Usprawnienie w opróżnianiu zbiorników

Duże usprawnienie w opróżnianiu zbiorników uzyskano przy zastosowaniu wylotów o kształcie hiperboloidalnym. Przyjęcie takiego kształtu oparto na zasadzie, że stopniowy wzrost stromości ścian powoduje ograniczenie stopnia kontrakcji, a tym samym zmniejszenie tarcia o ściany. Wykresy zmian stopnia kontrakcji oraz współczynników tarcia o ściany, dla wylotów hiperboloidalnych i o stałym nachyleniu ścian (program uprawnienia budowlane na komputer).

W przypadku wylotów o kształcie hiperboloidalnym istotny jest odpowiedni dobór krzywizny ścian. Krzywiznę tę ustala się stosując zasadę stałego stopnia kontrakcji powierzchni przekroju. Uzyskuje się przy tym znacznie mniejsze tarcie między cząsteczkami zsypywanego materiału jak i mniejsze tarcie o ściany. Łączny opór wylotu hiperboloidalnego jest zatem znacznie mniejszy aniżeli wylotu stożkowego lub ostrosłupowego (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Przykładowo opór wylotu hiperboloidalnego wynosi ok. 40% oporu wylotu tradycyjnego o nachyleniu ścian 55-60° i 66% oporu wylotu o nachyleniu ścian 75°. Węgiel wsadowy może zatem zsypywać się szybciej, stale i równomiernie.

Wyloty o kształcie hiperboloidalnym można stosować zarówno dla materiałów nie mających własności kohezyjnych, jak też dla materiałów kohezyjnych, głównie dla materiałów wilgotnych. W Polsce nie stosowano jeszcze w skali przemysłowej zbiorników z wylotami hiperboloidalnymi (uprawnienia budowlane).

Wieża węglowa dla systemu zasypowego, usytuowana w środku między bateriami w ich osi podłużnej, jest budowlą dwuosiowo symetryczną. Umożliwia to korzystniejsze rozwiązanie wieży pod względem konstrukcyjnym tak w przypadku zastosowania zbiorników prostokątnych jak też zbiorników cylindrycznych. Konstrukcję wieży węglowej ze zbiornikami cylindrycznymi o ogólnej pojemności ok. 5000 t węgla wsadowego (program egzamin ustny).

Konstrukcja wieży

Głównymi elementami konstrukcji wieży są tutaj:
- dwa zbiorniki cylindryczne, każdy o średnicy ok. 15 m i wysokości ponad 20 m; w środku między zbiornikami zlokalizowane są schody stalowe stanowiące główny trzon komunikacyjny,
- ruszt z belek żelbetowych utworzony w poziomie wylotów zbiorników wieży, który stanowią krzyżujące się 4 belki w kierunku podłużnym w odstępach osiowych 4,11 m oraz 6 belek w kierunku poprzecznym w odstępach 2,60 m; między belkami rusztu wykonano dla każdego zbiornika 15 stalowych wylotów; za pośrednictwem rusztu całkowity ciężar magazynowanego węgla przekazywany 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, i na fundamenty wieży wykonane w postaci law żelbetowych,
- nabudowa nad zbiornikami, wykonana jako przestrzenna stalowa konstrukcja prętowa (opinie o programie),
- ramowa konstrukcja nośna wozu zasypowego oraz pomieszczeń usługowych, oparta na lawach fundamentowych wieży (dla uzyskania jednakowych osiadań).

Sposób obliczenia poszczególnych elementów konstrukcji wieży wynika z ich schematów statycznych. W szczególności cylindryczne zbiorniki wieży oblicza się jako powłoki, zamocowane u podstawy i wzmocnione żelbetowym pierścieniem w części górnej. Przy obliczaniu zbiorników należy uwzględnić obciążenia występujące przy pełnym i częściowym ich wypełnieniu węglem wsadowym, parcie wiatru oraz wpływ zmian termicznych; należy ponadto uwzględnić wpływ odkształcenia przekroju poprzecznego na rozkład sił wewnętrznych (segregator aktów prawnych).
Układ krzyżujących się belek na wysokości wylotów zbiorników oblicza się jako ruszt na obciążenie pionowe przy całkowitym wypełnieniu zbiorników.
Ukształtowanie zbiorników wieży dla systemu zasypowego w formie gładkich walców pozwala na zastosowanie deskowania ślizgowego (przy realizacji części zbiornikowej). Jedynie słupy i ruszt pozostają tu do wykonania w deskowaniu przestawnym (promocja 3 w 1).

Realizacja wież węglowych o prostokątnym układzie zbiorników, jako konstrukcji betonowanych na budowie, wymaga stosowania rusztowania i deskowania pochłaniającego znaczne ilości drewna, duże nakłady robocizny i czasu. Przykładowo do wykonania rusztowania i deskowania wieży węglowej dla systemu ubijanego, zużyto ok. 500-600 m3 drewna i ok. 30 T stali.