-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung
von flüssigem,
bituminösem
Kaltmischgut.
-
Bituminöses Kaltmischgut
wird im Straßenbau
vorwiegend zur Herstellung untergeordneter Befestigungen sowie für Reparaturstellen,
bspw. von Frostaufbrüchen
o. dgl., eingesetzt. Das Kaltmischgut besteht üblicherweise aus einer Emulsion
und Gestein als Hauptinhaltsstoffen.
-
Bisher
ist es üblich,
beim Einsatz eines derartigen Kaltmischgutes die notwendigen Basiskomponenten
vorzumischen und in transportfähigen
Gebinden abzupacken. Am Einsatzort werden diese Gebinde geöffnet und
mit einem Aktivator versetzt. Eine Ausbringung in dünnen Schichten
kann dadurch erfolgen, dass die Vormischung an der gewünschten Stelle
aufgetragen und danach mit Aktivator benetzt wird. Als Aktivator
wird meist Wasser verwendet. Nachteilig an diesen vorgemischten
Gebinden ist deren nur begrenzte Haltbarkeit. Dennoch muss zusätzlich auf
eine luftdichte Verpa ckung geachtet werden, da ansonsten eine Reaktion
mit Luftfeuchtigkeit stattfinden kann. Die Vormischung erlaubt zudem
nur ein festes Mischungsverhältnis,
das nicht für
alle Anwendungsfälle
optimal ist und auch nicht nach Bedarf variiert werden kann.
-
Diese
genannten Nachteile können
dadurch vermieden werden, dass das Kaltmischgut an Ort und Stelle
aus den Einzelkomponenten gemischt wird.
-
Ein
motorgetriebenes Verlegefahrzeug für Fahrbahn- oder Wege-Beläge in kaltgemischter
Asphaltdeckenbauweise ist aus der
EP 0 467 255 A1 bekannt. Das Verlegefahrzeug
weist ein Führerhaus auf,
von wo aus es gelenkt wird. Das Fahrzeug besteht aus mehreren, auf
dem Fahrzeugchassis angeordneten Vorratsbehältern für eine Bitumenemulsion, für Mineralsplitt,
für Wasser,
für Zement
und für
Additive bzw. Netzmittel. Weiterhin sind Misch- und Transportvorrichtungen
zur Herstellung des Gemischs und dessen Transport zu einem Verteil-
und Aufgabekasten vorgesehen. Bei dieser Vorrichtung zur Herstellung
von Kaltmischgut für
Straßenbeläge wird
das Gesteinsmaterial in eine Mischvorrichtung gefördert, in
deren Bereich Wasser, Bitumenemulstion und Zement hinzugegeben werden.
Ein solches Verlegefahrzeug ist relativ groß und schwer und eignet sich daher
nicht für
das Ausbessern von einzelnen, kleineren Schadstellen, für die nur
eine geringe Menge an Kaltmischgut benötigt wird.
-
Ausgehend
von der bekannten Vorrichtung liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von bituminösem Kaltmischgut
zur Verfügung
zu stellen, mit dem die Basiskomponenten effektiver vermischt werden
können.
-
Diese
Aufgabe der Erfindung wird mit den Gegenständen der Ansprüche 1 und
12 gelöst.
Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den abhängigen
Ansprüchen.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung von flüssigem,
bituminösem
Kaltmischgut aus Gesteinsmaterial und weiteren, miteinander aushärtenden
Reaktionskomponenten, umfassend Zement, Wasser und eine Bitumenemulsion,
weist jeweils einen Behälter
für das
Gesteinsmaterial und für den
Zement auf, die mit einem Auslass an ihrer Unterseite jeweils in
eine erste Fördereinrichtung
münden.
Der Auslass dieser ersten Fördereinrichtung mündet in
eine zweite Fördereinrichtung.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung jeweils einen Tank für das Wasser
sowie für
die Bitumenemulsion, die jeweils an ihrer Unterseite einen Auslass
aufweisen, die ebenfalls in die zweite Fördereinrichtung münden. Aus
dem Auslass der zweiten Fördereinrichtung kann
das fertig gemischte Kaltmischgut entnommen werden.
