PL230146B1 - Zbiornik do magazynowania materiałów sypkich - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zbiornik do magazynowania materiałów sypkich, o charakterze silosu do płodów rolnych takich jak ziarna zbóż, kukurydzy, rzepaku, soi, jak również innych materiałów sypkich o gęstości usypowej do 0,9 kN/m³. Zbiornik stanowi obiekt wolnostojący pojedynczy lub szeregowy. Po wyłożeniu wnętrza zbiornika folią, w zbiorniku mogą być magazynowane materiały płynne lub półpłynne.

Znanych jest szereg konstrukcji silosów stanowiących zbiorniki przeznaczone do magazynowania materiałów sypkich, zwłaszcza dla rolnictwa. Zbiorniki te wyposażone są zwykle w instalacje przewietrzania materiału sypkiego i zawierają urządzenia kontroli i regulacji temperatury wsadu i stanowią zwykle zbiorniki cylindryczne o pionowej osi symetrii. Znanych jest szereg rozwiązań konstrukcyjnych zbiorników tego rodzaju. Istotnym elementem decydującym o parametrach silosu jest konstrukcja ściany bocznej.

W rozwiązaniu znanym z opisu patentowego zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2014/017991 przedstawiono konstrukcję silosu o dwuwarstwowej konstrukcji cylindrycznych ścian bocznych. Wewnętrzną warstwę stanowią płyty z blachy nierdzewnej, zaś warstwę zewnętrzną stanowią płyty z blachy ocynkowanej. Dwuwarstwowa konstrukcja ściany zwiększa stabilność silosu, a jednocześnie wewnętrzna warstwa z blachy nierdzewnej zapewnia również higienę przechowywanych materiałów spożywczych.

W innym rozwiązaniu znanym z opisu zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2014/008558 przedstawiono z kolei silos którego ściany boczne wykonano z blachy emaliowanej. Silos jest zbudowany z segmentów ścian bocznych z nie emaliowanej grubościennej blachy stalowej gdzie te segmenty połączone są ze sobą poprzez spawanie. Następnie tak wykonana ściana jest obłożona dwustronnie elastyczną blachą cienkościenną, dwustronnie emaliowaną, wewnątrz i zewnątrz zbiornika. Temperatura emaliowania tej blachy cienkościennej wynosi co najmniej 500°C.

W kolejnym rozwiązaniu według zgłoszenia międzynarodowego nr WO 83/021 30 przedstawiono budowę silosu do wolno przemieszczającego się materiału, który ma tendencję do przyklejania się do ściany silosu. W tym rozwiązaniu ściany wewnętrzne silosu są w kształcie stożka ściętego, skierowanego mniejszą średnicą do góry zaś większą średnicą do podstawy silosu.

Dalsze znane rozwiązanie silosu przedstawia opis patentowy zgłoszenia międzynarodowego nr WO 01/63074. W tym dokumencie przedstawiono silos o ścianie bocznej z blach płaskich, dwuwarstwowej. Silos zawiera osłonę wewnętrzną i osłonę zewnętrzną z oddzielającą te osłony warstwą materiału izolacyjnego. Osłony te wraz z materiałem izolacyjnym mogą być połączone w moduły. Połączenie modułów pozwala ułatwić proces stawiania silosu.

Znane rozwiązanie silosu zbożowego cylindrycznego o p ionowej osi symetrii przedstawiono w opisie patentowym polskiego zgłoszenia wynalazku nr P 368335. Według tego znanego rozwiązania silos zbożowy składa się z płaszcza cylindrycznego, dachu, płyty betonowej stanowiącej podstawę silosu oraz ścian z blachy stalowej ocynkowanej falistej. Blacha jest profilowana faliście obwodowo. Dach ma postać stożka i osadzony jest na krokwiach nośnych, które mają postać połączonych spodami ceowników. W płycie fundamentu usytuowany jest kanał transportowy, przenośnik oraz systemy napowietrzania z aspiracją podłogową. Na powierzchni aspiracji usytuowany jest ślimak wygarniający.

