FLEXIBLE ABDECKUNG FÜR EINEN GASSPEICHER

Flexible Abdeckung für einen Gasspeicher

Die Erfindung bezieht sich auf eine flexible Abdeckung für einen Gasspeicher. Durch die flexible Abdeckung be¬ kommt der Gasspeicher ein variables Nutzvolumen, bei an¬ sonsten starren Seitenwänden. Es lassen sich auf diese ^" Weise relativ billige Gasspeicher, kleinerer bis mitt¬ lerer Grosse herstellen, wie sie unter anderem bei so¬ genannten Biogasanlagen benötigt werden. ' Ein solcher Gasspeicher kann entweder räumlich getrennt vom Gärbehälter, in dem durch anaerobe Vergärung organi- r scher Substanzen nutzbares Gas erzeugt wird, aufgestellt werden, oder aber auf vorteilhafte Weise in den Gärbe¬ hälter integriert ^* sein. Es ist auf einfache Weise möglich, durch eine geeignet angebrachte Belastung der Folie einen konstanten Druck im Gasspeicher aufrecht zu halten, wie dies ja bei der Nutzung des Gases erforderlich ist. Flexible Abdeckungen von Gasspeichern, welche mit dem Gärraum von Biogasanlagen kombiniert sind, sind bekannt, (zum Beispiel CH-PS 628130, EU-PS 0045 114). Sie bestehen aus Folien, welche sich relativ unkontrolliert verformen und damit keine genaue Füllstandsanzeige erlauben. Im weiteren ist die Aufbringung und Lagesicherung der Belastung problematisch, wodurch kein konstanter Druck aufrecht erhalten werden kann. ^* Zur Druckerhöhung ist eine weitere gasdichte Hülle und ein Gebläse erforderlich. Kontrolle und Wartung der gasdichten Folie sind nur sehr beschränkt möglich.

Andere bekannte Gasspeicher mit starrem Deckenteil "und ^' als Stulpfolie ausgebildetem Wandteil erfordern eine materialaufwendige Konstruktion und stellen hohe An¬ sprüche bezüglich Lastverteilung und Führung.

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe> einen Gasspeicher r mit variablem Nutzvolumen zu schaffen, dessen flexible Abdeckung bei minimalem Materialaufwand, hohen Ansprü¬ chen an die Betriebssicherheit gerecht wird und die Aufbringung und Verteilung der Belastung für einen konstanten Gasdruck mit einfachen Mitteln erlaubt.

^* Gasspeichern, als auch für Gasspeicher, die in den Gärbehälter einer Biogasanlage integriert sind, an¬ wendbar sein und an die dort gestellten, spezifischen An- forderungen anpassbar sein. Solche spezifischen Anforde¬ rungen s.ind: Geschlossene, thermische Isolation; Bewegen oder Mischen des Substrates und/oder Durchbrechen einer sich auf dem Substrat bildenden Schwimmdecke.

Die erfindungsgemässe Lösung

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Abdek- kung, die die spezifischen Merkmale des Anspruches 1 auf¬ weist.

Der Aussteifungsring kann entweder unten an der Folie an¬ gehängt sein, oder oben auf der Folie aufliegen. Er kann entweder selbst das Gewicht für die Belastung bilden, oder es können an ihm Gewichte direkt oder über Umlenkrollen angehängt sein_

Am Aussteif ngsring kann mit einfachen Mitteln ein Lauf¬ steg angebracht werden, der Montage-, Kontroll- und War¬ tungsarbeiten erleichtert.

OMPI Die Zeichnung

In der Zeichnung sind einige Ausfuhrungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt und deren Wirkungsweise erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 und 2 einen Gasspeicher im Schnitt in vereinfachter Darstellung

Figur 3 einen in einen Gärbehälter integrierten Gasspeicher

Figur 4 einen Gasspeicher wie bei Figur 3, jedoch mit einer mechanischen Führung.

Beschreibung der Zeichnung

Der in Figur 1 ^• schematisch dargestellte Gasspeicher um- fasst eine starre, gasdichte, kreisringformige Wand 10 und einen daran anschliessenden, dichten Boden 11.

OM In etwa halber Höhe ist der Rand einer gasdichten Folie, die in entspanntem Zustand die Form eines nach oben offenen Hohlkegelstumpfes 12 hat, bei 13 an der Wand 10 . befestigt. Im Uebergangsbereich zwischen dem, den Deckel bilden'den Teil 14 der Folie und dem kegelförmigen Wand¬ teil 15.liegt ein Aussteifungsring 16, der so schwer ist, beziehungsweise so beschwert ist, dass sein Gewicht aus¬ reicht, um den gewünschten Gasdruck im Speicher aufrecht zu halten. Durch den Druck ist der Teil 14 in Form ähnr-i lieh einer hohlen Kugelkalotte verformt.