-
Diese
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann in nahezu beliebiger Größe gefertigt
werden und eignet sich aufgrund ihrer kompakten und integrierten Bauweise
insbesondere für
die Herstellung kleiner Mengen an flüssigem, bituminösem Kaltmischgut, wie
sie für
kleinere Reparatur- und Verlegearbeiten benötigt werden. Sinnvolle Verarbeitungsmengen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
zwischen 0 und 100 kg/min liegen. Eine besonders vorteilhafte Dimensionierung,
die sich sehr wirtschaftlich einsetzen lässt, sieht Verarbeitungsmengen
in einem Bereich zwischen ca. 20 kg/min und ca. 50 kg/min vor. Bei
kleinen Durchsätzen
können
die Pumpen und Fördereinrichtungen
entsprechend langsamer betrieben werden, so dass auch Kleinstmengen
wirtschaftlich und in der gewünschten
Qualität
herstellbar sind.
-
Vorzugsweise
ist die zweite Fördereinrichtung
unterhalb der ersten Fördereinrichtung
angeordnet. Weiterhin kann an der Unterseite des Behälters für den Zement
eine dritte Fördereinrichtung
angeordnet sein, deren Auslass in die erste Fördereinrichtung mündet. Die
Fördereinrichtungen
können
mit fester oder variabler Fördermenge
betrieben werden, so dass sich unterschiedliche Gemischzusammensetzungen
des Kaltmischgutes einstellen lassen.
-
Zwischen
dem Auslass an der Unterseite des Wassertanks und der zweiten Fördereinrichtung
ist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine variabel öffenbare
oder absperrbare Zuleitung angeordnet. Vorzugsweise ist in der Zuleitung zwischen
Wassertank und zweiter Fördereinrichtung eine
Absperreinrichtung und/oder eine Ventileinrichtung angeordnet. Hierdurch
wird es ermöglicht,
die Zugabe des Wassers zu einem gewünschten Zeitpunkt zu starten
bzw. zu stoppen. Zudem kann mittels der variabel einstellbaren Ventileinrichtung
die gewünschte
Menge an zugegebenem Wasser vorgegeben werden.
-
Zwischen
dem Auslass an der Unterseite des Emulsionstanks und der zweiten
Fördereinrichtung ist
gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine variabel öffenbare
oder absperrbare Zuleitung angeordnet. Zudem kann in der Zuleitung
zwischen Emulsionstank und zweiter Fördereinrichtung eine Absperreinrichtung
und/oder eine Ventileinrichtung angeordnet sein. Hierdurch wird
es ermöglicht,
die Zugabe der Bitumenemulsion zu einem gewünschten Zeitpunkt zu starten
bzw. zu stoppen. Zudem kann mittels der variabel einstellbaren Ventileinrichtung
die gewünschte
Menge an zugegebener Emulsion vorgegeben werden.
-
Vorzugsweise
ist wenigstens eine der Zuleitungen und/oder wenigstens eine der
Ventileinrichtungen zwischen Wassertank und zweiter Fördereinrichtung
bzw. zwischen Emulsionstank und zweiter Fördereinrichtung elektrisch
beheizbar. Die bevorzugte bzw. zweckmäßigste Temperatur für diese elektrische
Beheizung kann in Versuchen ermittelt werden. Sie hängt sinnvoller
Weise von einer Umgebungstemperatur ab, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
bei nahezu jeder Witterung und Außentemperatur störungsfrei
eingesetzt werden kann. Die elektrische Beheizung sorgt dafür, dass
das entsprechende Ventil jederzeit freigängig bleibt.
-
Als
erste, zweite und/oder dritte Fördereinrichtungen
kommen insbesondere Förderschnecken in
Frage. Diese fördern
das Gut und sorgen gleichzeitig für eine ausreichende Vermischung.
Die Förderschnecken
sind vorzugsweise jeweils annähern
horizontal oder leicht geneigt angeordnet. Eine bevorzugte Variante
der Erfindung besteht darin, dass die Förderschnecken jeweils elektromotorisch
antreibbar sind. Ebenso gut können
die Förderschnecken
jedoch auch hydraulisch, mechanisch oder auf andere Weise betrieben
werden.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von flüssigem,
bituminösem
Kaltmischgut aus Gesteinsmaterial und weiteren, miteinander aushärtenden
Reaktionskomponenten, umfassend Zement, Wasser und eine Bitumenemulsion,
sieht vor, dass das Gesteinsmaterial und der Zement miteinander
vermischt werden, wonach dieser Mischung eine variable Menge an
Wasser und eine variable Menge an Bitumenemulsion zugegeben wird
und diese Stoffe miteinander vermischt werden, um daraus das fertig
gemischte Kaltmischgut zu erhalten.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden der Zement und das
Gesteinsmaterial mittels wenigstens einer Förderschnecke miteinander vermischt.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Wasser der Mischung aus Gesteinsmaterial
und Zement unter einem bestimmten Druck zugegeben wird. Darüber hinaus
kann das Wasser und/oder die Bitumenemulsion vor ihrer Zugabe zum Gemisch
aus Gesteinsmaterial und Zement erwärmt werden. Hierdurch wird
der problemlose Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens auch bei tieferen
Außentemperaturen
gewährleistet,
bei denen die Viskosität
der Bitumenemulsion unter Umständen
zu hoch ist bzw. bei denen die Reaktionen zur Herstellung des Kaltmischgutes
verlangsamt ablaufen können.
