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Bei der Erfindung handelt es sich um eine Anlage zur Raumüberwachung eines Vertikalrollenlagers, in dem Materialbahnrollen gestapelt sind und das durch einen automatischen Brückenkran betrieben wird. Bei der Erfindung handelt es sich ebenso um ein Vertikalrollenlager, in dem die Anlage gemäß Erfindung eingesetzt wird. Die hier dargestellte Erfindung steht in Verbindung zur vorherigen Patentanmeldung
FI 20120083 des gleichen Antragstellers.
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Der Rollentransport erfolgt im Papierrollenlager durch einen Brückenkran, in dem die aus Sicht ihrer Umdrehungsachse senkrecht stehende Materialbahnrolle, z. B. eine Papier, Tissuepapier- oder Kartonrolle, im Folgenden kürzer als Rolle bezeichnet, entweder durch eine Ansaugplatte von oben oder durch einen Zangengreifer an ihrer Ummantelung ergriffen wird. Ansaugplatten sind u. A. aus den Veröffentlichungen
SE 454350 ,
FI 971382 und
FI 96411 bekannt. Mechanische Greifer sind u. A. aus den Veröffentlichungen
DE 19716747 und
FI 120489 bekannt. Ein Vertikalrollenlager ist automatisiert und aus Sicherheitsgründen unbemannt.
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Das Ziel des Brandschutzes in Vertikalrollenlagern ist, den Wert großer Lagerbestände im Fall von Feuer zu schützen. Die Zerstörung eines vollständigen Bestandes mitsamt Gebäuden kann sogar zweistellige Millionenverluste verursachen. Der automatische Brandschutz in Vertikalrollenlagern beruht traditionell auf Sprinkler-Löschsystemen. Ein solches Löschsystem ist eine teure Investition und hat mehrere negative Auswirkungen. Sprinkler werden erst relativ spät ausgelöst, zu einem Zeitpunkt, an dem sich der Brand bereits ausgebreitet haben kann. Außerdem zerstört der Einsatz von viel Wasser Papierrollen, was immer zu hohen direkten und indirekten Schäden führt. Die Versorgungssicherheit versagt und die Kunden müssen sich unverzüglich nach einem neuen Lieferanten umsehen. Aus diesem Grund gibt es in vielen Vertikalrollenlagern kein automatisches Löschsystem. In einigen Lager gibt es Brandmeldesysteme, jedoch keine Sprinkler. Ein für große Flächen lückenlos wirksames Meldesystem ist aufgrund der hohen Anzahl an notwendigen Detektoren teuer, und eine Einsparungen bzgl. der Netzwerkdichte, also eine Verringerung an Detektoren, würde zwangsweise zu Ungenauigkeiten im Meldesystem führen. Somit wäre auch die Löschung ungenau, was seinerseits den Umfang des Wasserschadens vergrößern würde. Verschiedene Anwendungen von Sprinklersystemen sind z. B. aus den Veröffentlichungen
TW 200920441 und
WO 2009141316 bekannt.
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Ein Feuer breitet sich in einem weiten, zusammenhängenden Raum sehr schnell aus. In einem hohen Lager tragen vor allem die sich von den brennenden Materialbahnrollen lösenden Schichten sowie der Kamineffekt zur Brandausbreitung bei, weswegen mit der Brandbekämpfung rasch zu beginnen ist. Am kritischsten verhält es sich mit Tissuepapierlagern. Ein eventueller Brand müsste, wenn irgend möglich, bereits in seinem ersten Stadium entdeckt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit noch relativ gering. Vor allem in den Lager von heute, in denen die Rollenstapelhöhe bis zu 15 m beträgt, hat die frühe Erkennung große Bedeutung. Bei Überschreitung der kritischen Stapelhöhe mit nur 2 m vergrößert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Feuers bereits um das Vierfache.
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Eine der empfindlichsten Prozessphasen in Vertikalrollenlagern ist das Einbringen einer neuen Rolle. Beim Aufrollen können einzelne Funken oder heiße Partikel in die Rolle geraten, die während des Transports der Rolle in ihr schwelen und durch einen Luftzug entflammt werden können. Eine entsprechende Gefahrensituation entsteht beim Einbringen einer Rolle mit Hilfe einer Ansaugplatte. Diese verursacht zwischen den Materialbahnschichten von weichen Karton- und Tissuepapierrollen einen starken Luftzug. Die beste Methode der Brandverhinderung ist, Zündquellen möglichst früh zu erkennen und ihren Transport in das Lager zu verhindern. Diesbezüglich ist aus der Druckschrift
US 2009/0242157 die Anwendung einer Funkenerkennung an Aufwickeleinrichtungen von Rollenschneidern bekannt.