Der Rand des Folienteiles 15 ist gasdicht an der Innen¬ seite der Wand 10 befestigt.

In Figur 1 ist die aus den Teilen 12 - 16 bestehende Abdeckung in fast entleertem Zustand des Gasspeichers dargestellt. Im oberen. Teil der Figur ist die Lage der Abdeckung bei gefülltem Gasspeicher durch unterbrochene Linien dargestellt.

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Der Gasspeicher nach Figur 2 entspricht im Aufbau etwa demjenigen nach Figur 1, nur ist hier der schwere Aus- steifring 26 unten an der Folie 22 angehängt. Figur 3 zeigt einen in einen Behälter für anaerobe Ver¬ gärung integrierten Gasspeicher, dessen Abdeckung etwa derjenigen nach Figur 1 entspricht. Die Seitenwände 40 dieses Behälters B bilden zugleich die Wände für den Gasspeicher G. Der Behälter B ist bis zum Niveau N mit einem in anaerober Gärung befindlichen Substrat gefüllt, das zugleich den unteren Abschluss für den Gasspeicher bildet und denselben mit dem, im G rungsprozess gebilde¬ ten Biogas füllt.

Der Wandteil 45- der Folie 42 ist auch hier wieder in etwa halber Höhe des Gasspeicherteiles G gasdicht an ^* der Wand 40 befestigt.

Als Folienmaterial wird vorzugsweise eine weichmacher¬ freie Folie verwendet, die bei maximaler Gasdichtigkeit eine bleibende Elastizität gewährleistet. Zur Aufnahme der aus dem Gasdruck resultierenden Zug¬ kräfte kann entweder eine gewebeverstarkte Folie gewählt, oder eine zweite Folie zur Uebernahme der statischen Funktion angeordnet werden.

Gegenüber dem reinen Gasspeicher nach Figur 1 und 2 be¬ steht ein wesentlicher Unterschied darin, dass die ganze Abdeckung mit einer Wärmeisolationsschicht W ver¬ sehen ist.

O PI Da für einen optimalen Gärprozess eine gleichbleibende, relativ hohe Temperatur erforderlich ist, muss dazu das Substrat zusätzlich beheizt werden, wozu mindestens ein Teil des erzeugten Gases verwendet wird. Je besser daher die Wärmeisolation, umso weniger Gas muss ^' für die Heizung aufgewendet werden.

Im Bereich der Gasspeicherdecke (zwischen dem Ausstei¬ fungsring 46) kann die Isolation W in Form einer, vor¬ zugsweise v'orkonfektionierten Matte, welche lose auf die ' Folie 42 gelegt und entlang des Aussteifungsringes punkt¬ weise befestigt ist, haben.

Als Isolationsmaterial kommen sowohl anorganische Faser- ^' Stoffe, als auch weiche organische Schaumstoffe in Frage.

Im Bereich der beweglichen Stulpmembrane ^' zwischen Behäl¬ terwand 40 und Aussteifungsring 46 wird die Isolation W durch eine an der Behälterwand 40 oberhalb der Folienbe- festigungssteile 43 und am Aussteifungsring 46 befestig¬ te, lose über die Folie gelegte Matte aus organischem Weichschaumstoff, gebildet.

O PI - Da die Isolation der Behälterwand bis zur Höhe der obersten Speicherstellung mitgeführt wird, muss die Stulpmembran-Isolation nur in dem, nicht an der Wand anliegenden Bereich, wo sie auch keine Zusa mendrückung durch den Gasdruck erfährt, wirksam sein. Die Weich¬ schaummatte wird in ihrer Isolationswirkung im ent¬ spannten Zustand weder durch den ständigen Wechsel zwischen Zusammendrückung bei oberster Stellung und Entspannung bei unterster Stellung der Abdeckung noch durch die im Verlaufe der Abwicklung entstehende Faltung beeinträchtigt.

In Figur 3 zeigt die linke Hälfte die Lage der Abdeckung ^' bei vollem, die rechte Hälfte die Lage derselben bei ent¬ leertem Behälter. Beide Endlagen werden durch die Seile 47 bestimmt. Die Abdeckung ist mit einem zwar starren, aber relativ leichten, oben auf der Folie aufliegenden Aussteifungsring 46 verbunden. Da dessen Gewicht nicht ausreicht um den gewünschten Gasdruck zu erzeugen, ist unten eine zusätzliche Gewichtsbelastung an den Aus¬ steifungsring angehängt. Im dargestellten Beispiel hat das Gewicht die Form eines Rostes 60, der in dem Substrat hängt.

