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DE2112900C3 - Wärmeisolierter zweischaliger Membrantank zur Aufnahme tiefsiedender verflüssigter Gase - Google Patents

Wärmeisolierter zweischaliger Membrantank zur Aufnahme tiefsiedender verflüssigter Gase

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Publication number
DE2112900C3
DE2112900C3 DE2112900A DE2112900A DE2112900C3 DE 2112900 C3 DE2112900 C3 DE 2112900C3 DE 2112900 A DE2112900 A DE 2112900A DE 2112900 A DE2112900 A DE 2112900A DE 2112900 C3 DE2112900 C3 DE 2112900C3
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DE
Germany
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plates
membrane tank
panels
tank according
edges
Prior art date
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Expired
Application number
DE2112900A
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English (en)
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DE2112900A1 (de
DE2112900B2 (de
Inventor
R G Jackson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Conch International Methane Ltd
Original Assignee
Conch International Methane Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conch International Methane Ltd filed Critical Conch International Methane Ltd
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Publication of DE2112900B2 publication Critical patent/DE2112900B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2112900C3 publication Critical patent/DE2112900C3/de
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Description

Die Erfindung betrifft einen wärmeisolierten zweischaligen Membrantank zur Aufnahme tiefsiedender verflüssigter Gase, der aus an einem äußeren Mantel abgestützten wärmeisoliercnden Platten gebildet ist. deren durch einen Kern aus Wärmeisolationsmateria! voneinander getrennte, dem Mantel zugewandte äußere Decktafeln und deren dem Bchälterinneren zuucvvandle innere Dccktafeln jeweils an ihren Rändern mittelbar miteinander i'lüssigkeitsdicht verbunden ist. wöbe·; ein verbleibender Spalt zwischen den benachbarten Stirnseiten der Platten mit Wärmeisolationsmaterial ausgefüllt ist.
Derartige Membrantanks für verflüssigtes Erdgas sind aus den' deutschen Patentschriften 1 229 562 und 1 272 323 bekannt. Nahe den Rändern jeder äußeren Decktaiel sind an deren Außenseiten nachgiebige Befestigungsteile vorgesehen, welche die Platter im Abstand zum starren äußeren Mantel halten und seitliche Ausdehnungsbewegungen zulassen. Zumin dcst die innere Decktafel jeder Platte, vorzugsweise aber auch die äußere Decktafel ragt über die Rändei des Kerns aus Wärmeisolationsmaterial hinaus und ist mit der inneren bzw. der äußeren Decktafel de = angrenzenden Platte verbunden. Die Decktafeln dei Platten bestehen aus Metallblech, das an den übei den Wärmeisolationskern hinausragenden Seiten etwa im rechten Winkel abgebogen ist. Die abgebogenen Bleche einander benachbarter Platten sind durch biegsame Bleche miteinander verbunden, die mit ihrei. entsprechend abgebogenen Rändern an der. jeweiligen Plattenrandern befestigt sind. Dadurch kann beim Zusammenbau des Membrantanks eine flexible Verbindung zwischen jeweils einander benachbarten Platten hergestellt werden. Der zwischen den Wär.nerokitionskcrnen einander benachbarter Platten verbleibende Spalt zwischen den flexiblen Verbindungen der inneren und äußeren Decktafeln ist mit Wärmeisolationsmaterial ausgefüllt. Die Bekstigungsteile. welche die Platten in Abstand vom starren äußeren Mantel halten und seitliche Ausdeh nungsbewegungen der Platten zulassen, bestehen au1· Gewindebolzen, die einerseits über Verbindungsteile mit den äußeren Decklafeln verbunden und andererseits mit dem äußeren starren Mantel verschraub! sind. Die Verbindungsteile bestehen dabei aus an den Decktaieln angebrachten Kugelpfannen, wobei teile in einer Kugelpfanne gelagerte Kugel mit einem Gewindebolzen verbunden ist. Alternativ können die Verbindungsteile i\u< in sich geschlossenen BügeIr ovalen Querschnitts bestehen, die an einer Stelle ihres Aiißenurnfangs mit den Pecktafeln und an dei gegenüberliegenden Stelle ihres Außenumfangs mi den Gewindebolzen verbunden sind. Die Vorhin dungsteile können schließlich n!s Federn ai.sg"bilde sein, die einerseits mil den Gewindebolzen und an ilercrseits mi; der Decktaiel verbunden sind.
