AT513572B1 - Heizelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizelement zum Erhitzen und Einschmelzen von Bitumen, umfassend eine beheizbare Schmelzzacke (1) mit zumindest zwei spitzwinkelig zusammenlaufenden Flanken (2), wobei die Spitze der Schmelzzacke (1) in Form einer Schneide (8) beschliffen ausgeführt ist oder eine Schneide (8) umfasst.

Description

Beschreibung

HEIZELEMENT

[0001] Die Erfindung betrifft ein Heizelement zum Erhitzen und Einschmelzen von Bitumen sowie einen Zackenrost umfassend mehrere derartige Heizelemente und eine Schmelzeinheit mit einem derartigen Zackenrost, sowie eine Schmelzanlage mit zumindest einer derartigen Schmelzeinheit.

[0002] Großvolumige Verpackungsbehälter aus flexiblem Material für thermoplastische Stoffe werden seit langem für die Lagerung und den Transport großer Mengen von fließfähigen Gütern, insbesondere Bitumen verwendet.

[0003] Für Bitumen, insbesondere Bitumen für den Straßenbau, kommen derartige Behälter mit einem Füllvolumen von typisch 300 bis 2000 Liter, vorzugsweise 1000 Liter, bestehend aus einem äußeren Sack, hergestellt aus Flachgewebe oder Rundgewebe, aus Kunstfasern wie Polypropylen oder Polyethylen oder aus Naturfasern und einem innenliegenden dichten Liner-Sack, hergestellt aus aufschmelzbarer Kunststofffolie, vorzugsweise aus Polyethylen zur Anwendung.

[0004] Die Verpackungsbehälter werden in Kühl- und Abfüllanlagen mit einer Produkttemperatur knapp unter dem Erweichungspunkt (typische bei 95 bis 110 °C) des für den Linersack verwendeten Kunststoffs befüllt. Nach dem Erkalten des Füllgutes Bitumen auf Umgebungstemperatur kann der gefüllte Behälter gelagert und selbst über große Distanzen (z.B. interkontinental) von ölverarbeitenden Raffinerien zu Straßenbaulosen (z. B. in Entwicklungs- und Schwellenländern) transportiert werden.

[0005] Am Bestimmungsort muss nun das verpackte Bitumen von den Außenbehältern getrennt und von Umgebungstemperatur auf Anwendungstemperatur gebracht werden: für den weiteren lokalen Transport in heißem Zustand auf Temperaturen bis zu 180°C und für die direkte Verwendung im Straßenbau (z.B. in Heißmischanlagen) auf typisch 130°C bis 150°C.

[0006] Dazu muss das Bitumen von einer festen bzw. temperaturabhängig annähernd festen Konsistenz auf flüssigen Zustand geschmolzen werden.

[0007] Um eine derartige Aufschmelzung bzw. Erhitzung von Bitumen effizient, schnell und energiesparend bewerkstelligen zu können, muss den spezifischen physikalischen Eigenschaften des Materials Bitumen Rechnung getragen werden.

[0008] Das als Bitumen bezeichnete Material ist ein Gemisch aus zahlreichen Stoffen unterschiedlicher Molekulargewichte, wobei statistisch (z.B. gemäß GPC Analyse) Stoffe aller Molekulargewichte zwischen 100 und 100.000 enthalten sind. Daher weist es keinen definierten Schmelzpunkt auf, vielmehr verändern die einzelnen Teilstoffe entsprechend ihrer individuellen Schmelzpunkte bei bestimmten Temperaturen ihren Aggregatzustand. Die in der Industrie übliche Charakterisierung von Bitumen durch einen Erweichungspunkt beruht daher auf einem standardisierten physikalischen Test (Ring und Kugel Verfahren).

[0009] Das Stoffgemisch Bitumen weist eine sehr niedrige spezifische Wärmeleitfähigkeit auf. Daher werden für eine effiziente Aufschmelzung / Erwärmung große Wärmeübertragungsflächen benötigt.

[0010] In Abhängigkeit von der Temperatur weist Bitumen sehr verschiedene Erscheinungsformen von fest (bei kalten Umgebungstemperaturen), träge fließend (bei normalen Umgebungstemperaturen), viskos fließend (im Bereich um den Erweichungspunkt) bis flüssig (bei höheren Temperaturen) auf. Bei der Bitumenerwärmung sind hinsichtlich der Eigenschaften drei Temperaturbereiche zu unterscheiden. Bei Umgebungstemperaturen bis etwa 40°C über dem Erweichungspunkt (Ring und Kugel Test) ist das Bitumen fest bis träge fließend.

