CZ2018159A3 - Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy asfaltových ploch - Google Patents

Abstract

Zařízení je opatřené nejméně jedním mikrovlnným generátorem (38), výstupní komora (35) je opatřena nejméně jedním míchadlem (37), na němž je ustaven nejméně jeden deflektor (12). Deflektor (12) je upevněn na otočném hřídeli (51) a má kruhový tvar, přičemž rovina deflektoru svírá s vertikální rovinou úhel 20 až 70 stupňů. Otočný hřídel (51) pro deflektory je vodorovný a deflektory (12) jsou různého průměru od 100 do 350 milimetrů. Řídicí systém je propojen s prostředkem měření teploty ohřívané směsi a/nebo opravované asfaltové plochy a s pohonem otočných hřídelů (51). Mikrovlnný generátor (38) a řídicí systém mohou být uloženy na podvozku, který je opatřen ventilátorem (39) s rozvody (32) chladicího vzduchu nebo vodním chlazením. Soustava chladicího vzduchu je opatřena topným elementem, který umožňuje systémem řízené vysušení vlhkosti v mikrovlnných generátorech (38) v případě zvýšené kondenzace vlhkosti. Míchadla (37) jsou opatřena optickou závorou (53) a diskem se štěrbinou (54). Výstupní komora (35) může být opatřena optickou kamerou nebo termokamerou.

Description

Oblast techniky

Ohřev asfaltových materiálů při údržbě a opravách komunikací probíhá v současné době za pomoci přímého ohřevu plamenem, infrazářením nebo mikrovlnného záření. Využití mikrovlnného ohřevu je limitováno rovnoměrností ohřívaného materiálu. Vynález se týká zařízení na opravu vozovek asfaltovým materiálem, které zajišťuje rychlou a rovnoměrnou koncentraci energie na určené místo v okolí výtluku a optimální prohřátí materiálu.

Dosavadní stav techniky

Výtluky v obrusné vrstvě patří mezi povrchové poruchy asfaltových vozovek, zapříčiněné účinky dopravního zatížení nebo nedokonalého spojení obrusné a ložné vrstvy při současném působení klimatických vlivů. Výtluky se tvoří zejména při střídání plusových a minusových teplot, kdy dochází k porušení konzistence obrusné vrstvy, respektive krytu vozovky a vzniká ostře ohraničená porucha, takzvaný výtluk, který zasahuje přes celou obrusnou vrstvu vozovky. Následně dochází k neustálému zvětšování jeho plochy a hloubky, rozšiřování do plochy povrchu vozovky a následuje rozpad obrusné vrstvy vozovky, případně úplný rozpad asfaltových vrstev a vozovky.

Jakýkoliv výtluk tak následně ovlivňuje bezpečnost, plynulost i komfort silničního provozu. Rozšiřující se výtluk tak mimo významně zvyšujících se nákladů na jeho odstranění zvyšuje i náklady na provoz a údržbu dopravních prostředků, ale hlavně hrozí i ztráty na lidských životech, zdraví a majetku.

Klasické trvalé opravy asfaltového povrchu vyžadují vyfrézování porušené vrstvy v okolí výtluku a provedení vysprávky teplou asfaltovou směsí stejného typu, lakové opravy lze kvalitně provádět pouze v letním období. Vyžadují finančně a časově náročné frézování a odvoz materiálu, často dochází k umělému zvětšování opravované plochy a celková oprava se provádí ve více oddělených krocích. Vyžaduje i nutnost zalití spár.

U zařízení pro ohřev asfaltových směsí a provádění oprav s využitím mobilních prostředků jsou pro ohřev asfaltu využívány plynové hořáky nebo infračervené zářiče. Jedním z takových technických řešení je i předmět čínského dokumentu CN 102635051 (A). Jejich nevýhodou je nutnost využívat teploty vyšší, než je kritická teplota degradace asfaltu, neboť asfalt díky své nízké tepelné vodivosti není schopen teplotu efektivně přenést do celé ohřívané vrstvy. Proto je nutné v těchto zařízeních zajistit neustálé průběžné promíchávání, což není vždy technicky možné, a pokud jde o ohřev asfaltových povrchů vozovek, nepřichází vůbec v úvahu.

K ohřevu povrchů vozovek se v současné době využívají také různá technická řešení pracující na principu infračerveného zářiče. Pro lokální opravy výtluků jsou ale zcela nevhodné z důvodu přímého působení tepla a tím způsobenému vypalování asfaltového pojivá, včetně možností vzplanutí jeho povrchu. Druhý zásadní problém je nízké prohřátí povrchu díky malé tepelné vodivosti asfaltu.