-
Eine
weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest ein Teil der dem
Tank entnommenen Bitumenemulsion wieder in einem Kreislaufprozess
in den Tank zurück
gefördert
wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass jederzeit eine sofortige
Entnahme einer gewünschten
Menge an Kaltmischgut möglich
ist, ohne dass bspw. vorher Anlaufvorgänge notwendig sind. Die Bitumenemulsion
weist typische Wasseranteile von ca. 35 % auf und lässt sich
bevorzugt bei Temperaturen von ca. 35°C verarbeiten.
-
Weitere
Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus
der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und
auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug nimmt, in denen die
-
1 eine
schematische Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Seitenansicht, die
-
2 eine
schematische Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Frontansicht, die
-
3 eine
Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Seitenansicht und die
-
4 die
in 3 gezeigte Vorrichtung in einer Frontansicht zeigt.
-
Das
Grundprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Herstellung von bituminösem
Kaltmischgut wird anhand der schematischen Darstellungen der 1 und 2 illustriert.
Die Vorrichtung wird im Folgenden allgemein als Mischvorrichtung 10 bezeichnet.
In einem Rahmengestell 12, das aus geraden Vierkant- oder
Rundrohren gefertigt sein kann, befindet sich ein trichterförmiger erster
Behälter 14 zur
Aufnahme einer Gesteinsmischung 16 und ein trichterförmiger zweiter
Behälter 18 zur
Aufnahme von Zement 20 (vgl. 1). Weiterhin
trägt das
Rahmengestell 12 einen ersten Tank 22 zur Aufnahme von
Wasser 24 und einen zweiten Tank 26 zur Aufnahme
einer Bitumenemulsion 28 (vgl. 2). Die Gesteinsmischung
kann bspw. sog. 0/3er, 0/5er oder 0/8er Gestein bzw. Splitt in geeigneter
Größe enthalten.
-
Die
Behälter 14 und 18 verjüngen sich
jeweils nach unten. Der zweite Behälter 18 ist deutlich kleiner
als der erste Behälter 14,
dessen Größe die notwendige
Größe des Rahmengestells 12 definiert. Sinnvolle
Maße für das Rahmengestell 12 können bspw.
bei ca. 1 bis 2 Metern für
Länge,
Breite und Höhe
betragen. Kleinere Mischvorrichtungen 10 sind möglich, ebenso
wie deutlich größere. Der
besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung 10 liegt
allerdings in der Möglichkeit,
diese relativ klein auszuführen,
um auch geringe Mengen an Kaltmischgut mit der gewünschten
Qualität
und zu den gewünschten
geringen Verarbeitungskosten herstellen und verarbeiten zu können.
-
Die
Konturen der beiden Tanks 22 und 26 sind im gezeigten
Ausführungsbeispiel
an die Kontur des ersten Behälters 14 angepasst,
so dass sich jeweils eine vertikal verlaufende äußere Seitenwand und eine geneigte,
zum ersten Behälter 14 gerichtete innere
Seitenwand ergibt. Ähnliches
gilt für
den Zementbehälter 18,
dessen äußere Seitenwand
jedoch nicht vertikal verläuft,
sondern etwas flacher geneigt als die innere, zum ersten Behälter 14 gerichtete
Seitenwand. Ansonsten würde
das Granulat oder Pulver nicht in der gewünschten Weise nach unten zum Auslass
rutschen.
-
Ein
trichterförmiger
erster Auslass 30 des ersten Behälters 14 mündet in
eine horizontal angeordnete erste Förderschnecke 32, die
im Folgenden auch als Gesteinsschnecke 32 bezeichnet wird.