Bei diesen bekannten Membianbehältern könnet sich die Jsolierplalten unter dem Finfluß des steilei Temperaturgradienlen über eier Dicke der Tafelt beim Speichern von Flüssiggas wegen der flexible!
Verbindung der Platten miteinander und der nachgiebigen Befestigung gegenüber dem äußeren starren Mantel frei durchbiegen. Unbedingter Verlaß auf die Funktion und Wartungsfreiheit sind erforderlich, svas praktisch nicht erreichbar ist. Verklemmen sich die Vcrbindunasteile oder kommt es zu Ermüdungsbrüclien in den Isolierplatten, insbesondere an den def-kten Verbindungsteilen, kann es zum Auftreten von Lecks im Membrantank kommen mit der Folge, el j Ij das gespeicherte Flüssiggas zum äußeren starren Vl'-iuel dui :hdringt, was zu dessen Bruch führen kann, da der Mantel aus Kostengründen nicht aus ka!''-'hem Stahl gefertigt ist. Um die Gefahr von 7v.ansiuniien im Spali zwischen benachbarten Platten fein sind mit den Schenkeln der Sch enenu. schweißt. Dies bewirkt eine gewebe -"^ ' r und erleichtert die Verbindung der ^kl'lt J ™; den Verbindungsschienen. Insbesondere «-»" J; St« der Verbindungsschienen einen Sch.u tf . P hau läßt sicn das Verschweißen der Dcck.a. Jr; η Iu mit den Schenkeln der Verbmdungssch.e, u , mit Hilfe von Schweißmaschinen bewerkskll.LUi auf den Schienen geführt werden.
Ferner ist es vorteilhaft wenn die ^ Länesnuten zur Halterung au den äußeren V >n dunusschienen aufweisen, in d,e deren Stege ..ngru fen ~ Sie lassen sich so nicht nur auf den dunusschicnen halten, sondern können
h d..
zwischen
SSrniedrig-Iu halten, muß der Spalt mi,'S 15 ^f^^^^ ^ffiS scn:,„. nicht tragfähiyem Wärmeisoiationsmatenal. ler. Auf der. Sugk»£.U η ^md,TS ,,sU:
, n. Weichschaumkunstslott ausgefüllt sein, damit er vorgesehen sein ^£^ d üuß(.rL.n Verhini; stirnkantenbcwegungen der Platte folgt. Halterung uer Ful^ tutktju Atlbrinuunu er-
,)er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dungsschi^en ^«ahrUsta ^u
,.,■,meisolier.cn zweimaligen Membrantank deren- 2o ,'„lg durch em^ac hj.s Λ uts u.U „;;:.., ncnanntcn Art mit einer inneren und einer au- Die zur \crwuiuuuu
.. Meinbranschale zu schaffen, bei welchem eine line Sicherheit gegen Bruch und Ermüdung an den rindungssiellen der Platten untereinander und ,!em äußeren Mantel erwartet werden kann und ..n Hersteilung ebenlalls einfach und preisgünstig .■!ich ist.
,„ Losunu dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei .]Ullu„. ,^
r. eingangs genannten Membrantank Mir. daß ein ^^^-Λ der stützrahmen über Slützbi.cke am vrahmen in Form eines Gi.terwerks aus 1.·. isten 30 .^ x«r ' f & ^
•m äußeren Mantel und auf diesem eine enispre- auixrcn λι.η _ .
kommenden Isolierplattcn
können in bekannter Weise bei ihrer Herstellung evakuiert und oder mit einem chemisch neutralen Gas gespült sein. Dann ist es zweckmäßig, wenn die äußeren und inneren Decktafcln jeder Platte längs ihrer Seitenwände dichtend miteinander verbunden
sind.