Nevýhodou klasického ohřevu asfaltových směsí je vysoká energetická náročnost, neboť asfaltový materiál je třeba v zásobníku udržovat při pracovní teplotě kolem 160 stupňů celsia. Výtluky v asfaltové vozovce se v případě klasických oprav neohrivají vůbec, což má za následek vznik přechodové spáry z důvodu nedokonalého spojení studeného výtluku s přehřátým asfaltem, a to způsobuje omezenou životnost a kvalitu provedené opravy. Uvedené nevýhody se projevují zejména v případě potřeby provádění oprav v průběhu celého roku, zejména v zimním období.

- 1 CZ 2018 - 159 A3

Při opravách výtluků asfaltových povrchu je základním předpokladem co nejlépe zacelit původní povrch vozovky, to znamená spojit původní povrch s nově přidaným materiálem. Běžně se k tomuto používají různé asfaltové emulze, které ale nedokáží vždy trvale zajistit ideální spojení obou povrchů. Ideálního spojení lze docílit pouze rozehřátím celého původního povrchu na technologickou teplotu a přidání teplé asfaltové směsi, která vykazuje podobnou teplotu a tím dochází k jejich homogenizaci a optimálnímu spojení.

Uvedené nevýhody se snaží odstranit mikrovlnný ohřev asfaltového materiálu i povrchu výtluku ve vozovce a jeho okolí. Mikrovlnný ohřev umožňuje ohřívat asfaltový materiál objemově, tedy v celém objemu do požadované hloubky, bez ohledu na jeho nízkou tepelnou vodivost. Při využívání mikrovlnného ohřevu vlny pronikají asfaltovou směsí do hloubky přibližně 120 mm. Nevýhodou tohoto způsobu je nerovnoměrnost toku mikrovlnného záření, které působí na ohřívanou plochu.

U stávajících zařízení určených na mikrovlnný ohřev je tento problém do jisté míry řešen otáčením nebo posouváním materiálu, které je popřípadě doplněné o deflektory, které mají mikrovlnné záření homogenizovat. V některých případech, například u kuchyňské mikrovlnné trouby se užívají pro homogenizaci mikrovlnného záření rotující lopatkové deflektory, které jsou umístěny ve vlnovodech, vedoucích mikrovlnné záření od jeho zdroje k místu ohřevu potravin.

Při použití mikrovlnného ohřevu u mobilních zařízeních na ohřev asfaltových směsí a povrchů není možné vždy zajistit dostatečně intenzivní otáčení či míchání materiálu a rotující deflektory nezajišťují dostatečnou homogenitu ohřevu, která se projevuje výraznými rozdíly v teplotě ohřívaného materiálu v rámci pracovní plochy zařízení. Jak je znázorněno na Obr. 1 v určitých místech je materiál přehřátý a v relativně těsné blízkosti, tedy vzdálenosti několika centimetrů je materiál zcela bez potřebného ohřevu.

Dostatečná homogenita ohřevu celé plochy není zajištěna ani použitím obvyklého způsobu použití deflektorů axiálně umístněných v toku mikrovlnného záření, které nezajistí dostatečné rozptýlení mikrovln v celé pracovní ploše, zejména v rozích, čímž vzniká neuspokojivá rovnoměrnost ohřevu. Další nevýhodou je složitější konstrukce uložení hnacích hřídelí.

Základním úskalím ohřevu asfaltového povrchu pomocí mikrovln je zajištění rovnoměrného působení energie na asfaltový povrch v rámci pracovní plochy zařízení.

Dalším problémem je řízení doby ohřevu, to znamená výsledné teploty ohřívaného asfaltu, zejména při ohřevu povrchu asfaltových vozovek. Teplota se v současné době neměří a je ovlivněna pouze zkušeností operátora a správným nastavením dobry ohřevu. S tím souvisí i další nedostatek spočívající v tom, že ohřívací zařízení nejsou schopna zaznamenávat teplotu ohřívaného materiálu a přenášet ji k dalšímu zpracování, archivaci nebo řízení procesu ohřívání v optimálním rozsahu.

Podstata vynálezu

Uvedené technické problémy stávajících zařízení pro ohřev asfaltových a podobných směsí a výtluků vozovek jsou z podstatné části odstraněny zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je opatřené nejméně jedním mikrovlnným generátorem a řídicím systémem, kde výstupní komora je uspořádána mezi mikrovlnným generátorem a ohřívaným materiálem, a je opatřena nejméně jedním míchadlem, na němž je ustaven nejméně jeden deflektor.

