Usprawnienie w opróżnianiu zbiorników

Zastosowanie zbiorników, które mają wylot o kształcie hiperbolidalnym, pomogło przy procesie usprawnienia w opróżnianiu zbiorników. Zdecydowano się na kształt tego typu ze względu na to, że dzięki temu, że ściany stopniowo robią się coraz bardziej strome, to kontrakcja ma ograniczony stopień, czyli jednocześnie zmniejsza się tarcie o ściany (szczegółowy program egzaminu na uprawnienia budowlane).

Jeżeli padnie decyzja o zastosowaniu wylotów o kształcie hiperboloidalnym, ważne jest, żeby dobrze dobrać krzywiznę ścian. Ustalana jest ona przy pomocy zasady stałego stopnia kontrakcji powierzchni przekroju. Dzięki temu można zmniejszyć tarcie, które występuje pomiędzy cząsteczkami zsypywanego materiału, a także wystąpi mniejsze tarcie o ściany. Daje to prosty wynik – opór łączny przy wylocie hiperboloidalnym jest sporo mniejszy niż w przypadku wylotów o kształcie stożka czy ostrosłupa. Warto tutaj przytoczyć przykład jak to się ma w praktyce. W przypadku oporu wylotu hiperboloidalnego wynosi on ok. 40% oporu wylotu tradycyjnego o nachyleniu ścian 55-60° i 66% oporu wylotu o nachyleniu ścian 75°. Co za tym idzie? Węgiel może zsypywać się szybciej, równomiernie i w sposób ciągły (egzamin na uprawnienia architektoniczne). 

Gdzie można stosować wyloty o kształcie hiperboloidalnym? Na pewno w przypadku surowców niekohezyjnych, materiałów kohezyjnych (przede wszystkim mokrych). Warto zwrócić uwagę na to, że w Polsce zbiorniki z wylotami hiperboloidalnymi nie były stosowane w przemyśle.

Wieża węglowa dla systemu zasypowego znajduje się wewnątrz pomiędzy bateriami. Jest to konstrukcja dwuosiowo symetryczna. Niezależnie od tego, czy używane są zbiorniki prostokątne, czy cylindryczne, pozwala to na korzystniejsze rozwiązanie pod względem konstrukcji. Taka budowa oraz zbiorniki cylindryczne mają łączną pojemność na poziomie ok. 5000 t węgla wsadowego (egzamin ustny uprawnienia architektoniczne – pytania).

Konstrukcja wieży

Wieża węglowa składa się z następujących elementów:

– dwóch zbiorników cylindrycznych,

– rusztu z belek żelbetowych,

– nadbudowy nad zbiornikami,

– ramowej konstrukcji nośnej wozu zasypowego oraz pomieszczeń usługowych.

Zbiorniki cylindryczne mają średnicę ok. 15 m i wysokość ponad 20 m. Wewnątrz, pomiędzy zbiornikami są stalowe schody, które są głównym trzonem komunikacyjnym. Drugi element znajduje się w poziomie wylotów zbiorników wieży. Ruszt to krzyżujące się 4 belki w kierunku podłużnym w odstępach osiowych 4,11 m oraz 6 belek w kierunku poprzecznym w odstępach 2,60 m. Pomiędzy nimi dla każdego zbiornika zrobiono 15 stalowych wylotów. Dzięki użyciu rusztu, ciężar całkowity węgla, który jest magazynowany, przenoszony jest  na podporową konstrukcję zbiorników wieży, jako dwukierunkowo ramową z ryglami utworzonymi przez poprzeczne i skrajne podłużne belki rusztu oraz słupami ustawionymi z dwu stron wieży, a także na fundamenty wieży wykonane w postaci law żelbetowych. Nadbudowę wykonuje się ze stali i jest ona trójwymiarowa, a konstrukcja nośna opiera się na ławach fundamentowych w celu
uzyskania takich samych osiadań (materiały do egzaminu na uprawnienia architektoniczne).

Sposoby obliczenia elementów konstrukcji wieży

Wszystko wynika ze schematów statycznych. Cylindryczne zbiorniki oblicza się jako powłoki, które są zamocowane u podstawy i wzmocnione pierścieniem z żelbetu. W trakcie wykonywania obliczeń dotyczących zbiorników trzeba uwzględnić także obciążenia, które mogą wystąpić w przypadku pełnego i częściowego wypełnienia węglem, parcie wiatru oraz zmiany termiczne. Nie można zapomnieć o wpływie odkształceń przekroju poprzecznego na rozkład sił wewnętrznych. Krzyżujące się belki liczy się jako ruszt na obciążenie pionowe przy całkowitym wypełnieniu zbiorników.

Budowa wież, które będą posiadały prostokątne zbiorniki, wymaga, że trzeba użyć deskowania i rusztowania, na których budowę potrzeba jest dużo drewna, pracy, a także poświęconego czasu. Jako przykład można podać sytuację budowy rusztowania i deskowania dla wieży węglowej w systemie ubijanym – zużyto wówczas ok. 500-600 m3 drewna oraz ok. 30 ton stali.