[0011] Bei höheren Temperaturen ist das Bitumen viskos aber bereits pumpfähig (z.B. mit Verdrängerpumpen). Ab etwa 120°C bis 140°C ist das Bitumen auch mit Kreiselpumpen gut pumpfähig. Die Viskosität von Bitumen wird aus diesem Grund in einschlägigen Normen bei 135°C bestimmt. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Bitumen in standardisierten, beheizten Behältern aufzuschmelzen. Ein derartiger Schmelzvorgang benötigt jedoch sehr viel Zeit und Energie.

[0012] Ein Heizelement gemäß Oberbegriff des beiliegenden Anspruchssatzes ist bekannt aus der SU 654 723 A1. Dieses Heizelement hat jedoch den Nachteil, dass sich bei Verwendung mit heutzutage üblichen Bitumensäcken, die einen inneren Liner aus Kunststoff aufweisen, das schmelzende Bitumen aufstaut und somit einer zügigen Schmelzung entgegengewirkt wird. Weitere gattungsgemäße Heizelemente sind aus der JP 2003 041 511A und der SU 1 122 767 A1 bekannt.

[0013] Die technische Aufgabe der Erfindung besteht unter anderem darin, eine verbesserte Vorrichtung zum Erhitzen und Schmelzen von Bitumen zu schaffen, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet, kompakt und platzsparend ausgeführt ist, und ein schnelles Erhitzen und Schmelzen von Bitumen, insbesondere von in Säcken verpacktem Bitumen zu ermöglichen.

[0014] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Heizelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Indem das Heizelement eine beheizbare Schmelzzacke mit zumindest zwei spitzwinkelig zusammenlaufenden Flanken umfasst, wird eine besonders effiziente Erhitzung des Bitumens ermöglicht. Das an der Spitze der Schmelzzacke erweichte bzw. geschmolzene Bitumen läuft über die Flanken der Schmelzzacke ab und kann in einem geeigneten Behälter aufgenommen werden. Auch wenn das Bitumen nicht vollständig geschmolzen wird, sorgt die spitzwinkelig zusammenlaufende Schmelzzacke für eine Aufteilung in einzelne Stücke bzw. Streifen, die entlang der Flanken der Schmelzzacke abrinnen bzw. abgleiten und somit einen schnellen, effizienten und energiesparenden Schmelz- bzw. Erweichungsvorgang des Bitumens ermöglichen. Dabei kann insbesondere das vollständige Aufschmelzen der aufgeteilten Bitumenstreifen erst in einem weiteren Schritt, beispielsweise während der Lagerung in einem beheizbaren Behälter, erfolgen.

[0015] Um eine besonders gute Aufteilung des Bitumens in Streifen und eine besonders gute Wärme Einkopplung zu erreichen, ist die Spitze der Schmelzzacke in Form einer Schneide beschliffen. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die Schmelzzacke einer Schneide als separates Element umfasst.

[0016] Erfindungsgemäß kann die Schmelzzacke ein dreieckförmiges Profil und vorzugsweise einen Querschnitt in Form eines gleichschenkeligen oder rechtwinkligen Dreiecks aufweisen, wobei die beiden Schenkel des Dreiecks zur Erzielung einer intensiven Wärmeübertragung eine große Höhe und zueinander einen spitzen Winkel einschließen, sodass an der Oberseite eine schneidenförmige Spitze entsteht. Das Verhältnis der Höhe zumindest eines Schenkels zur Länge der Basis kann vorzugsweise zwischen 5 zu 1 und 2 zu 1, besonders vorzugsweise 3 zu 1 betragen. Durch diese geometrischen Verhältnisse kann die Effizienz der Erhitzung, als auch der Materialdurchsatz optimiert werden.

[0017] Es kann weiters vorgesehen sein, dass die Schmelzzacke einen Hohlraum zur Aufnahme eines Heizmediums umfasst, der zumindest einen Zulauf sowie zumindest einen Ablauf für das Heizmedium, insbesondere durch einen Gas- oder Ölbrenner erhitztes Gas oder Öl, aufweist. Dadurch ist eine besonders effiziente Erhitzung der Schmelzzacke möglich. Es kann weiters vorgesehen sein, dass die Schmelzzacke elektrisch beheizbar ist.

[0018] Vorzugsweise sind an den Flanken der Schmelzzacke von der Spitze zur Basis vertikal oder diagonal verlaufende Abrinnsicken zur Ableitung geschmolzenen Bitumens vorgesehen. Dadurch wird gewährleistet, dass der Schmelzvorgang an der Spitze der Schmelzzacke nicht durch das geschmolzene Material behindert wird. Gleichzeitig wird ein zügiger Abtransport des geschmolzenen oder erweichten Materials gewährleistet.

[0019] Die Abrinnsicken können vorzugsweise an beiden Flanken der Schmelzzacke vorgesehen sein und an der Spitze der Schmelzzacke in Form einer Vertiefung ineinander übergehen.

