BRPI0616322A2 - reator de asfalto e sistema de mistura - Google Patents
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Abstract
REATOR DE ASFALTO E SISTEMA DE MISTURA. Um Reator Contactor de asfalto modificado para misturar e reagir cimento de asfalto e modificadores são descritos; por exemplo, um recipiente verticalmente orientado que possui um revestimento externo que possui uma superfície interna e uma superfície externa, uma extremidade inferior e uma parte superior dobrada plana; um tubo de circulação interna que possui uma base, uma parte superior e uma superfície exterior, em que a superfície externa do tubo de circulação interna e a superfície interna do revestimento exterior formam um anel; uma jaqueta de aquecimento que possui entrada de óleo de aquecimento e uma saída de óleo de aquecimento acoplados à superfície externa do revestimento exterior para circulação de óleo de aquecimento; e um conjunto principal hidráulico que possui um impulsor acoplado à extremidade inferior do recipiente verticalmente orientado em que o impulsor está situado próximo à base do tubo de circulação interna, em que o impulsor e o anel são de tamanho suficiente para facilitar o fluxo de fluidos de viscosidade elevada.
Description
REATOR DE ASFALTO E SISTEMA DE MISTURA
CAMPO DA INVENÇÃO
Esta invenção refere-se a reatores de asfalto esistemas de mistura e especialmente a reatores de asfalto ea sistemas de mistura utilizados para misturar e reagircimento de asfalto modificado. Os modificadores (também porvezes chamados ou considerados como sendo cargas deenchimento) podem existir de diversas formas que incluemborracha esfarelada, copolimeros de blocos de estirenobutadieno estireno (SBS), polímero de borracha de estirenobutadieno (SBR), polietileno de densidade baixa (LDPE),carbonato de cálcio, copolímero de acrilato de etileno(Elvaloy®) etc, mas não se limitam a estes.
FUNDAMENTOS
Embora certos sistemas de mistura de borracha deasfalto tenham estado em uso por diversos anos, sistemasexistentes utilizam um misturador separado que descarregadentro de um tanque de reação que é levemente agitado eaquecido. Reatores verticais básicos têm sido utilizados deforma bem sucedida ao fabricar graxas lubrificantes,sabonetes, loções e outras emulsões, mas são inadequadospara aplicação para modificar asfaltos sem modificação.
SUMÁRIO
Um aspecto da invenção compreende um projeto dereator como um recipiente que é verticalmente orientado comum impulsor de fluxo axial montado no fundo. 0 recipiente éequipado com um tubo cilíndrico de circulação interna como impulsor situado na extremidade inferior. O impulsor puxaos conteúdos de recipiente para baixo através do núcleo dotubo de circulação, descarregando dentro da parte principalhidráulica, que é projetada para canalizar suavemente ofluxo para cima através do anel entre o revestimentoexterno do recipiente e a superfície exterior do tubo decirculação. 0 fluxo se desloca para cima e sobre a partesuperior do tubo de circulação, retornando para baixo paradentro do núcleo para completar seu circuito. 0revestimento externo é munido com uma jaqueta deaquecimento que utiliza óleo de transferência de calor. 0conjunto principal hidráulico, que inclui eixo, impulsor emotor, é conectado por dobra ao revestimento ecompletamente removível para facilidade de manutenção. Estaconfiguração, com uma taxa de circulação interna elevada,propicia uma dispersão altamente eficaz de modificadores ereagentes através de todo o volume de recipiente e resultaem composição e temperatura altamente uniformes. A fim deaplicar este uso para asf altos modificados, uma ou maismodificações que se seguem podem ser feitas:
1. Em lugar da parte principal elíptica superiorsoldada, uma parte superior dobrada plana pode serpropiciada para baixar a altura global e propiciar acessopara remoções internas.
2. Uma abertura grande adicional pode ser propiciadana parte superior para permitir a introdução deingredientes secos/modificadores.
3. Um bocal pode ser propiciado na parte superiorpara um sensor de nível para salvaguardar contra níveis delíquido elevados e risco de inundação através das aberturassuperiores.
4. A jaqueta de aquecimento sobre o tubo decirculação interna pode ser eliminada junto com a tubulaçãoassociada de fluido de aquecimento de entrada e de saídapara facilitar a remoção de tubo de circulação e reduzirobstruções internas.
5. A montagem de tubo de circulação pode sermodificada para permitir sua remoção completa para limpeza
e manutenção, bem como propiciar acesso completo àssuperfícies de revestimento interno.
6. Molas de lâmina podem ser propiciadas na partesuperior do tubo de circulação para garantir que o mesmoseja mantido baixo em oposição à força de levantamento dofluxo de produto.
