DE102022121023A1

DE102022121023A1 - Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers und Heizeinrichtung für eine Einbaubohle eines Straßenfertigers

Info

Publication number: DE102022121023A1
Application number: DE102022121023.5A
Authority: DE
Inventors: Sönke Demuth; Axel Mooren; Christian Lamping
Original assignee: Dynapac GmbH
Current assignee: Dynapac GmbH
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2024-02-22

Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers und eine Heizeinrichtung, durch welche ein besonders günstiger sowie umweltschonender Betrieb des Straßenfertigers ermöglicht wird. Das wird dadurch erreicht, dass eine Heizeinrichtung mit einer Wärmepumpe (21) gekoppelt ist oder ein Speichermedium (29), durch welches Wärmeenergie an eine Gleitplatte (20) übertragbar ist, aufweist. Über die Wärmepumpe (21) lässt sich die Gleitplatte (20) einer Einbaubohle (17) mit thermischer Energie versorgen, die aus der umgebenden Atmosphäre oder von einer wärmeenergieabgebenden Komponente eines Straßenfertigers (10) gewonnen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für eine Einbaubohle eines Straßenfertigers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Straßenfertiger dienen zur Herstellung von Straßenbelägen aus vorzugsweise Asphalt (Schwarzdecken), aber auch aus Beton. Solche üblicherweise selbstfahrenden Straßenfertiger verfügen in Einbaurichtung gesehen hinter einem Fahrwerk über eine Einbaubohle. Die Einbaubohle kann sowohl breitenunveränderlich, aber auch als sogenannte Variobohle mit ausfahrbaren Verschiebeteilen ausgebildet sein.
Einbaubohlen bekannter Straßenfertiger sind mit einer Heizung versehen. Die üblicherweise elektrische Heizung wird von einem Generator mit elektrischer Energie versorgt. Der Generator wiederrum wird einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor des Straßenfertigers angetrieben. Bei der Heizung kann es sich allerdings auch um eine mit Gas betriebene Einrichtung handeln.
Während des Einbauprozesses der Straßenbeläge wird das Straßenbaumaterial auf den Untergrund aufgetragen und durch die Einbaubohle verfestigt. Dazu wird die Einbaubohle mit ihrer Gleitplatte direkt über das heiße Straßenbaumaterial gezogen. Damit bei dem Einbauprozess das Straßenbaumaterial nicht an der Einbaubohle kleben bleibt und es so zu Störungen des Oberflächenbelags kommt, wird die Einbaubohle beheizt. Durch das Beheizen der Einbaubohle auf eine bestimmte Temperatur, bleibt das Straßenbaumaterial nicht mehr an der Einbaubohle kleben. Insbesondere der Beginn des Herstellungsprozesses stellt sich als besonders kritisch dar, da die Einbaubohle bzw. die Gleitplatte noch kalt sind. Deswegen wird bereits vor Herstellungsbeginn, also bevor die Gleitplatte in Kontakt mit dem heißen Straßenbaumaterial gelangt, die Einbaubohle vorgeheizt. Dieses Vorheizen geschieht in den meisten Fällen sehr schnell. Bei der Verwendung einer elektrischen Bohlenheizung führt dies zu einer extremen Last am Verbrennungsmotor oder am Elektromotor und daher zu einem erhöhten Energieverbrauch. Gleichermaßen gestaltet sich das schnelle Aufheizen einer Einbaubohle mittels Gasbefeuerung als besonders energieintensiv. Das notwendige schnelle Aufheizen der Einbaubohle zu Beginn des Herstellungsprozesses sowie das Konstanthalten der Einbautemperatur und zwar unabhängig von jeglichen Umwelteinflüssen trägt dazu bei, dass der Betrieb eines Straßenfertigers sehr viel Energie benötigt. Dieser hohe Energiebedarf führt zum einen zu erhöhten Betriebskosten und bedeutet gleichzeitig zum anderen eine zusätzliche Emission von umweltschädlichen Gasen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers und eine Heizeinrichtung zu schaffen, durch welche ein besonders günstiger sowie umweltschonender Betrieb des Straßenfertigers ermöglicht wird.