Dadurch wird die Schmelzzacke an ihrer Spitze in zumindest zwei Bereiche getrennt, was wiederum im Sinne eines besseren Schmelz- und Aufweichvorgangs für das Bitumen vorteilhaft ist.

[0020] An den Außenseiten der Flanken der Schmelzzacke können zur Verbesserung der Wärmeübertragung auf das Bitumen die Außenoberfläche vergrößernde, vorzugsweise vertikal oder diagonal verlaufende Rippen vorgesehen sein.

[0021] In Verbindung mit den Vertiefungen, die sich durch die ineinander übergehenden Abrinnsicken an der Spitze der Schmelzzacke bilden, bilden sich vorzugsweise eine Reihe von messerartigen, voneinander getrennten Schneiden, die ein effizientes Aufteilen und Einschmelzen des Bitumens ermöglichen.

[0022] Dies ist insbesondere vorteilhaft, da sich das Bitumen im Allgemeinen noch in PE Folie befindet (innerer Liner des Behälters). Um die durch die Schwerkraft auf den Schmelzrost fließende, noch zumindest teilweise in PE Folie gehüllte Bitumenmasse aufzuteilen, und insbesondere die Folienteile thermisch und mechanisch zu zerteilen, um den Aufstau des schmelzenden Bitumens zu verhindern, hat sich die Ausführung der Schmelzzacke mit einer beschliffenen Schneide an ihrer Spitze als besonders vorteilhaft erwiesen.

[0023] Um eine hohe Erwärmungs- und Schmelzleistung zu erzielen, ist eine gleichmäßige Verteilung des Heizmediums vorteilhaft. Im Hohlraum der Schmelzzacke können zur Leitung des Heizmediums und zum Ausgleich von Druck-, Strömungs- und Temperaturunterschieden mechanische Einbauten, insbesondere Verteiler, Strömungsführungen, Düsen oder Leitbleche vorgesehen sein. Diese mechanischen Einbauten können derart angeordnet sein, dass das Heizmedium gezielt zuerst in die Spitze der Schmelzzacke geleitet wird. Damit wird erreicht, dass die Temperatur an der Spitze der Schmelzzacke besonders hoch ist.

[0024] Die mechanischen Einbauten können zumindest teilweise als separate, in die Schmelzzacke einführbare Baueinheit ausgeführt sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im unteren Bereich des Hohlraums im Inneren des Schmelzzacke, also nahe der Basis, das Heizmedium über eine Verteilerleitung, den sogenannten Header, gleichmäßig eingebracht wird. Über mehrere an dieser Verteilerleitung angebrachte Einbringungselemente mit Düsen und Leitblechen kann das Heizmedium gezielt zuerst in die Spitze der Schmelzzacke, und dann auf die seitlichen Heizflächen geleitet werden. Die Gesamtheit aus Verteilerleitung und Einbringungselementen kann als separate, in die Schmelzzacke einführbare Baueinheit ausgeführt sein.

[0025] Darüber hinaus können an den Innenseiten der Flanken der Schmelzzacke die Oberfläche vergrößernde bzw. Reibung erzeugende Einbauten, vorzugsweise Bolzen oder Leisten, fest angebracht sein. Die Schmelzzacken können aus temperaturbeständigem Stahl ausgeführt sein.

[0026] Die Erfindung bezieht sich weiters auf einen Zackenrost zum Einschmelzen und Aufteilen von Bitumen mit einer erfindungsgemäßen Schmelzzacke, sowie eine Schmelzeinheit umfassend zumindest einen derartigen Zackenrost, und eine Schmelzanlage umfassend zumindest eine Schmelzeinheit.

[0027] Der Zackenrost kann in Form von von mehreren, parallel zueinander angeordneten beheizbaren erfindungsgemäßen Schmelzzacken ausgeführt sein. Die Größe des Rosts und die Anzahl der Schmelzzacken kann vorzugsweise auf die Abmessungen des eingebrachten kalten Bitumens (von einem oder mehreren Säcken) abgestimmt sein.

[0028] Vorzugsweise kann der Zackenrost mehrere voneinander beabstandete, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Heizelemente mit erfindungsgemäßen Schmelzzacken umfassen.

[0029] Erfindungsgemäß werden die einzelnen Schmelzzacken des Zackenrostes derart zueinander angeordnet, dass zwischen diesen an der Basis eine derartige Durchgangsbreite verbleibt, dass bei entsprechend eingestellten Heizungsparametern (Temperatur und Durchfluss des Heizmediums) der gewünschte Grad an Aufschmelzung erreicht wird. Dies kann bedeuten, dass eine durchschnittliche Temperatur von ca. 50°C bis 70°C über dem Erweichungspunkt des Bitumes (ca. 44°C bis 55°C) erreicht wird, und gleichzeitig das geschmolzene Bitumen mit ausreichender Geschwindigkeit den Rost passiert. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Heizelemente verschiebbar angeordnet sind, um den gewünschten Durchsatz zu erreichen.