Um das gleichmäßige Ausrichten der Leisten des Gilterwerks zu erleichtern, sieht eine weitere Ausbil-
;, ,lern äußeren Mantel und auf diesem p
e nde äußere Rahmcnkostruktion aus äußeren Ver-1-. ,diingsschienen befestigt ist. mit denen die äußeren ' cktafcln an ihren Rändern unmittelbar unter BiI-1! :!ig der äußeren Mcmbranschale verbunden sind. v.o/u für die Platten öffnungen in dem Gitterwerk -.irgesehen sind, in denen die Platten unter Belas-■■■.lng eines gleichmäßigen Spaltes angeordnet sind. c'jr mit Füllstücken aus belastbarem Wärmeisola- ! onsmaterial ausgefüllt ist, wobei auf den Füllstükken eine entsprechende innere Rahmenkonstruktion ..us inneren Verbindungsschienen befestigt ist. mit denen die inneren Decktafeln an ihren Rändern unmittelbar unter Bildung der inneren Mcmbranschale verbunden sind.
Diese Ausbildung des Membrantanks hat den Voricil. daß die Platten und ihr Wärmeisolationskern an einer Verbiegung unter dem Linfluß der Temperatur des Flüssiggases gehindert sind, so daß es auch keiner Dehnungsverbindungen für die Decktafeln und keiner Dehnungsfugen für die Membrynschalen sowie keiner nachgiebigen Befestigungsteile für die Abstützung der Platten am äußeren Mantel bedarf, wodurch die Probleme, die bei den bekannten Membrantanks auftreten können, entfallen.
Hat der Membranbehälter ebene Wandflächen, so sollen deren Isolierplatten einen Kern aus belastbarem Wärmeisolationsmatcrial enthalten und die an den Kanten und Ecken vorcesehenen üblicherweise ge-
—-- I.-.»1·.>,..,„ „HiT mit denen der
des Stützrahmens vom äußeren Mantel eingestelli werden kann. Diese Ausbildung ist besonders dann vorteilhaft, wenn der starre äußere Mantel I nregelmäßigkeiten in Form von Wellungen aufweisen sollte. Zur zusätzlichen Abstützung ι!>τ Isolierplatten können weitere Leisten vorgeseher sein, deren Stütztlächen mit den Stützflächen der Leisten des Slützrahmens fluchten.
Als günstig hat sieh schließlich auch bei dem zweisehaligen Membrantank nach der Erfindung erwiesen, wenn der äußere Mantel auf seiner Innenseite mit einer belastbaren wärmeisolierenden Konstruktion ausgekleidet ist. deren Innenfläche die Platten 45 zusätzlich abstützt. Dann können die zusätzlichen Leisten entfallen. Eine solche belastbare wäimeisolierende Konstruktion weist vorzugsweise Bereiche aus einem Hartschaumkunststoff auf. die durch tragende Rahmen aus massiven isolierenden Tafeln ab-
50 gegrenzt sind.
Die F.rfindung isi im folgenden an Hand ein.'r schematischen Zeichnung an einem Ausführunusbeispiel näher erläutert, in der zeigt
Fig. I einen teilweise weggebrochen gezeichneten 55 Teilquerschnitt eines Membrantanks gemäß dur Erfindung.
Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch eine
Membrantankkante und
perspektivische Darstellung eines d i I
... _ __ ge- F i g. 3 eine r^. M^ —
krümmten Platten vorzugsweise mit lockerem oder.60 Kreuzungspunktes, an dem vier Isolierplatten zusam-
elastisch nachgiebigem Wärmeisolationsmaterial aus- 'nensloßen.
Der Membrantank 2 gemäß F i g.
gefüllt sein.
Auch beim erfindungsgemäßen Membrantank ist es vorteilhaft, wenn die äußeren Decktateln an den Rändern überstehen, um so leichter mit den Verbindungsschienen verbunden werden ?u können.