Die Breite des Auslasses 30 entspricht ungefähr dem Durchmesser
der Gesteinsschnecke 32 (vgl. 2), während die
Länge des
ersten Auslasses 30 etwas kleiner ist als die Länge der
Schnecke 32 (vgl. 1). Die
Förderschnecke 32 wird
mittels eines ersten Antriebsmotors 34 angetrieben, so
dass nach dessen Einschalten ein kontinuierlicher Förderstrom für das im
ersten Behälter 14 befindliche
Granulat bzw. Gestein erzeugbar ist. Der Antriebsmotor 34 ist typischer
Weise ein Elektromotor.
-
Ein
erster Förderauslass 36 am
Förderende der
Gesteinsschnecke 32 mündet
in eine zweite Förderschnecke 38,
die im Folgenden auch als Mischerschnecke 38 bezeichnet
wird. Der Förderauslass 36 der
Gesteinsschnecke 32 mündet
am Förderbeginn der
Mischerschnecke 38, so dass auf deren Länge eine weitgehend vollständige Durchmischung
und Homogenisierung mit den weiter zugeführten Komponenten des Kaltmischgutes
erfolgen kann. Auch die Mischerschnecke 38 weist einen
Antrieb auf, hier in Gestalt eines zweiten Antriebsmotors 40,
der normalerweise ebenfalls als Elektromotor ausgebildet ist. Am
zweiten Förderauslass 42 der
Mischerschnecke 38 kann das fertige Kaltmischgut 44 entnommen werden.
-
Am
Förderende
der Gesteinsschnecke 32 mündet ein dritter Förderauslass 46 einer
dritten Förderschnecke 48,
die im Folgenden als Zementschnecke 48 bezeichnet wird.
Die Zementschnecke 48 befindet sich an der Unterseite des
Zementbehälters 20,
so dass mit Hilfe eines dritten Antriebsmotors 50, der
die Zementschnecke 48 antreibt, die gewünschte Menge an Zement 20 gefördert und
der Gesteinsmischung 16 in der Gesteinsschnecke 32 zugeführt werden
kann.
-
An
der Unterseite des Wassertanks 22 befindet sich ein zweiter
Auslass 52, an den eine erste Zuleitung 54 angeschlossen
ist, die am Förderbeginn der
Mischerschnecke 38 mündet.
In der ersten Zuleitung 54, in Nähe des Auslasses 52 des
Wassertanks 22 ist eine erste Absperreinrichtung 56 angeordnet, die
bspw. als von Hand betätigbarer
Schieber oder als Drehventil o. dgl. ausgeführt sein kann.
-
An
der Unterseite des Emulsionstanks 26 befindet sich ein
dritter Auslass 58, an den eine zweite Zuleitung 60 angeschlossen
ist, die am Förderbeginn der
Mischerschnecke 38 mündet.
In der zweiten Zuleitung 60, in Nähe des Auslasses 58 des
Emulsionstanks 26 ist eine zweite Absperreinrichtung 62 angeordnet,
die bspw. als von Hand betätigbarer
Schieber oder als Drehventil o. dgl. ausgeführt sein kann.
-
Weiterhin
ist in der ersten Zuleitung 54 eine erste Ventileinrichtung 64 und
in der zweiten Zuleitung 60 eine zweite Ventileinrichtung 66 angeordnet. Die
beiden Ventileinrichtungen 64, 66 ermöglichen eine
variable Mengensteuerung bei der Zugabe von Wasser 24 bzw.
Bitumenemulsion 28. Die beiden Ventile 64, 66 können bspw.
als Pneumatik- oder Hydraulikventile, als pneumatisch gesteuerte
Schieber o. dgl. ausgebildet sein.
-
In 1 ist
weiterhin ein Hydraulikaggregat 68 sowie eine Emulsions- und/oder Wasserpumpe 70, 71 angedeutet,
während
in 2 eine Betätigungseinrichtung 72 in
Gestalt eines Bedienpultes verdeutlicht ist.
-
Die
erfindungsgemäße Mischvorrichtung 10 bildet
eine mobile, jedoch nicht selbst fahrende Mischanlage, mit der flüssiges und
bituminöses
Kaltmischgut 44 am gewünschten
Ort herstellbar ist. Die Mischvorrichtung lässt sich unabhängig einsetzen und
bspw. auf einen Anhänger
verladen, um direkt zu einer Baustelle gebracht zu werden. Durch
die Möglichkeit
der relativ exakten Dosierung der einzelnen Komponenten des Kaltmischgutes 44,
ist es möglich, den
Mischvorgang jederzeit zu starten und wieder zu beenden. Die Kapazität der Mischanlage
kann bei ca. 25 kg pro Minute liegen, abhängig von der Dimensionierung
der Vorrichtung, vom eingesetzten Gestein und der sonstigen Maschinenparameter.
