CZ32200U1 - Zařízení pro přípravu aditiva do asfaltové směsi - Google Patents

Description

Technické řešení se týká oblasti stavebnictví, konkrétně zařízení pro přípravu aditiva do asfaltové směsi.

Dosavadní stav techniky

Do současné doby byla popsána zařízení a metody výroby asfaltových aditiv již mnohokrát, ty se však především zaměřovaly na aditiva vznikající drcením gumového odpadu, jak popisují kupříkladu dokumenty US 2018016437 nebo WO 2017037732. Jedná se zejména o zařízení, ve kterém se drcená guma ze starých pneumatik přidává do nádrže se zahřátým asfaltem a homogenizuje se pomocí rotačních míchadel. Avšak technologie pro přípravu aditiv ve formě drcené odpadní pryže je energeticky velmi náročná a drcená guma představuje silné environmentální riziko, neboť se během dostává do okolní přírody díky vydrolování z vozovek.

Z minulosti jsou také známa zařízení pro výrobu silikonových aditiv, jak popisuje např. CN 206034237, které mají zpevňující funkci v asfaltovém pojivu. Tato aditiva jsou však v našich podmínkách ekonomicky nevýhodná, neboť jsou příliš drahá a jejich výroba je spojená s polymerační exotermní reakcí, která není proveditelná v přidružené technologii na obalovnách. Jednou z možností je využití tzv. eutektických směsí plastů do asfaltu. Nejsou však známá zařízení, která by poskytovala výrobu či přípravu této směsi.

Úkolem technického řešení je proto vytvoření vhodného zařízení pro přípravu aditiva do asfaltové směsi, které by odstraňovalo výše uvedené nedostatky, jehož výroba by nepředstavovala zátěž pro životní prostředí a zařízení bylo ekonomicky výhodné.

Podstata technického řešení

Podstatou předkládaného technického řešení je zařízení pro přípravu aditiva do asfaltové směsi na bázi eutektické směsi plastů, vhodného zejména pro aditivaci balených směsí pro výstavbu nových vozovek, jehož použitím lze odstranit výše uvedené nedostatky, a to konkrétně tak, že zařízení umožňuje na základě mikrovlnné energie roztavit směs odpadních plastů, které se následně samy spojí, a tím vytvoří finální aditivum s různou teplotou měknutí. Takto připravené aditivum se tedy vyznačuje různou teplotou měknutí, je objemově stabilní a dostatečně křehké pro jeho následné mletí. Takto připravená aditiva jsou vhodná také do směsí, které obsahují recykláty vznikající výbrusem starých vozovek, neboť zvyšují jejich poměr v balených směsích, a tím značně snižují náklady na výrobu nových vozovek.

Předmětem předkládaného technického řešení je zařízení pro přípravu aditiva do asfaltových směsí, zejména eutektické směsi plastů, které zahrnuje nádobu opatřenou v horní části násypkou a výstupem pro odvod par a ve spodní části opatřenou výpustí, dále zahrnuje míchadlo uspořádané uvnitř nádoby pro homogenizaci vsádky. Podstata technického řešení spočívá v tom, že dovnitř nádoby je zaústěn výstup alespoň jednoho generátoru mikrovlnného záření.

Ve výhodném provedení zařízení dále zahrnuje chladič par, připojený k výstupu pro odvod par, který může být dále napojený k jímadlu kondenzátu a/nebo zdroji vakua. Chladič par může být k nádobě připojen přímo nebo trubicí.

Ve výhodném provedení nádoba dále zahrnuje alespoň jeden vstup pro vodní trysku pro úpravu vlhkosti uvnitř nádoby, s výhodou je vstup pro vodní trysku umístěn ve spodní části nádoby.

- 1 CZ 32200 UI

Ve výhodném provedení je zařízení dále opatřeno alespoň jedním termočlánkem pro měření a regulaci teploty, umístěným uvnitř nádoby reaktoru, který je možné připojit k libovolnému zobrazovači teploty. S výhodou zařízení obsahuje alespoň dva termočlánky. Na vnějším povrchu nádoby může být rovněž instalována pomocná topná jednotka, např. pro elektrický nebo olejový ohřev, sloužící k předehřátí nádoby na pracovní teplotu.

Ve výhodném provedení má nádoba tvar válce nebo hranolu nebo kužele nebo čtyřstěnu nebo je vytvořena jako kombinace těchto tvarů, výhodněji má nádoba tvar válce, šestibokého hranolu nebo kvádru.