Vorzugsweise haben die Verbindungsschienen einen T-fönnigen Querschnitt, und die Ränder der Deckta-
f.3 und 2 ist zweischalig aus an einem äußeren starren Mantel 4 abgestützten wärmeisolierenden Platten 9 und 9 a gebildet, deren durch einen Kern 6 aus Wärmeisolationsmaterial, beispielsweise Balsaholz. voneinander getrennte, dem Mantel 4 zuucwandtc äußere Decktafeln S zu einer äußeren Membranschale 3 und deren
dem Behälterinneren zugewandte innere Dccktafeln 7 /u einer inneren Membranschale 1 jeweils an ihren Riindern mittelbar miteinander llüssigkcitsdicht verbunden und gegenüber dem äußeren Mantel 4· abgestützt sintl. Die äußere und die innere Deeklafel jeder Platte sind um ihre Stirnseiten herum durch Scitenwändc IO dicht miteinander verbunden. Zur Verbindung der äußeren und inneren Decktafeln benachbarter Platten miteinander ist ein Stützrahmen in lorni eines Gitterwerks auf !.eisten 5 an dem äußeren Mantel 4 und auf diesen eic entsprechende äul.k-ic Rahmenkonstruktion aus T-Iörmigen äußeren Vcibmdungssehiencn 12 befestigt, mit deren Schenkeln 13 die äußeren DecklafelnS an ihren Rändern unmittelbar unter Bildung der äußeren Mernbranschale 3 verschweißt sind, wo/u für die Platten 9 und 9α sowie die Randplatten 28 öffnungen in dem Gitterwerk vorgesehen sind, in denen die Platten unter Belastung eines gleichmäßigen Spalt.s ungeordnet sind, der mit lüllsiücken 16 aus belastbarem W'ärmeisolalionsniaterial. beispielsweise Balsahol/. ausgefüllt ist. Auf den Füllsiücken 16 ist eine entsprechende innen· Rahmenkonstruktion aus inneren. T-Iörmigcn Verbindungsschienen 19 befestigt, mit deren Sdi.nkein 2(1 die inneren Decktafeln 7 an ihren Riindern uiimiilcll'iir unter Bildung der inneren Yiembiaaschal· 1 verschweißt sind. Die Füllslücke 16 weisen Längsnuten 17 /<u Halterung auf den äul\-ren \ eibindungsschienen S2 auf, in die deren Stege 14 cinureife-t-.. Die äußeren Decktafeln 8 der Planen 9 raten über die Seilenwimde 10 des Kerns 6 aus Wärmcisolauonsmaterial hinaus, damit jede Platte innerhalb einer .öffnung des Gtlterwerks so angcoulnet w-;den kanu, daß ihre Randabschnitte 11 die Leisten? teilweise überdecken und bis zu den Schenkeln der VcrbiivJungssehiener. 12 reichen. Die Decktafeln und du· Verbindungsschienen bestehen aus einen: duktilen Werkstolf. wie einer F.isen-Nikkel-l.egienmg. die sich durch einen niedrigen YVäiinedehnungskoefiizientcn auszeichnet. Die Verbindungsscliiencn haben am Siimende ihrer Stege eine Vcrdickung 15. die einen Schienenkopf bildet, auf der eine Schweißmaschine beim Verschweißen der Decktafeln mit den Verbiniiungssehiencn geführt werden kann. Im Grund der l.iingsnut 17 weist das Füllstück 16 zur besseren Halterung auf den äußeren Verbindungsschienen 12 noch eine Klemmfeder 18 auf. die über die Verdickung 15 der Verbinduntisschiene schnappt.
