способ борьбы с зимней скользкостью дорожных покрытий и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ борьбы с зимней скользкостью дорожных покрытий, который заключается в доставке жидкого противогололедного реагента, представляющего собой водный раствор твердого вещества солей металлов, реакция растворения которых в воде является экзотермической, например хлорида кальция или хлорида магния, к месту обработки дорожного покрытия, распределение жидкого реагента на дорожном покрытии из емкостей, установленных на средстве доставки, отличающийся тем, что до операции доставки реагента загружают в емкости твердое вещество соли металла и заливают в емкости воду, доставляют в емкостях залитое водой твердое вещество к месту использования реагента и одновременно с доставкой твердого вещества и воды осуществляют в емкостях процессы растворения твердого вещества в воде, изменения концентрации получаемого реагента и температуры реагента до момента его готовности к распределению на дорожном покрытии, при этом скорость растворения твердого вещества соли металла в воде изменяют скоростью их перемешивания, например скоростью барботирования получаемого реагента и скоростью его циркуляции в емкостях.

2. Устройство для осуществления способа, содержащее средство доставки и распределения жидких противогололедных реагентов, на котором установлены сообщенные друг с другом емкости под реагент, каждая емкость имеет днище и боковые стенки, при этом устройство оснащено установленными на средстве доставки химическим насосом, имеющим всасывающую и напорную полости, распределителем жидких реагентов, соединенным с напорной полостью химического насоса через подающий трубопровод, емкости соединены со всасывающей полостью химического насоса сливными трубопроводами, отличающееся тем, что устройство снабжено трехходовым краном, вход которого подключен к напорной полости химического насоса, напорным трубопроводом, соединенным с первым выходом трехходового крана, а также устройствами для барботирования раствора в емкостях, которые помещены внутрь последних и закреплены на их днищах, при этом подающий трубопровод присоединен ко второму выходу трехходового крана, а каждое устройство для барботирования подключено к напорному трубопроводу через двухходовой кран.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство для барботирования выполнено в виде двух сообщенных друг с другом своими входами эжекторных форсунок, выходы которых направлены на противоположные боковые стенки емкости.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждая емкость выполнена из полимерного материала, имеющего низкую теплопроводность.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам и средствам нанесения противогололедных реагентов на дорожное покрытие с целью предупреждения образования на них снежно-ледяного наката или гололедной корки.

Известен способ обработки дорог, заключающийся в том, что на ледяную поверхность дороги наносят твердые частицы в смеси с водой, для чего на шасси автомобиля устанавливают бак с теплоизолированными стенками и мешалкой в нем, заполняют бак водой и песком, размешивают воду с песком до состояния суспензии и наносят ее на дорожную поверхность (RU 2123082, 1998-12-10).

В этом способе подают суспензию насосом на поверхность вращающегося диска разбрызгивателя и диском разбрызгивают на дорогу. При низких температурах суспензию подогревают в баке или до его заполнения. Недостатком известного способа является то, что ледяная корка на дороге не удаляется, а становится шероховатой от вмерзающего в нее песка, который необходимо удалять с поверхности дороги после весеннего стаивания льда. Кроме того, подогрев суспензии песка с водой требует значительных затрат тепловой энергии.

Известен способ борьбы с зимней скользкостью дорожных покрытий, который заключается в нанесении на обледенелое дорожное покрытие твердых противогололедных химических реагентов, которые обеспечивают плавление льда, при этом, если в качестве таких противогололедных реагентов используют хлорид кальция или хлорид магния, то при растворении этих реагентов в воде, образующейся из тающего льда, выделяется большое количество тепла, способствующее повышению эффективности действия реагента ("Инженерно-экологическая защита водной системы северного мегаполиса в зимний период". В.Г.Систер, В.Е.Корецкий. Учебное пособие. «Московский государственный университет инженерной экологии». М., 2004, стр.89-90, копия прилагается).

К недостаткам данного способа следует отнести высокую гигроскопичность твердых химических реагентов, что ограничивает время их применения и требует защиты от атмосферных осадков. Кроме того, твердые реагенты не рекомендуется применять для профилактической обработки дорожных покрытий перед снегопадами, так как движущийся транспорт создает завихрения воздуха над сухой дорожной поверхностью и реагенты сбрасываются с обработанной поверхности, что ведет к неэффективному их использованию.

