitsbühne 23 gebracht werden. Daneben gibt es Schächte, durch die Bedienungspersonal
in den äußeren Speicherraum 2 oder in die Räume 7, 15 und 16 zwischen dem Druckbehälter
3 und den Speicherräumen 1 und 2 gelangen können.
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Ein weiterer Schacht 25 ist innerhalb des oberen Ballastraumes 21
an der Oberfläche der Wand 22 sngeordnet. Er enthält die Ver- und Entsorgungsleitungen
für den inneren Speicherbehälter 12.
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Die Schächte 24 und 25 sind lediglich von der Arbeitsbühne 23 aus
zugänglich. Sie sind aus Sicherheitsgründen dicht verschließbar.
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L e e r s e i t e