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Vor allem die Erkennung von Schwelbränden stellt hohe Anforderungen an das Meldesystem. Zur Branderkennung sind verschiedene Melder entwickelt worden. Das Lagerareal, in dem sich Rollenstapel befinden, ist meist um die 30 m × 80 m groß; es gibt jedoch auch größere Lager. Gemäß einer bekannten Technik werden die Melder an Lagerdecke und/oder -wände installiert. Die Überwachung eines so großen Raumes setzt eine hohe Anzahl von Melder voraus, wenn man zum Zeitpunkt der Branderkennung auch bereits die genaue Position des Feuers definieren möchte. Durch Einsatz von Linearmelder kann die Anzahl der benötigten Sensoren gesenkt werden. Lineare Wärmemelder sind vom Aufbau her einfach, reagieren jedoch erst bei Überschreitung eines bzgl. des Messgegenstandes gesetzten Grenzwertes. Da sich das Feuer jedoch in einiger Entfernung zum Messgegenstand befinden kann, kann es zum Zeitpunkt der Alarmauslösung bereits in ein schwer kontrollierbares Stadium eingetreten sein. Zur Erkennung von Bränden in ihrer Frühphase, in der der Temperaturanstieg noch gering ist, eignen sich besser Rauchmelder. Ein deckendes, fest integriertes Meldesystem ist jedoch sehr teuer und mit dem Anstieg der Anzahl der Melder steigt auch die Möglichkeit von Fehlalarmen. Feuermeldesysteme sind u. A aus den Veröffentlichungen
JP 2008004037 und
GB 2344175/9927386.4 bekannt.
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Der Operationsbereich des Krans ist geschlossen und der Zutritt während des Betriebs verboten. Es besteht jedoch immer die Möglichkeit, dass sich, wenn die Anlage z. B. nach einer Wartungsarbeit wieder in Betrieb gesetzt wird, noch jemand im Operationsbereich befindet. Diese Person befindet sich dann in Lebensgefahr. Es sind entsprechende Unfälle bekannt, bei denen Menschen ums Leben gekommen sind.
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Es können auch andere Ausnahmefälle vorkommen, wie etwa bei der Rollenstapelung, wenn die Stapelhöhe > 10 × Durchschnitt beträgt und/oder die Rollenenden zu konvex oder konkav sind. In solchen Fällen können die Rollenstapel umkippen. Im schlimmsten Fall können unter Einwirkung des Dominoeffekts auch nebenstehende Stapel umgerissen werden.
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Bei der Lösung gemäß der Erfindung überwacht eine sich am Kran befindliche Meldeanlage das Lager im Wesentlichen über seine gesamte Breite hinweg, und eine Melde-/Messanlage, die sich ebenfalls am Kran befindet, ermittelt die Lage des abweichenden Objekts in Längsrichtung der Brücke. Wenigstens einer der am Kran angebrachten Melder prüft die Umgebung auf Rauch und wenigstens einer auf Feuer. Am Wagen des Krans befindet sich eine Kamera, mit der Bilder vom Lager gemacht werden, die realzeitig von einem Bildverarbeitungsprogramm analysiert werden. An der Brücke des Krans befindet sich wenigstens ein Feuermelder, an/in dem ein Entfernungsmessgerät angebracht/integriert ist, mit dem die Position des Rauchs quer zum Lager festgestellt wird. Am Wagen ist wenigstens eine Kamera montiert.
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Mit der durch die Erfindung gebotenen Lösung wird eine Verringerung der bekannten Probleme angestrebt. Durch die Ausstattung des Krans mit einer oder mehreren Meldeanlagen kann die Detektoranzahl verringert werden, womit Investitionskosten gespart werden. Durch das Kombinieren verschiedener Detektoren zu einer Meldeanlage werden mehrere Vorteile erzielt. Anhand sensibler Rauchansaugmelder können Feueralarme bereits in einem frühen Stadium ausgelöst werden. Wenn wenigstens einer der Melder eine Infrarotkamera ist, kann das Brandnest rasch geortet und gleichzeitig noch vor Beginn der Löscharbeiten sichergestellt werden, dass sich keine Personen im Umkreis befinden. Mit einem am Kran angebrachten Meldesystem kann der Zustand des Lagers fortlaufend überwacht und analysiert werden. Bei der Erkennung von Abweichungen ist es möglich, umgehend Maßnahmen einzuleiten. Wenn z. B. bei der Bildanalyse ein bedrohlich schiefer Rollenstapel festgestellt wird, kann das weitere Aufstapeln von Rollen auf diesen eingestellt werden. Die Ausführungen der Erfindung sind sowohl für Kräne mit Ansaugplatten, als auch für solche mit mechanischen Greifern anwendbar.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs dargestellt ist. Im Folgenden wird die Erfindung detaillierter erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen
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ein Lager aus der Perspektive der Bewegungsrichtung der Kranbrücke darstellt, das mit aus dem Stand der Technik bekannten Meldesystemen ausgestattet ist,
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eine Ausführungsform der Erfindung in Bewegungsrichtung X der Kranbrücke darstellt,
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weitere Ausführungsformen der Erfindung in Bewegungsrichtung X der Kranbrücke darstellt, wobei die Maßstäbe erheblich von der Realität abweichen.
