PL230344B1 - Pojemnik do przechowywania materiałów luzem - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest pojemnik do przechowywania materiałów luzem, zawierający konstrukcję wsporczą (1), na której osadzone są panele ścienne (2), przy czym szereg paneli ściennych (2) tworzy jeden segment obwodowy, który w przekroju poprzecznym stanowi figurę zamkniętą, określającą komorę pojemnika, przy czym panele ścienne (2) stanowią konstrukcję kratownicową z szeregiem wsporników poziomych (4) i pionowych (3), pokrytą obustronnie płaskim arkuszem, charakteryzuje się tym, że panele ścienne (2) są uszczelnione płynowo, a we wspornikach poziomych (4) i/lub pionowych (3) paneli ściennych (2) utworzone są otwory (6), przez które dostarczany jest do wnętrza paneli ściennych (2) płyn chłodzący z układu przeciwpożarowego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pojemnik do przechowywania materiałów luzem, w szczególności silos lejowy, zwłaszcza silos lejowy z prostokątną komorą, przeznaczony do przechowywania materiałów sypkich, takich jak ziarna zbóż, kukurydzy, roślin strączkowych, mający za zadanie zabezpieczać przed rozprzestrzenianiem się ognia i ułatwiać jego gaszenie.

Silosy lejowe służą do krótkotrwałego i/lub długotrwałego magazynowania materiałów sypkich, w szczególności do magazynowania ziarna zbóż, jak również jako zbiorniki buforowe w procesach dosuszania. Silosy lejowe znane ze stanu techniki, w ogólności mają postać zamkniętej od góry komory, połączonej od spodu z lejem silosowym, przez który zapewnione jest grawitacyjne opróżnianie komory. Osadzone są z reguły na nogach stanowiących konstrukcję nośną, co pozwala na całkowite opróżnienie komory. Znane silosy lejowe zapewniają bardzo dobre jakościowo magazynowanie materiałów sypkich. Mogą one być ustawione pojedynczo lub grupowane w baterie po klika sztuk. Silosy lejowe o prostokątnej komorze pozwalają na gęste upakowanie przy budowie baterii silosów, a jednocześnie zapewniają optymalizację konstrukcji podczas ich wznoszenia. Prostokątny silos lejowy, posiadający prostokątną w przekroju poprzecznym komorę oraz prostokątny w przekroju poprzecznym lej zsypowy, zwężający się do dołu z prostokątnym ujściem, znany jest między innymi z amerykańskich patentów o numerach US3071297A oraz US4282988A. Silosy tego typu mogą być wykorzystywane w energetyce do przechowywania biomasy pozaleśnej. W niektórych zastosowaniach silosy mogą służyć do przechowywania trocin, zrębków, peletów, pyłu drzewnego, rozmaitych surowców procesów przemysłowych (np. granulatów tworzyw sztucznych, paszy zwierzęcej, itp.). Osobną grupę silosów stanowią silosy o ograniczonej zawartości tlenu, w których przechowywane są zwyczajowo zboża lub inne materiały organiczne, które mogą się utleniać lub reagować w inny sposób przy kontakcie z powietrzem, co z kolei może powodować pogorszenie ich jakości. Tego rodzaju silosy o ograniczonej zawartości tlenu stanowią szczelną konstrukcję i są z reguły wyposażone w uszczelnione zawory, które są zamykane po napełnieniu silosu, w celu uniemożliwienia wymiany powietrza podczas przechowywania.