[0030] Zwischen den Schmelzzacken kann an der Basis ein Zwischenraum von 1cm bis 8cm, vorzugsweise 2cm, vorgesehen sein. Die Temperatur der Schmelzzacke liegt bei Beaufschlagung mit zu schmelzendem Bitumen an der Außenseite typisch im Bereich von 180 °C bis 230 °C, jedenfalls unter dem normgemäßen Flammpunkt des Bitumens.

[0031] Die äußersten Schmelzzacken des Zackenrostes können zur Optimierung der Wärmeübertragung und der Produktführung eine andere Formgebung aufweisen als die innenliegenden Schmelzzacken. Sie können insbesondere einen Querschnitt in Form eines rechtwinkeligen Dreiecks aufweisen, wobei die Schmelzzacke derart ausgerichtet ist, dass die Hypotenuse in Richtung des einzubringenden Materials weist, um einen konischen, nach unten zusammenlaufenden Querschnitt zu erreichen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die außenliegenden Schmelzzacken höher sind als die innenliegenden Schmelzzacken.

[0032] Die erfindungsgemäße Schmelzeinheit kann einen oder mehrere derartige Zackenroste als Schmelzaggregate umfassen.

[0033] Die erfindungsgemäße Schmelzanlage kann insbesondere eine Sackaufgabe, einen Zackenrost mit erfindungsgemäßen Schmelzzacken, einen nachgeordneten Behälter für die Aufbewahrung und weitere Erhitzung des Bitumens, sowie einen Heizkreis umfassend eine Brennereinheit, Leitungen für die Versorgung mit und die Abführung des Heizmediums, und (bei Verwendung von Heizgas) einen Saugzug oder (bei Verwendung von Wärmeträgeröl) eine Zirkulationspumpe umfassen.

[0034] Die Sackaufgabe kann ein für die Beschickung geeignetes Hebezeug und einen Aufgabebehälter umfassen, der über oder seitlich des Zackenrosts anordenbar ist. Das Hebezeug kann vorzugsweise auf die an den Bitumensäcken angebrachten Hebeschlaufen abgestimmt sein. Der Aufgabebehälter dient der sicheren und passgenauen Einbringung der Bitumenmasse aus den Säcken, sodass sich diese flächendeckend über dem Zackenrost verteilt. Zur Vermeidung von Geruchsbildung und zur Absicherung des Bedienpersonals kann dieser mit einer Deckelkonstruktion versehen sein, vorzugsweise mit seitlich verschiebbaren isolierten Abdeckelementen.

[0035] Zum passgenauen Einsetzen eines Bitumensacks kann in der erfindungsgemäßen Schmelzeinheit eine, vorzugsweise sich konisch in Richtung des Zackenrostes verjüngende, Sackauflage vorgesehen sein.

[0036] Durch das Gewicht des eingesetzten Bitumensackes wird das Bitumen gegen den Zackenrost gepresst. Zusätzliches Gewicht kann durch nachfolgend laufend aufgebrachte Bitumensäcke erreicht werden, dadurch kann auch der Durchsatz erhöht werden.

[0037] Zur Erzeugung eines Heizgases mit begrenzter Temperatur (zur Vermeidung der Überhitzung des Bitumens beim Aufschmelzprozess) kann vorgesehen sein, das durch einen Brenner erzeugte heiße Gas mit Fremdluft zu mischen. Dafür und zum Ausgleich von Druckverlusten im Zackenrost und in den Heizgasleitungen kann erfindungsgemäß nach den Beheizungseinheiten ein Saugzug angeordnet sein, der vorzugsweise durch Frequenzsteuerung einstellbar oder regelbar ist. Über einen derartigen Saugzug kann der Durchfluss des Heizgases gesteuert werden und es können für das Schmelzverfahren preiswerte Standardbrenner zum Einsatz kommen. Weiters sind die sicherheitstechnischen Anforderungen beim Fahren auf Sog (mit Saugzug) wesentlich niedriger als beim Fahren auf Druck (z.B. unter Verwendung von speziellen Industriebrennern), bei welchem Druckdichtheit der Leitungen erforderlich wäre.

[0038] Zum Ausgleich von durch die verschiedenen Betriebszustände (Anfahren, Schmelzbetrieb, Warmhalten und Herunterfahren) auftretenden thermischen Spannungen kann der Za ckenrost thermisch getrennt von den weiteren Komponenten der Schmelzanlage ausgeführt sein.