7. A grade acima do impulsor pode ser eliminada parareduzir sua suscetibilidade a "tamponamento".
8. O tamanho do anel entre o tubo de circulação e orevestimento pode ser aumentado para facilitar o fluxo dosfluidos de viscosidade mais elevada.
9. Um bocal de fluxo superior pode ser propiciadoacima da parte superior do tubo de circulação, que está naparte superior do nível de líquido. Isto é uma salvaguardacontra inundação do produto nas aberturas superiores.
10. Um bocal pode ser propiciado para descarga deproduto abaixo da parte superior do tubo de circulação paraoperação de fluxo contínuo.
11. O bocal de descarga de fluxo no conjunto principal hidráulico pode ser utilizado como um dreno derecipiente.
12. Bocais podem ser instalados na parte superior emadição à entrada de cimento de asfalto e sensor de níveldependendo de aplicações específicas.
Em uma modalidade exemplif icativa, e como aindadescrito nos desenhos em anexo, o sistema e processo deasfalto modificado de borracha exemplificativo normalmenteinclui cimento de asfalto reagido com borracha esfareladapara produzir um material de pavimentação quesignificativamente realize pavimento de asfaltoconvencional. O sistema e processo da presente invenção sãodiferenciados destes sistemas existentes em diversosaspectos-chave que incluem por exemplo:
1. Utiliza o reator Contactor de Asfalto Modificadorevestido a calor (reator "MAC" - também por vezesconhecido como um "reator ECOPATH Contactor™" ou "reatorContactor™") , que serve como um misturador para a borrachaesfarelada e cimento de asfalto bem como o recipiente dereação para reagir as partículas de borracha com o cimentode asfalto e não necessariamente precisa de um tanque dereação separado.
2. O Sistema de Mistura ECOPATH™ opera em um modocontínuo, enquanto os sistemas existentes operam em um modoem lotes.
3. Devido ao reator MAC altamente eficaz, o produtofinalizado (ligante de borracha de asfalto) pode exibirpropriedades físicas significativamente melhores do que épossível com sistemas de mistura existentes.
4. Devido ao seu reator de mistura altamente eficaz,o tamanho físico do Sistema de Mistura ECOPATH™ pode sersignificativamente menor do que sistemas existentes,permitindo ao mesmo ser mais facilmente transportável. Porexemplo, o Sistema de Mistura ECOPATH™ pode ser ajustado aum reboque padrão único de modo que a produção alcançadaseja a mesma de sistemas de reboque duplo atuais.
5. O reator MAC é altamente eficaz em dispersarpartículas sólidas, que incluem borracha esfarelada,carbonato de cálcio, polímeros, gilsonita, etc., mas sem selimitar a estes, dentro de um líquido de base de cimento deasfalto.
6. O reator MAC é altamente eficaz em dispersarlíquidos, que podem ou não se alterar química oufisicamente, dentro de um líquido de base de cimento deasfalto, e o reator MAC pode ser usado tanto como umdispositivo de mistura quanto um dispositivo de aquecimentoaplicável a todas as misturas de suspensões de cimento deasfalto, emulsões de cimento de asfalto e outras soluçõesde asfalto modificadas líquidas.
7. O reator MAC é altamente eficaz em misturas deaquecimento, emulsões e suspensões feitas a partir delíquido de base de cimento de asfalto, que utilizam líquidoaquecido circulado através de sua jaqueta de aquecimentoexterno.
8. Devido à sua dispersão altamente eficaz, o reatorMAC produz uma composição altamente uniforme, que é muitouniforme em temperatura.
9. Devido à sua transferência de calor altamenteeficaz, o reator MAC pode aquecer seus conteúdos com fluidode aquecimento em uma temperatura mais baixa do querecipientes agitados, menos eficientes, o qual é seguro e émenos provável de provocar degradação térmica do líquido debase de cimento de asfalto.
10. Devido à sua transferência de calor altamenteeficiente, o reator MAC pode reduzir custos de energiarelacionados a aquecimento através de meios menoseficientes a montante e a jusante do reator MAC.
11. Devido à sua dispersão altamente eficaz e suaelevada razão entre volume e produtividade operacional, oreator MAC é altamente resistente a entupimento ao manusear
suspensões pesadas, reduzindo deste modo ou eliminandoparadas de sistema indesejadas.
12. Devido ao seu tubo de circulação internaremovível, as estruturas inte.rnas de reator MAC esuperfície podem ser mais facilmente reparadas e limpas.
13. Devido à grande curvatura de sua superfície deaquecimento, a superfície de aquecimento do reator MAC podeser mais facilmente limpa do que tubos de aquecimento dediâmetros menores.
14. Devido à sua trajetória de recirculação internaúnica, a superfície de aquecimento é submersa e não exposta
a ar, evitando os depósitos relacionados a coqueificação.
