устройство минимизации старения битума в рабочем котле

Формула изобретения

Устройство минимизации старения битума в рабочем котле, содержащее рабочий котел с заборным и возвратным патрубками, нагревательные элементы, нижнюю и верхнюю части сливного лотка, ограничивающую сетчатую перегородку и демпфирующий цилиндрический поплавок, отличающееся тем, что нижняя часть сливного лотка прикреплена к концу возвратного патрубка под небольшим углом к вертикали и оперта на дно рабочего котла, а на нее установлена дном вверх верхняя часть сливного лотка большего диаметра с обеспечением живого сечения по всей длине, у верхней части сливного лотка вертикально поперек рабочего котла, минимизируя локальный объем для слива битума, установлена ограничивающая сетчатая перегородка, выполненная из двух слоев сеток, прикрепленных к боковым направляющим, наружные стороны которых воспроизводят форму боковых стенок рабочего котла, а внутренние - вертикальны между слоями сеток и внутренними сторонами направляющих ограничивающей перегородки помещен демпфирующий цилиндрический поплавок, свободно перемещающийся по вертикали при изменении уровня битума в рабочем котле, высота ограничивающей перегородки превышает величину максимального изменения уровня битума в рабочем котле, в нижние и верхние торцы боковых направляющих введены соответственно нижняя и верхняя распорки, обеспечивающие жесткость конструкции и исключающие выход поплавка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано при приготовлении горячей асфальтобетонной смеси.

Для приготовления асфальтобетонных смесей в качестве вяжущего используется битум, который разогревается до номинальной температуры в рабочем котле. Из рабочего котла через заборный патрубок вяжущее битумным насосом подается в прямой битумопровод. Часть битума из прямого битумопровода поступает в период дозирования в дозатор смесительной установки, а не пошедший на дозирование битум по возвратному битумопроводу поступает обратно в рабочий котел. Процесс дозирования вяжущего происходит циклически и составляет всего 1/6-1/8 от времени приготовления одного замеса асфальтобетонной смеси (см. Дубровин Е.Н., Колкер И.Я., Старостин Ю.В. Проектирование производственных предприятий дорожного строительства. М.: Высшая школа, 1975, 351 с., с.177), а 5/6-7/8 времени весь битум, подаваемый насосом, возвращается в рабочий котел.

Известна битумоплавильная установка непрерывного действия типа Д-506 (см. Андросов А.А., Засов И.А., Зеличенок Г.Г. Асфальтобетонные заводы. М.: Транспорт, 1968, 273 с., с.46), в которой слив битума из возвратного патрубка осуществляется на лоток, по которому вяжущее плавно стекает в котел.

Введение лотка в конструкцию битумоплавильной установки позволяет уменьшить разрушение поверхностной пленки битума. Однако битум по лотку стекает относительно тонким слоем с небольшой скоростью из-за малого угла наклона лотка к горизонтальной плоскости. В результате этого происходит взаимодействие разогретого тонкого слоя битума с кислородом воздуха и, как следствие, ухудшение его свойств, то есть его старение.

Наиболее близким техническим решением является рабочий котел (см. Новиков А.Н. Установки для приготовления асфальтобетонных смесей. М.: Высшая школа, 1977, 232 с., с.40) с битумом, имеющий заборный и возвратный патрубки. В рабочем котле поддерживается номинальная температура битума и производится его забор для приготовления асфальтобетонной смеси.

При существующей технологии приготовления асфальтобетонной смеси, описанной выше, недостатками данного устройства является постоянное разрушение окисной пленки струей вяжущего и волновыми процессами, возникающими из-за его слива под давлением из возвратного патрубка на поверхность битума в рабочем котле, в результате чего, при контакте с кислородом воздуха происходит его активное старение.

Из битума испаряются легкие фракции, масла переходят в смолы, смолы переходят в асфальтены, повышаются температуры хрупкости и размягчения, увеличивается вязкость, он становится менее пластичным (см. Руденская И.М., Руденский А.В. Органические вяжущие для дорожного строительства. М.: Транспорт, 1984, 229 с., с.39).