[0039] Es kann ein Heizkreis zur Beheizung des Zackenrosts mit einem Heizmedium, insbesondere Öl oder Gas, vorgesehen sein, der eine Brennereinheit und einen Saugzug oder eine Zirkulationspumpe umfasst. Zur Optimierung des Temperaturprofils kann der Durchsatz des Saugzugs oder der Zirkulationspumpe einstellbar, insbesondere durch Frequenzsteuerung einstellbar sein. Die Brennereinheit kann derart gestaltet sein, dass dem Heizmedium eine einstellbare Menge an Fremdmedium, insbesondere bei Verwendung von Gas als Heizmedium Umgebungsluft, zugeführt werden kann.

[0040] Das vom Zackenrost austretende Heizgas weist noch eine Temperatur im Bereich von 180°C bis 220°C auf. Diese Wärmeenergie kann zur weiteren Aufheizung des Bitumens im beheizbaren Behälter genutzt werden. Der Heizkreis kann demnach derart ausgeführt sein, dass das vom Zackenrost austretende Heizmedium zur Nutzung der Restwärme dem beheizbaren Behälter und/oder der Brennereinheit zugeführt werden kann.

[0041] Durch Rückführung des Heizgases nach dem beheizbaren Behälter, welches noch Temperaturen von ca. 130°C bis 160°C aufweist, kann dieses dem Gasstrom im Bereich der Brennereinheit zugeführt werden und damit den Energieverbrauch der Brennereinheit reduzieren bzw. die Leistung der Schmelzanlage erhöhen. Das eigentliche Schmelzverfahren gliedert sich in drei Schritte: [0042] Zunächst wird das kalte in Säcken verpackte Bitumen mittels Kran oder Förderer über den Zackenrost der Schmelzeinheit gehoben. Danach werden die Säcke im Hängen so aufgeschnitten, dass sich das kalte Bitumen durch Schwerkraft in die Aufnahmevorrichtung über oder seitlich der Schmelzeinheit bewegt (bzw. je nach Umgebungstemperatur fließt oder fällt). Das Aufschneiden erfolgt vorzugsweise an der Unterseite und im unteren Bereich der Seiten derart, dass die Bitumenmasse sanft gebremst in den Aufgabebehälter gleitet.

[0043] Das vom Außensack abgetrennte noch kalte Bitumen, welches großteils noch von der Kunststofffolie des inneren Liners umhüllt ist, verteilt sich über dem Zackenrost, wird durch die heißen Spitzen der Schmelzzacken angeschmolzen und auf die keilförmigen Bereiche zwischen den Schmelzzacken aufgeteilt. Dabei wird gleichzeitig die Liner- Kunststofffolie thermisch und mechanisch zerteilt und vereinzelt, sodass diese mit dem Bitumen mitgeführt wird. In der Folge wird das entlang der seitlichen Heizflächen der Schmelzzacken durch Schwerkraft bewegte Bitumen laufend erhitzt und schmilzt entsprechend seinen charakteristischen Eigenschaften als Stoffgemisch, sodass es nach Passage des Schmelzrostes den gewünschten viskos-flüssigen Zustand aufweist. Das Temperaturniveau wird dabei von Umgebungstemperatur auf typisch ca. 50 C bis 70°C über den Erweichungspunkt des Bitumens angehoben.

[0044] Dem Zackenrost nachgeordnet, vorzugsweise unterhalb, befindet sich ein beheizbarer, isolierter Auffangbehälter (z.B. ausgeführt als rechteckiger oder zylindrischer Tank, insbesondere gebräuchliche Bitumentransportcontainer und Bitumenlagercontainer) zur Aufnahme des geschmolzenen oder aufgeteilten Bitumens. Der Behälter ist mit geeigneten Beheizungseinrichtungen, z.B. internen Heizschlangen, befeuerten Heizrohren oder Mantelbeheizungen versehen, durch welche das aufgeschmolzene, viskos-flüssige Bitumen weiter auf die gewünschte Anwendungstemperatur (typisch ca. 135°C bis 150°C für die Verwendung in Heißmischanlagen oder 150°C bis 180°C für den lokalen Transport in Kessel- oder Tankwägen) erhitzt werden kann.

[0045] Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung.

[0046] Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden nun anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen [0047] Fig. 1a-1 c: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schmelzzacke; [0048] Fig. 2a - 2d: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schmelzeinheit mit einem erfindungsgemäßen Zackenrost; [0049] Fig. 3: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schmelzeinheit; [0050] Fig. 4a - 4b: eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schmelz einheit.

[0051] Fig. 1a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schmelzzacke 1 in dreidimensionaler Ansicht. Die Schmelzzacke 1 weist einen Querschnitt in Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf, wobei die Basisseite wesentlich kürzer ist als die beiden Schenkel. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis der Länge der Schenkel zur Länge der Basis etwa 1 zu 3. Die Schmelzzacke ist innen hohl und weist zum Einleiten und Ableiten eines Heizmediums einen Zulauf 3 und einen Ablauf 4 auf, die jeweils mit Flanschen zur Verbindung mit Rohrleitungen versehen sind.