15. Devido ao seu conjunto inferior bem projetado, oreator MAC pode ser rápida, segura e completamente drenadono caso de uma emergência, tal como uma falta de energia ouqueda de sistema.
16. Devido ã sua circulação interna única evelocidade de fluido elevada através da superfície deaquecimento, o reator MAC impede de forma muito eficaz aformação de partículas sólidas, que poderiam inibir atransferência de calor.
17. Devido à sua dispersão e aquecimento altamenteeficazes, o reator MAC pode acelerar reações físicas equímicas entre modificadores e cimento de asfalto,reduzindo deste modo o tempo de reação e exigências deaquecimento.
18. Devido à sua dispersão e aquecimento altamenteeficazes, o reator MAC pode alcançar características dedesempenho maiores do que recipientes de mistura menoseficientes, alternativos.
19. Devido à combinação única de componentes descritacomo o sistema de mistura de asfalto modificado, o sistemade Mistura ECOPATH pode produzir ligante de borracha deasfalto aceitável em um modo contínuo, eliminado anecessidade de um tanque de armazenamento agitado ou umtempo de sustentação de reação prolongado.
20. Devido ao seu tamanho compacto, sendocompletamente contido em um reboque de tamanho padrãoúnico, o sistema de Mistura ECOPATH pode ser mobilizadopara plantas de asfalto mistas quente que de qualquer formanão poderiam acomodar o tamanho físico de sistemas demistura atualmente em uso.
21. Devido ao seu tamanho compacto, o sistema deMistura ECOPATH exige menos energia para manter atemperatura de produto necessária durante períodos de nãoutilização.
22. Devido ao tamanho compacto, sendo completamentecontido em um reboque de tamanho padrão único, o sistema deMistura ECOPATH possui custos de mobilização e ajusteinferiores, que permitem projetos de pavimentação menorestornarem-se mais economicamente exeqüíveis.
23. Devido à flexibilidade de seu modo contínuo deoperação, o sistema de Mistura ECOPATH descrito é adequadopara plantas de asfalto misto quente de todos os tamanhos,dentro ou fora dos Estados Unidos.
24. Devido a um saltador de compartimento duplo econdutores de alimentação duplos, o sistema de MisturaECOPATH poderia produzir ligantes de asfalto modificado depolímero e borracha "híbrida" que propiciam propriedadesúnicas adicionais não alcançadas por qualquer modificador sozinho.
O sistema e processo exemplificativo que se segueinclui uma unidade de processamento montada em um reboqueque pode ser movida para uma planta de asfalto misto quentee ajustada com um mínimo de dificuldade. (A planta deasfalto misto quente engloba o equipamento para misturar oligante asfáltico com rocha agregada para produzir oasfalto finalizado utilizado em pavimentação).
Em uma modalidade exemplificativa, o sistema deMistura ECOPATH inclui o equipamento de componentes que sesegue:
1. Reator Contactor de Asfalto modificado (Contactor™ECOPATH™)
2. Lubrificante Mecânico
3. Bomba de Cimento de Asfalto
4. Medidor de Fluxo de Cimento de Asfalto
5. Alimentador de Borracha Esfarelada
6. Condutor de Borracha Esfarelada
7. Pré-aquecedor de Cimento de Asfalto
8. Sistema de Aquecimento de Óleo Térmico
9. Sistema de Entrega de Combustível
10. Bomba de Ligante de Borracha de Asfalto
11. Medidor de Fluxo de Borracha de Asfalto
12. Sistema de Controle
13. Reboque
De forma alternativa, este Sistema poderia serpropiciado em uma configuração estacionaria, sendopermanentemente instalado em uma localização com o ligantede borracha de asfalto finalizado transportado para umaplanta de asfalto misto quente por caminhão-tanque. 0sistema pode também ser utilizado para ligantes de asfaltomodificados de polímero.