Eine Heizeinrichtung zur Lösung der genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Demnach ist es vorgesehen, dass die Heizeinrichtung mit einer Wärmepumpe gekoppelt ist oder ein Speichermedium, durch welches Wärmeenergie an die Gleitplatte übertragbar ist, aufweist. Über die Wärmepumpe lässt sich die Gleitplatte der Einbaubohle mit thermischer Energie versorgen, die aus der umgebenden Atmosphäre oder von einer wärmeenergieabgebenden Komponente des Straßenfertigers gewonnen wird. Durch das Speichermedium lässt sich thermische Energie beispielsweise von dem Straßenbaumaterial speichern und gezielt der Gleitplatte zuführen. Durch die beiden genannten Arten, die Gleitplatte der Einbaubohle aufzuheizen, ist es nicht notwendig, thermische Energie zu erzeugen. Vielmehr wird die von dem Straßenfertiger oder dem Straßenbaumaterial abgegebene Wärmeenergie verwendet bzw. recycelt. Diese Nutzung der Abwärme des Straßenfertigers oder des Straßenbaumaterials bzw. das Recyceln führt nicht nur zu einem sehr umweltschonenden sowie kostengünstigen Erhitzen der Gleitplatte, gleichermaßen kann dies auch zu einer Kühlung von temperaturkritischen Komponenten führen. Damit erübrigen sich auch etwaige Einrichtungen zum Kühlen dieser Komponenten.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Heizeinrichtung einen Verdampfer aufweist, der in einem Motorraum eines Verbrennungs- oder Elektromotors des Straßenfertigers angeordnet ist. Darüber hinaus weist die Heizeinrichtung einen Verdichter, einen Kondensator und eine Drossel bzw. ein Expansionsventil auf. Durch den Verdampfer kann das Wärmemittel der Wärmepumpe thermische Energie, die von dem Motor abgegeben wird, aufnehmen. Dadurch wird dem Motorraum bzw. dem Verbrennungs- oder Elektromotor Abwärme entzogen, was effektiv zu einer Kühlung führt. Dies gestaltet sich insbesondere für Einsatzgebiete, die eine hohe Lufttemperatur aufweisen, als besonders vorteilhaft, da keine weiteren Klimaaggregate zur Kühlung des Motorraums notwendig sind. Das durch den Verdichter verdichtete Wärmemittel wird sodann dem Kondensator zugeführt. Bei der Kondensation des Wärmemittels wird thermische Energie frei, die beispielsweise über einen Wärmetauscher, der mit der Gleitplatte verbunden ist, an selbige übertragen werden kann. Dadurch lassen sich Temperaturen von bis zu 160 °C, insbesondere 120 °C an der Gleitplatte erreichen. Der Wärmetauscher kann einen sekundären Wärmemittelkreislauf aufweisen, der sich über die gesamte Fläche der Gleitplatte erstreckt, um die thermische Energie möglichst homogen über die gesamte Fläche zu verteilen. Gleichermaßen ist es denkbar, dass der Wärmetauscher einige Bereiche der Gleitplatte bevorzugt mit thermischer Energie versorgt.
Insbesondere kann es die Erfindung vorsehen, dass der Verdichter der Wärmepumpe über eine Steuereinheit verfügt, mit der die Verdichtung des Wärmemittels und somit die Menge der an den Kondensator übertragenen Wärmeenergie steuerbar ist. So lässt sich durch die Steuereinheit in Abhängigkeit von der Temperatur im Motorraum bzw. für die erforderliche Einbautemperatur die Verdichtung des Wärmemittels individuell sowie kontinuierlich über die Zeitdauer des gesamten Herstellungsprozesses situationsbedingt einstellen. Dazu sind sowohl im Motorraum als auch an der Gleitplatte bzw. an der Einbaubohle Temperatursensoren angeordnet, um die Temperaturen zu messen. Auf Grundlage dieser Temperaturen kann die Steuereinheit den Grad der Verdichtung steuern bzw. regeln.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorsehen, dass in der Einbaubohle mindestens ein Reservoir, vorzugsweise ein Behälter oder ein Kissen, für das Speichermedium zum Speichern von Wärmeenergie angeordnet ist und mit der Gleitplatte der Einbaubohle in thermischem Kontakt steht. Gleichermaßen ist es denkbar, dass in der Einbaubohle mehrere voneinander getrennte Reservoirs, vorzugsweise mehrere Behälter oder Kissen, angeordnet sind, die über die gesamte Fläche der Gleitplatte verteilt sind und mit dieser in thermischem Kontakt stehen. Das Speichermedium dient dazu, Wärmeenergie, die von dem heißen Straßenbaumaterial auf die Gleitplatte übertragen wird, zu speichern. Zwar führt dies auch zu einer Abkühlung des Straßenbaumaterials, allerdings erfolgt dies in einer Einbauphase, in der sich ein Wärmeentzug nicht mehr nachteilig auf den Einbauprozess auswirkt. Die durch das Speichermedium gespeicherte Abwärme des Straßenbaumaterials führt dazu, dass die Gleitplatte während des Einbauprozesses so gut wie nicht nachgeheizt werden muss. Lediglich bei besonderen äußerlichen Umständen, wie kalten Temperaturen, kann es erforderlich sein, dass die Gleitplatte durch zusätzliche Heizmittel, wie beispielsweise Heizstäbe, eine Elektroheizung oder eine Gasheizung, zusätzlich beheizt werden muss.