Jednym z najistotniejszych problemów napotykanym w dziedzinie magazynowania materiałów z wykorzystaniem silosów, są ich pożary, które są niezwykle trudne w gaszeniu, a przy tym relatywnie trudne w detekcji na wczesnym etapie jego wystąpienia. Pożary silosów spowodowane są z reguły kilkoma niezależnymi czynnikami. Jednym z nich jest samonagrzewanie się przechowywanego materiału. Samonagrzewanie może mieć swoje podłoże w różnych procesach utleniania lub aktywności biologicznej, które mogą prowadzić do pirolizy i samoistnego zapłonu. Przy tych czynnikach mamy do czynienia z pożarem przebiegającym w środowisku ograniczonego dostępu tlenu, przy czym źródło ognia występuje zazwyczaj głęboko wewnątrz komory silosu, co utrudnia znacząco jego detekcję. Samozapłon w warstwie przechowywanego materiału wymaga zdecydowanie niższej temperatury, niż samozapłon tego samego materiału w postaci rozproszonej. Przykładowo pył drzewny w postaci rozproszonej może zapalić się w temperaturze 470°C, przy czym ten sam pył drzewny w postaci warstwy przechowywanej w silosie może zapalić się już w temperaturze 260°C. W dziedzinie techniki opracowano systemy detekcji pożarów w objętości silosu oparte na pomiarze stężenia gazów wewnątrz komory, takich jak CO, CO2, czy CH4, w połączeniu z pomiarem temperatury wewnątrz silosu. Kombinacja tych informacji pomiarowych pozwala na wykrycie pożaru w silosie na relatywnie wczesnym etapie jego wystąpienia.

Gaszenie pożarów silosów okazuje się dość skomplikowanym procesem, przede wszystkim ze względu na utrudniony dostęp do źródła pożaru. Co więcej, pożary silosów stanowią względnie rzadkie zdarzenia dla większości ekip pożarniczych i ratowniczych, a różnią się od konwencjonalnych pożarów na wiele sposobów. Jednym z najbardziej spektakularnych zdarzeń pożarniczych w silosach, był pożar silosu wypełnionego peletem drzewnym (85 m wysokości) w duńskim porcie Esbjerg na przełomie lat 1998/1999, którego gaszenie trwało przeszło 9 miesięcy, co ukazuje skalę i wagę podnoszonego problemu. Najwięcej problemów sprawia gaszenie pożaru tlącego się w głębi materiału. Wynika to z faktu, że dostęp do źródła pożaru jest bardzo ograniczony, a samo wykrycie zapalenia jest dość trudne i rzadko występuje na wczesnym etapie rozwijania się pożaru, przez co może się on znacząco rozprzestrzenić przed wykryciem. Co więcej pożar taki może rozprzestrzenić się na górną otwartą przestrzeń silosu stwarzając zagrożenie dla sąsiadujących konstrukcji, jak również sprzętu asystującego, np. podajników taśmowych.

W dziedzinie techniki opracowano kilka technologii i metodologii gaśniczych dedykowanych dla tak nietypowych zdarzeń pożarniczych. Pierwszą z nich jest inertyzacja obszaru wewnętrznego silosu gazem obojętnym, takim jak azot, czy dwutlenek węgla, w celu wyparcia tlenu i obniżenia temperatury

PL 230 344 Β1 przechowywanej masy. Technikę tą można zastosować na bardzo wczesnym etapie pożaru, gdyż nie wpływa ona na przechowywany materiał, natomiast sama akcja gaśnicza jest rozciągnięta znacząco w czasie. W tej technologii gaśniczej należy jednak uważać na tworzenie się elektryczności statycznej oraz kryształków lodu. Co więcej, dwutlenek węgla może przyczynić się do produkcji tlenku węgla, co może z kolei powodować wzrost rozwoju pożaru. Jeżeli mamy do czynienia z pożarem niewielkiego silosu lub takiego, w którym przechowywany jest materiał wilgotny, bądź odporny na wilgoć (nie zaleca się gaszenia peletów biomasy wodą, gdyż może prowadzić to do napęcznienia materiału i w konsekwencji uszkodzenia mechanicznego konstrukcji silosu), do gaszenia pożaru można zastosować pianę lub wodę. Zastosowanie piany jest szczególnie pożądane gdy mamy do czynienia z pożarem górnej przestrzeni silosu, gdyż piana pożarnicza wypełnia tą przestrzeń i zapobiega dalszemu wnikaniu tlenu w dół przechowywanego materiału. Co więcej, taka piana pożarnicza może zawierać surfaktanty poprawiające jej wnikanie w materiał.