[0052] An der Spitze der Schmelzzacke 1 befindet sich eine Schneide 8 zum Aufschneiden des den Bitumensack umgebenden Liners, und zur besseren Wärmeübertragung. Die Schneide 8 weist Unterbrechungen in Form von Vertiefungen 6 auf, wobei die Vertiefungen 6 als Fortsetzungen von Abrinnsicken 5 auf den Flanken 2 der Schmelzzacke 1 ausgeführt sind. Die Abrinnsicken 5 weisen eine Tiefe von etwa 15mm auf. Weiters sind an den Außenflächen der Schmelzzacke 1 vertikal von der Spitze zur Basis verlaufende Rippen 7 zur verbesserten Wärmeeinkopplung vorgesehen.

[0053] Fig. 1b zeigt die Schmelzzacke 1 aus Fig. 1a im Längsschnitt. Es ist ersichtlich, dass die Schmelzzacke 1 innen einen Hohlraum 35 aufweist, der zur Aufnahme des Heizmediums (Gas, Öl oder dergleichen) ausgeführt ist. Erkennbar sind ebenfalls der Zulauf 3 und der Ablauf 4 des Heizmediums. Das Heizmedium tritt in die Schmelzzacke 1 durch einen Header 32 ein und wird durch Stutzen 26 direkt in Richtung der Spitze der Schmelzzacke 1 geleitet. Um eine gleichmäßige Verteilung des Heizmediums in der Schmelzzacke 1 zu gewährleisten, ist die Schmelzzacke 1 durch mehrere Trennwände 27 in einzelne Kammern unterteilt.

[0054] Jeder Kammer ist ein eigener Stutzen 26 zugeordnet. Die Trennwände 27 weisen Durchflussöffnungen 28 auf, durch die das Heizmedium durchtreten kann. Das Heizmedium durchströmt die Stutzen 26, tritt in die Spitze der Schmelzzacke 1 ein, strömt danach an den Flanken 2 der Schmelzzacke herab und trifft im unteren Bereich der Schmelzzacke 1 auf mechanische Einbauten, insbesondere Bolzen 24 und Blechstreifen 25, die zur Verwirbelung und besseren Verteilung des Heizmediums dienen. Danach tritt das Heizmedium im abgekühlten Zustand durch den Ablauf 4 aus. Der Header 32 mit den Stutzen 26 und Trennwänden 27 ist als separates, von der Schmelzzacke 1 getrenntes Element ausgeführt und beim Zusammenbau der Schmelzzacke 1 in diese einführbar. Die Schmelzzacke 1 weist einen stabilisierenden Träger 36 auf.

[0055] Fig. 1c zeigt die Schmelzzacke 1 aus Fig. 1a im Querschnitt. Ersichtlich ist der Hohlraum 35 im Inneren der Schmelzzacke 1 mit dem Header 32, dem Zulauf 3 und dem Ablauf 4 und den Stutzen 26. Ebenfalls zu sehen ist die Schneide 8 an der Spitze der Schmelzzacke 1 und die Rippen 7 an den Seitenflächen der Schmelzzacke 1. Die Schmelzzacke 1 weist einen stabilisierenden Träger 36 auf.

[0056] Fig. 2a zeigt eine Schmelzeinheit 10 in dreidimensionaler Ansicht. Die Schmelzeinheit 10 weist eine Sackauflage 12 mit zwei Kammern 29 und 30 auf, die zur Auflage von Bitumensäcken dient. Die Schmelzeinheit 10 kann entsprechend zum gleichzeitigen Aufschmelzen von zwei Bitumensäcken verwendet werden. Die Sackauflage 12 kann durch einen verschiebbaren Deckel 20 verschlossen werden. An der Unterseite der Sackauflage 12 ist ein Zackenrost 9 vorgesehen, der mehrere Schmelzzacken 1 umfasst. Dabei ist jede Schmelzzacke 1 mit einem eigenen Zulauf 3 und Ablauf 4 für das Heizmedium ausgestattet.

[0057] Fig. 2b zeigt die Schmelzeinheit 10 im Querschnitt. Ersichtlich sind die beiden Kammern 29 und 30 der Sackauflage 12 und der Deckel 20 zum Verschließen der Sackauflage12. Der

Zackenrost 9 umfasst mehrere Schmelzzacken 1. An den beiden Enden des Zackenrostes 9 sind Begrenzungszacken 31 vorgesehen, die sich von den inneren Schmelzzacken 1 dadurch unterscheiden, dass sie den Querschnitt eines rechtwinkeligen Dreiecks und eine höhere Seitenlange aufweisen.