As características novas que são consideradascaracterísticas da invenção são estabelecidas adiante comespecificidade na reivindicação apensa. Contudo, a própriainvenção tanto no que se refere à sua estrutura como à suaoperação juntas com o objetivo adicional e suas vantagenspode ser mais bem entendida a partir da descrição que sesegue da modalidade preferida da presente invenção quandolida em conjunto com os desenhos que se seguem. A não serque especificamente mencionado, pretende-se que às palavrase frases na especificação e reivindicações sejam dados ossignificados ordinários e usuais àqueles versados natécnica ou técnicas aplicáveis. Se outro significado forpretendido, a especificação estabelecerá especificamenteque um significado especial está sendo aplicado a umapalavra ou frase. Da mesma forma, a utilização das palavras"função" ou "significado" na Descrição das ModalidadesPreferidas não pretende indicar um desejo de invocar acláusula especial de 35 U. S . C. ,. §112 , parágrafo 6 paradefinir a invenção. Ao contrário, se as cláusulas de 35U.S.C. §112, parágrafo 6 são vistas como invocadas paradefinir a(s) invenção(ões), as reivindicações estabelecerãoespecificamente as frases "significado para" ou "etapapara" e uma função, sem também mencionar em tais frasesqualquer estrutura, material, ou ato em suporte da função.Além disso, mesmo se as cláusulas de 35 U.S.C. §112,parágrafo 6 são invocadas para definir as invenções,pretende-se que a invenção não seja limitada apenas àestrutura, material ou atos específicos que são descritosnas modalidades preferidas, mas além disso, incluamqualquer e todas as estruturas, materiais ou atos querealizem a função reivindicada, junto com qualquer e todasas estruturas, materiais e atos equivalentes desenvolvidosdepois ou bem conhecidos para realizar a funçãoreivindicada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Fig. 1 ilustra uma vista em seção transversal deuma modalidade preferida de um Reator Contactor de asfalto.
A Fig. 2 ilustra uma modalidade preferida de umSistema de Mistura ECOPATH™.
A Fig. 3 ilustra uma modalidade preferida de umReator Contactor de asfalto.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES PREFERIDAS
0 que se segue é uma descrição exemplificativa dascorrentes de processo principais e equipamento para oSistema de Mistura ECOPATH™ como mostrado nas figuras 1, 2e 3. A Figura 2 mostra especificamente uma modalidadepreferida da invenção acoplada a um reboque padrão único 5que possui pneus 7 e uma elevação de reboque 9 na frenteonde a porção subjacente (não mostrada) do reboque 5 podeser acoplada com um semitrator (não mostrado).
Entrega de Cimento de Asfalto Bruto: Caminhões-tanquepadrão podem entregar cimento de asfalto bruto àlocalização do Sistema de Mistura. A temperatura do asfaltoentregue é normalmente entre 121,1°C-148,80C. 0 volume dearmazenamento típico de um caminhão de entrega é deaproximadamente 18.927 a 22.712 litros. Uma bomba dedeslocamento positivo tipo engrenagem (também conhecidacomo uma bomba de Cimento de Asfalto) 10 incluída noSistema de Asfalto pode ser conectada à conexão de descargado caminhão-tanque com uma mangueira de temperatura elevadaflexível (também munida com o Sistema de Mistura) e podetransferir o cimento de asfalto para o Sistema. A taxa defluxo do cimento de asfalto pode ser determinada pela taxade fluxo de ligante exigida pela planta de asfalto mistoquente quando o sistema opera em conjunto com esta planta.Quando o sistema é operado independentemente, em umamodalidade exemplificativa, a taxa de fluxo de cimento deasfalto pode ser ajustável a um máximo de aproximadamente43.091 kg por hora. A taxa de fluxo pode ser medida por umfluxômetro de massa tipo turbina em linha 13 (tambémconhecido como um Medidor de Fluxo de Cimento de Asfalto) epode ser controlada através de um controlador de motor develocidade variável que serve a Bomba de Cimento de Asfalto10 através de uma Entrada de Cimento de Asfalto 11.
Entrega de Borracha Esfarelada: A borrachaesfarelada, genericamente pneus de caminhões e carros deestrada, é entregue na localização do Sistema de Mistura emsupersacos de aproximadamente 907 kg. Os sacos sãopropiciados com voltas montadas superiores para manuseio deiçamento de forquilha. Um içamento de forquilha pode serutilizado para posicionar os sacos sobre um alimentador deborracha esfarelada 20 (também conhecido como um"alimentador de alimentação" ou um "Alimentador ModificadoSólido"), para dentro do qual a borracha esfarelada podeser armazenada. O alimentador de alimentação 20 que possuiuma passarela de serviço 24 e escada 26 pode ser equipadocom um alimentador de parafuso, que pode alimentar aborracha esfarelada a um condutor 22 (também conhecido comoum "Condutor Modificado Sólido") equipado com uma ponte depesagem. O condutor de ponte de pesagem pode medir aborracha esfarelada em um alimentador secundário. A taxa dealimentação pode ser determinada por um sistema de controlepara controlar a razão de massa de borracha esfarelada paracimento de asfalto, com a razão sendo programável entreaproximadamente 2% e 75% em peso. A borracha esfareladapode ser transferida do alimentador secundário para oreator Contactor™ através de um conjunto escavador 2 5(também por vezes conhecido como um "Escavador de içamento Modificado Sólido").
Pré-aquecedor de Cimento de Asfalto: A bomba decimento de Asfalto 10 pode circular o cimento de asfaltoatravés do pré-aquecedor de cimento de asfalto 15,dimensionado para elevar a temperatura do cimento deasfalto até uma temperatura predeterminada entreaproximadamente 190,5°C e 218,3°C. 0 pré-aquecedor deCimento de Asfalto deveria ser aquecido através de fluidode transferência de calor térmico.