Deflektor je upevněn na otočném hřídeli a má kruhový tvar, přičemž rovina deflektorů svírá s vertikální rovinou úhel 20 až 70 stupňů. Otočný hřídel pro deflektory je vodorovný a na něm upevněné deflektory jsou různého průměru od 100 do 350 milimetrů.

-2CZ 2018 - 159 A3

Řídicí systém je propojen jednak s prostředkem měření teploty ohřívané směsi a/nebo opravované asfaltové plochy a jednak s pohonem otočných hřídelů.

Mikrovlnný generátor a řídicí systém mohou být uloženy na podvozku, který je opatřen řídicí ojí s jediným předním pohonným kolem a je opatřen ventilátorem s rozvody chladicího vzduchu nebo vodním chlazením. Soustava chladicího vzduchu je opatřena topným elementem, který umožňuje systémem řízené vysušení vlhkosti v mikrovlnných generátorech v případě zvýšené kondenzace vlhkosti.

Výstupní komora je výhodně na spodním obvodu opatřena stínícím kartáčem z uhlíkových vláken.

Otočné hřídele míchadel mohou být spojeny s motory pružnou spojkou a uloženy ve výstupní komoře prostřednictvím ložisek.

Míchadla mohou být opatřena optickou závorou a diskem se štěrbinou. Výstupní komora může být opatřena optickou kamerou nebo termokamerou.

Zařízení podle vynálezu je vhodné zejména pro operativní opravy vozovek a dalších asfaltových ploch s možností celoročního provozu, tedy bez ohledu na okolní teplotu. Zařízení využívá fyzikálního jevu, kdy u látek, které mikrovlny pohlcují, dojde v elektrickém poli k orientaci molekul podle polarity, která se v případě vysokofrekvenčního elektromagnetického pole mění mnohokrát za sekundu. To vyvolá oscilační vibrace, rotace, tření a srážky molekul. To se projeví jako teplo, takže dojde k přeměně mikrovlnné energie na tepelnou.

Asfaltový materiál je rovnoměrně rozehriván v celém průřezu, neboť mikrovlnné záření proniká celou obrusnou vrstvou asfaltového povrchu. Nedochází při tom k degradaci asfaltového pojivá přehříváním materiálu a díky rovnoměrnému ohřevu lze optimálně regulovat teplotu, na kterou je materiál ohříván.

Tento problém je optimálně řešen soustavou hřídelí, na nichž jsou ustaveny deflektory podle vynálezu.

Zařízení podle vynálezu umožňuje ohřev asfaltových směsí energeticky šetrným způsobem, přičemž je použitelné i pro opravy vlhkých či zmrzlých míst, protože díky účinku homogenního mikrovlnného záření dojde k úplnému vysušení opravovaného místa.

Uvedené skutečnosti vedou k delší životnosti a trvanlivosti opraveného asfaltového povrchu a ke snížení doby opravy, tedy jednak úspory lidských zdrojů a zkrácení dopravních omezení s dopadem na bezpečnost a plynulost dopravy.

Asfaltový povrch není třeba frézovat, odvážet množství odebraného materiálu ani utěsňovat vzniklé spáry. Zařízení podle vynálezu nevyžaduje použití jakékoliv pojidla nebo těsnicího materiálu, neboť přehřátím okolí výtluku a přidáním teplé balené asfaltové směsi vznikne dokonale pevné a homogenní spojení.

Nezanedbatelným je také příspěvek k životnímu prostředí, neboť dochází ke zjednodušení technologického procesu a přepravě potřebného opravného materiálu, odpadního materiálu a použité energie.

