DD158717A3

DD158717A3 - Einrichtung fuer absperrungen untertaegiger gasspeicher

Info

Publication number: DD158717A3
Application number: DD22832181A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Fuchs; Walter Heck
Original assignee: Eberhard Fuchs; Walter Heck
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1981-03-16
Publication date: 1983-02-02
Also published as: SU1348539A1; DE3147639A1

Abstract

Die Einrichtung soll an Absperrungen, wie sie z.B. bei der Nutzung von untertaegigen Grubenraeumen als Gasspeicher zur Abdichtung vorgesehen sind, eingesetzt werden. Es ist das Ziel der Erfindung, die Oekonomie und die Sicherheit derartiger kombinierter Speicherabsperrungen zu verbessern und eine dichte Absperrung fuer hoehere Speicherdruecke zu ermoeglichen. Die Einrichtung fuer Absperrungen, welche im wesentlichen aus je einem staehlernen Absperrsystem, gebildet aus Abdeckplatte, Dehnungskammer und Zarge, bestehen und zwischen einem monolithischen Betonwiderlager und einem Betonpfropfen eingesetzt und ueber Dichtungen mit dem Gebirge verbunden sind, setzt sich aus einem nachgebenden Dichtungsring 9, der mit den Absperrelementen dicht verbunden ist und von einem Tragplattenring 10, Stuetzenlamellenpaketen 13 gegen schaedliche Verformung abgesichert wird, sowie den im Betonwiderlager und -pfropfen angeordneten Gleitfugen zusammen. Dadurch werden die bei hoeheren Druecken auftretenden Verschiebungen kompensiert, ohne die dichte staehlerne Absperrung und deren Verbindungen zu gefaehrden.

Description

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Titel der Erfindung;

Einrichtung für Absperrungen untertägiger Gasspeicher

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für Absperrungen untertägiger Gasspeicher, welche bei der Nutzung von untertägigen Grubenräumen und Schächten als Gasspeicher an den Verschlußelementen zum Einsatz kommen soll.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gas in speziell hierzu aufgefahrenen unterirdischen Säumen oder in alten Schächten und Grubenbauen zu speichern, wo das umgebende Gebirge die erforderliche Dichtheit gewährleistet, wird seit einiger Zeit praktiziert. Schwierigkeiten bereitet stets die dichte Absperrung der Speicherräume durch Mauer- und Betondämme bzw,-pfropfen nach über Tage, insbesondere an den Anschlußstellen zum Gebirge-und an den durch die Absperrung geführten Rohrleitungen.

In Kenntnis, daß Beton relativ durchlässig für anstehendes Druckgas ist und allein keine genügende Sicherheit bei Absperrungen bietet, wurden nach US-Patent 2,981,070 oder SU-Urheberschein 305 108 Absperrungen entwickelt, die als

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-Stahl-Beton-Konstruktionen eine größere Sicherheit ergeben.

Bei diesen Absperrungen besteht jedoch auch der'Nachteil, daß ah den Anschlußstellen zum Gebirge eine genügende Dichtheit gegenüber Druckgas nicht gewährleistet werden kann, line Verminderung der Gefahr einer Umläufigkeit beispielsweise im Salzgebirge soll nach der Entwicklung gemäß SU 305 109 dadurch erreicht werden, daß am äußeren Umfang Sole eingepreßt wird.

Dies kann aber gerade im Grenzbereich zu Auslaugungen führen, wodurch eine Undichtigkeit nicht wirkungsvoll bekämpft werden kann.

Bekannt ist weiterhin eine Absperrung untertäniger Gasspeicher im Salzgebirge nach DD-WP 85 74-1, bestehend aus einer ringförmigen Dehnungskammer, der den inneren Durchmesser verschließenden Abdeckplatte und einer am äußeren Durchmesser angeschweißten zylindrischen Zarge, die mit ihrem unteren Ende in eine Ringschlitzdichtung mündet. Der dichte Anschluß der in sich durch Verschweißen dichten stählernen Absperrung zum Gebirge wird durch Anpressung geeigneter Dichtungsniaterialien und/oder Aufbringen von Flüssigkeitsdruck entsprechender Dichtungsmedien erreicht.

Der Uachteil dieser Absperrung ist es, keine größeren Relativverschiebungen der stählernen Absperrung, wie der Abdeckplatte zum Anschlußelement Dehnungskammer oder Zarge, zuzulassen« Bei höheren Gasspeicherdrücken (über 5 MPa) oder größeren, abzusperrenden Schachtdurchmessern ergibt sich infolge des auf die Abdeckplatte wirkenden Gas- oder hydraulischen Verspanndruckes eine Verschiebung des stützenden Betonpfropfens, die bei realen geometrischen Verhältnissen und gebirgsmechanischen Eigenschaften mehrere Zentimeter betragen kann, welche die Anschlußverbindung der Abdeckplatte und damit die Dichtheit der Absperrung gefährdet.