[0058] Dadurch wird erreicht, dass für einen Bitumensack, der in die Sackauflage 12 eingebracht wird, ein sich konisch nach unten verjüngender Querschnitt gebildet ist. Somit wird einem Ausweichen des Bitumensackes nach außen entgegengewirkt und es wird verhindert, dass das Bitumen gegen die Seitenwand der Sackauflage drückt.

[0059] Fig. 2c zeigt die Schmelzeinheit 10 in Seitenansicht. Ersichtlich ist die Außenansicht der Sackauflage 12 mit dem Deckel 20 und der Zackenrost 9 mit den Schmelzzacken 1 und den Zuläufen 3 und Abläufen 4 des Heizmediums.

[0060] Fig. 2d zeigt die Schmelzeinheit 10 in Draufsicht bei geöffnetem Deckel 20. Direkt ersichtlich ist der Zackenrost 9 mit den Schmelzzacken 1. Zwischen den Schmelzzacken 1 ist ein Zwischenraum 34 vorgesehen, um das Abfließen des aufgeschmolzenen bzw. aufgetrennten Bitumens zu ermöglichen. Ebenfalls erkennbar sind die Rippen 7 und die Abrinnsicken 5, die an der Spitze der Schmelzzacken 1 Vertiefungen 6 bilden, die das Abfließen weiter begünstigen.

[0061] Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schmelzanlage 33, umfassend eine Schmelzeinheit 10, die auf einem beheizbaren Behälter 13 angebracht ist und durch einen Heizkreis 14 beheizbar ist. Der Bitumensack 11 wird in eine Sackauflage 12 oberhalb des Zackenrostes 9 eingebracht und durch den Zackenrost geschmolzen. Das flüssige Bitumen ergießt sich in den beheizbaren Behälter (gebräuchliche Bitumentransportcontainer und Bitumenlagercontainer) 13, wo es durch einen eigenen Heizkreis mit Brennereinheit 15 weiter erhitzt oder heiß gehalten wird. Der Bitumenspiegel 19 ist angedeutet. Der Heizkreis des Behälters verfügt über eine eigene Brennereinheit 15. Parallel dazu wird der Zackenrost 9 über eine Brennereinheit 15 mit erhitztem Heizmedium versorgt. Nach dem Durchtritt durch den Zackenrost wird das Heizmedium weiter durch den beheizbaren Behälter geführt, um die Restwärme an das im Behälter befindliche Bitumen abzugeben. Der Saugzug 16 sorgt für einen einstellbaren Durchfluss. Nach Durchströmen des Behälters 13 kann ein Teil des Heizmediums durch die Gasrückführung 21 zurück in die Brennereinheit 15 geführt werden.

[0062] Schließlich zeigen Fig. 4a und Fig. 4b ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzanlage 33 mit einer Schmelzeinheit 10, einem Zackenrost 9, einem beheizbaren Behälter 13 und einem Kran 23 zum Handhaben der Bitumensäcke 11. Wiederum sind zwei Brennereinheiten 15 vorgesehen, um einerseits den Zackenrost mit erhitztem Heizmedium zu versorgen, und andererseits das Bitumen das sich im Behälter 13 befindet aufzuheizen oder heiß zu halten. Die Sackauflage 12 ist derart ausgeführt, dass zwei Bitumensäcke parallel geschmolzen werden können. Das Heizmedium, das aus dem Zackenrost 9 austritt, wird wieder zur weiteren Wärmeabgabe durch den Behälter 13 geführt, und die Restwärme wird durch die Gasrückführung 21 zurück an die Brennereinheit 15 geliefert. Der in seinem Durchsatz einstellbare Saugzug 16 sorgt für den erforderlichen Durchsatz des Heizmediums.

[0063] Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die beispielhaft angeführten Ausführungsbeispiele, sondern umfasst auch weitere Ausführungen im Rahmen der Patentansprüche. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführung des Heizelements, der Schmelzzacke, des Zackenrosts, der Schmelzeinheit oder der Schmelzanlage beschränkt.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Schmelzzacke 2 Flanke 3 Zulauf 4 Ablauf 5 Abrinnsicke 6 Vertiefung 7 Rippe 8 Schneide 9 Zackenrost 10 Schmelzeinheit 11 Bitumensack 12 Sackauflage 13 Beheizbarer Behälter 14 Heizkreis 15 Brennereinheit 16 Saugzug 17 Zirkulationspumpe 18 Bitumenpumpe 19 Flüssigkeitsspiegel 20 Deckel 21 Gasrückführung 22 Arbeitsplattform 23 Kran 24 Bolzen 25 Leisten 26 Stutzen 27 Trennwand 28 Durchflussöffnungen 29 Erste Kammer 30 Zweite Kammer 31 Begrenzungszacke 32 Header 33 Schmelzanlage 34 Zwischenraum 35 Hohlraum 36 T räger