Die Erfindung kann es weiter vorsehen, dass es sich bei dem Speichermedium um eine Salzlösung, insbesondere um Natriumacetat-Trihydrat, handelt. Diese Salzlösung gestaltet sich als besonders effizient für die Aufnahme der Wärmeenergie sowie für eine Speicherung der Energie über einen längeren Zeitraum. Nach einer entsprechenden Aktivierung der Salzlösung kann die Wärmeenergie in der Salzlösung wieder abgegeben werden. Diese Abgabe erfolgt schlagartig, wodurch sich innerhalb kürzester Zeit die Gleitplatte der Einbaubohle erhitzen lässt. Die Verwendung der Salzlösung als Speichermedium gestaltet sich als besonders vorteilhaft für die Erfindung, da sich gerade zu Beginn des Einbauprozesses die Einbaubohle in kurzer Zeit auf Einbautemperatur bringen lässt. Darüber hinaus gestaltet es sich als äußerst vorteilhaft, dass das genannte Speichermedium umweltfreundlich ist, weswegen sich die Handhabung des Speichermediums auf der Baustelle als einfach erweist.
Weiter kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das mindestens eine Reservoir über ein Aktivierungsmittel, bei dem es sich beispielsweise um ein Piezoelement handeln kann, verfügt. Dieses Aktivierungsmittel ist über eine Steuereinheit auslösbar. Durch einen Energieübertrag, wie beispielsweise einem Funkenschlag, von dem Aktivierungsmittel auf das Speichermedium, wird die Energie freigesetzt. Sobald sich die Gleitplatte erhitzt hat, kann diese in Verbindung mit dem heißen Straßenbaumaterial gebracht werden. Durch dieses Speichern bzw. Recyceln der Wärmeenergie des Straßenbaumaterials erübrigt sich das energieaufwändige sowie besonders umweltschädliche Aufheizen der Gleitplatte vor dem Einbauprozess. Sobald die Gleitplatte in Kontakt mit dem heißen Straßenbaumaterial gelangt, kann das mindestens eine Speichermedium wieder mit thermische Energie aufgeladen werden. Nach Beendigung des Herstellungsprozesses kühlt sich sowohl die Gleitplatte als auch das Speichermedium ab.
Es ist denkbar, dass der Gleitplatte über deren gesamte Fläche ein Reservoir zugeordnet ist, wobei das Reservoir im Wesentlichen eine Kammer darstellen kann, welche das Speichermedium aufnimmt und geeignet ist, die Wärmemenge homogen an die Gleitplatte abzugeben. Da sich das Volumen des Speichermediums in Abhängigkeit von der Temperatur ändern kann, ist es denkbar, dass das Reservoir flexibel ausgebildet ist oder das Innenvolumen des Reservoirs größer ist, als das Volumen des Speichermediums. Damit die Wärmeenergie besonders effizient an die Gleitplatte übertragen werden kann, ist es denkbar, das Reservoir über ein Wärmeleitmedium, wie beispielsweise eine Leitpaste, mit der Gleitplatte zu versehen. Gleichermaßen ist es denkbar, dass oberhalb des Reservoirs Reflektoren und/oder Isolatoren angeordnet sind, durch welche Wärmeenergie in Richtung der Gleitplatte abgelenkt wird.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel kann es vorsehen, dass der Gleitplatte mehrere, vorzugsweise 2, 3, 4, 5 oder 6 Reservoirs zugeordnet sind, die jeweils ein Speichermedium aufweisen und jeweils über ein Aktivierungsmittel verfügen. Dadurch ist es möglich, die Gleitplatte gezielt zu erhitzen bzw. einige Bereiche stärker zu erhitzen als andere.
Vorzugsweise ist es auch denkbar, dass das mindestens eine Reservoir mit mindestens einem Heizstab in thermischem Kontakt steht. Sollte beispielsweise aufgrund einer besonders kalten Witterung die gespeicherte thermische Energie nicht ausreichen, um die Gleitplatte auf die erforderliche Temperatur aufzuheizen, kann das Speichermedium bzw. die Gleitplatte noch zusätzlich durch den mindestens einen Heizstab erhitzt werden. Durch diesen mindestens einen Heizstab lässt sich auch das Speichermedium mit Wärmeenergie aufladen, wenn dies zuvor noch nicht erfolgt ist. Dieser Heizstab kann sich auch maänderartig über die gesamte Fläche des Reservoirs erstrecken. Gleichermaßen ist es auch denkbar, dass jedem einzelnen Reservoir jeweils ein Heizstab, der einzeln ansteuerbar ist, zugeordnet ist.