Следует отметить, что улетучивание легких фракций вследствие активного старения приводит не только к снижению качества битума, но и ухудшению экологической обстановки на АБЗ.

Ухудшение качества вяжущего подтверждено экспериментальными исследованиями изменения основных характеристик битума в рабочем котле в период работы АБЗ, проведенными в дорожных лабораториях Аксайского и Азовского ДРСУ Ростовской области, а также авторами в лаборатории ДорТрансНИИ РГСУ.

Даже за одну восьмичасовую рабочую смену приготовления асфальтобетонной смеси и непрерывной работы битумного насоса происходило уменьшение пенетрации при +25°С на 12÷15%, увеличение температуры размягчения на 5-7%. Порой к концу рабочего дня битум, находящийся в рабочем котле, по показателю пенетрации при +25°С уже не соответствовал требуемой марке.

Для сравнения из рабочего котла при такой же температуре битума и через такие же интервалы времени отбирали пробы в вечерние и ночные часы, когда битумный насос не работал и окисная пленка на поверхности не разрушалась. Испытания показали, что ухудшение свойств битума происходит, но менее интенсивно. Пенетрация уменьшалась в среднем при +25°С на 2÷4%, температура размягчения увеличивалась на 1÷2%.

Задачей изобретения является минимизация старения битума в рабочем котле за счет сохранения окисной пленки на большей части его поверхности и исключения его разбрызгивания при сливе из возвратного патрубка во время работы битумного насоса.

Это достигается гашением волновых процессов, возникающих при сливе битума из возвратного патрубка в рабочий котел демпфирующим цилиндрическим поплавком, и исключением разбрызгивания вяжущего за счет особой конструкции сливного лотка с живым сечением по всей длине.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство минимизации старения битума в рабочем котле, содержащее рабочий котел с заборным и возвратным патрубками, нагревательные элементы, нижнюю и верхнюю части сливного лотка, ограничивающую сетчатую перегородку и демпфирующий цилиндрический поплавок, причем нижняя часть сливного лотка крепится к концу возвратного патрубка под небольшим углом к вертикали и опирается на дно рабочего котла, а на нее устанавливается дном вверх верхняя часть сливного лотка большего диаметра с обеспечением живого сечения по всей длине; у верхней части сливного лотка вертикально поперек рабочего котла, минимизируя локальный объем для слива битума, устанавливается ограничивающая сетчатая перегородка, выполненная из двух слоев сеток, прикрепленных к боковым направляющим, наружные стороны которых воспроизводят форму боковых стенок рабочего котла, а внутренние - вертикальны; между слоями сеток и внутренними сторонами направляющих ограничивающей перегородки помещается демпфирующий цилиндрический поплавок, свободно перемещающийся по вертикали при изменении уровня битума в рабочем котле; высота ограничивающей перегородки превышает величину максимального изменения уровня битума в рабочем котле; в нижние и верхние торцы боковых направляющих вводятся соответственно нижняя и верхняя распорки, обеспечивающие жесткость конструкции и исключающие выход поплавка.

Конструкция сливного лотка с живым сечением по всей длине и его установка под небольшим углом к вертикали обеспечивают быстрый слив битума из возвратного патрубка без разбрызгивания и с малым гидравлическим сопротивлением с направлением волн к торцовой стенке рабочего котла. Живое сечение по всей длине сливного лотка достигается креплением верхней его части большего диаметра дном вверх на нижнюю с обеспечением зазора между частями. Ограничивающая сетчатая перегородка локализует объем для слива битума, а находящийся в ней демпфирующий цилиндрический поплавок гасит волны, возникшие в локальном объеме в результате выхода битума через живое сечение сливного лотка. Это способствует сохранению окисной пленки на поверхности битума в рабочем котле. Ячейки сеток, используемых для ограничивающей перегородки, должны обеспечивать свободное прохождение вяжущего сквозь нее и в то же время удерживать поплавок внутри перегородки. Рекомендуемый размер ячеек от 1×1 см ² и более. В качестве сеток может использоваться «рабица».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен рабочий котел 1 с битумом 2, на дно которого опирается нижняя часть 3 сливного лотка 4, крепящаяся к концу возвратного патрубка 5 под небольшим углом к вертикали, а на нее устанавливается дном вверх его верхняя часть 6 большего диаметра с обеспечением живого сечения 7 по всей длине (см., например, фиг.2 сечение сливного лотка А-А'). У верхней части 6 сливного лотка 4, вертикально поперек рабочего котла 1, минимизируя локальный объем 8 для слива битума 2, устанавливается ограничивающая сетчатая перегородка 9, выполненная из двух слоев сеток 10 и 11, прикрепленных к боковым направляющим 12 и 13, наружные стороны 14 и 15 которых воспроизводят форму боковых стенок рабочего котла 1, а внутренние 16 и 17 вертикальны.