Reator Contactor de Asfalto Modificado (Contactor™ECOPATH™): O Contactor de Asfalto Modificado (Contactor™ECOPΑΤΗ™) 30 combina as capacidades de mistura altamenteeficazes com transferência de calor eficiente e controle detemperatura para propiciar um reator único. Um aspecto dainvenção compreende um projeto de reator como um recipienteque é verticalmente orientado com um impulsor de fluxoaxial montado no fundo 52. 0 recipiente é equipado com umtubo de circulação cilíndrico interno 3 5 com o impulsor 52situado na extremidade inferior 32 (também chamada de parteprincipal hidráulica) . 0 impulsor 52 puxa os conteúdos dorecipiente para baixo através . do núcleo do tubo decirculação interna 35, descarregando dentro da parteprincipal hidráulica 32, que é projetada para canalizar deforma suave o fluxo para cima através do anel 29 entre asuperfície interna 3 6 do revestimento externo do recipiente33 e da superfície externa 37 do tubo de circulação 35. 0fluxo se desloca para cima e sobre a parte superior 34 dotubo de circulação interna 35, que retorna para baixo paradentro do núcleo para completar seu circuito. 0revestimento externo 33 é munido com uma jaqueta deaquecimento 6 0 que utiliza óleo de transferência de calortérmico. O conjunto principal hidráulico 50, que incluieixo e acoplamento 54, impulsor 52 e motor 56, é uma dobraconectada ao revestimento. O reator 3 0 é distinguível porum tubo de circulação interna 35 na base da qual está umimpulsor de velocidade elevada 52, que pode ser equipadocom um controlador de velocidade variável para controlar ataxa de recirculação interna. O tubo de circulação internaé completamente removível do reator de modo que o mesmopossa ser facilmente limpo e revisado, bem como propiciandoacesso completo às superfícies de revestimento interno doreator. A fim de facilitar a remoção fácil do tubo decirculação interna do reator, não há nenhuma jaqueta deaquecimento sobre o tubo de circulação interna e a entradaassociada e tubulação de aquecimento de entrada éeliminada. Molas de lâmina ou colchetes (prendedores detubo de circulação interna) podem ser propiciadas na partesuperior do tubo de circulação para garantir que o mesmoseja mantido no lugar em oposição à força de içamento dofluxo de produto através do reator. Um bocal de inundação38 está situado acima da parte superior 34 do tubo decirculação, que está na parte superior do nível líquido.Este bocal de inundação 38 é uma salvaguarda contrainundação do produto nas aberturas superiores do reator.Além do bocal de inundação, outro bocal 39 (também porvezes conhecido como uma Saída de Fornecimento de AsfaltoModificado) está situado abaixo da parte superior 34 dotubo de circulação para descarga de produto para facilitaroperação de fluxo contínuo do reator 30. O asfaltomodificado de descarga pode de preferência ser bombeadoutilizando uma bomba de asfalto modificada 80 para umasaída de asfalto modificada 84 e também de preferênciamedido utilizando um medidor de fluxo de asfalto modificado 82.
O impulsor de alta velocidade extrai a mistura defluido dentro do tubo de circulação para baixo,descarregando dentro de um conjunto principal delineado,que redireciona os conteúdos para cima através do anel 29entre o tubo de circulação interna 35 e o revestimentoexterno 33. A fim de eliminar possível "tamponamento" damistura, não há gradeamento acima do impulsor de altavelocidade. A mistura sai do anel na parte superior do tubode circulação, que flui de volta para baixo através do tubode circulação para o impulsor. O anel 29 é de um tamanhosuficiente para facilitar o fluxo de fluidos de viscosidadeelevada.O revestimento externo (também conhecido como asuperfície externa do revestimento externo) é revestido 60para circulação de óleo de aquecimento térmico. Estaconfiguração propicia uma área de superfície detransferência de calor substancial e a velocidade elevadade produto através das superfícies aperfeiçoa a taxa detransferência de calor. Além disso, ao circular a misturaem uma taxa elevada através do impulsor 52, os conteúdossão completamente misturados, propiciando homogeneidadetanto em temperatura quanto em composição. 0 reator 3 0 édimensionado para propiciar o tempo de residêncianecessário para os reagentes e é antecipado para possuir umvolume de trabalho entre aproximadamente 1.135 e 1.892litros.