Weiter ist es erfindungsgemäß denkbar, dass das mindestens eine Reservoir und/oder die Gleitplatte über mindestens einen Temperatursensor verfügen, mit dem die Temperaturen des Speichermediums und der Gleitplatte messbar sind, wobei der Temperatursensor mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, über welche die Temperaturabgabe des Speichermediums steuerbar ist. Durch diese Steuerung bzw. Regelung lässt sich die Temperatur der Gleitplatte stets auf einem Temperaturniveau halten, der in Abhängigkeit von der Umgebung optimal für den Einbauprozess ist. Durch diese gezielte Regelung der gespeicherten bzw. abgegebenen thermischen Energie lässt sich zusätzlich Energie einsparen bzw. speichern. Diese Steuereinrichtung kann vollautomatisch oder halbautomatisch ausgebildet sein, sodass eine Bedienperson die Steuerung bzw. Regelung vornehmen kann.
Ein Verfahren zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 12 auf. Demnach ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass vor und während eines Herstellungsprozesses eines Straßenbelags eine Einbaubohle des Straßenfertiges zum Einbauen eines heißen Straßenbaumaterials auf eine Betriebstemperatur aufgeheizt wird, wobei das Aufheizen der Einbaubohle durch eine von einer Steuereinheit kontrollierten Heizeinrichtung erfolgt. Dabei wird dieser Heizeinrichtung erfindungsgemäß Wärmeenergie zugeführt, die von dem Straßenfertiger und/oder dem Straßenbaumaterial freigesetzt wird. Durch die Verwendung von Abwärme des Straßenfertigers oder des Straßenbaumaterials gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders kostengünstig sowie umweltschonend. So muss nicht wie bisher für das Aufheizen der Einbaubohle bzw. einer Gleitplatte der Einbaubohle Wärmeenergie erzeugt werden.
Bevorzug ist es vorgesehen, dass ein Verbrennungs- oder ein Elektromotor des Straßenfertigers und die Heizeinrichtung der Einbaubohle mit einer Wärmepumpe verbunden sind, wobei Abwärme von dem Verbrennungsmotor oder dem Elektromotor über die Wärmepumpe der Heizeinrichtung zugeführt wird. Insbesondere ist es denkbar, dass an dem Verbrennungsmotor oder dem Elektromotor ein Verdampfer der Wärmepumpe angeordnet ist, wobei die Abwärme des Motors von einem Wärmemittel aufgenommen wird, das mit Wärmeenergie aufgeladene Wärmemittel in einem Verdichter verdichtet und die in dem Wärmemittel gespeicherte Wärmeenergie in einem Kondensator wieder freigesetzt und über einen Wärmetauscher an die Heizeinrichtung der Einbaubohle übertragen wird. Schließlich wird das kondensierte Wärmemittel über eine Drossel oder ein Expansionsventil wieder an den Verdampfer zurückgeführt. Dieser geschlossene Kreislauf gestaltet sich als besonders vorteilhaft, um nicht nur die bisher ungenutzte Abwärme des Verbrennungsmotors oder des Elektromotors zu nutzen und um die Gleitplatte der Einbaubohle aufzuheizen, sondern auch, um den Motorraum bzw. den Verbrennungsmotor oder den Elektromotor zu kühlen. Etwaige Einrichtungen zum Kühlen des Verbrennungsmotors oder des Elektromotors, die bisher, insbesondere in Regionen mit einer erhöhten Lufttemperatur, notwendig waren, erübrigen sich. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch Abwärme anderer Komponenten des Straßenfertigers genutzt werden kann, um mittels einer Wärmepumpe die Einbaubohle aufzuheizen.
Weiter ist es denkbar, dass sich der Grad der Verdichtung des Wärmemittels in dem Verdichter durch eine Steuereinheit der Art einstellen bzw. regeln lässt, dass über den Kondensator die erforderliche Wärmemenge an die Heizeinrichtung abgegeben werden kann. Durch diese Steuerung bzw. Regelung des Verdichters lässt sich die Temperatur der Gleitplatte bzw. die an die Gleitplatte übertragene Energiemenge situations- bzw. anforderungsbedingt steuern. Dadurch lässt sich ein qualitativ hochwertiges Einbauergebnis erzielen und zwar unter Aufwendung von besonders wenig zusätzlicher Energie.
Bevorzugt sieht es die Erfindung vor, dass Wärmeenergie des Straßenbaumaterials durch ein Speichermedium der Heizeinrichtung, vorzugsweise einer Salzlösung, insbesondere Natriumacetat-Trihydrat, welche in der Einbaubohle gelagert ist, gespeichert und nach einer Aktivierung an eine Gleitplatte der Einbaubohle abgegeben wird. Durch dieses Speichermedium lässt sich somit Abwärme des Speichermediums recyceln. Nach dem Speichern der Wärmeenergie durch das Speichermedium kann die Energie zu einem bestimmten Zeitpunkt schlagartig freigesetzt werden. Das bietet sich insbesondere vor Beginn des Herstellungsprozesses an, wenn die Einbaubohle schnell auf die erforderliche Betriebstemperatur zu bringen ist. Gleichermaßen ist es denkbar, dass das Speichermedium während des Herstellungsprozesses Wärmeenergie kontinuierlich an die Gleitplatte abgibt bzw. dass sich zwischen der Gleitplatte und dem Speichermedium ein thermisches Gleichgewicht ausbildet.