Ve výhodném provedení zařízení dále zahrnuje elektromotor, ke kterému je připojeno míchadlo.

Generátor mikrovlnného záření je s výhodou do nádoby zaústěn přímo nebo pomocí vlnovodu. S výhodou je výkon generátoru mikrovlnného záření kontinuálně nebo stupňovitě nastavitelný, v rozmezí 0,1 až 2 kW na 1 kg směsného plastu. Minimální výkon generátoru mikrovlnného záření je s výhodou 6 kW.

Ve výhodném provedení má generátorem mikrovlnného záření frekvenci v rozmezí od 800 MHz do 2450 MHz, s výhodou 2450 MHz a jeho výkon je kontinuálně nebo stupňovitě nastavitelný.

Ve výhodném provedení je násypka opatřena šoupětem nebo turniketovým podavačem. Nádoba zařízení podle předkládaného technického řešení je s výhodou vyrobena z materiálu vybraného ze skupiny obsahující nerezovou ocel, AISI 314. Objem nádoby je s výhodou v rozmezí od 10 do 10000 1, výhodněji od 200 do 2000 1, nejvýhodněji 1000 1.

Ve výhodném provedení může být nádoba s generátorem mikrovlnného záření vytvořena jako vsádkový mikrovlnný reaktor válcovitého tvaru, zhotovený z nerezavějící oceli, o objemu 1000 1, v jehož horní části je instalován nejméně jeden generátor mikrovlnného záření - magnetron, generující mikrovlnné záření o výkonu minimálně 6 kW, nejlépe s plynulou regulací výkonu. Na povrchu vnějšího pláště reaktoru může být instalována pomocná topná jednotka, např. pro elektrický nebo olejový ohřev, pro případ předehřátí reaktoru na pracovní teplotu. Reaktor lze doplnit kterýmkoliv z následujícího příslušenství: drtič, šnekový dopravník, tepelný výměník, ventilátor, blokový chladič s chladicí kapalinou s uzavřeným okruhem, chlazený separátor, rukávový filtr, adsorbér s aktivním uhlím, vstup vody, resp. polárního aditiva k ovlhčování vsádky.

Výhodou zařízení podle předkládaného technického řešení, pracujícího na principu interakce mikrovln s molekulami polárních rozpouštědel ve vlhkých materiálech, je vysoká rychlost ohřevu náplně a homogenní ohřev náplně v celém jejím objemu ze středu vzorku k povrchu, čímž je zabezpečena homogenní směs plastů o různé teplotě tavení. Další výhodou zařízení je jeho jednoduchá konstrukce, která umožňuje práci při mírných teplotách, případně za vakua. Eutektická směs plastů jako aditivum připravená v zařízení podle předkládaného technického řešení je zbavena vlhkosti a vykazuje různou teplotu měknutí a je homogenní, což se projevuje vyšší kvalitou produktu a jeho nízkou objemovou změnou. Nezanedbatelné jsou rovněž vysoké energetické úspory, protože zařízení podle předkládaného technického řešení má až třikrát nižší spotřebu energie než při použití klasických metod, známých ze stavu techniky. Z toho plynou i nezanedbatelné ekonomické výhody procesu přípravy aditiv do asfaltových směsí při použití zařízení podle předkládaného technického řešení.

Objasnění výkresů

Technické řešení je blíže osvětleno na připojeném Obr. 1, na kterém je znázorněn schematický nákres zařízení pro přípravu aditiva do asfaltové směsi.

-2CZ 32200 UI

Příklad uskutečnění technického řešení

Bylo zkonstruováno zařízení pro přípravu eutektické směsi plastů, které je schematicky znázorněné na obr. 1, skládající se z nádoby 1 s pláštěm ve tvaru válce. Plášť nádoby 1 může mít i tvar hranolu, zejména šestibokého, kužele nebo čtyřstěnu, nebo může být vytvořen jako kombinace těchto tvarů. Nádoba 1 je v horní části opatřena násypkou 6 se šoupětem 5 a výstupem pro odvod par a ve spodní části, ve dně výpustí 2. Nádoba 1 je dále vybavena míchadlem 3 poháněným elektromotorem 4 a v horní části je napojena na chladič 7. Na chladič 7 je napojeno jímadlo 8 kondenzátu a přípojka zdroje 9 vakua. Zařízení je rovněž opatřeno nejméně dvěma, na obr. 1 neznázoměnými, termočlánky pro měření a regulaci teploty. Dovnitř nádoby 1 je pomocí vlnovodu 11 zaústěn výstup generátoru 10 mikrovlnného záření. Do nádoby 1 jsou zaústěny trysky 12 sloužící k úpravě vstupní vlhkosti vsádky. Generátor 10 mikrovlnného záření má frekvenci 2450 MHz.