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Ziel der Erfindung

Es ist daher das Ziel der Erfindung, die Ökonomie und die Sicherheit derartiger kombinierter Gasspeicherabsperrungen durch geeignete Einrichtungen so zu verbessern, daß eine dichte Absperrung bei /Vermeidung der beschriebenen Nachteile auch bei höheren Speicherdrücken möglich wird·

Darlegung; des ?fesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine. Einrichtung für Absperrungen untertägiger Gasspeicher zu schaffen, welche die unter Gas- oder hydraulischer Verspannungsbelastung bei Realisierung höherer Speichergasdrücke auftretenden Verformungen durch Helatiwerschiebung zwischen den einzelnen Elementen der Absperrung ohne Beeinträchtigung der Dichtheit - wie dies bei Beschädigung der stählernen Absperrelemente und/oder deren Verbindungen eintritt - aufzunehmen gestattet.

Erfindungsgemäß.wird dies dadurch erreicht, daß durch den Einbau eines speziellen Verschiebungsaufnehmers in ein bekanntes, kombiniertes Absperrungssystem die durch einen hohen Speichergasdruck zu erwartenden Bewegungen zwischen den einzelnen Elementen der Absperrung bei Vermeidung von Zerstörungen kompensiert werden.

Dies erfolgt in der Weise, daß eine bekannte glockenförmige Absperrung, bestehend aus ringförmiger Dehnungskammer, Abdeckplatte und Zarge, eingebaut wird, wobei in Abweichung vom bisher üblichen direkten Verschweißen die Verbindung zwischen Dehnungskammer und Abdeckplatte durch einen mit beiden Elementen dicht verbundenen, selbst dichten, gewellten, stählernen Dichtungsring hergestellt wird. Dieser nachgebende Dichtungsring wird durch in den Auswölbungen angeordnete Stützlamellenpakete gegen nachteilige Verformungen gesichert und stützt sich an einem am Gebirge gelagerten und an der Abdeckplatte arretierten, gelenkigen Tragplattenring, der aus Einzelsegmenten gebildet wird, ab.

Bei Verzicht auf die ringförmige Dehnungskammer kann der Verschiebungs aufnehmer direkt zwischen Abdeckplatte und Zarge angeordnet sein·

Bei der Anordnung eines Betonkörpers auf der Druckseite der Abdeckplatte, wie er für Konstruktionen hydraulischer Verspannüng eingesetzt wird bzw. bei der Schaffung des Widerlagers für die Dehnungskammer zweckmäßig ist, erfolgt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine Teilung dieses Betonkörpers in einen inneren beweglichen Teil und einen äußeren relativ unbeweglichen Teil, wobei die trennende zylindrische Gleitfuge, die mit einem Gleitstoff, z.B. Bitumen, gefüllt sein kann, entlang der Außenkontur der Abdeckplatte bzw. entsprechend dem vorhandenen, gegenüber dem Ausbruchsdurchmesser kleineren Schachtdurchmesser oder Streckenquerschnitt ausgeführt wird. Durch die Trennung des Betonwiderlagers und die damit erzielte Bewegungsmöglichkeit des inneren Betonkörpers an der Gleitfuge wird bei hohen Speicher- bzw. hydraulischen Verspannungsdrückeη eine unzulässige Belastung der Dehnungskammer bzw. eine Zerstörung des bisher monolithisch hergestellten Betonkörpers mit nachteiligen Folgen für die einzelnen Absperrelemente vermieden.

Die Bewegung des inneren Betonkörpers, wird über die Abdeckplatte auf den abstützenden Betonpfropfen übertragen und nach dem Anpressen der Verzahnungen des Pfropfens ans Gebirge, das einer Verschiebung von einigen Zentimetern entsprechen kann, durch diesen begrenzt. Der Dichtungsring läßt die dabei erfolgende Bewegung der Abdeckplatte ohne Zerstörung der einzelnen Elemente der stählernen Absperrung und deren dichten Verbindungen zu, wobei die eingesetzten Stützlamellenpakie eine nachteilige Verformung des Dichtungsringes verhindern und der gelagerte Tragplattenring, der der Bewegung in einem dafür von Beton freien Raum mit kompressiblem Material ohne Behinderung folgen kann, zusammen mit dem Dichtring die Belastung aufnimmt.