Inne znane rozwiązanie silosu wielkiej pojemności przedstawiono w opisie polskiego wzoru użytkowego nr Ru 51297. W tym znanym rozwiązaniu komora cylind ryczna wykonana jest z powtarzalnych elementów łukowych, wyoblonych z blachy falistej wyposażona jest w podłużnice wykonane z kształtowników, przenoszące obciążenia pionowe. Silos w tym znanym rozwiązaniu zawiera samonośny dach w kształcie stożka ściętego, wykonany z segmentów w kształcie trapezowym i zwieńczony cylindryczną nadbudówką mieszczącą lej wsypowy, rozrzutnik ziarna, oraz wyloty powietrza zamykane klapami. Ponad nadbudówką usytuowana jest galeria nadsilosowa z drabina zewnętrzną. Wewnątrz komory znajduje się poziome urządzenie wybierające, połączone na zewnątrz z podajnikiem pionowym.

W kolejnym znanym rozwiązaniu budowy silosu, według zgłoszenia patentowego USA nr US 2003/0217520, przedstawiono kolejne rozwiązanie silosu zbożowego cylindrycznego o pionowej osi symetrii. Dach silosu zawiera obwodowy fartuch. Segmenty dachu stanowią pojedyncze trapezowe arkusze blachy każdy z kilkoma ukształtowanymi przetłoczeniami, z których każdy zakońPL 230 146 B1 czony jest segmentem fartucha. Każdy segment zawiera zagięty w dół fragment, który stanowi ściągające wzmocnienie połączenia dachu z cylindryczną ścianą silosu do montażu wokół obwodowego pierścienia na wierzchołku silosu.

Zbiornik zbudowany jest w postaci walca o pionowej osi symetrii, gdzie ściany boczne walca wykonane są z połączonych ze sobą arkuszy blachy falistej o poziomych falach. Silosy tego rodzaju są zwykle budowane jako przeznaczone do magazynowania określonego rodzaju surowca, na przykład produktów rolniczych takich jak ziarna zbóż lub kiszonki. Jednakże w szeregu przypadkach funkcja silosu zmienia się, stosownie do zmieniających się potrzeb w zakresie magazynowania. W szeregu przypadkach w silosach przechowywane muszą być materiały o dużej zawartości wilgoci, lub ciecze. Znane silosy zbożowe mogą być dosto sowane do przechowywania tego rodzaju surowców jedynie poprzez uszczelnienie ścian. W przypadku silosów z blachy falistej o poziomej fali, zwykle wykonuje się to poprzez wyłożenie ścian, w tym ścian bocznych, warstwą folii z tworzywa sztucznego. Problem który z tym się wiąże polega na tym, że podczas wypełniania takiego silosu do coraz wyższych wysokości, wzrastają naprężenia działające na wymienioną folię w tych miejscach gdzie pomiędzy każdymi dwoma sąsiadującymi odwodowymi falami wypukłymi od strony wnętrza silosu, znajduje się obwodowa fala wklęsła, która jest wypukła na zewnątrz silosu. W miejscach tych wklęsłych od wewnątrz fal, występuje w wieku przypadkach naprężenie i przerwanie folii, a co za tym idzie w tych miejscach silos traci szczelność.

Dalszym problemem, który rozwiązuje wynalazek jest niezupełne opróżnianie silosu z materiałów sypkich lub półpłynnych. Problem polega na tym, że wewnętrzna powierzchnia silosu jest pofalowana w obwodowe fale. Falisty kształt ściany silosu sprzyja więc osiadaniu zawartości silosu na mniej nachylonych częściach powierzchni obwodowych fal cylindrycznej ściany bocznej. Natomiast na pionowych lub nachylonych w drugim kierunku częściach tych fal, zawartość silosu nie osiada. Tą drogą we wnętrzu silosu gromadzi się pewna ilość materiału, która narasta z biegiem lat. Przyczyną, jak już powiedziano, są nachylone w kierunku do poziomu fragmenty fal blachy falistej o fali poziomej, która stanowi materiał z jakiego wykonana jest ściana boczna silosu.

Rozwiązanie według wynalazku opisane w zastrzeżeniu patentowym nr 1 i w kolejnych zastrzeżeniach patentowych pozwala na rozwiązanie tych problemów.