Z opisu amerykańskiego patentu US3292324A znana jest bateria silosów z szeregiem prostokątnych komór i prostokątnych lejów zsypowych. Prostokątne komory rozmieszczone są w sąsiedztwie i są zaopatrzone w kołnierze, które łączone są techniką spawania za pośrednictwem pasków rozdzielających. Paski rozdzielające zwiększają wytrzymałość komór silosów, które wytworzone są z cienkiej blachy i przez to posiadają ograniczoną wytrzymałość, w szczególności na działanie skupionych sił ścinających. Paski rozdzielające mogą posiadać szereg otworów rozmieszczonych wzdłuż paska, które pozwalają na przełożenie przez nie ręki pracownika, a tym samym ułatwiają wznoszenie silosów. Na obwodzie baterii silosów może być rozmieszczona belka kratownicy, do której przyspawane są paski rozdzielające. Na belce kratownicy może być przymocowany panel zewnętrzny, na przykład z falistej blachy. Pomiędzy panelem zewnętrznym i ścianą komory silosu tworzy się przestrzeń, która może być wypełniona lekkim materiałem ognioodpornym, takim jak spieniony beton. Rozwiązanie takie ma na celu zapewnić ognioodporność konstrukcji baterii silosów.

W amerykańskim patencie US2558694A ujawniono zbiornik do przechowywania materiałów łatwopalnych, który zapewnia chłodzenie przechowywanego materiału i może być umieszczany na terenie otwartym lub w pomieszczeniach. W cytowanym rozwiązaniu cel ten zrealizowano zapewniając zbiornik o podwójnych ścianach, które określają przestrzeń wewnętrzną, w której przechowywany jest materiał łatwopalny oraz przestrzeń pośrednią, w której utrzymywana jest i cyrkulowana ciecz chłodząca, na przykład woda. Przestrzeń pośrednia może być podłączona do układu cyrkulacji cieczy chłodzącej za pośrednictwem odpowiednich zaworów, które mogą być zaworami z materiałami uszkadzalnymi w podwyższonej temperaturze, tak że zapewniona jest dodatkowa funkcja gaszenia powstałego ewentualnego pożaru, cieczą przechowywaną w przestrzeni pośredniej zbiornika.

Problemem technicznym stawianym przed niniejszym wynalazkiem jest zapewnienie takiego pojemnika do przechowywania materiałów luzem, w szczególności silosu lejowego, który będzie stanowił konstrukcję lekką, łatwą w transporcie i montażu, będzie zapewniał gaszenie pożaru na wczesnym etapie jego wykrycia, pozwoli odseparować komorę silosu z wykrytym pożarem od pozostałych komór i będzie zapewniał dodatkowe schładzanie ścian silosu, ograniczając zasięg pożaru i minimalizując straty wywołane tym pożarem. Nieoczekiwanie wspomniane problemy techniczne rozwiązał prezentowany wynalazek.

Przedmiotem wynalazku jest pojemnik do przechowywania materiałów luzem, zawierający konstrukcję wsporczą, na której osadzone są panele ścienne, przy czym szereg paneli ściennych tworzy jeden segment obwodowy, który w przekroju poprzecznym stanowi figurę zamkniętą, określającą komorę pojemnika, przy czym panele ścienne stanowią konstrukcję kratownicową z szeregiem wsporników poziomych i pionowych, pokrytą obustronnie płaskim arkuszem, charakteryzujący się tym, że panele ścienne są uszczelnione płynowo, a we wspornikach poziomych i/lub pionowych paneli ściennych utworzone są otwory, przez które dostarczany jest do wnętrza paneli ściennych płyn chłodzący z układu przeciwpożarowego. W korzystnej realizacji wynalazku konstrukcja wsporcza zawiera nogi, korzystnie cztery, a pojemnik stanowi silos z umieszczonym wewnątrz komory lejem zsypowym, korzystnie o przekroju okrągłym. W kolejnej korzystnej realizacji wynalazku komora pojemnika posiada prostokątny przekrój poprzeczny. W następnej korzystnej realizacji wynalazku cztery panele ścienne tworzą jeden segment obwodowy komory pojemnika, przy czym szereg segmentów obwodowych rozmieszczonych jest w stos w szyku wertykalnym tak, że zapewnione jest szczelne połączenie płynowe wewnętrznych komór paneli ściennych. Korzystnie najniższy segment obwodowy komory pojemnika posiada panele ścienne wyposażone w zawory zasilające. Równie korzystnie najwyższy segment obwodowy komory pojemnika posiada panele ścienne wyposażone w zawory odpowietrzające i/lub przelewowe, rozmieszczone