Die 1 eisten 5 sind über Stützböcke 21. 22, 23 am äußeren Mantel 4 befestigt, mit denen der Abstand des Stützrahmens \om äußeren Mantel eingestellt werden kann. Diese bestehen aus einer an der Unterseite der Leiste 5 angreifenden Metallschiene 21 aus duktilem Werkstoff, einem diese abstützenden Hartholzklotz 22 sowie einem Schuh 23. in den der Hartholzklotz 22 eingreift. F i g. 3 entnimmt man. daß die Wände des Schuhs 23 Schlitze 24 aufweisen, durch die nicht dargestellte Schrauben in den Hartholzklotz 22 führen. Dadurch kann der Abstand zwischen der Stützfläche jeder Leiste 15 und dem starren iiußcren Mantel 4 innerhalb der durch die Länge der Schlitze 24 bestimmten Grenzen eingestellt werden, so daß die Stützflächen aller Leisten 5 in Fluchlung miteinander gebracht werden können. Sowohl die Schienen 21 als auch die Schuhe 23 haben dünne Steac 25 bzw. 26 an ihren Rändern, die nebeneinander zu liegen kommen und die ebenfalls aus duktilem Stahl gefertigt sind. Sie werden miteinander verschweißt, nachdem der Abstand der Leisten 5 vom äußeren
s Mantel 4 durch das Ausfluchten der Leisten 5 richtig eingestellt worden ist. Dort, wo sich die Leisten 5 des' Slützrahmcns kreuzen, ist eine kreuzförmige Metallschiene 27 vorgesehen.
Die I üllstücKc 16 dienen außer /ur Wärmeisolie-
:o rung in den Spalten zwischen benachbarten Platten dazu, diese in ihrer richtigen Lage zu halten und körnen daher auch als lührmigsstüeke zur Wirkung. Wenn im Gebrauch des Membrantanks /u hohe Beanspruchungen auftreten, ermöglicht es jedoch insbesondere an den Behälterrändern die Plastizität der Seilenwände 10. daß sich die Platten 9 bzw. 9 a in einem gewissen Ausmaß bewegen, damit sich die Randplatten 28 an den Kanten verformen können. Die Bewegungsniöglichkeil der Platten 9 kann dadurch vergröbert werden, daß man in ihnen F.iniagcn vorsieht, die /.B. aus verdichteter Isolierwolle bestehen und zwischen den Rändern der Füllslücke 16 und den Seilcnwänden 10 der Platten 9 angeordnet sind. Ferner kann man im Inneren der Platten 9. 9a und 28 nahe den inneren Decktafeln 7 jeweils einen Streifen aus Kupfer anordnen, der beim Verschweißen als Wärmesenke wirkt.
Wie man F i g. I entnimmt, können /wischen den Leisten 5 noch zusätzliche Stüt/böcke 29 voigesehen sein, die ebenso wie die anderen Stützböcke ausgebildet sind. Sie tragen selbstverständlich keine Verbindiingsvchienen 12. Den Raum 30 zwischen den Platten 9 und den Randplatten 28 einerseits sowie Jem äußeren Mantel 4 andererseits kann man mit loseiv· Wärmeisolalionsmaterial füllen, z. B. mit Schlackenwolle oder einem körnigen Isolierstoff. Man kann im Rann 30 auch eine belastbare Wärmeiso'Mlionskonstruklion vorsehen. Diese kann eine Ranmcnkonstruktion aus massiven lsoheivivHi Tafeln. /B Balsahol/. sein und Räume abgren.cn. die mit einen* stauen geschäumten Kunststoff. /.B. Polyurethan. ausgetülli sind. Sieht man eine solche belastbare Wärmcisolation auf der Innenseite des äußeren Man tels vor. sind die zusätzlichen Stülzböckc 29 nicht c; forderlich.