Objasnění výkresů

Příkladné provedení zařízení pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchu vozovek je znázorněno na připojených výkresech, kde obr. 1 znázorňuje teplotní pole v rámci

-3 CZ 2018 - 159 A3 pracovní plochy zařízení pro ohřev asfaltových a podobných směsí a výtluků vozovek s využitím dosavadních technických řešení, obr. 2 znázorňuje teplotní pole v rámci pracovní plochy zařízení pro ohřev asfaltových a podobných směsí a výtluků vozovek s využitím vynálezu, obr. 3 uvádí příklad celkového koncepčního řešení zařízení podle vynálezu, obr. 4 uvádí příkladné provedení pohonu a ovládání zařízení podle vynálezu, obr. 5 znázorňuje konstrukční provedení podvozkového pohonného kola, obr. 6 znázorňuje detail umístění baterie, obr. 7 znázorňuje konstrukční provedení aplikátoru zařízení pro ohřev asfaltových a podobných směsí podle vynálezu, obr. 8 znázorňuje konstrukční provedení rozvodu chladicího vzduchu, obr. 9 znázorňuje uspořádání topného elementu v zařízení, obr. 10 znázorňuje celkové uspořádání výstupní komory, obr. 11 znázorňuje umístění přírub mikrovlnných generátorů na výstupní komoře z čelního pohledu, obr. 12 znázorňuje umístění přírub mikrovlnných generátorů na výstupní komoře z pohledu z boku, obr. 13 znázorňuje uspořádání míchadla s deflektory v pohledu odspodu, obr. 14 znázorňuje uspořádání míchadla s deflektory v pohledu z boku, obr. 15 znázorňuje detailní uspořádání pohonu a uložení otočných hřídelů míchadel, obr. 16 znázorňuje systém ovládání celého zařízení a obr. 17 znázorňuje detail zdvihacího zařízení.

Příklady uskutečnění vynálezu

Zařízení pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových ploch se skládá ze dvou základních částí, a to z podvozku 2 a aplikátoru 1. Podvozek 2 je vybaven řídicí ojí 3, dvěma zadními pojezdovými koly, podvozkovým pohonným kolem 4 a tlačítky 5 pro ovládání jednak pojezdu vpřed a vzad a jednak zdvihu stroje, tedy pro jeho zdvihání nebo spouštění. Soustrojí pohonného kola 4 je umístěno na nosném rámu 6 podvozku 2. Uvnitř nosného rámu 6 je uložen elektromotor 7, na kterém je připevněna bezúdržbová převodovka 8, jejíž točivý moment je přenášen přímo na disk s pneumatikou 9. V rámci vynálezu je i zařízení, které není uloženo na podvozku. V takovém případě se jedná o stacionární zařízení, které může být využito k účinnému ohřevu asfaltové či podobné směsi.

Zdrojem elektrické energie pojezdu a zdvihání je trakční baterie 10, jak je znázorněno na obr. 6. Zdvih je zajištěn elektromechanickým zdvihacím zařízením 11.

Pod horními kryty 34 aplikátoru 1 je umístěna hlavní část zařízení, které je znázorněno na obr. 7. Aplikátor 1 mikrovlnného záření se skládá z rámu 36, výstupní komory 35, mikrovlnných generátorů 38, míchadel 37, chlazení a elektrovýbavy.

Mikrovlnné generátory 38 jsou citlivá elektronická zařízení s vysokým napětím přibližně 4500 V. Při jejich chodu vzniká nezanedbatelné množství odpadního tepla, které je nutné odvést mimo zařízení. K oddělení nasávaného chladicího vzduchu a odpadního přebytečného tepla slouží soustava horních přepážek 30, dolních přepážek 33 a krytů 34. Kryty 34 jsou navrženy a namontovány tak, aby nedošlo k průniku vody k mikrovlnným generátorům 38. Mikrovlnné generátory 38 jsou chlazeny nucenou výměnou vzduchu s hlavním radiálním ventilátorem 32. Lze využít i vodní chlazení, zejména v případě výkonnějších mikrovlnných generátorů. Proti prachu jsou chráněny filtry 31. Všechny díly krytů jsou samostatně spojeny s ochranným vodičem.

Po demontáži krytů 34 a odpojení ochranných vodičů je zajištěn přístup k samotným mikrovlnným generátorům 38 a k rozvodu 39 chladicího vzduchu. Víčkem 40 rozvodu 39 chladicího vzduchu je umožněn přístup k topnému elementu 42, který slouží k odstranění případné vlhkosti mikrovlnných generátorů 38 při prvním zapnutí zařízení za nízkých a kondenzačních teplot.

Na následujícím obr. 9 je znázorněno umístění topného elementu 42 a náhled výbavy rozvaděče 41. Mikrovlnné generátory 38 jsou k aplikátoru 1 připevněny přes izolační vložky 43 za příruby 44 deseti šrouby. Přístup k pohonu míchadel 37 je umožněn po uvolnění kabelových průchodek a

-4CZ 2018 - 159 A3 sejmutí pouzder 57 pohonu.