OMPI Die Seile 61, die den Rost mit dem Aussteifungsring 46 verbinden, sind über Rollen 62 geführt. Ein Ende des Seiles ist bei 63 mit dem Rost 60, das andere Ende bei

64 mit der Bodenplatte 41 verbunden. Diese ^• Anordnung hat i den Vorteil, dass der Hub des Rostes 60 gr.össer ist, als der Hub des Aussteifungsringes 46, und dass zusammen mit der Führung 65 des Rostes am Nachbarseil eine Zentrie- " rungswirkung erreicht wird. Zudem genügt für die Erzeu¬ gung eines gewünschten Gasdruckes die Hälfte des Gewich¬ tes. Das Auffüllen und Entleeren des Gasspeichers und so¬ mit das Anheben und Senken des Aussteifungsringes 46 ge¬ schieht langsam. Da der Hub des Rostes aber grösser ist, als derjenige des Aussteifungsringes, ist auch dessen •Bewegung entsprechend rascher, was für eine Mischung des Substrates im Behälter B und für das Durchbrechen der sich auf dem Substrat bildenden Schwimmdecke, von Vorteil ist. Die Seile 47 bestimmen die oberste und unterste Lage der Abdeckung und damit auch derjenigen des Rostes 60. Zum Zentrieren und Parallelführen der Abdeckung können verschiedene, bekannte Führungssysteme verwendet werden, wie Parariel-Seilführungen, zentrale Rohrführun¬ gen oberhalb, beziehungsweise unterhalb der Abdeckung, oder an der Peripherie der Abdeckung angeordnete Führungs¬ elemente. In Figur 4 ist beispielhaft eine zentrale Rohrführung dargestellt. Sie eignet sich besonders für grossere Behäl¬ ter und dient gleichzeitig als zusätzliche AbStützung des Daches.

Der Gasspeicher G ist in den Behälter B, in dem sich das Substrat befindet, integriert. Ene vertikale, zentral angeordnete Führungsstange 70, die am-Boden des Behälters B (nicht dargestellt) befestigt ist, durchsetzt den Be¬ hälter B, den Gasspeicher G und reicht bis zum Dach D. Der Aussteifungsring 71 hängt unter der Folie 72 und ist mit einem starren Speichenk euz 73 verbunden, an dessen Nabenteil 74 ein Rohr 75 gehalten ist. Das obere Ende des Rohres 75 ist bei 76 gasdicht mit der Folie 72 verbunden. Beim Heben und Senken -der Abdeckung, wie dies beim Füllen beziehungsweise Entleeren des Gasspeichers stattfindet, bewegt sich daher das Rohr 75 zusammen mit den Teilen 71 - 74, wobei es gleitend an der Stange 70 r geführt ist. Weiter unten am Rohr ist ein Rost 77 ange¬ hängt, der - wie beschrieben - der Mischung des Substra- tes beziehungsweise der Durchbrechung einer Schwimmdecke dient. Da das untere Ende des Rohres 75. immer im Substrat verbleibt, kann kein Gas durch das Rohr entweichen.

O ?I ' Die oberste und unterste Lage der Abdeckung ist durch mehrere am Umfang verteilte Seile 78 begrenzt. ' Statt am Speichenkreuz ein Rohr zu befestigen, kann man hier eine vertikale Stange anbringen, die in einem am Boden _t des Behälters B befestigten, vertikalen Rohr ge¬ führt ist. Dies hat den Vorteil, dass die Stange die Folie nicht durchsetzt.

Man kann auch eine Parallelführung des Aussteifungs¬ ringes mittels über Umlenkrollen geführten Seilen be¬ werkstelligen. Jedes Seil ist dabei an einander diametral gegenüberliegenden Stellen einmal oben und einmal unten am Aussteifuήgsring befestigt.

Statt die Elemente, welche ein Mischen des Substrates und/oder Durchbrechen einer Schwimmdecke- über Seilrollen wie bei Figur 3 oder an einem Rohr wie bei Figur 4 mittel¬ bar mit dem Aussteifungsring zu verbinden, ist es auch möglich, solche Elemente direkt am Aussteifungsring anzu¬ bringen.

Die starren Wände des Gasspeichers sind vorzugsweise kreisringförmig aufgebaut, weil dies ein problemloses, εtulpenartiges Abwickeln der Folie beim Heben und Senken der Abdeckung gewährleistet.

OMPI Die Wand könnte aber auch als angenähert kreisring¬ förmiges Polygon aufgebaut sein. Auch eine Ellipsen¬ form oder angenäherte ellipsenformige Anordnung ist denkba-r. Wichtig ist, dass Ecken vermieden* werden, weil dort.das stulpenartige Abwickeln der Folie nicht mehr möglich ist. ^*