Sofern die in dem Speichermedium gespeicherte Wärmeenergie nicht ausreicht, um die Gleitplatte auf die erforderliche Betriebstemperatur zu bringen oder zu halten, sieht es die Erfindung vor, dass dem Speichermedium ein Heizmittel, insbesondere ist es ein Heizstab, zugeordnet ist, mit dem zusätzliche Wärmeenergie an das Speichermedium und die Gleitplatte abgegeben werden kann.
Weiter kann es die Erfindung vorsehen, dass die Einbaubohle ausschließlich durch die Heizeinrichtung oder dass die Einbaubohle durch die Heizeinrichtung und eine Gas- oder Elektroheizung erhitzt wird. Insbesondere durch eine Kombination verschiedener Heizarten kann sichergestellt werden, dass die Einbaubohle zu jedem Zeitpunkt mit einer erforderlichen Menge Wärmeenergie versorgt wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht eines Straßenfertigers,
2 eine schematische Darstellung einer Wärmepumpe, und
3 eine schematische Teildarstellung einer Gleitplatte mit einem Speichermedium.

Der in der 1 dargestellte Straßenfertiger 10 dient zur Herstellung von Straßenbelägen. Bevorzugt dient der Straßenfertiger 10 zur Herstellung von sogenannten Schwarzdecken, nämlich Straßenbelägen aus Asphalt. Der Straßenfertiger 10 kann aber auch zur Herstellung von Straßenbelägen aus anderen Materialien, z. B. Beton, eingesetzt werden.
Der Straßenfertiger 10 ist selbstfahrend ausgebildet. Dazu verfügt der Straßenfertiger 10 über eine zentrale Antriebseinheit 11, die einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor aufweisen kann, der Hydraulikpumpen zur Versorgung von Hydraulikmotoren und gegebenenfalls einen Generator zur Erzeugung von Energie für elektrische Antriebe oder Heizungen aufweist. Gleichermaßen ist es denkbar, dass die für den Betrieb des Straßenfertigers 10 notwendige Energie durch eine Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt wird
Der Straßenfertiger 10 verfügt im Übrigen über ein Fahrwerk 12, das im gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Radfahrwerk ausgebildet ist. Der Straßenfertiger 10 kann aber auch mit einem Raupenfahrwerk versehen sein. Das Fahrwerk 12 wird von der Antriebseinheit 11 derart angetrieben, dass sich der Straßenfertiger 10 zur Herstellung des Straßenbelags in Fertigungsrichtung 13 fortbewegt.
In Fertigungsrichtung 13 gesehen ist vor dem Fahrwerk 12 ein wannen- bzw. muldenartig ausgebildeter Vorratsbehälter 14 angeordnet. Der Vorratsbehälter 14 nimmt einen Vorrat des zur Herstellung des Straßenbelags dienenden Materials, im gezeigten Ausführungsbeispiel heißen Asphalts, auf. Durch ein beispielsweise als Kratzförderer ausgebildetes Förderorgan wird das noch heiße Straßenbaumaterial vom Vorratsbehälter 14 entgegen der Fertigungsrichtung 13 zum hinteren Ende 15 des Straßenfertigers 10 transportiert. Das hintere Ende 15 des Straßenfertigers 10 befindet sich in Fertigungsrichtung 13 gesehen hinter dem Fahrwerk 12 und der Antriebseinheit 11.
Am hinteren Ende 15 des Straßenfertigers 10 sind eine Verteilerschnecke 16 und mit Abstand dahinter eine Einbaubohle 17 angeordnet. Die Verteilerschnecke 16 und die Einbaubohle 17 sind auf- und abbewegbar. Zu diesem Zweck sind die Einbaubohle 17 und die Verteilerschnecke 16 an Tragarmen 18 angehängt. Die Tragarme 18 sind schwenkbar am Fahrwerk 12 des Straßenfertigers 10 gelagert. Hydraulikzylinder oder dergleichen verschwenken die Tragarme 18 um die Einbaubohle 17 um vorzugsweise auch die Verteilerschnecke 16 anzuheben bzw. abzusenken.