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Die Rollen 1 werden im Vertikalrollenlager zu sogar 15 m höhen Türmen 2 aufeinandergestapelt. Über den Stapeln bewegt sich die Kranbrücke 3 entlang in Längsrichtung des Lagers verlaufender Schienen in Richtung X. In Bahnführungen, die entlang der Kranbrücke angebracht sind, bewegt sich ein Wagen 4 in Richtung Y, also quer zur Richtung X, an dem die Hubvorrichtung angebracht ist. An den von der Hubvorrichtung herabhängenden Seilen ist das Hubelement befestigt. Hubvorrichtung, Hubseile und Hubelement bilden gemeinsam die Hubausrüstung. Die an sich bekannte Hubausrüstung wird hier nicht detaillierter beschrieben. Das in den und dargestellte Hubelement 5 ist ein mechanischer Greifer, in dem sich eine Rolle 1 befindet. Das in dargestellte Hubelement 5 ist eine Ansaugplatte. Sowohl die Bewegungsstrecke der Brücke 3 in Richtung X, wie auch die des Wagens 4 in Richtung Y, werden anhand von Sensoren gemessen. Somit sind die Koordinaten des Wagens auf den X- und Y-Achsen ständig bekannt.
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In sind aus dem Stand der Technik bekannte Meldelösungen dargestellt. Sender 13 und Empfänger 14 der Linearmelder sind an den Wänden oder der Decke des Lagers installiert. In einem langen Lager können sogar über zehn Linearmelderpaare montiert sein. Alternativ können mehrere zehn feste Punktmelder 15 an Dach oder Wänden angebracht sein.
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In ist die Lösung gemäß einer Ausführung der Erfindung dargestellt. Sender 16 und Empfänger 17 der Linearmelder sind so an den entgegengesetzten Enden der Kranbrücke installiert, dass der Messradius/das Strahlenbündel 20 den Greifer auf seiner Vor- oder Rückseite in Brückenverlaufsrichtung X passiert bzw. unter dem Greifer verläuft. Bei manchen Detektorlösungen befinden sich Sender und Empfänger in der gleichen Einheit, wobei ihnen am anderen Ende der Brücke ein Spiegel entgegengesetzt wird. Es werden bevorzugt sensible lineare Rauchmelder eigesetzt. In der in dargestellten Situation ist ein Brandnest in Rollenstapel 2' ersichtlich. Die Kranbrücke 3 hat sich in X-Richtung über der Brandstelle positioniert, woraus folgender Alarm entsteht. Der Lichtsender 16 entsendet Strahlenbündel in Richtung Y, also in Richtung des auf der anderen Seite der Brücke angebrachten Empfängers oder Spiegels 17. Der Empfänger wandelt die Strahlen in elektrische Signale um, die von der Elektronik analysiert werden. Das Strahlenbündel 20 trifft auf den aus dem Brandnest 21 entstehenden Rauch 22, wodurch das Signal geschwächt wird, was wiederum einen Alarm auslöst. Am linearen Rauchmelder bzw. in ihn integriert befindet sich auch eine Abstandsmessvorrichtung 18 zur Messung der Position des Feuers 21. Die Abstandsmessvorrichtung 18 hat ebenfalls einen Messstrahl in Richtung Y versandt. Die Abstandsmessvorrichtung erteilt Auskunft über die Entfernung zwischen Brandnest und Sender. Somit misst die am Kran angebrachte Messapparatur die wesentliche Lage des Brandnestes in Brückenrichtung, und da die Position der Brücke (3) auf der X-Achse zum Zeitpunkt des Alarms bekannt ist, sind auch die X und Y-Koordinaten des Brandes bekannt.