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Die in bekannter Weise verformbar ausgelegten Rohrleitungen sind dabei in der senkrecht zur Achse der Absperrung vorgesehenen Anordnung gleichfalls in kompressiblen Materialien in dem jeweils von Beton freigehaltenen Bereich beweglich angeordnet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Seitenansicht im Schnitt mit Anordnung der Einrichtung in einer bekannten stählernen Absperrung, bestehend aus Abdeckplatte, Dehnungskammer und Zarge.

Die Einrichtung für Absperrungen untertägiger Gasspeicher ist in einer in einem vorhandenen Schacht 1 oder einer Strecke eingesetzten stählernen Absperrung eingebaut. Zwischen der Abdeckplatte 8 und der Dehnungskammer 7 ist der Verschiebungsaufnehmer, der sich aus dem verformbaren, dicht mit den Elementen 7» 8 verbundenen Dichtungsring 9» dem aus einzelnen Segmenten gebildeten Tragplattenring 10, der in den Lagern 12 sowie Arretierungen 11 je Segment abgestützt ist und aus den Stützlamellenpaketen 13 zusammensetzt, angeordnet.

Auf der Druckseite dieser Absperrung wurde das einzubringende Betonwiderlager durch die beispielsweise mit Bitumen realisierte Gleitfuge 5 in einen inneren, beweglichen Betonkörper 3 und einen äußeren, relativ unbeweglichen Betonkörper 4 getrennt und ist durch die am Grund vorgesetzte Dichtung 16 gegen das Druckgas abgesperrt. Die Gleitfuge 5 verhindert bei hohen Drücken eine Überlastung und stärkere Verformung der Dehnungskammer 7 mit nachteiligen Folgen für ihre Verbindung mit der Zarge 6 sowie für ihre Dichtheit und Dichtfunktion.

Diese Teilung schließt gleichfalls eine Zerstörung des Betonwiderlagers durch Überbelastung, die im Bereich der

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nun vorgesehenen Gleitfuge 5 auftreten würde, aus.

Der über der Absperrung z.B. in einen Schacht 1 einzubauende tragende Betonpfropfen 2 wird durch den Gas- oder den hydraulischen Verspanndruck über den beweglichen Betonkörper 3 und die Abdeckplatte 8 oder, bei Undichtheit der am Grund vorgesetzten Dichtung 16, durch den unter der Abdeckplatte 8 und den Dichtungsring 9 anstehenden Gasdruck belastet. Insbesondere höhere Speichergasdrücke rufen unter Ansatz realer, geometrischer Verhältnisse und Gebirgseigenschaften Verschiebungen in der Größenordnung mehrerer Zentimeter hervor, die eine unnachgiebige, direkte Verbindung der Abdeckplatte 8 mit der Dichtungskammer 7 zerstören wurden.

Die Einrichtung, die derartige Relatiwerschiebungen erlaubt, setzt sich insgesamt aus dem Dichtungsring 9» clem aus einzelnen arretierten bzw. gelagerten Segmenten zusammengesetzten Tragplattenring 10 mit Arretierung 11 auf der Abdeckplatte 8 und Lager 12 am Gebirge, den Stützlamellenpaketen 13, die eine unzulässige Verformung des Dichtungsringes ~9 verhindern, den durch die Gleitfuge 5 getrennten inneren Betonkörper 3 und äußeren Betonkörper 4 sowie der Gleitfuge 5 a am Betonpfropfen 2, die bis zu dessen erster Verzahnung mit dem Gebirge angeordnet ist, und den mit kompressiblen Material für Rohrleitungen 18, 19 und Tragplattenring 10 in senkrecht zur Absperrungsachse liegenden, betonfrei gehaltenen Räumen 14 zusammen.

Bei Verschiebungen der Abdeckplatte 8. und des tragenden Betonpfropfens 2 in Richtung der Resultierenden des Gasdruckes oder Flüssigkeitsdruckes auf die Abdeckplatte 8 drehen sich die in Arretierungen gehaltenen einzelnen Segmente des Tragplattenringes 10 um die Lager 12. Gleichzeitig folgt der verformbare Dichtungsring 9 dem Tragplattenring 10, wobei der Dichtungsring 9 <iie ReIatiwerSchiebung zwischen seinen AnschluiBpunkten senkrecht zur und in der Ebene der Abdeckplatte 8 aufzunehmen hat.