Der Kern f. der Phtlen 9 und die Füllslücke Id können au: beliebigem belastbarem Wärmcisolationsmaterial bestehen, das vorzugsweise einen relativ nieil rigcn Koeffizienten aufweisen soll, wie dies bcispicN-
weise bei Balsaholz der Fall ist. Grundsätzlich lasser sich jedoch auch Materialien mit höherem Wärme aiisdehnungskoeftizienten verwenden, wie bcispiels weise geschäumtes Polyurethan, dessen Wärmedel·, nungskoeffi/icm 5- bis Hlmal größer als der von BaI saliolz ist. Solches Wärmeisolationsmaterial verwen· det man. wenn die Platten ausgeschäuml sein sollen wobei man gegebenenfalls ein Bewehruntscitter vor sehen kann. Für die Lagerung oder den Transpor von verflüssigtem Lrdgas wird noch eine Glasfaser verstärkung zwischen den Rändern der Platten um den Seitenwänden vorzusehen sein. Um die Ncinimi der Platten, bei der Temperatur von Flüssiggasen in folge des steilen Temperaturgradientcn über die Ta feidicke durchzubiegen, entgegenzuwirken, könnet die Platten auch in Wabenkonstriiktion ausgcbüdc scir>. wobei die Wabenöffnungen auscoschäum! "^d
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Wärmcisolicricr zweischaliger Membrantank ojr Aufnahme liefsiedender verflüssigter Gase. T1 Jer aus an einem äußeren Mantel abgestützten vvänneisolierenden Platten gebildet ist, deren .lurch einen Kern au:; Wärmeisolaiionsmaterial voneinander getrennte, dem Mantel zugewandte äußere Decktafeln und deren dem Behälterinneren zugewandte innere Dccktafeln jeweils an ihren Rändern mittelbar miteinander HüssigU-itsdicht verbunden sind, wobei ein verbleibender Spalt zwischen den benachbarten Stirnseiten der Platten mit Wänneisolationsmaterial ausgefüllt ist. dadurch gekennzeichnet. daß ein Stützrahmen in Form eines Ginerwerks aus Leisten (5) an dem äußeren Mantel (4) und auf diesem eine entsprechende äußere Rahmenkonstruktion aus äußeren Verbindungsschienen (12) bete- --tigt ist. mit denen die äußeren Dccktafeln (8) an ihren Rändern unmittelbar unter Bildung der äußeren Mcmbranschale (3) verbunden sind, wozu für die Platten (9, 9«. 28) öffnungen im Gitterwerk vorgesehen sind, in Jenen die Platten unter as Belassung eines gleichmäßigen Spaltes angeordnet sind, der mit Füllstücken (16) aus belastbarem Wäimeisolalionsmaterial ausgefüllt isl. wobei auf den Füllstüeken (16) eine entsprechende innere Rahmenkonstruktion aus inneren Verbindungsschienen (19) befestigt ist, mit denen die inneren DecktaUlii (7) an ihrer. Rändern unmittelbar unter Bildung der inneren Membranschale (I) verbunden sind.
2. Membrantank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschienen (12, 19) einen T-förmigen Querschnitt haben und die Ränder Jcr Decklafeln (7, 8) mit den Schenkeln (13. 20) der Schienen verschweißt sind.
3. Membrantank nach Anspruch 1 oder 2, da- <t" durch gekennzeichnet, daß die Füllstücke (16) Längsnuten (17) zur Halterung auf den äußeren Verbiiulungsschienen (12) aufweisen, in die deren Stege (141 eingreifen.
4. Membrantank nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren und inneren Decktafcln (8. 7) jeder Platte (9, 9 «, 28) längs ihrer Seitenwände (10) dicht miteinander verbunden sind.
5. Membrantank nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen über Suitzböcke (21. 22, 23) am äußeren Mantel (4) befestigt ist. mit denen der Abstand des Stülzri'linuns vom äußeren Mantel (4) eingestellt werden kann.
6. Membrantank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Abstützung der Platten (9. 9 a) weitere Leisten (29) vorgesehen sind, deren Stützflächen niit den Stützflächen de; 1 eisten (5) des Stülzrah- fio mens fluchten.
7. Membrantank nach einem der Ansprüche I his 5. dadurch gekennzeichnet, daß der äußere· Mantel (4) auf seiner Innenseite mit einer belastbaren wärmeisoliercnden Konstruktion ausgeklei- r'5 del ist. deren Innenlläche die Platten (9. 9<r. 28) Zusätzlich abstützt.
8. Membrantank nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die belastbare wärmcisolirrende Konstruktion Bereiche aus einem Hanschaumkunststoff aufweist, die durch tragende Rahmen aus massiven isolierenden Tafeln abgegrenzt sind.
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