O reator inclui uma parte superior dobrada, plana 4 0que reduz a altura global do reator descrito na presenteinvenção se comparado a um reator principal elípticosoldado convencional. A parte superior dobrada plana 40também propicia fácil acesso para remover o tubo decirculação interno 35. Junto da parte superior planadobrada 4 0 do reator 3 0 está uma abertura grande adicional44 (também conhecida como uma entrada de modificadorsólido) que permite a introdução dos ingredientes/modificadores ao reator. Além da abertura grande para osingredientes/modificadores, um bocal está no lugar sobre aparte superior dobrada plana 4 0 do reator 3 0 para um sensorde nível 4 6 para salvaguardar contra níveis de líquidoelevados e o risco de inundação através das aberturassuperiores. Em modalidades alternativas, bocais podem serinstalados na parte superior em adição à entrada de cimentode asfalto 42 e sensor de nível dependendo de aplicaçõesespecíficas. Na parte inferior do reator está um bocal dedescarga mais baixo 31 (também conhecido como uma saída dedreno) no conjunto principal hidráulico que é utilizadocomo um dreno de recipiente. A parte superior dobrada,plana 4 0 também pode possuir um modo manual de manutenção48 .
Em uma modalidade exemplificativa, o cimento deasfalto é transferido ao reator 30 do Pré-aquecedor de
Cimento de Asfalto 15 enquanto a borracha esfarelada éintroduzida através da abertura grande adicional 44 sobre aparte superior dobrada plana 40 do reator 30. 0 aquecimentoé controlado para manter a temperatura de produtopredeterminada entre aproximadamente 190,5°C e 204,4°C, queé monitorada em um poço térmico situado no conjuntoprincipal inferior 3 2 (também chamado de extremidadeinferior ou parte principal hidráulica). O reator 30 podeser equipado com um lubrificador de alimentação de forçaacionado por motor para lubrificação da vedação desustentação e mecânica.
Sistema de Aquecimento de Óleo Térmico: 0 Sistema deAquecimento de Óleo Térmico pode ser propiciado parafornecer fluido de transferência de calor para aquecimentodo reator 30 e o Pré-aquecedor de Cimento de Asfalto 15. 0
Sistema de Aquecimento inclui, em uma modalidade, umaquecedor direto acionado 72 (também conhecido como umAquecedor de Óleo Térmico), bomba de circulação 74 (tambémconhecida como uma Bomba de Óleo Térmica), filtro defluido, separador de ar, tanque de expansão/dreno, econtroles necessários. O aquecedor pode utilizar um doscombustíveis alternativos que se segue: óleo combustível,gás natural ou gás LP. O Sistema pode ser projetado parafornecer óleo de aquecimento térmico através de umaTubulação de Óleo Quente 76 para o Sistema de Mistura emuma temperatura predeterminada entre aproximadamente232,2°C e 315,5°C e retornado através de um Retorno de Óleoquente 78. 0 Sistema de Aquecimento Térmico pode serpotencializado pelo Sistema de Controle 90, quepotencializa o aquecedor e a bomba de circulação. 0 sistemade controle equipado com o aquecedor pode ser programadopara regular a temperatura de fornecimento para um valorpredeterminado através de controle de taxa de queimador.
Entrega de Produto Finalizado: A borracha de asfaltofinalizada pode ser transferida do reator tanto para oequipamento de mistura na planta de asfalto misto quentequanto para um tanque de armazenamento ou um caminhão-tanque para transporte. A transferência é propiciadaatravés de uma bomba de deslocamento positivo tipoengrenagem especialmente projetada. A taxa de fluxo podeser medida por um medidor de fluxo de massa tipo Coriolisem linha 82 e pode ser controlada através de um controladorde motor de velocidade variável que serve a Bomba deBorracha de Asfalto (também conhecida como uma Bomba deAsfalto Modificado). Propriedades de produto finalizadopodem variar de acordo com a aplicação e especificações daautoridade de governo. Propriedades exemplificativas sãocomo se segue:
1. Viscosidade Brookfield, 176,6°C (Modificada ASTM D
2669): 1500cP (min.); 5000cP (máx.)
2. Penetração, 25°C, IOOg, 5 seg. (ASTM D5) : 2,5 mm(min.); 10 mm (máx.)
3. Ponto de amaciamento (ASTM D 36): 51,6°C (min.)
4. Elasticidade, 25°C (ASTM 3407 OU ASTM 5329): 20%(min.)
Controles de Sistema: 0 Sistema de mistura é
rojetado, em uma modalidade, para operar em um modocontínuo. Um Sistema de Controle pode ser programado paramanter uma razão de massa predeterminada entre a borrachaesfarelada e cimento de asfalto entregue ao reator. Parasistemas operados em conjunto com uma planta de asfaltomisto quente, a taxa de fluxo exigida do produto finalizadopode ser determinada pela taxa de fluxo de ligante peloequipamento de mistura de asfalto, que pode ser comunicadoao Sistema de Controle através de um sinal de controleproporcional. O Sistema de Controle pode utilizar estesinal em conjunto com o conteúdo de borracha de liganteprogramado para sinalizar o controle de fluxo adequado paraa borracha esfarelada e cimento de asfalto. 0 Sistema deControle colocado em um painel de controle 97 e depreferência colocado em um alojamento de controle 98 quepossui uma porta 99.