Между слоями сеток 10 и 11 и внутренними сторонами 16 и 17 направляющих 12 и 13 ограничивающей перегородки 9 помещается демпфирующий цилиндрический поплавок 18, свободно перемещающийся по вертикали при изменении уровня битума 2 в рабочем котле 1. Высота ограничивающей перегородки 9 превышает величину максимального изменения уровня битума 2 в рабочем котле 1. В нижние 19 и 20 и верхние 21 и 22 торцы направляющих 12 и 13 вводятся соответственно нижняя 23 и верхняя 24 распорки, обеспечивающие жесткость конструкции и исключающие выход поплавка 18.

Предлагаемое устройство устанавливается следующим образом. В рабочий котел 1 с откачанным битумом помещаются нижняя 3 и верхняя 6 части сливного лотка 4. Нижняя часть 3 сливного лотка 4 одним концом под небольшим углом к вертикали крепится к концу возвратного патрубка 5, расположенного у торцовой стенки рабочего котла 1, на дно которого она опирается другим своим концом, а на нее устанавливается дном вверх верхняя часть 6 сливного лотка 4 с обеспечением живого сечения 7 по всей длине (см., например, фиг.2 сечение сливного лотка А-А'). Затем в рабочий котел 1 помещаются направляющие 12 и 13 с закрепленными на них и сложенными сетками 10 и 11, распорки 23 и 24 и демпфирующий цилиндрический поплавок 18. Направляющие 12 и 13 с закрепленными на них сетками 10 и 11 устанавливаются у верхней части 6 сливного лотка 4 друг напротив друга вертикально поперек рабочего котла 1 к его боковым стенкам. В нижние торцы 19 и 20 направляющих 12 и 13 вводится нижняя распорка 23. Между слоями сеток 10 и 11 и внутренними сторонами 16 и 17 направляющих 12 и 13 ограничивающей перегородки 9 помещается демпфирующий цилиндрический поплавок 18. Затем в верхние торцы 21 и 22 направляющих 12 и 13 вводится верхняя распорка 24 и сетчатая перегородка 9 закрепляется. В рабочий котел закачивается битум 2.

Во время приготовления асфальтобетонной смеси битум 2 из возвратного патрубка 5 по сливному лотку 4 стекает обратно в рабочий котел 1. Сливной лоток 4, исключая разбрызгивание вяжущего, обеспечивает направленный слив битума 2 из возвратного патрубка 5 в локальный объем 8. Волны, возникшие в результате выхода битума 2 через живое сечение 7, направляются к торцовой стенке рабочего котла 1. Отраженные волны гасятся демпфирующим цилиндрическим поплавком 18, что исключает нарушение поверхностной пленки битума 2 в рабочем котле 1. При этом демпфирующий цилиндрический поплавок 18 свободно перемещается внутри сетчатой перегородки 9 вместе с рабочим уровнем битума 2.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения минимизирует старение битума в рабочем котле за счет уменьшения его окисления путем сохранения окисной пленки на его поверхности и исключения его разбрызгивания при сливе из возвратного патрубка, что позволит продлить срок службы автомобильных дорог на данном битуме, а также уменьшить загрязнение экологии на АБЗ.

Предлагаемое устройство просто по конструкции и в эксплуатации и может быть изготовлено в механических мастерских АБЗ.