Из известных способов наиболее близким к представленному в данном описании способу является способ борьбы с зимней скользкостью дорожных покрытий, который заключается в доставке жидкого противогололедного реагента, представляющего собой водный раствор твердого вещества солей металлов, реакция растворения которых в воде является экзотермической, например хлорида кальция или хлорида магния, к месту обработки дорожного покрытия, распределение жидкого реагента на дорожном покрытии из емкостей, установленных на средстве доставки ("Машины для содержания и ремонта городских и автомобильных дорог» под редакцией В.И.Баловнева. Москва-Омск, 2005, стр.339, 342 и 343 - копия прилагается).

Из известных устройств наиболее близким к представленному в данном описании устройству является устройство для доставки и распределения жидких противогололедных реагентов, на котором установлены сообщенные друг с другом емкости с днищем и боковыми стенками, в которых помещаются жидкие противогололедные реагенты, химический насос, имеющий всасывающую и напорную полости, смонтированный на средстве доставки, распределитель жидких реагентов, установленный на средстве доставки и соединенный с напорной полостью химического насоса подающим трубопроводом, при этом емкости для жидких реагентов соединены с всасывающей полостью химического насоса сливными трубопроводами ("Машины для содержания и ремонта городских и автомобильных дорог". В.И.Баловнев и др. Москва-Омск, 2005, стр.333, 335, 336, 339, 342 и 343).

В известных способе и устройстве для обработки дорожного покрытия жидкий противогололедный реагент заливают в емкости устройства для доставки и распределения из стационарных емкостей на базах хранения жидкого реагента, который имеет низкую температуру, близкую к температуре окружающего воздуха. Это снижает эффективность его использования для плавления снежно-ледяных образований на дороге, приводит к увеличению расхода дорогостоящего реагента и повышенному содержанию хлоридов кальция в воздухе и сточных водах городской канализации.

Техническим результатом представленного в данном описании изобретения является повышение эффективности взаимодействия реагента со снежно-ледяными образованиями на дорожном покрытии, сокращение расхода реагента и трудозатрат, связанных с приготовлением и доставкой реагента к месту его использования.

Технический результат достигается способом борьбы с зимней скользкостью дорожных покрытий, который заключается в доставке жидкого противогололедного реагента, представляющего собой водный раствор твердого вещества солей металлов, реакция растворения которых в воде является экзотермической, например хлорида кальция или хлорида магния, к месту обработки дорожного покрытия, распределение жидкого реагента на дорожном покрытии из емкостей, установленных на средстве доставки, причем перед операцией доставки в емкости загружают твердое вещество соли металла, заливают воду и доставляют указанные ингредиенты к месту использования реагента, осуществляя в процессе доставки растворение твердого вещества соли металла в воде, которое сопровождается увеличением концентрации раствора и его температуры, после чего готовый жидкий противогололедный реагент распределяют на дорожном покрытии.

Скорость растворения твердого вещества соли металла в воде изменяют путем изменения интенсивности перемешивания раствора. Перемешивание осуществляют барботированием и циркуляцией раствора в емкостях.

Технический результат достигается устройством для доставки и распределения жидких противогололедных реагентов, которое содержит средство доставки и распределения реагента, на котором установлены сообщенные друг с другом емкости под реагент, каждая емкость имеет днище и боковые стенки, при этом устройство оснащено установленными на средстве доставки химическим насосом, имеющим всасывающую и напорную полости, и распределителем жидких реагентов, соединенным с напорной полостью химического насоса через подающий трубопровод, а емкости соединены с всасывающей полостью химического насоса сливными трубопроводами, причем устройство снабжено трехходовым краном, вход которого подключен к напорной полости химического насоса, напорным трубопроводом, соединенным с первым выходом трехходового крана, а также устройствами для барботирования раствора в емкостях, которые помещены внутрь последних и закреплены на их днищах, при этом подающий трубопровод присоединен ко второму выходу трехходового крана, а каждое устройство для барботирования подключено к напорному трубопроводу через двухходовой кран.