Die mobile Mischvorrichtung 10 eignet sich insbesondere
zur Ausbesserung und Behebung kleiner Schadstellen an Asphalt- und
Betonbelägen
wie bspw. Schlaglöchern,
Rampenabschnitten, porösen
Belägen,
Frostaufbrüchen
sowie für
Angleichungen an Straßeneinbauten
und Brückenlagern.
Die Einsätze
können schnell
und ohne großen
Aufwand und ohne nennenswerte Reste an Mischgut durchgeführt werden.
-
Beim
Mischungsvorgang wird zunächst
die Pumpe 70 in Betrieb genommen, wodurch ein Wasservordruck
aufgebaut wird. Weiterhin werden Heizeinrichtungen (nicht dargestellt)
in der zweiten Zuleitung 60 bzw. in der zweiten Ventileinrichtung 66 in Betrieb
genommen, damit die Bitumenemulsion 28 auf eine Arbeitstemperatur
von ca. 40 bis 60°C
erwärmt
werden kann. Anschließend
können
der zweite Antriebsmotor 40 für die Mischerschnecke 38 und die
Emulsionspumpe 70 eingeschaltet werden. Die Mischerschnecke 38 dreht
sich und die Bitumenemulsion 28 läuft in einem Kreislauf, d.g.,
sie wird aus dem Emulsionstank 26 wieder in diesen zurück gefördert.
-
Erst
danach beginnt der eigentliche Arbeitsprozess für die Herstellung des Kaltmischgutes 44. Die
verschiedenen Pumpen 70, 71 und Förderschnecken 32, 38 und 48 beginnen
auf Knopfdruck (an der Betätigungseinrichtung 72)
gleichzeitig zu fördern. Die
Gesteinsschnecke 32 fördert
das Gestein 16 und vermischt dieses mit dem von der Zementschnecke 48 aus
dem Zementsilo 18 geförderten
Zement 20. Ein Dreiwegehahn (nicht dargestellt) am Auslass
des Emulsionstanks 26 sorgt für die Förderung der Bitumenemulsion 28 in
die Mischerschnecke 38. Ein Umschalthahn bzw. die erste
Ventileinrichtung 64 sorgt für die Freigabe zur Förderung
des Wassers 24 in die Mischerschnecke 38. Dort
werden alle Komponenten gemischt und zum Auflauf 42 am
Förderauslass
der Schnecke 38 gefördert.
Dieser Arbeitsprozess kann jederzeit abgebrochen und wieder gestartet
werden.
-
Die 3 und 4 verdeutlichen
eine Ausführungsvariante
der Mischvorrichtung 10, auf die im Folgenden kurz Bezug
genommen werden soll. Der Aufbau entspricht weitgehend der anhand
der 1 und 2 bereits erläuterten
Variante der Mischvorrichtung 10, wobei gleiche Teile mit
gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass nicht mehr alle Details
erläutert
werden müssen.
-
Anhand
der 3 wird bei dieser Variante die Integration der
ersten und zweiten Ventileinrichtung 64 und 66 in
eine gemeinsame Einrichtung zur Dosierung von Wasser und Emulsion
verdeutlicht. Die 4 verdeutlicht ein optionales
Elektroaggregat 74, das ggf. auch in integrierter Bauweise
mit dem Hydraulikaggregat 68 zusammen gefasst sein kann. Weiterhin
verdeutlicht diese Figur die Möglichkeit
der sehr kompakten Anordnung der Behälter 14, 16 und Tanks 22, 26,
die eine insgesamt sehr kompakte Bauweise der Mischvorrichtung 10 ermöglichen.
-
Weitere
Ausführungsvarianten
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind möglich
und sinnvoll. So müssen
bspw. nicht alle Tanks bzw. Behälter in
einem einzigen Gestell zusammen gefasst sein. Ebenso kann es vorteilhaft
sein, den Wassertank oder den Gesteinsbehälter aufgrund ihrer Größe separat
auszubilden. Das Gestein kann ggf. über eine geeignete Fördereinrichtung
auf über
eine Distanz zugeführt
werden. Gleiches gilt grundsätzlich
auch für
die anderen erwähnten
Komponenten.