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In einer zweiten Ausführungsform gemäß ist ein Rauchansaugmeldesystem 8 an die Kranbrücke angebracht, das aus einem Verbindungsrohr 9, Ansaugrohren 10 und einer Analysevorrichtung 11 besteht. Das Verbindungsrohr erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Breite Y'' des Lagers. Ansaugrohre sind bevorzugt mit einem Abstand von 1–2 Meter angebracht. Die Analysevorrichtung 11 ist elektronisch mit dem Steuerungssystem 12 des Krans verbunden. Wenn mehrere einzelne Ansaugrohre an die gleiche Analysevorrichtung angeschlossen sind, kann gleichzeitig auch die Position des Brandes identifiziert werden.
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In einer dritten Ausführungsform ist am Wagen 4 wenigstens eine Kamera angebracht. Die in dargestellte Ausführungsform beinhaltet zwei am Wagen befestigte Kameras (6, 7). Es können auch mehr als 2 Kameras eingesetzt werden. Mindestens eine der Kameras ist eine Wärmekamera, die bevorzugt eine Infrarotkamera oder Nah-Infrarotkamera (NIR-Kamera) sein sollte. Wenigstens eine der Kameras kann auch eine Überwachungs-, Zeilen- oder Matrixkamera sein. Die Bildwinkel der Kameras α1 und α2 betragen bevorzugt mindestens 40–60 Grad. Die Kameras sind bevorzugt möglichst hoch anzubringen, jedoch so, dass zwischen Kameras und Dachkonstruktion ein Sicherheitsabstand von mindestens 500 mm eingehalten wird. Die Kameras(s) (6, 7), die am Kranwagen 4 angebracht sind, werden an einen Bildverarbeitungsmechanismus angeschlossen, der die vom Lager gemachten Bilder realzeitig analysiert. Das Bildverarbeitungssystem ist entweder mit dem Steuerungssystem des Krans verbunden bzw. die Bildverarbeitung wird vom Kransteuerungssystem durchgeführt. Per Bildanalyse wird festgestellt, ob bei Aufnahmen z. B. Personen, vom Umfallen bedrohte Rollenstapel 2'' oder Hindernisse im Weg des Greifers 5 festgestellt werden können. Durch die realzeitige Bildanalyse ist es möglich, frühzeitig Lösch- oder sonstige notwendige Maßnahmen einzuleiten.
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Die Ausführungsformen, die lineare Rauchmelder (16, 17) mitsamt Messvorrichtungen 18 und Rauchansaugmelder 8 beinhalten, haben folgende gemeinsame Eigenschaften: die Detektoren sind an der Kranbrücke 3 angebracht, um Messungen im Wesentlichen in Brückenlängsrichtung Y also quer zur Lagerlänge durchführen zu können, wobei sich der Messbereich im Wesentlichen über beinahe die gesamten Brückenlänge erstreckt und das am Kran installierte Meldesystem das Lager im Wesentlichen über die gesamte Lagerbreite Y'' hinweg sowie entlang der Kranbrückenbewegung, also entlang der Lagerlänge X, überwacht. Somit ist die Fläche des überwachten Bereichs im Wesentlichen Brückenlänge Y mal Brückenbewegungsreichweite in Richtung X.
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Zuzüglich zu den dargestellten sind auch weitere Ausführungsformen möglich und die Erfindung sowie ihre Ausführungen können innerhalb des unabhängigen Patentanspruches angepasst werden. Vor allem das Kombinieren verschiedener Feuermeldern miteinander bietet die Möglichkeit, mehrfache Ausführungsformen zu erstellen, und gerade die Kombination verschiedener Feuermelder ist auch als zentraler Gedanken der Erfindung zu sehen. Anhand von Rauchmeldern können Brandalarme zu einem möglichst frühen Zeitpunkt ausgelöst werden. Danach wird die Brandstelle ausfindig gemacht. In einem frühen Stadium kann dies durch mehrere alternative Detektortypen passieren. In einem späteren Stadium, wenn das Gebäude bereits voller Rauch ist, ist die Feststellung der Lage des Brandnests allein durch eine Wärmekamera möglich. Zuzüglich zu den hier dargestellten am Kran angebrachten Meldern können natürlich auch im Gebäude fest installierte Detektoren eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- FI 20120083 [0001]
- SE 454350 [0002]
- FI 971382 [0002]
- FI 96411 [0002]
- DE 19716747 [0002]
- DE 120489 [0002]
- TW 200920441 [0003]
- WO 2009141316 [0003]
- US 2009/0242157 [0005]
- JP 2008004037 [0006]
- GB 2344175/9927386 [0006]