Устройство для барботирования выполнено в виде двух сообщенных друг с другом своими входами эжекторных форсунок, выходы которых направлены на противоположные боковые стенки емкости. Каждая емкость выполнена из полимерного материала, имеющего низкую теплопроводность.

Во время приготовления реагента непосредственно в емкостях средства доставки происходит экзотермическая реакция, приводящая к нагреву раствора реагента, который в горячем виде распределяется на обрабатываемой дорожной поверхности. При этом повышается эффективность взаимодействия горячего жидкого реагента со снежно-ледяными образованиями на дорожном покрытии, обеспечивается ускоренное их таяние и насыщение солями, что препятствует повторному замораживанию и прикатываемости к дорожной поверхности. Нанесение горячего жидкого реагента на дорожное покрытие обеспечивает снижение расхода реагента. Цикл растворения твердого вещества реагента проходит одновременно с доставкой реагента к месту обработки дорожного покрытия, что экономит трудозатраты на его приготовление.

Способ раскрывается описанием устройства для доставки и распределения жидких противогололедных реагентов.

На фиг.1 показано устройство для реализации способа;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг 2;

на фиг.4 - гидравлическая схема устройства.

Устройство содержит средство 1 (фиг.1) доставки и распределения жидких противогололедных реагентов, например автомобильное шасси, на котором установлены емкости 2, каждая из которых имеет днище 3, боковые противоположные стенки 4 и 5 (фиг.2) и другие боковые стенки. На средстве 1 доставки смонтирован химический насос 6, имеющий всасывающую полость 7 и напорную полость 8. Емкости 2 сообщены друг с другом и с всасывающей полостью 7 химического насоса 6 при помощи сливных трубопроводов 9.

На средстве 1 доставки установлен распределитель 10 жидких реагентов, выполненный, например, в виде диска, имеющего привод вращения (не показан). К напорной полости 8 (фиг.4) химического насоса 6 присоединен вход 11 трехходового крана 12. К первому выходу 13 трехходового крана 12 присоединен напорный трубопровод 14, ко второму выходу 15 трехходового крана 12 подключен подающий трубопровод 16, соединенный с диском распределителя 10 жидких реагентов. Внутри каждой емкости 2 (фиг.2, 3) на днище 3 установлено устройство для барботирования реагента, которое содержит, по крайней мере, две эжекторные форсунки 17 и 18, сообщенные с общим трубопроводом 19 и друг с другом своими входами 20 и 21. Выходы 22 и 23 форсунок направлены, соответственно, на противоположные боковые стенки 4 и 5. Общий трубопровод 19 (фиг.4) соединен с выходом 24 двухходового крана 25, вход 26 которого сообщен с напорным трубопроводом 14.

Емкости 2 выполнены из полимерного материала, например полиэтилена низкого давления, который обладает высокой стойкостью к химическим реагентам и имеет низкую теплопроводность.

Реализация способа в описанном устройстве осуществляется следующим образом. На предприятии, где эксплуатируются подобные устройства, перед осуществлением операции доставки производят загрузку в каждую из емкостей 2 через верхние люки 27 (фиг.2) твердого вещества 28 соли металла, например хлорида кальция, в количестве, необходимом для получения раствора с водой требуемой концентрации от 1,28 до 1,3. После этого в емкости 2 заливают воду 29, количество которой в растворе должно обеспечить указанную выше концентрацию. Как только вода 29 в емкостях 2 смачивает твердое вещество 28, начинается реакция растворения хлорида кальция в воде, которая сопровождается выделением тепла, т.е. эта реакция является экзотермической. Скорость растворения твердого вещества 28 в воде 29 остается низкой вплоть до окончания заполнения водой емкостей 2. Затем средство 1 доставки начинает движение, доставляя твердое вещество и воду, а также реагент с низкой концентрацией к участку дороги, на котором необходимо произвести противогололедную обработку дорожного покрытия, предотвратить возможное появление скользкости или воздействовать на скользкую дорогу, имеющую снежно-ледяную корку.

При движении средства 1 доставки включают химический насос 6 (фиг.4), при этом водный раствор хлорида кальция поступает из емкостей 2 через сливные трубопроводы 9 во всасывающую полость 7 насоса 6 и под давлением раствор выходит из напорной полости 8 насоса.