PL 230 344 Β1 w górnym wsporniku poziomym. W korzystnej realizacji wynalazku pojemnik zawiera czujniki wykrywające pożar, korzystnie czujnik gazów wybranych z grupy obejmującej CO, CO2, CHL, i/lub czujnik temperatury wewnątrz pojemnika. W następnej korzystnej realizacji wynalazku pojemnik zawiera szereg komór pojemnika, rozmieszczonych w regularną siatkę. W kolejnej korzystnej realizacji wynalazku wypełnienie płynem chłodzącym paneli ściennych sterowane jest z układu elektronicznego tak, że każda ściana komory pojemnika jest wypełniania indywidualnie.

Pojemnik do przechowywania materiałów luzem według niniejszego wynalazku, dzięki zastosowaniu paneli ściennych o konstrukcji kratownicowej, stanowi wytrzymałą i zarazem lekką i łatwą do wznoszenia konstrukcję pojemnika. Może on być grupowany w baterie silosów, w których poszczególne komory dzielą ze sobą panele ścienne. Wytworzenie paneli ściennych z odpowiednią szczelnością pozwala na wypełnienie ich cieczą chłodzącą. Co więcej zapewnienie otworów w panelach ściennych umożliwia transport cieczy chłodzącej wewnątrz paneli ściennych, a połączenie paneli w ściany komory jest zrealizowane zapewniając szczelne połączenie płynowe, co umożliwia transport płynu chłodzącego do wszystkich paneli ściennych. Zastosowanie układu przeciwpożarowego wyposażonego w układ elektroniczny zapewniający sterowanie układem, pozwala na niezależne wypełnianie poszczególnych paneli ściennych od dołu konstrukcji, co w efekcie pozwala odseparować jedynie tę komorę pojemnika, w której wykryto pożar. Pożar w komorach wykrywany z kolei jest za pośrednictwem czujników stężenia gazów wewnątrz komory oraz czujników temperatury w komorach. Kombinacja tych sygnałów pozwala na skuteczne wykrycie pożaru na wczesnym etapie jego powstania. Zawory odpowietrzające zlokalizowane w górnej części najwyższego segmentu obwodowego komory pojemnika umożliwiają wydostanie się powietrza z komory wewnętrznej paneli ściennych podczas napełniania ich cieczą chłodzącą. Z kolei zawory przelewowe, również zlokalizowane w górnej części najwyższego segmentu obwodowego komory pojemnika pozwalają na przelewanie się cieczy chłodzącej przez górną powierzchnię paneli ściennych, a tym samym gaszenie odpowiednich komór zajętych ogniem, z jednoczesnym schładzaniem konstrukcji pojemnika.

Przykładowe realizacje wynalazku zaprezentowano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok aksonometryczny panelu ściennego pojemnika według jednej realizacji niniejszego wynalazku, fig. 2 przedstawia inny schematyczny widok aksonometryczny panelu ściennego z fig. 1, natomiast fig. 3 przedstawia schematyczny wykrojony widok aksonometryczny pojemnika do przechowywania materiałów luzem według jednej realizacji niniejszego wynalazku.

Przykład

Nieograniczający przykład realizacji niniejszego wynalazku został przedstawiony na figurach od 1 do 3. Na figurze 3 przedstawiono schematyczny wykrojony widok aksonometryczny pojemnika do przechowywania materiałów luzem według jednej z możliwych realizacji niniejszego wynalazku. W tym przykładzie pojemnik do przechowywania materiałów luzem przyjął postać silosu lejowego osadzonego na konstrukcji wsporczej 1.