Die Einbaubohle 17 verfügt über einen Grundkörper 19 aus Stahl, unter dem eine meist nur dünne Bohlengleitplatte bzw. Gleitplatte 20 befestigt ist. Mit der Unterseite bewegt sich die Gleitplatte 20 beim Herstellen des Straßenbelags in Fertigungsrichtung 13 gesehen über das noch heiße Straßenbaumaterial hinweg. Dabei erfolgen ein Glätten und ein gleichzeitiges Verdichten des Straßenbaumaterials zur Bildung des Straßenbelags. Damit während des Herstellungsprozesses kein Straßenbaumaterial an der Einbaubohle 17 bzw. an der Gleitplatte 20 haften bleibt, ist die Einbaubohle 17 beheizbar. Dabei kann die Einbaubohle 17 sowohl elektrisch als auch mittels Gas beheizt werden. Eine entsprechende Gas- bzw. elektrische Heizung ist in der 1 nicht dargestellt.
Die Erfindung sieht es vor, dass die Gleitplatte 20 wenigstens überwiegend mit Wärmeenergie beaufschlagt wird, die für den Herstellungsprozess nicht extra erzeugt werden muss, sondern vielmehr als Abwärme bereits vorhanden ist. Dabei kann es sich bei der Abwärme sowohl um von der Antriebseinheit 11 bzw. dem Verbrennungsmotor oder dem Elektromotor abgegebene Wärme handeln als auch um Wärmeenergie, die von dem heißen Straßenbaumaterial abgestrahlt wird. Da diese thermische Energie sowieso vorhanden ist, können somit zum einen erhebliche Energie und somit Kosten eingespart und zum anderen die Emission von umweltschädlichen Gasen reduziert werden.
In der 2 ist stark schematisiert eine Wärmepumpe 21 dargestellt. Diese Wärmepumpe 21 weist einen Verdampfer 22, einen Verdichter 23, einen Kondensator 24 sowie eine Drossel 25 auf. Diese vorgenannten Komponenten der Wärmepumpe 21 sind über mindestens eine Leitung 26 zum Führen eines Wärmemittels in Reihe miteinander verbunden.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verdampfer 22 einem hier nur symbolhaft dargestellten Motorraum 27 der Antriebseinheit 11 zugeordnet ist. Dabei steht der Verdampfer 22 in einem thermischen Kontakt mit dem Verbrennungsmotor oder dem Elektromotor, sodass die thermische Energie besonders effizient an das Wärmemittel übertragbar ist. Dabei ist es denkbar, dass ein zusätzlicher Wärmetauscher eingesetzt wird, um die Abwärme des Verbrennungsmotors oder des Elektromotors an den Verdampfer 22 zu übertragen. Des Weiteren sieht es die Erfindung vor, dass der Kondensator 24 in einem thermischen Kontakt mit der Gleitplatte 20 steht. Auch diese Einheit 28, bestehend aus dem Kondensator 24 und der Gleitplatte 20 bzw. der Einbaubohle 17, ist in der 2 nur symbolisch dargestellt. Die Gesamtheit der Wärmepumpe 21 und der Einbaubohle 17 bzw. der Gleitplatte 20 kann auch als Heizeinrichtung bezeichnet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht es vor, dass die thermische Energie der Antriebseinheit 11 an das gasförmige Wärmemittel im Verdampfer 22 abgegeben wird. Durch die Kondensation des verdichteten Wärmemittels in dem Kondensator 24 wird die freiwerdende Enthalpie bzw. thermische Energie wieder abgegeben und an die Gleitplatte 20 übertragen. Durch den Grad der Verdichtung des Wärmemittels kann die Menge der an die Gleitplatte 20 übertragene Wärmeenergie gesteuert werden. Dazu ist es vorgesehen, dass der Verdichter 23 mit einer nicht dargestellten Steuereinheit verbunden ist. Durch diese Steuereinheit lässt sich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur die Temperatur der Gleitplatte 20 und auch von einer vorgegebenen Einbautemperatur, die durch den Kondensator 24 erzeugte Wärmeenergie, einstellen. Dabei wird auch die durch den Verbrennungsmotor oder den Elektromotor zur Verfügung gestellte thermische Energie berücksichtigt.
Die Steuereinheit regelt des Weiteren die Temperatur der Gleitplatte 20 während des gesamten Herstellungsverfahrens. Während zu Beginn des Prozesses, bevor die Gleitplatte 20 mit dem heißen Straßenbaumaterial in Verbindung kommt, sehr schnell aufgeheizt werden muss, also eine hohe Energiemenge notwendig ist, erfolgt während des Herstellungsprozesses lediglich ein Nachheizen der Gleitplatte 20. Gegebenenfalls kann auf das Nachheizen der Gleitplatte 20 während des Herstellungsprozesses komplett verzichtet werden. Für diese Regelung ist es vorgesehen, dass die Gleitplatte 20 bzw. die Einbaubohle 17 entsprechende Temperatursensoren aufweisen. Nach der Kondensation des Wärmemittels wird dieses durch die Drossel 25 bzw. ein Expansionsventil wieder in eine gasförmige Form versetzt, um in dem Motorraum erneut thermische Energie aufzunehmen.