Трехходовой кран 12 соединяет через свой вход 11 и первый выход 13 напорную полость 8 насоса 6 с напорным трубопроводом 14. В зависимости от расстояния и продолжительности доставки во время движения средства 1 доставки двухходовые краны 25, сообщающие емкости 2 с напорным трубопроводом 14, могут быть все открыты или часть из них может быть открыта, а другая часть может быть закрыта. Так, если время доставки жидких реагентов незначительное, то увеличивают скорость растворения твердого вещества хлорида кальция в воде, чтобы раствор приобрел необходимую концентрацию быстрее. Для этого открывают, по крайней мере, два двухходовых крана 25 одновременно, интенсифицируя процесс растворения твердого компонента в воде в нескольких емкостях одновременно. Если продолжительность доставки велика, то скорость растворения твердого вещества хлорида кальция в воде замедляют. Для этого двухходовые краны 25 включают и выключают поочередно и в каждой емкости 2 интенсифицируют процесс растворения отдельно.

Раствор под давлением поступает из напорной полости 8 химического насоса 6 через трехходовой кран 12 в напорный трубопровод 14 и по нему к входам 26 двухходовых кранов 25. Через выход 24 открытого крана 25 раствор подается на общий трубопровод 19 и направляется по нему к входам 20 и 21 эжекторных форсунок 17 и 18 соответственно. На выходах 22 и 23 форсунок формируются струи раствора, которые направляются в противоположные стороны - на стенки 4 и 5 емкостей 2. Выходящие струи создают эжекционный эффект и захватывают в эжекторы дополнительное количество раствора, который направляется на находящееся в емкостях 2 твердое вещество 28. Происходит процесс барботирования. Поскольку струи раствора направлены на противоположные боковые стенки 4 и 5 емкостей 2, то создается эффект поворота струй у стенок и, в итоге, движение струй раствора в емкости 2 осуществляется по замкнутой траектории движения, по внутреннему периметру емкости. Такое движение раствора резко интенсифицирует процесс растворения твердого вещества 28 хлорида кальция в воде 29. По мере насыщения раствора увеличивается количество тепла, выделяемого при экзотермической реакции растворения. Увеличивается температура раствора и к моменту достижения необходимой концентрации раствора его температура может достигать значительных величин (до 60-70°С). Когда концентрация раствора во всех емкостях 2 достигнет требуемой величины, процесс приготовления жидких противогололедных реагентов заканчивают.

Перед распределением горячего жидкого противогололедного реагента на дорожное покрытие переключают трехходовой кран 12 таким образом, чтобы его вход 11 сообщался с подающим трубопроводом 16 через выход 15. Включают химический насос и при движении средства 1 доставки на его рабочей скорости осуществляют подачу на дорожное покрытие горячего жидкого реагента из емкостей 2 по подающему трубопроводу 16 на вращающийся диск распределителя 10. Диск распределяет реагент на обрабатываемое дорожное покрытие с требуемыми параметрами обработки, т.е. с необходимыми значениями плотности и ширины обработки, которые соблюдаются системой управления (не показана). При взаимодействии горячих капель жидкого реагента со льдом и снегом, находящимися на дорожном покрытии, начинается интенсивное их таяние, быстрое проникновение раствора под слой льда или снега, что уменьшает силы адгезии льда с покрытием и обеспечивает свободное отделение льда и снега от покрытия при последующей уборке снегоочистителем. При этом происходит комбинированное воздействие реагента на снежно-ледяные образования: за счет высокой температуры реагента и за счет химической реакции взаимодействия соли металла (хлорида кальция) с водой, находящейся в составе льда и/или снега. Благодаря высокой температуре жидкого реагента вода, образующаяся от таяния снега и льда, быстро насыщается солями, которые препятствуют их повторному замерзанию и прикатываемости к покрытию колесами транспортных средств.

Совмещение операции по приготовлению раствора жидких противогололедных реагентов с операцией по их доставке к месту обработки дорожных покрытий позволяет сократить трудозатраты, связанные с приготовлением реагента, доставкой и хранением в стационарных хранилищах. Обработка дорожных покрытий горячим жидким противогололедным реагентом также позволяет существенно снизить его расход.