Konstrukcja wsporcza 1 zawiera belki wspornikowe oraz cztery nogi zapewniające odpowiednie posadowienie silosu lejowego na stabilnym podłożu. Przedstawiony silos posiada komorę pojemnika, która definiowana jest przez obwodowo rozmieszczone panele ścienne 2. Cztery panele ścienne 2 umieszczone są na konstrukcji wsporczej 1 i są ze sobą połączone techniką spawania, tworząc pojedynczy segment obwodowy komory pojemnika. Pojedynczy segment obwodowy komory pojemnika posiada w przekroju poprzecznym kształt prostokątny. Liczba paneli ściennych 2, jak i figura, którą tworzą, nie stanowią w tym przypadku żadnego ograniczenia, a podane są jedynie jako jeden z możliwych przykładów realizacji niniejszego wynalazku. Szereg takich segmentów obwodowych komory pojemnika umieszczanych jest w stos, jeden na drugim, tak że tworzą wysoką komorę pojemnika. W przykładzie realizacji przedstawionym na fig. 3 wyróżniono sześć segmentów obwodowych umieszczonych w stos, jeden na drugim. Pojedyncze panele ścienne 2 zostały szczegółowo zobrazowane na figurach 1 i 2. Każdy panel ścienny 2 stanowi samonośną konstrukcję kratownicową, w której można wyróżnić szereg wsporników poziomych 4 oraz co najmniej dwa wsporniki pionowe 3. W przykładzie realizacji przedstawionym na fig. 1 i 2 każdy panel ścienny 2 zawiera dwa wsporniki pionowe 3 oraz cztery wsporniki poziome 4. Konstrukcja kratownicowa panelu ściennego 2 obłożona jest obustronnie arkuszem płaskiego materiału 5, na przykład cienkim arkuszem blachy. Arkusze płaskiego materiału 5 oraz wsporniki pionowe 3 i poziome 4 są tak ze sobą połączone, że tworzą wewnątrz panelu ściennego szczelną komorę płynową. Każdy wspornik poziomy 4 i pionowy 3 wyposażony jest w szereg otworów 6. W przykładzie realizacji przedstawionym na fig. 1 i 2 każdy wspornik poziomy 4 i pionowy 3 zaopatrzony jest w dwa otwory 6. Panele ścienne 2 są łączone ze sobą w taki sposób, żeby tworzyć komorę pojemnika,

PL 230 344 Β1 a przy tym aby zapewnione było szczelne połączenie płynowe pomiędzy sąsiadującymi panelami ściennymi 2, w szczególności pomiędzy ich komorami wewnętrznymi. Taki silos lejowy wyposażony jest dodatkowo w układ przeciwpożarowy (nie pokazano), który przyłączony jest płynowo do paneli ściennych 2, w szczególności do najniższego segmentu obwodowego komory pojemnika. Do tego celu w najniższym segmencie obwodowym komory pojemnika, w dolnych wspornikach poziomych 4 paneli ściennych 2 przewidziano zawory zasilające, połączone funkcjonalnie z układem przeciwpożarowym w taki sposób, że możliwe jest indywidualne napełnienie poszczególnych ścian komory pojemnika. W ogólności taki układ przeciwpożarowy będzie zawierał zasobnik w płyn chłodzący, układy pomp dozowania i cyrkulacji, układ elektroniczny, zapewniający sterowanie układu przeciwpożarowego. Odpowiednio w najwyższym segmencie obwodowym, w górnych wspornikach poziomych 4 paneli ściennych 2 przewidziano zawory odpowietrzające i/lub przelewowe. W przedstawionym silosie lejowym przewidziane są również czujniki wykrywające pożar, połączone funkcjonalnie z układem przeciwpożarowym, w szczególności z układem elektronicznym. Czujniki wykrywające pożar mogą stanowić czujniki gazów, takich jak CO, CO2, CHL oraz czujnik temperatury wewnątrz pojemnika. Gdy czujniki wykryją przekroczone stężenie odpowiednich gazów i/lub podwyższoną temperaturę wewnątrz pojemnika układ elektroniczny rozpocznie procedurę schładzania pojemnika i jego gaszenia.