Według wynalazku zbiornik do magazynowania materiałów sypkich ma postać wolnostojącego wielkogabarytowego pojemnika o cylindrycznej ścianie bocznej i o pionowej osi symetrii, posadowionego na fundamencie i zawierającego znany zespół zadawania materiału oraz zespół odbierania materiału. Zbiornik w postaci silosu jest wyposażony w znane urządzenia kontroli i sterowania temperaturą i wilgotnością materiału wewnątrz silosu, zaś dach silosu ma postać stożka uformowanego z arkuszy poszycia zamocowanych na promieniowo ułożonych krokwiach opartych na górnej krawędzi cylindrycznej ściany bocznej. Cylindryczna ściana boczna jest dwuwarstwowa, gdzie zewnętrzną warstwę stanowią arkusze blachy falistej o falach poziomych.

Według wynalazku, zbiornik charakteryzuje się tym, że wewnętrzną warstwę cylindrycznej ściany bocznej stanowią arkusze blachy płaskiej, przy czym wymienione arkusze blachy płaskiej oparte są na obwodowych grzbietach fal warstwy zewnętrznej tej cylindrycznej ściany bocznej.

W rozwiązaniu według wynalazku, obwodowe pierścienie ściany bocznej mają postać ustawionych jeden nad drugim obwodowych pierścieni utworzonych z połączonych krawęd ziami bocznymi modułów. Każdy moduł ma postać połączonego arkusza blachy płaskiej z arkuszem blachy falistej. Wymienione obwodowe pierścienie cylindrycznej ściany bocznej są obrócone jeden względem drugiego o część obwodowej długości modułu tak, że w sąsiadujących ze sobą obwodowych pierścieniach, pionowe złącza modułów nie pokrywają się w pionie, lecz się mijają.

Według wynalazku, część długości modułu o którą obrócone są względem siebie sąsiadujące obwodowe pierścienie, stanowi połowę długości modułu. Tak więc obwodowy pierścień może być obrócony względem niższego i wyższego obwodowego pierścienia o połowę poziomego wymiaru modułu.

W rozwiązaniu według wynalazku cylindryczna ściana boczna korzystnie oparta jest na zewnętrznych podporach w postaci słupów pi onowych ustawionych na obwodowym fundamencie, przy czym pionowe podpory mogą stanowić kształtowniki wielogięte.

Kształtowniki wielogięte z których wykonane są podpory korzystnie stanowią kształtowniki otwarte ośmiogięte, zamocowane grzbietami do cylindrycznej ściany bocznej zbiornika.

Zbiornik według wynalazku zbudowany został z obwodowych pierścieni usytuowanych jeden nad drugim. Pierścienie zbudowane są z połączonych pionowymi krawędziami modułów, gdzie

PL 230 146 B1 każdy moduł stanowi zewnętrzny arkusz blachy falistej połączony z wewnętrznym arkuszem blachy płaskiej. W rozwiązaniu według wynalazku uzyskano płaską pionową powierzchnię wewnętrzną cylindrycznej ściany bocznej. Uzyskano zabezpieczenie przed zrywaniem folii uszczelniającej stosowanej we wnętrzu silosu, przy wykorzystaniu go do przechowywania produktów płynnych i półpłynnych. Jednocześnie zaproponowana konstrukcja pozwoliła rozwiązać problem gromadzenia się części wsadu w silosie w poziomych falach blachy falistej cylindrycznej, po opróżnieniu zbiornika. Po opróżnieniu zbiornika, na pionowych ścianach wewnętrznych zasadniczo nie pozostają resztki wsadu, a jeżeli, to stosunkowo łatwy jest proces oczyszczenia płaskich, pionowych ścian wewnętrznych według wynalazku, w porównaniu do czyszczenia wewnętrznych ścian falistych o fali poziomej. Zaproponowana konstrukcja silosu spowodowała także oszczędności materiałowe z uwagi na fakt, iż sumaryczna grubość cylindrycznej ściany bocznej dwuwarstwowej według wynalazku, może być mniejsza niż grubość ściany jednolitej przewidzianej dla takiego samego obciążenia.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na załączonym rysunku na którym poszczególne figury rysunku ilustrują:

Fig. 1 - widok zbiornika.

Fig. 2 - fragment ściany bocznej w widoku prostopadłym do os i symetrii zbiornika.