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Außerdem lastet auf ihm ggf. der Speicher oder hydraulische Yerspanndruck. Die Elemente Tragplattenring 10 und Stützlamellenpakete 13, letztere sind z.B. entsprechend der Segmente des Tragplattenringes 10 unterteilt, haben die Aufgabe,, die Beanspruchung aus dem Flächendruck auf den verformbaren Dichtungsring 9 so weitgehend abzubauen, daß bei geeigneter Festlegung der geometrischen-und Verformungseigenschaften des verformbaren Dichtungsringes 9 eine sichere Aufnahme der "Verschiebungen möglich wird« Um den Tragplattenring 10 und den zur Druckbeaufschlagung bzw. Entlüftung oder Injektion erforderlichen Leitungen 18, 19 die bei der Verschiebung notwendige Bewegungsmöglichkeit zu geben, werden durch Einsetzen kompressibler Materialien quer zur Achse der Absperrung liegende Bereiche 14- von Beton freigehalten und die Rohre 18, 19 in · bekannter Weise genügend verformbar ausgelegt. Der Gewährleistung einer ungehinderten Beweglichkeit des Betonpfropfens 2 dient die separate Betonierung des Bereiches und das Anordnen der bis zur ersten Verzahnung des Betonpfropfens 2 mit dem Gebirge reichenden Gleitfuge 5> a. Die Ein- und Ausspeisung erfolgt über die Leitung 17. '

Bei den möglichen bekannten Varianten der Absperrung kann der Verschiebungsaufnehmer"mit den Elementen 9» 10, 11, 12, 13 in entsprechender Weise, z.B. zwischen Abdeckplatte 8 und Zarge 6, eingesetzt werden, wobei die Gleitfugen 5» 5a in der äußeren Kontur des vorhandenen Querschnittes 1 angeordnet sind.

Der Einsatz derartiger Absperrungen in Strecken erfolgt analog der in Schächten und wurde deshalb nicht nochmals erläutert; die Darstellung um 90° gedreht betrachtet entspricht diesen Gegebenheiten.

Claims

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Erfindungsansprüche

1. Einrichtung für Absperrungen untertägiger Gasspeicher, die im wesentlichen aus je einem stählernen, kombinierten Absperrsystem, gebildet aus Abdeckplatte, Dehnungskammer und Zarge bzw. Abdeckplatte und Zarge bestehen und zwischen einem monolithischen Betonwiderlager sowie einem tragenden Betonpfropfen eingesetzt und über Dichtungsmaterial mit dem Gebirge dicht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Abdeckplatte (8), und der Dehnungskammer (7) bzw. Abdeckplatte (8) und Zarge (6) dicht verbundener, nachgebender Verschiebungsaufnehmer, bestehend aus einem verformbaren Dichtungsring (9) und einem an dem Dichtungsring (9) anliegenden, am Gebirge in Lagerungen (12) und auf der Abdeckplatte (8) in Arretierungen (11) beweglich festgelegten,aus Segmenten gebildeten Tragplattenring (10), angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Tragplattenring (10) und dem Dichtungsring (9) den Auswölbungen angepaßte, formstabilisierende Stützlamellenpakete (13) angeordnet sind.

Einrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine zylindrische, im Durchmesser der äußeren Kontur der Abdeckplatte (8) bzw. dem vorhandenen, abzusperrenden Querschnitt (1) entsprechende, z.B. mit Bitumen realisierte Gleitfuge(5)> bei Unterteilung des Betonwiderlagers im Bereich der zu erwartenden hohen Spannungen zwischen einem inneren Betonkörper (3) und einem äußeren Betonkörper (4) angeordnet ist·
4. Einrichtung nach Punkt 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß am tragenden Betonpfropfen (2) eine, bis zu dessen erster Verzahnung mit dem Gebirge reichende, der Kontur der Gleitfuge(5) entsprechende, z.B. mit Bitumen realisierte Gleitfuge (5a) zwischen dem Betonpfropfen (2) und dem Gebirge bzw. der äußeren Betonage (15)angeordnet ist·

Einrichtung nach Punkt 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß für die Bewegung des Tragplattenringes (10) und der Rohrleitungen (18;19) quer zur Achse der Absperrung liegende, betonfreie. Räume (14) mit kompressiblem Material, z.B. Schaumstoffkörpern, angeordnet sind.
6. Einrichtung nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente Dichtungsring (9), Tragplattenring (10), Arretierungen (11), Lager (12), Stützlamellenpakete (13), Gleitfugen (5; 5a) und betonfreie Räume (14) in den einzelnen Varianten der kombinierten Absperrung entsprechend anzuordnen sind«

Hierzu 1 Seite Zeichnung