Für die Übertragung der Wärmeenergie von dem Kondensator 24 an die Gleitplatte 20 ist es denkbar, dass die Wärmeenergie des Wärmemittels zunächst an einen Wärmetauscher übertragen wird und dieser Wärmetauscher sodann die Wärmeenergie an die Gleitplatte 20 überträgt. Der Wärmetauscher kann entsprechende Heizmittel aufweisen, die eine homogene Erhitzung der Gleitplatte 20 ermöglichen. Beispielsweise könnte das Heizmittel in Rohren oder Schläuchen mäanderartig über die gesamte Fläche der Gleitplatte 20 verteilt sein.
Alternativ oder zusätzlich ist es außerdem denkbar, dass die Gleitplatte 20 durch ein Speichermedium 29 erhitzt wird. Dieses Speichermedium 29 ist ebenfalls Bestandteil der beanspruchten Heizeinrichtung. In der 3 ist stark schematisiert ein Teilausschnitt dieses Ausführungsbeispiels dargestellt. Dort ist im Querschnitt ein Teil einer Gleitplatte 20 dargestellt, über der ein Reservoir 30 angeordnet ist. Dieses Reservoir 30 dient der Aufnahme des Speichermediums 29. Bei diesem Speichermedium 29 kann es sich um eine Salzlösung, insbesondere um Natriumacetat-Trihydrat, handeln.
Da sich beim Aufheizen des Speichermediums 29 dessen Volumen ändern kann, ist das Innenvolumen des Reservoirs 30 größer bemessen als das Volumen des Speichermediums 29. Alternativ ist es denkbar, dass das Reservoir 30 als ein Kissen ausgebildet ist. Es ist vorgesehen, dass sich über die gesamte Fläche der Gleitplatte 20 ein Reservoir 30 erstreckt. Gleichermaßen ist es denkbar, dass sich über die Fläche der Gleitplatte 20 mehrere kleinere Reservoire 30 erstrecken.
Während des Herstellungsverfahrens wird die Wärmeenergie des heißen Straßenbaumaterials auf die Gleitplatte 20 übertragen und diese überträgt die Energie wiederum auf das Reservoir 30 bzw. das Speichermedium 29. Das Speichermedium 29 kann die Wärmeenergie speichern und zwar auch über den Herstellungsprozess hinaus. Während des Herstellungsprozesses stellt sich idealerweise zwischen dem Straßenbaumaterial, der Gleitplatte 20 sowie im Speichermedium 29 ein thermisches Gleichgewicht ein. Ein weiteres Erhitzen der Gleitplatte 20 ist dann nicht unbedingt erforderlich. Falls, aufgrund von besonders kalten Lufttemperaturen, doch noch ein zusätzliches Aufheizen der Gleitplatte 20 notwendig ist, kann dies beispielsweise durch einen Heizstab 31 erfolgen. Dieser Heizstab 31 ist bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel über dem Reservoir 30 angeordnet. Gleichermaßen ist es auch denkbar, dass der Heizstab 31 oder mehrere einzelne Heizstäbe 31 an einer anderen Position relativ zu der Gleitplatte 20 angeordnet sind. Für eine Überwachung der Einbautemperatur ist sowohl der Gleitplatte 20 als auch dem Reservoir 30 jeweils mindestens ein Temperatursensor 32 zugeordnet. Diese Temperatursensoren 32 wiederum sind mit einer schematisch dargestellten Steuereinheit 33 verbunden. Über diese Steuereinheit 33 ist auch der Heizstab 31 steuerbar bzw. regelbar. Durch die permanente Temperaturmessung der Gleitplatte 20 lässt sich so über die Steuereinheit 33 entscheiden, ob zusätzliche thermische Energie, durch beispielsweise den Heizstab 31, notwendig ist.
Die von dem Straßenbaumaterial abgegebene Wärmeenergie bleibt auch nach Beendigung des Herstellungsprozesses in dem Speichermedium 29 gespeichert. Vor Beginn eines neuen Herstellungsprozesses, wenn die kalte Gleitplatte 20 noch nicht in Kontakt mit dem heißen Straßenbaumaterial ist, kann die in dem Speichermedium 29 gespeicherte Wärmeenergie durch Aktivierung des Speichermediums 29 abgegeben werden. Dies kann beispielsweise durch den Eintrag elektrischer Energie, beispielsweise eines Funkens, mittels eines Aktivierungsmittels 34, bei dem es sich insbesondere um ein Piezoelement handeln kann, initiiert werden. Die dann nahezu schlagartig freiwerdende thermische Energie wird auf die Gleitplatte 20 übertragen, wodurch sich diese kurzfristig erhitzt und für den Herstellungsprozess zur Verfügung steht.