Fig. 3 - widok na krawędź obwodowego pierścienia ściany bocznej.

Fig. 4 - widok rozstrzelony fragmentu ściany według fig. 3.

Fig. 5 - widok szczegółu połączenia z podporą według fig. 3.

Fig. 6 - widok rozstrzelony modułu ściany boczn ej oraz podpory.

Jak pokazano na rysunku fig. 1, zbiornik 1 według wynalazku ma postać wolnostojącego wielkogabarytowego pojemnika o cylindrycznej ścianie bocznej 2 i o pionowej osi symetrii. Zbiornik jest posadowiony na znanym, kolistym fundamencie żelbetowym i zawiera znany zespół zadawania materiału oraz znany zespół odbierania materiału. Silos tego rodzaju zwykle jest wyposażony w znane urządzenia kontroli i sterowania temperaturą i wilgotnością materiału zgromadzonego wewnątrz. Dach 3 zbiornika 1 ma postać stożka uformowanego z arkuszy poszycia zamocowanych na promieniowo ułożonych krokwiach opartych na górnej krawędzi cylindrycznej ściany bocznej 2. Pokazano to na rysunku fig. 1. W niniejszym opisie patentowym na określenie zbiornika według wynalazku używa się również znanego określenia silos.

Cylindryczna ściana boczna 2 jest dwuwarstwowa. Na rysunku fig. 6 pokazano w widoku rozstrzelonym, że zewnętrzną warstwę modułu 4 tej ściany bocznej stanowi arkusz 5 blachy falistej o fali poziomej. Natomiast we wnętrzną warstwę modułu 4 stanowi arkusz blachy płaskiej 6. Oba arkusze w tym przykładzie wykonania wykonane są z blachy ocynkowanej o grubości 2 mm. W innych przykładach wykonania blacha może mieć inną grubość, zależną od wymagań wytrzymałościowych dla przewidywanego obciążenia silosu. Wymiary zewnętrzne obu arkuszy blachy 5, 6 są w tym przykładzie wykonania takie same i arkusze 5, 6 są ze sobą połączone tak, że w zmontowanym silosie arkusz blachy płaskiej 6 znajduje się od strony wnętrza silosu 1, natomia st arkusz blachy falistej 5 znajduje się na zewnątrz silosu 1. W tym przykładzie wykonania wymiary arkuszy blachy falistej i arkuszy blachy płaskiej wynoszą 280 cm długości i 89 cm szerokości. W innych przykładach wykonania nie wyklucza się użycia arkuszy 5, 6 blachy o innych wymiarach i grubościach. Wymienione arkusze blachy płaskiej 6 stanowiące warstwę wewnętrzną ściany zbiornika oparte są na grzbietach fal blachy falistej 5 stanowiącej warstwę zewnętrzną tej cylindrycznej ściany bocznej.

Na rysunku fig. 1 cylindryczna ściana boczna 2 ma postać ustawionych jeden nad drugim obwodowych pierścieni 7 utworzonych z połączonych krawędziami bocznymi modułów 8. Każdy moduł 4 ściany bocznej 2 ma postać połączonego arkusza blachy płaskiej 6 z arkuszem blachy falistej 5. Na rysunku fig. 6 pokazano moduł 4 w formie rozstrzelonej. Oba arkusze blachy 5, 6 połączone są ze sobą na krawędziach, co schematycznie pokazano w postaci otworów na śruby łączące 10, na krawędziach poziomych i na krawędziach pionowych obu arkuszy 5, 6.

Na rysunku fig. 2 pokazano fragment ściany bocznej 2. Pokazany fragment obejmuje dwa moduły 4 jednego obwodowego pierścienia 7 ściany bocznej 2 oraz po jednym module 4 z sąsiadującego z tym pierścieniem środkowym pierścienia 7 wyższego i pierścienia 7 niższego. Tak więc na rysunku tym pokazano fragmenty trzech sąsiadujących ze sobą obwodowych pierścieni 7 zbudowanych z połączonych modułów 4. Cylindryczna ściana boczna 2 jak to pokazano na rysunku fig. 1 jest zestawiona z obwodowych pierścieni 7 ustawionych jeden na drugim i połączonych w postać pionowego cylindra stanowiącego zbiornik 1.