Claims (21)

1. Patentansprüche 1. Heizelement zum Erhitzen und Einschmelzen von Bitumen, umfassend eine beheizbare Schmelzzacke (1) mit zumindest zwei spitzwinkelig zusammenlaufenden Flanken (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze der Schmelzzacke (1) in Form einer Schneide (8) beschliffen ausgeführt ist oder eine Schneide (8) umfasst.
2. 2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzzacke (1) ein dreieckförmiges Profil und vorzugsweise einen Querschnitt in Form eines gleichschenkligen oder rechtwinkliges Dreieck aufweist, wobei das Verhältnis der Länge der Schenkel zur Länge der Basis zwischen 5 zu 1 und 2 zu 1, vorzugsweise 3 zu 1 beträgt.
3. 3. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzzacke (1) einen Hohlraum (35) zur Aufnahme eines Heizmediums umfasst, der zumindest einen Zulauf (3) sowie zumindest einen Ablauf (4) für das Heizmedium, insbesondere erhitztes Gas oder Öl, aufweist.
4. 4. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Flanken (2) der Schmelzzacke (1) von der Spitze zur Basis vertikal oder diagonal verlaufende Abrinnsicken (5) zur Ableitung geschmolzenen Bitumens vorgesehen sind.
5. 5. Heizelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrinnsicken (5) an beiden Flanken (2) der Schmelzzacke (1) vorgesehen sind und an der Spitze der Schmelzzacke (1) in Form einer Vertiefung (6) ineinander übergehen.
6. 6. Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Außenseiten der Flanken (2) der Schmelzzacke (1) die Oberfläche vergrößernde Rippen (7) vorgesehen sind.
7. 7. Heizelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum (35) zur Leitung des Heizmediums mechanische Einbauten, insbesondere Verteiler, Strömungsführungen, Düsen oder Leitbleche vorgesehen sind.
8. 8. Heizelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Einbauten derart vorgesehen sind, dass das Heizmedium gezielt zuerst in die Spitze der Schmelzzacke (1) geleitet wird.
9. 9. Heizelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Einbauten zumindest teilweise als separate, in die Schmelzzacke (1) einführbare Baueinheit ausgeführt ist.
10. 10. Heizelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Innenseiten der Flanken (2) der Schmelzzacke (1) die Oberfläche vergrößernde bzw. Reibung erzeugende Einbauten, vorzugsweise Bolzen (24) oder Leisten (25), fest angebracht sind.
11. 11. Zackenrost (9) zum Einschmelzen und Aufteilen von Bitumen, umfassend mehrere voneinander beabstandete, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Heizelemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. 12. Zackenrost (9) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente verschiebbar angeordnet sind.
13. 13. Zackenrost (9) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schmelzzacken (1) an der Basis ein Zwischenraum (34) von 1cm bis 8cm, vorzugsweise 2cm, vorgesehen ist.
14. 14. Schmelzeinheit (10), umfassend zumindest einen Zackenrost (9) nach einem der Ansprüche 11 bis 13.
15. 15. Schmelzeinheit (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum passgenauen Einsetzen eines Bitumensacks (11) eine, vorzugsweise sich konisch in Richtung des Zackenrostes (9) verjüngende, Sackauflage (12) vorgesehen ist.
16. 16. Schmelzanlage (33) umfassend zumindest eine Schmelzeinheit (10) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufbewahrung und/oder weiteren Erhitzung des geschmolzenen oder erweichten Bitumens ein beheizbarer Behälter (13) vorgesehen ist.
17. 17. Schmelzanlage (33) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zackenrost (9) thermisch getrennt von den weiteren Komponenten ausgeführt ist.
18. 18. Schmelzanlage (33) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizkreis (14) zur Beheizung des Zackenrosts (9) mit einem Heizmedium, insbesondere Öl o-der Gas, vorgesehen ist, der eine Brennereinheit (15) und einen Saugzug (16) oder eine Zirkulationspumpe (17) umfasst.
19. 19. Schmelzanlage (33) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung des Temperaturprofils der Durchsatz des Saugzugs (16) oder der Zirkulationspumpe insbesondere durch Frequenzsteuerung einstellbar ist.
20. 20. Schmelzanlage (33) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennereinheit (15) derart gestaltet ist, dass dem Heizmedium eine einstellbare Menge an Fremdmedium, insbesondere bei Verwendung von Gas als Heizmedium Umgebungsluft, zugeführt werden kann.
21. 21. Schmelzanlage (33) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkreis (14) derart ausgeführt ist, dass das vom Zackenrost austretende Heizmedium zur Nutzung der Restwärme dem beheizbaren Behälter (13) und/oder der Brennereinheit (15) zuführbar ist. Hierzu 9 Blatt Zeichnungen