Alimentação de Borracha Esfarelada: 0 sistema decontrole de alimentador de borracha esfarelada podemonitorar e controlar a taxa de fluxo de borrachaesfarelada em resposta a sinais provenientes do Sistema deControle. O sistema de controle de alimentador de borrachaesfarelada deve medir a taxa de fluxo diretamente pormassa através de sinais provenientes de células de carga,bitolas ou bitolas de deslocamento. A taxa de alimentaçãode borracha esfarelada pode ser controlada através de umacionador de velocidade variável .que serve ao escavador dealimentação e/ou cinto condutor 22. 0 condutor de içamento25 pode operar em velocidade constante, entregando borrachaesfarelada na taxa sendo entregue pelo Cinto Condutor deBorracha Esfarelada 22. De forma alternativa, estecondutor pode ser controlado através de um acionador develocidade variável em série com o alimentador.
Alimentação de Cimento de Asfalto: A taxa de fluxo decimento de asfalto pode ser controlada em resposta à taxade fluxo de massa exigida e ao sinal de medição de fluxo domedidor de fluxo de cimento de asfalto 13. A taxa de fluxopode ser ajustada através de um acionador de velocidadevariável que serve a Bomba de Cimento de Asfalto 10.
Pré-aquecedor de Cimento de Asfalto: O Pré-aquecedorde cimento de Asfalto 15 pode ser controlado para elevar atemperatura do cimento de asfalto até uma temperatura dedescarga predeterminada pelo Sistema de Controle. O Sistemade Controle pode transmitir um sinal para variar a taxa defluxo através de uma válvula de controle de óleo térmicopara um pré-aquecedor aquecido de óleo ou, de formaalternativa, pode variar a temperatura de óleo térmico dedescarga predeterminada fornecida ao pré-aquecedor.
Reator Contactor de Asfalto Modificado: 0 reator écontrolado para manter a temperatura de produto ecirculação interna. A temperatura de produto é controladapara manter a temperatura predeterminada pelo Sistema deControle. A temperatura é medida por um sensor detemperatura em um poço térmico situado no conjuntoprincipal inferior 32. A temperatura de produto é reguladaatravés de um sinal que controla o pré-aquecedor conformedescrito acima. A taxa de circulação interna é regulada porum sinal de controle para um acionador de velocidadevariável que serve o motor de acionamento de impulsor 56.De forma alternativa, este motor pode ser ajustado em umavelocidade constante sem um controlador de velocidadevariável.
Alimentação de Borracha de Asfalto: A taxa de fluxode borracha de asfalto pode ser controlada em resposta ãtaxa de fluxo de massa exigida da planta de asfalto misto
quente e ao sinal de medição de fluxo do medidor de fluxode borracha de asfalto 82. A taxa de fluxo pode serajustada através de um acionador de velocidade variável queserve a Bomba de Borracha de Asfalto 80.
A modalidade preferida da invenção é descrita acima,
nos Desenhos, e na Descrição de Modalidades Preferidas.Embora estas descrições descrevam diretamente asmodalidades acima, entende-se que aqueles versados natécnica podem conceber modificações e/ou variações àsmodalidades específicas mostradas e descritas aqui.
Quaisquer modificações ou variações que se encaixem dentrodo escopo desta descrição destinam-se a ser incluídastambém na mesma. A não ser que especificamente observado, éa intenção da invenção que às palavras e frases naespecificação e reivindicações sejam dados os significados
ordinários e costumeiros àqueles versados na técnica na(s)técnica(s) aplicável(eis). A descrição anterior de umamodalidade preferida e melhor modo da invenção conhecido aorequerente no momento de preencher o pedido de patenteforam apresentados e destinam-se para os fins de ilustraçãoe descrição. Não se pretende ser exaustivo ou limitar ainvenção à forma precisa descrita, e muitas modificações evariações são possíveis à luz dos ensinamentos acima. Amodalidade foi escolhida e descrita a fim de melhorexplicar os princípios da invenção e sua aplicação práticae permitir a outros versados na técnica melhor utilizar ainvenção em diversas modalidades e com diversasmodificações conforme sejam adequadas ao uso específicocontemplado.