Uniku mikrovlnného záření při opravách výtluků brání stínění z uhlíkových vláken. Výměna stínícího kartáče 47 po opotřebení je možná po odšroubování lišt 49 a příslušných rohů 48.

Na obr. 10 je znázorněno celkové uspořádání výstupní komory 35 s rámem 36, mikrovlnnými generátory 38, izolačními vložkami 43, aktivními deflektory 12, upevňujícími čepy 13 k podvozku 2 a podpěrami 14 mikrovlnných generátorů 38. Umístnění přírub 44 mikrovlnných generátorů 38 na výstupní komoře 35 je znázorněn na přiložených obr. 11 a 12, kdy příkladně protilehlé příruby 44 svírají úhel 152° a rozteč sousedních přírub 44 je 200 mm.

Výstupní komora 35 je v daném konkrétním případě opatřena třemi míchadly 37, které sestávají z otočných hřídelů 51, přičemž na každém z nich jsou ustaveny tři nebo čtyři deflektory 12, jak je patrno z obr. 13. Deflektory 12 jsou uloženy na otočném hřídeli 51 pevně, mají kruhový tvar, přičemž rovina deflektoru 12 svírá s vertikální rovinou úhel 20 až 70 stupňů. Podle konkrétních okolností případu je v rámci vynálezu možné použít ve výstupní komoře 35 i jen jeden, anebo naopak i více otočných hřídelů 51 s deflektory 12.

Otočný hřídel 51 pro deflektory 12 je vodorovný, a na něm upevněné deflektory 12 jsou různého průměru v rozsahu od 100 do 350 milimetrů.

Tímto řešením lze docílit požadovaného rozptylu mikrovln v celém průřezu pracovní plochy zařízení, aniž by bylo nutné pohybovat ohřívaným materiálem. Ohřívaný asfaltový povrch anebo materiál, jsou tak ohřívány rovnoměrně bez nežádoucích chladných nebo přehřátých oblastí, jak je patrno u obr. 2.

Otáčení míchadel 37 zajišťují pohonné jednotky 50, jak je patrno z obr. 13 a 14. Míchadla 37 jsou opatřena převodovými synchronními motory 62. Otočné hřídele 51 míchadel 37 jsou uloženy v teflonových kluzných ložiscích 59 ve výstupní komoře 35 aplikátoru 1 a v kuličkových ložiscích 60 pohonných jednotek. Poloha otočného hřídele 51 je fixována pojistnými kroužky 58. Spojení hřídele synchronního motoru 62 s otočným hřídelem 51 míchadel 37 je provedeno pružnou spojkou 61. Pomocí stavěčích šroubů na pružné spojce 61 lze nastavit polohu či natočení každého míchadla 37 do výchozí polohy, tak aby odpovídala optimálním požadavkům na jejich polohu. Otáčení míchadel 37 je monitorováno optickou závorou 53 a diskem se štěrbinou 54. Štěrbina 54 v disku by měla umožnit průchod světla optickou závorou 53 ve výchozí poloze míchadel 37. Polohu disku lze nastavit stavěcím šroubem. Vodivé spojení otočného hřídele 51 míchadel 37 s výstupní komorou 35 a kostrou zařízení je zajištěno uhlíkem 55 s pružinou. Pohonná jednotka je chráněna pouzdrem 57 pohonu míchadel 37 s těsněním.

Zařízení pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy asfaltových ploch je variantně vybaveno optickou kamerou, která není na přiložených obrázcích znázorněna a je umístěna uvnitř výstupní komory 35. Ochrana kamery proti působení mikrovlnného záření je řešena umístěním v nerezové trubce. Obraz optické kamery je přenášen na zobrazovací zařízení, které je součástí ovládacího panelu stroje nebo na odnímatelné samostatné zobrazovací zařízení například tablet, prostřednictvím kabelu nebo bezdrátově.

Zařízení může být vybaveno termokamerou pro automatické řízení doby ohřevu, umístněnou uvnitř výstupní komory 35 s ochranou proti mikrovlnnému záření řešenou umístěním v nerezové trubce. Obraz z termokamery, popřípadě z více termokamer, je vyhodnocován řídicím systémem s automatickou úpravou doby ohřevu podle přednastavených kritérií, například maximální teplota ohřevu asfaltového povrchu 160 °C.