Przedstawiony w przykładzie realizacji silos lejowy może stanowić jeden z siatki silosów lejowych rozmieszczonych w szyku prostokątnym tak, że komory pojemników sąsiadują ze sobą, a panele ścienne 2 stanowią ściany wewnętrzne sąsiadujących komór pojemników. W takim przypadku, w sytuacji wystąpienia pożaru materiału w jednej z komór silosowych, za pośrednictwem czujników pożarowych uruchamiany jest układ przeciwpożarowy, który powoduje wypełnienie komór wewnętrznych odpowiednich paneli ściennych 2, płynem chłodzącym, na przykład wodą. Woda jest nalewana od dołu konstrukcji. Powietrze wypychane podczas napełniania wydostaje się na zewnątrz dzięki zaworom odpowietrzającym usytuowanym na górnym segmencie obwodowym. Po napełnieniu komór wewnętrznych paneli ściennych 2 woda przelewa się górą przez zawory nadmiarowe. Jeśli woda będzie pompowana nadal, cała przestrzeń między panelami ściennymi 2 będzie ulegała schładzaniu. Taki układ pozwala odseparować lokalny pożar w jednej z komór od pozostałych komór silosowych. Układ może działać napełniając całą baterię silosów lub jej część (np. kilka zbiorników). Ograniczenie zasięgu pożaru do wnętrza jednej komory minimalizuje straty wywołane pożarem.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pojemnik do przechowywania materiałów luzem, zawierający konstrukcję wsporczą (1), na której osadzone są panele ścienne (2), przy czym szereg paneli ściennych (2) tworzy jeden segment obwodowy, który w przekroju poprzecznym stanowi figurę zamkniętą, określającą komorę pojemnika, przy czym panele ścienne (2) stanowią konstrukcję kratownicową z szeregiem wsporników poziomych (4) i pionowych (3), pokrytą obustronnie płaskim arkuszem (5), znamienny tym, że panele ścienne (2) są uszczelnione płynowo, a we wspornikach poziomych (4) i/lub pionowych (3) paneli ściennych (2) utworzone są otwory (6), przez które dostarczany jest do wnętrza paneli ściennych (2) płyn chłodzący z układu przeciwpożarowego.
2. 2. Pojemnik według zastrz. 1, znamienny tym, że konstrukcja wsporcza (1) zawiera nogi, korzystnie cztery, a pojemnik stanowi silos z umieszczonym wewnątrz komory lejem zsypowym (7), korzystnie o przekroju okrągłym.
3. 3. Pojemnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że komora pojemnika posiada prostokątny przekrój poprzeczny.
4. 4. Pojemnik według zastrz. 1, znamienny tym, że cztery panele ścienne (2) tworzą jeden segment obwodowy komory pojemnika, przy czym szereg segmentów obwodowych rozmieszczony jest w stos w szyku wertykalnym tak, że zapewnione jest szczelne połączenie płynowe wewnętrznych komór paneli ściennych (2).
5. 5. Pojemnik według zastrz. 1 albo zastrz. 4, znamienny tym, że najniższy segment obwodowy komory pojemnika posiada panele ścienne (2) wyposażone w zawory zasilające.
6. 6. Pojemnik według według zastrz. 1 albo zastrz. 4, znamienny tym, że najwyższy segment obwodowy komory pojemnika posiada panele ścienne (2) wyposażone w zawory odpowietrzające i/lub przelewowe, rozmieszczone w górnym wsporniku poziomym (4).

   6 PL 230 344 Β1
7. 7. Pojemnik według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że zawiera czujniki wykrywające pożar w komorach.
8. 8. Pojemnik według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 7, znamienny tym, że pojemnik może stanowić jeden z siatki silosów lejowych rozmieszczonych w szyku prostokątnym tak, że komory pojemników sąsiadują ze sobą, przy czym panele ścienne (2) stanowią ściany wewnętrzne sąsiadujących komór pojemników.
9. 9. Pojemnik według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 8, znamienny tym, że panele ścienne (2) są wypełnione płynem chłodzącym i są sterowane układem elektronicznym tak, że każda ściana komory pojemnika jest wypełniona indywidualnie.