Zařízení může být dále vybaveno dalším příslušenstvím, jako je vodokružná vývěva, přídavné teploměry, měřič vakua, měřič otáček, tepelný výměník, adsorbér s aktivním uhlím, atd.

Funkce zařízení podle technického řešení je následující: nádoba 1 se předehřeje na 60 až 120 °C a naplní se směsí plastů obsahující polyethyltentereftalát (PET) a polyethylen v různých hmotnostních poměrech. Výkon generátoru 10 mikrovlnného záření se nastaví tak, aby v souladu s otáčkami míchadla 3 se teplota vsádky udržovala v rozmezí 180 až 280 °C. Množství požadované vlhkosti se nastavuje pomocí vodních trysek 12, které slouží k ostřiku vnitřního pláště. Během ohřevu se plasty mění postupně v taveninu, která se následně vlivem míchadla 3 homogenizuje. Po dosažení stavu, kdy je plastová tavenina homogenní, se proces tavení ukončí a získaný produkt se vylije ze zařízení výpustí 2 do neznázoměného zásobníku naplněného vodou. Jednoduchou modifikací v kombinaci s dávkovačem, dopravním šnekem apod. lze zařízení používat jako semikontinuální.

Zařízení podle technického řešení lze použít pro smíchání kameniva nebo recyklátu se vzniklým aditivem, a tím jeho fyzikální navázání na něj tak, že se aditivum již ze složky pro výrobu asfaltové směsi neuvolní.

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro přípravu aditiva do asfaltové směsi podle předkládaného technického řešení lze použít například pro přípravu aditiva do asfaltových směsí, které lze následně využít ve výrobě modifikované balené směsi s vyšším obsahem recyklátu pro stavbu nových vozovek.

Claims (11)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro přípravu aditiva do asfaltové směsi na bázi eutektické směsi plastů, které zahrnuje nádobu (1) opatřenou v horní části násypkou (6) a výstupem pro odvod par a ve spodní části výpustí (2), a míchadlo (3) uspořádané uvnitř nádoby (1), vyznačující se tím, že dovnitř nádoby (1) je zaústěn výstup alespoň jednoho generátoru (10) mikrovlnného záření.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje chladič (7) par, připojený k výstupu pro odvod par, přičemž na chladič (7) je dále napojeno jímadlo (8) kondenzátu a/nebo zdroj (9) vakua.

   -3CZ 32200 UI
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nádoba (1) dále zahrnuje alespoň jeden vstup (12) pro vodní trysku pro úpravu vlhkosti uvnitř nádoby (1), přičemž vstup (12) pro vodní trysku je s výhodou umístěn ve spodní části nádoby (1).
4. 4. Zařízení podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že je dále opatřeno alespoň jedním termočlánkem pro měření a regulaci teploty, umístěným uvnitř nádoby (1), s výhodou v její spodní části.
5. 5. Zařízení podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že nádoba (1) má tvar válce nebo hranolu nebo kužele nebo čtyřstěnu neboje vytvořena jako kombinace těchto tvarů.
6. 6. Zařízení podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že dále zahrnuje elektromotor (4), ke kterému je připojeno míchadlo (3).
7. 7. Zařízení podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že generátor (10) mikrovlnného záření je do nádoby (1) zaústěn přímo nebo pomocí vlnovodu (11).
8. 8. Zařízení podle nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že generátor (10) mikrovlnného záření má frekvenci v rozmezí od 800 MHz do 2450 MHz a výkon je kontinuálně nebo stupňovitě nastavitelný.
9. 9. Zařízení podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že násypka (6) je opatřena šoupětem (5).
10. 10. Zařízení podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že nádoba (1) je vyrobena z nerezové oceli.
11. 11. Zařízení podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že dále zahrnuje jeden nebo více prvků vybraných ze skupiny zahrnující drtič, šnekový dopravník, tepelný výměník, ventilátor, blokový chladič s chladicí kapalinou s uzavřeným okruhem, chlazený separátor, rukávový filtr, adsorbér s aktivním uhlím, vstup vody a/nebo polárního aditiva k ovlhčování vsádky.