Všechny ovládací prvky generátoru jsou umístěny na ovládacím panelu 25, který je znázorněn na obr. 16, a který je součástí kapoty zařízení. Odpojení od zařízení je možné pomocí konektoru na propojovacím kabelu. Jako hlavní vypínač zařízení slouží třífázová zásuvka na přívodním kabelu

-5 CZ 2018 - 159 A3 zařízení. K zapnutí a vypnutí zařízení a k omezení užívání zařízení nepovolanou obsluhou slouží otočný přepínač 16 s klíčkem.

Ovládací panel 25 slouží k zapnutí a vypnutí iniciačního režimu zařízení, během kterého se zařízení připravuje k použití, sledování stavu zařízení a pracovního cyklu. Stav připojení zdroje elektrické energie je signalizován bílou kontrolkou pátého tlačítka 18 s kontrolkou. Sdružené tlačítko 19 nouzového zastavení a nouzového vypnutí slouží k okamžitému odpojení mikrovlnných generátorů, motorů a ventilátorů od napětí v případě nebezpečí. Tlačítko 20 s kontrolkou slouží ke spuštění ohřevu a informuje o něm. Druhé tlačítko 21 s kontrolkou slouží k zastavení ohřevu a informuje o případné chybě zařízení a dále slouží i k vynulování chyby po jejím pominutí nebo odstranění. Třetí tlačítko 22 s kontrolkou informuje o tom, že zařízení je připraveno ke spuštění ohřevu. Čtvrté tlačítko 23 s kontrolkou informuje o přehřátí zařízení nebo některého mikrovlnného generátoru nebo o stavu zařízení mimo povolený rozsah teplot. Zařízení je vybaveno i zvukovou signalizací.

Zařízení pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy asfaltových ploch může být navíc vybaveno komunikačním systémem, který zajišťuje sběr, zpracování a vyhodnocení informací z řídicího systému. Jedná se například o údaje týkající se doby a času ohřevu, výstupního výkonu, vstupní a výstupní teplota, včetně maximální a průměrné teploty), souřadnic zařízení a jednotlivých stavů stroje.

Tyto informace mohou být přenášeny na externí zobrazovaní zařízení prostřednictvím kabelu nebo bezdrátově. Současně jsou informace bezdrátově přenášeny prostřednictvím mobilních datových přenosů na vzdálené severy pro vytváření přehledů a statistik, včetně archivace.

Zařízení je vybaveno i řadou bezpečnostních prvků. Tlačítko nouzového zastavení má sdruženou funkci nouzového zastavení s funkcí nouzového vypnutí. Při jeho aktivaci, dojde k odpojení napájení motoru ventilátoru, mikrovlnných generátorů a motorů pohonu míchadel. Všechny silové vodiče 230 V vně rozvaděče jsou po stisku tlačítka bez napětí. Zůstává pouze ovládací napětí 24 V DC na snímačích a ovladačích ovládacího panelu. Tlačítko je vybaveno aretací a k opětovnému spuštění zařízení je nutné tlačítko uvolnit pootočením. Tlačítko aktivuje hlídací relé obvodu nouzového zastavení.

Bezchybná funkce tlačítek a příslušných spínacích prvků je monitorována hlídacím relé obvodu nouzového zastavení a bezpečnostního snímače polohy. Pokud by došlo k nějaké závadě na některém jeho prvku, nebude možné spustit zařízení stiskem tlačítka, dokud nebude závada odstraněna.

Bezpečnostní obvod snímače polohy hlídá polohu aplikátoru 1. Pokud není spuštěn do spodní polohy a nedojde tím k jeho uvolnění, není možné spustit ohřev, protože výkonové napájení mikrovlnných generátorů je odpojené. Snímač polohy je nastaven tak, aby spínal pouze při poloze aplikátoru maximálně 10 mm nad zemí.

Chybový stav je indikován rozsvícením druhého tlačítka 21. K zapnutí ohřevu je nutné spustit aplikátor do spodní polohy a aktivovat hlídací relé obvodu stiskem druhého tlačítka 24.

Při spouštění stroje je zasunuta průmyslová vidlice a uvolněno sdružené tlačítko 19 nouzového zastavení. Stisknutím pátého tlačítka 18 s kontrolkou je aktivován iniciační program, kdy dojde k přípravě zařízení ke spuštění ohřevu. Spustí se hlavní ventilátor 32 stroje na vysoké otáčky a dojde ke změření teplot mikrovlnných generátorů 38. Po změření teploty se případně spustí předehřev topným elementem 42. Tento stav je signalizován blikáním třetího tlačítka 22 s kontrolkou. Po dokončení ohřevu dojde k nažhavení magnetronů mikrovlnných generátorů 38. Tímto je dokončen iniciační režim, což je signalizováno rozsvícením třetího tlačítka 22 s kontrolkou a blikáním tlačítka 20 s kontrolkou, současně se zvukovou signalizací.