PL 230 146 B1

Na rysunku fig. 2 pokazano, że wymienione obwodowe pierścienie 7 cylindrycznej ściany bocznej 2 są obrócone jeden względem drugiego o część długości modułu 4 tak, że w sąsiadujących ze sobą obwodowych pierścieniach 7, pionowe złącza 9 modułów 4 nie pokrywają się w pionie, lecz się mijają. Określenie obrócone jeden względem drugiego należy rozumieć tak, że sąsiadujące obwodowe pierścienie 7 są przesunięte względem siebie wokół osi symetrii silosu o taki kąt, że pionowe złącza modułów 4 jednego pierścienia 7 znajdują się w połowie długości modułów 4 sąsiadującego pierścienia 7.

W tym przykładzie wykonania, określenie część długości modułu 4 o którą obrócone są względem siebie sąsiadujące obwodowe pierścienie 7, stanowi wymiar odpowiadający połowie długości modułu 7. Pokazano to na rysunku fig. 2. W tym przykładzie wykonania moduł 4 ściany bocznej 2 ma długość 280 cm. Tak więc sąsiadujące ze sobą odwodowe pierścienie 7 są względem siebie obrócone o wymiar 140 cm mierzony po odwodzie ściany bocznej 2 zbiornika 1. Pionowe złącza modułów 4 w sąsiednich pierścieniach 7 są więc względem siebie przesunięte o połowę długości modułu 4 i nie pokrywają się w pionie. W innych przykładach wykonania to przesunięcie sąsiednich pierścieni 7 względem siebie może mieć inny wymiar.

Na rysunku fig. 1, fig. 2 oraz fig. 6 pokazano pionowe podpory 9 rozstawione na planie okręgu odpowiadającego średnicy silosu 1. Podpory 9 stanowią słupy do których zamocowane są pierścienie 7 tworzące cylindryczną ścianę boczną 2.

Na rysunku fig. 3 pokazano fragment przekroju cylindrycznej ściany bocznej 2 wraz z trzema podporami 9, w widoku na krawędź tej ściany 2. Na kolejnym rysunku fig. 4 pokazano fragment tej ściany 2 w widoku rozstrzelonym, gdzie uwidoczniono wewnętrzną warstwę blachy płaskiej 6, zewnętrzną warstwę blachy falistej 5 oraz podporę 9. Na rysunku fig. 5 pokazano szczegół łączenia obu blach 5, 6 śrubą łączącą 10 z elementem dystansowym 11, wraz z jedn oczesnym mocowaniem tych obu blach 5, 6 do podpory 9. Podpora 9 jak pokazano na rysunku fig. 5, fig. 6 oraz fig. 2 ma w tym przykładzie wykonania postać kształtownika otwartego ośmiogiętego. Na rysunku fig. 5 wyraźnie widocznych jest osiem krawędzi 12 gięcia podpory 9. Kształtownik podpory 9 ma w tym przykładzie wykonania przekrój symetryczny, co widoczne jest wyraźnie na rysunku fig. 5. W przekroju uwidoczniono, że podpora 9 w przekroju ma płaski grzbiet 13 połączony z dwoma ramionami 14 odgiętymi od ściany bocznej 2. Każde z ramion 14 zawiera trzy krawędzie gięcia 12 co łącznie z krawędziami gięcia 12 ograniczającymi grzbiet 13 tworzy pokazany na rysunku fig. 5 kształtownik otwarty ośmiogięty stanowiący podporę 9 zbiornika 1. Szereg takich podpór 9 jest ro zstawionych na obwodzie cylindrycznej ściany bocznej 2 i stanowią one wzmocnienie konstrukcji tej ściany bocznej 2 zbiornika. W innych przykładach wykonania, niektóre lub wszystkie podpory 9 mogą być wykonane z kształtowników o innym przekroju, na przykład w formie kształtowników czterogiętych, o mniejszej ilości krawędzi gięcia.

W tym przykładzie wykonania kształtowniki podpór 9 zamocowane są grzbietami 13 do ściany bocznej 2 zbiornika 1. Ten sposób mocowania podpór 9 zabezpiecza przed tworzeniem się zamkniętych przestrzeni wewnątrz tych podpór 9, które mogłyby się tworzyć w przypadku zamocowania podpór 9 ramionami do ściany bocznej 2. Mogłoby to sprzyjać gromadzeniu się wilgoci w tych zamkniętych przestrzeniach co mogłoby stymulować procesy korozyjne.