Claims (19)
1. Reator Contactor de asfalto modificado paramisturar e reagir cimento de asfalto e modificadorescaracterizado pelo fato de compreender: um recipienteverticalmente orientado que possui um revestimento externoque possui uma superfície interna e uma superfície externa,uma extremidade inferior e uma parte superior dobradaplana; um tubo de circulação interna que possui uma base,uma parte superior e uma superfície externa, em que asuperfície externa do tubo de circulação interna e asuperfície interna do revestimento exterior formam um anel;uma jaqueta de aquecimento que possui entrada de óleo deaquecimento e uma saída de óleo de aquecimento acopladas àsuperfície externa do revestimento externo para circulaçãode óleo quente; e um conjunto principal hidráulico quepossui um impulsor acoplado à extremidade inferior dorecipiente verticalmente orientado em que o impulsor estásituado próximo à base do tubo de circulação interno, emque o impulsor e o anel são de tamanho suficiente parafacilitar o fluxo de fluidos de viscosidade elevada.
2. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da partesuperior dobrada plana interna compreender ainda umaentrada de modificador sólido para ingredientes secos oumodificadores.
3. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da partesuperior dobrada plana interna compreender ainda um sensorde nível.
4. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do tubo decirculação interna ser removível.
5. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 4, caracterizado pelo fato decompreender ainda, pelo menos, "duas molas de lâmina oucolchetes acoplados à parte superior do tubo de circulaçãointerna para manter o tubo de circulação interna no lugar.
6. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 5, caracterizado pelo fato decompreender ainda um bocal de inundação acima do tubo decirculação.
7. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 6, caracterizado pelo fato decompreender ainda um bocal abaixo da parte superior do tubode circulação para operação de fluxo contínuo.
8. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 7, caracterizado pelo fato decompreender ainda uma saída de dreno situada próxima àextremidade inferior.
9. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do volume dorecipiente estar entre 1.135 e 1.892,7 litros.
10. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do ReatorContactor de asfalto modificado poder ser acoplado a umreboque padrão único para transporte.
11. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do reboquepadrão único compreender ainda um sistema de óleo térmicoacoplado ao Reator Contactor de asfalto modificado.
12. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do reboquepadrão único compreender ainda uma entrada de cimento deasfalto acoplada a um medidor de fluxo de cimento deasfalto acoplado a um pré-aquecedor de cimento de asfaltoacoplado a Reator Contactor de asfalto modificado.
13. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do reboquepadrão único compreender ainda um alimentador demodificador sólido acoplado a um condutor de modificadorsólido acoplado a um escavador de içamento de modificadorsólido acoplado à entrada de modificador sólido.
14. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 13, caracterizado pelo fato doalimentador de modificador de sólido poder ser umalimentador compartimentado duplo e em que o condutor demodificador de sólido é um condutor de alimentação duplo.
15. Reator Contactor de asfalto modificado, de acordocom a reivindicação 14, caracterizado pelo fato do reboquepadrão único compreender ainda um alojamento de controle.
16. Método para produzir asfaltos modificados nãoutilizando misturador e tanques de reação separadoscaracterizado pelo fato de compreender as etapas de:introduzir modificadores e cimento de asfalto aquecidos emum Reator Contactor de asfalto modificado que compreende umimpulsor, um recipiente verticalmente orientado que possuiuma superfície externa e um tubo de circulação interna quepossui uma parte superior de modo que aquela superfícieexterna e tubo de circulação interna criem um anel;misturar os modificadores e cimento de asfalto aquecidoutilizando um impulsor; aquecer o anel ao utilizar óleoquente sobre a superfície externa do Reator Contactor deasfalto modificado e circular o cimento de asfaltoaquecido-modificadores misturados através do anel aquecidoaté a parte superior do tubo de circulação interna;descarregar os asfaltos modificados após dispersão demodificadores sem utilizar misturador e tanques de reaçãoseparados.
17. Método para produzir asfaltos modificados, deacordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato daetapa de cimento de asfalto aquecido-modificadoresmisturados através do anel aquecido até a parte superior dotubo de circulação interna estar acima do anel aquecidopara reduzir depósitos.
18. Método para produzir asfaltos modificados, deacordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato decompreender ainda a etapa de controlar a introdução demodificadores e cimento de asfalto aquecido e descarregaros asfaltos modificados de modo que o processo sejacontinuo.
19. Método para fabricar um Reator Contactor deasfalto modificado que possui uma parte superior eextremidade inferior limpáveis caracterizado pelo fato decompreender as etapas de: acoplar uma parte superior dobrada sobre a parte superior do Reator Contactor deasfalto modificado; acoplar um dreno de saída à extremidadeinferior de Reator Contactor de asfalto modificado einserir um tubo de circulação interna que seja removível emque os conteúdos do Reator Contactor de asfalto modificadopossam ser removidos para limpar a abertura do dreno desaída, abertura da parte superior dobrada e remover o tubode circulação interno.
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