-6CZ 2018 - 159 A3

Spuštění ohřevu asfaltu se provede stisknutím tlačítka 20 s kontrolkou a je signalizován rozsvícením tohoto tlačítka a zvukovou signalizací. Jeden stisk tlačítka 20 s kontrolkou spustí ohřev na 5 min. Opakovaným stisknutím je možné nastavit delší dobu ohřevu.

Ohřev je možné kdykoli ukončit stisknutím druhého tlačítka 21 s kontrolkou. Zařízení dále zůstane v režimu PŘIPRAVENO a je možné ohřev opětovně spustit.

Ventilátor 32 s motorem slouží k odvádění tepla z mikrovlnných generátorů 38. Teplota mikrovlnných generátorů 38 je snímána teplotními čidly na výfuku vzduchu z jednotek. Pod víčkem rozvodu vzduchuje umístěn topný element 42, který slouží při studeném startu zařízení k vysušení případné vlhkosti mikrovlnných generátorů vzniklé kondenzací. K zajištění rovnoměrnosti ohřevu výtluku slouží soustava míchadel 37, jejichž otáčení zajišťují převodové synchronní motory 62 v pohonných jednotkách. Otáčení míchadel 37 je v pohonných jednotkách monitorováno optickou závorou 53 a diskem se štěrbinou 54. Vodivé spojení hřídele míchadel s výstupní komorou a kostrou zařízení je zajištěno uhlíkem 55 s pružinou.

Elektrická energie je do zařízení přivedena pohyblivým přívodem s průmyslovou vidlicí, která slouží zároveň jako hlavní vypínač. Přívod elektrické energie do zařízení se zapíná zasunutím průmyslové vidlice. Rozvody zařízení až po hlavní jistič jsou jištěny předřadným jištěním, tedy jističem dieselového agregátu případně jiného zdroje. Silová část obvodu je připojena přes svorkovnici.

Příslušné jističe jistí pomocné obvody zařízení, tedy ventilátor, topení a obvody žhavení mikrovlnných generátorů. Další jistič jistí a napájí zdroj řídicího a ovládacího napětí 24 V a synchronní motory pohonu míchadel. Samostatné jističe jistí obvody výkonového napájení mikrovlnných generátorů.

Zařízení pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy asfaltových ploch podle vynálezu se využívá následujícím způsobem. Nejprve je třeba provést očištění opravované plochy, tedy odstranění všech uvolněných částí původního povrchu a dalších nečistot ve výtluku například tlakovým vzduchem, a dále i případně vysušení opravované plochy.

Následuje penetrace opravovaného povrchu, která zajistí zefektivnění absorpce mikrovlnného záření a tím soustřeďuje mikrovlnný ohřev na aplikovaných místech. Prostřednictvím penetrace současně dochází k úpravě povrchu poškozeného místa vozovky tím, že způsobuje polymeraci asfaltové substance. Delší polymery asfaltových složek mají lepší mechanické a fyzikální vlastnosti a delší trvanlivost.

Následný ohřev je zajištěn asi 35minutovým působení mikrovln např. 7,2 kW, které se soustředí na penetrované místo. Délka ohřevu je závislá na výchozí teplotě povrchu a jeho vlhkosti. S klesající teplotou a vyšší vlhkostí se doba nezbytná pro ohřev na teplotu přes 110 °C prodlužuje.

Potom se přidává na opravovaná místa asfaltová směs, která je předehřátá na teplotu v rozsahu 120 až 140 °C. v mikrovlnné peci, která je obdobné koncepce jako popisovaný vynález, pouze mikrovlnný ohřev zajišťuje v uzavřeném prostoru pece.

Směs je přidána a urovnána v mírně vyšší vrstvě. Asfaltová směs se ohřívá souběžně s ohřevem vozovky. Díky ohřevu na místě opravy není systém závislý na provozu obaloven asfaltu a může využívat předpřipravenou teplou asfaltovou směs ve studeném stavu. Vzhledem k tomu, že asfalt je tvořen převážně směsí nepolárních uhlovodíků se sníženou schopností absorbovat mikrovlny a tím bývá jejich ohřev nedostatečný, mohou být do asfaltových směsí přidávány různé přísady nebo aditiva s vysokou absorpcí mikrovln, tedy látky, které absorbují energii elektrickým i magnetickým polem současně.