Budowę zbiornika 1 rozpoczyna się od wylania okrągłego fundamentu dna o średnicy nie mniejszej niż przewidywana średnica silosu. Na dnie buduje się dach 3 zbiornika 1 w postaci układu krokwi z profili stalowych, w postaci kształtowników czterogiętych, wraz z obwodowym pierścieniem z blachami poszycia. Dach 3 podnosi się systemem wind i zestawia się pod nim pierwszy obwodowy pierścień 7 zestawiony z połączonych ze sobą kolejnych opisanych wyżej modułów 4 z blach 5, 6. Po zakończeniu montażu pierwszego pierścienia 7 z modułów 4, podnosi się systemem wind ten pierścień wraz z dachem 3 i wykonuje się montaż kolejnego i następnych współosiowych pierścieni 9 cylindrycznej ściany bocznej 2, z połączonych ze sobą modułów 4 z blach 5, 6 wraz z montażem podpór 9. Na etapie montażu wyposaża się budowany zbiornik 1 w znane elementy wyposażenia dodatkowego jak włazy, otwory rewizyjne i elementy wyposażenia kontrolnopomiarowego.

PL 230 146 B1

Wykaz oznaczeń na rysunku:

1. Zbiornik

2. Cylindryczna ściana boczna

3. Dach

4. Moduł ściany bocznej

5. Arkusz blachy falistej

6. Arkusz blachy płaskiej

7. Pierścień ściany bocznej

8. Złącze modułów

9. Podpora

10. Śruba łącząca

11. Element dystansowy

12. Krawędź gięcia

13. Grzbiet podpory

14. Ramię podpory

Claims (5)

1. Zbiornik do magazynowania materiałów sypkich, w postaci wolnostojącego wielkogabarytowego pojemnika o cylindrycznej ścianie bocznej i o pionowej osi symetrii, posadowionego na fundamencie i zawierającego zespół zadawania materiału oraz zespół odbierania materiału oraz wyposażonego w urządzenia kontroli i sterowania temperaturą i wilgotnością materiału wewnątrz zbiornika, przy czym dach zbiornika ma postać stożka uformowanego z arkuszy poszycia zamocowanych na promieniowo ułożonych krokwiach opartych na górnej krawędzi cylindrycznej ściany bocznej dwuwarstwowej, gdzie zewnętrzną warstwę stanowią arkusze blachy falistej o falach poziomych, połączone ze sobą w obwodowe poziome pierścienie ustawione jeden na drugim, znamienny tym, że wewnętrzną warstwę cylindrycznej ściany bocznej (2) stanowią arkusze blachy płaskiej (6) połączone z arkuszami blachy falistej (5), przy czym wymienione arkusze blachy płaskiej (6) oparte są na obwodowych grzbietach fal arkuszy blachy falistej (5) warstwy zewnętrznej.

2. Zbiornik według zastrz. 1, znamienny tym, że w sąsiadujących ze sobą obwodowych pierścieniach (7) ściany bocznej (2), połączone arkusze blachy falistej (5) i blachy płaskiej (6) tworzące moduły (4), są przesunięte względem siebie o część długości modułu (4) tak, że w sąsiadujących ze sobą obwodowych pierścieniach (7), pionowe złącza (8) modułów (4) nie pokrywają się w pionie, lecz się mijają.

3. Zbiornik według zastrz. 2, znamienny tym, że część długości modułu (4) stanowi połowę długości modułu (4).

4. Zbiornik według zastrz. 3, znamienny tym, że cylindryczna ściana boczna (2) oparta jest na zewnętrznych pionowych podporach (9) ustawionych na obwodowym fundamencie, przy czym pionowe podpory (9) stanowią kształtowniki wielogięte.

5. Zbiornik według zastrz. 4, znamienny tym, że kształtowniki wielogięte stanowią kształtowniki otwarte ośmiogięte, zamocowane grzbietami (13) do ściany bocznej (2) zbiornika (1).