Následuje hutnění, v jehož rámci je teplá asfaltová směs hutněna a zarovnána s okolním

-7 CZ 2018 - 159 A3 povrchem, čímž dojde současně i ke spojení přidaného opravného materiálu a původního povrchu v celém okolí výtluku.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný pro všechna zařízení, která využívají mikrovlnný ohřev při nutnosti zajištění maximální homogenity ohřevu, žádného nebo omezeného pohybu ohřívaného materiálu a požadavku na vysokou mechanickou odolnost řešení, například u mobilních zařízení.

Zařízení současně může měřit teplotu ohřívaného materiálu. To slouží k dosažení optimální technologické teploty, která může sloužit k automatickému řízení ohřevu a k dalšímu zpracování, vyhodnocení, sdílení nebo archivaci.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (31)

1. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchu asfaltových ploch, opatřené nejméně jedním mikrovlnným generátorem (38) a řídicím systémem, vyznačující se tím, že výstupní komora (35) je uspořádána mezi mikrovlnným generátorem (38) a ohřívaným materiálem, a je opatřena nejméně jedním míchadlem (37), na němž je ustaven nejméně jeden deflektor (12).

2. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových ploch, podle nároku 1, vyznačující se tím, že deflektor (12) je upevněn na otočném hřídeli (51) a má kruhový tvar, přičemž rovina deflektoru (12) svírá s vertikální rovinou úhel 20 až 70 stupňů.

3. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových ploch, podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že otočný hřídel (51) pro deflektory (12) je vodorovný a na něm upevněné deflektory (12) různého průměru mají průměr od 100 do 350 milimetrů.

4. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových ploch, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že řídicí systém je propojen jednak s prostředkem měření teploty ohřívané směsi a/nebo opravované asfaltové plochy a jednak s pohonem otočných hřídelů (51).

5. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchu asfaltových ploch, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že mikrovlnný generátor (38) a řídicí systém jsou uloženy na podvozku (2), který je opatřen řídicí ojí (3) s alespoň jedním předním pohonným kolem (4).

6. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových ploch, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že mikrovlnný generátor (38) je opatřen ventilátorem (32) s rozvody (39) chladícího vzduchu, popřípadě vodním chlazením.

7. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových ploch, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že výstupní komora (35) je na spodním obvodu opatřena stínicím kartáčem (47) z uhlíkových vláken.

8. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových ploch, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že otočné hřídele (51)

-8CZ 2018 - 159 A3 míchadel (37) jsou spojeny s motory (62) pružnou spojkou (61), přičemž jsou otočné hřídele (51) uloženy ve výstupní komoře (35) prostřednictvím ložisek (59).

9. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových 5 ploch, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že chladicí soustava mikrovlnných generátorů (38) je opatřena topným elementem (42).

10. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových ploch, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že míchadla (37) jsou opatřena ίο optickou závorou (53) a diskem se štěrbinou (54).

11. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových ploch, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že výstupní komora (35) je opatřena optickou kamerou.

12. Zařízení, zejména pro ohřev asfaltových a podobných směsí a opravy povrchů asfaltových ploch, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že výstupní komora (35) je opatřena termokamerou.

15 výkresů

Seznam vztahových značek

1 - aplikátor

2 - podvozek

3 - řídicí oj

4 - pohonné kolo

5 - tlačítka

6 - nosný rám

7 - elektromotor

8 - převodovka

9 - pneumatika

10 - trakční baterie

11 - zdvihací zařízení

12 - deflektor

13 - čep

14 - podpěra

16 - otočný přepínač

18 - páté tlačítko

19 - sdružené tlačítko

20 - tlačítko

21 - druhé tlačítko

22 - třetí tlačítko

23 - čtvrté tlačítko

25 - ovládací panel

30 - horní přepážka

31 -fdtr

32 - ventilátor

33 - dolní přepážka

34 - kryt

35 - výstupní komora

36 - rám

37 - míchadlo

38 - mikrovlnný generátor

-9CZ 2018 - 159 A3

- rozvod

- víčko

- rozvaděč

- topný element

- izolační vložka

- příruba

- kartáč

- roh

- lišta

- pohonnájednotka

- otočný hřídel

- optická závora

- štěrbina

- uhlík

- pouzdro

- pojistný kroužek

- ložisko

- kuličkové ložisko

- pružná spojka

- synchronní motor