Damit die Wärmeenergie besonders effizient von dem Reservoir 30 auf die Gleitplatte 20 übertragen wird, kann zwischen der Gleitplatte 20 und dem Reservoir 30 eine Wärmeleitpaste 35 aufgetragen sein. Gleichermaßen ist es denkbar, dass über dem Reservoir 30 Reflektoren und/oder Isolatoren angeordnet sind, um die thermische Energie in Richtung der Gleitplatte 20 zu leiten. Somit wird für die Erhitzung der Gleitplatte 20 ausschließlich Wärmeenergie verwendet, die zuvor dem heißen Straßenbaumaterial entzogen wurde. Durch dieses Recyceln der thermischen Energie muss keine zusätzliche Energie erzeugt werden, was sich als besonders kosteneffizient und umweltschonend erweist.
Bezugszeichenliste:

10: Straßenfertiger
11: Antriebseinheit
12: Fahrwerk
13: Fertigungsrichtung
14: Vorratsbehälter
15: hinteres Ende
16: Verteilerstrecke
17: Einbaubohle
18: Tragarm
19: Grundkörper
20: Gleitplatte
21: Wärmepumpe
22: Verdampfer
23: Verdichter
24: Kondensator
25: Drossel
26: Leitung
27: Motorraum
28: Einheit
29: Speichermedium
30: Reservoir
31: Heizstab
32: Temperatursensor
33: Steuereinheit
34: Aktivierungsmittel
35: Wärmeleitpaste

Claims

Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) eines Straßenfertigers (10) zur Herstellung eines Straßenbelags mit einer Gleitplatte (20), die während des Herstelllungsprozesses über heißes Straßenbaumaterial ziehbar ist, gekennzeichnet durch eine Wärmepumpe (21) oder ein Speichermedium (29), durch welches Wärmeenergie an die Gleitplatte (20) abgebbar ist.
Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verdampfer (22), der in einem Motorraum (27) eines Verbrennungsmotors oder eines Elektromotors des Straßenfertigers (10) angeordnet ist, einem Verdichter (23), einem Kondensator (24) und einer Drossel (25) oder einem Expansionsventil.
Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (24) über einen Wärmetauscher mit der Gleitplatte (20) verbunden ist und über diesen Wärmetauscher die von dem Kondensator (24) abgegebene Wämreenergie an die Gleitplatte (20) der Einbaubohle (17) überträgt.
Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (23) über eine Steuereinheit verfügt, mit der die Verdichtung des Wärmemittels und somit die Menge der an den Kondensator (24) übertragenen Wärmeenergie steuerbar ist.
Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einbaubohle (17) mindestens ein Reservoir (30), vorzugsweise ein Behälter oder ein Kissen, für das Speichermedium (29) zum Speichern von Wärmeenergie angeordnet ist und mit der Gleitplatte (20) der Einbaubohle (17) in thermischem Kontakt steht.
Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einbaubohle (17) mehrere voneinander getrennte Reservoirs (30), vorzugsweise mehrere Behälter oder Kissen, angeordnet sind, die über die gesamte Fläche der Gleitplatte (20) verteilt sind und mit dieser in thermischem Kontakt stehen.
Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Speichermedium (29) um eine Salzlösung, insbesondere um Natriumacetat-Trihydrat, handelt, welche Wärmeenergie aufnimmt, über einen längeren Zeitraum speichern kann und nach einer Aktivierung wieder abgibt.
Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) nach einem der Ansprüche 1, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reservoir (30) über ein Aktivierungsmittel (34), vorzusgweise ein Piezoelement, verfügt, welches über eine Steuereinheit auslösbar ist und durch einen Energieübertrag das Speichermedium (29) aktiviert.
Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) nach einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Reservoir (30) mit mindestens einem Heizstab (31) in thermischem Kontakt steht.
Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) nach einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reservoir (30) und/oder die Gleitplatte (20) über mindestens einen Temperatursensor (32) verfügen, mit dem die Temperaturen des Speichermediums (29) und der Gleitplatte (20) messbar sind, wobei der Temperatursensor (32) mit einer Steuereinrichtung (33) verbunden ist, über welche die Temperaturabgabe des Speichermediums (29) steuerbar ist.
Heizeinrichtung für eine Einbaubohle (17) nach einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reservoir (30) mit einem Wärmeleitmedium, vorzusgweise einer Wärmeleitpaste (35), mit der Gleitplatte thermisch verbunden ist und/oder mindestens eine Reflektoplatte aufweist, um die Wärmeenergie in Richtung Gleitplatte (20) zu bündeln.
Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers (10), wobei vor und während eines Herstellungsprozesses eines Straßenbelags eine Einbaubohle (17) des Straßenfertigers (10) zum Verdichten eines heißen Straßenbaumaterials auf eine Betriebstemperatur aufgeheizt wird, wobei das Aufheizen der Einbaubohle (17) durch eine von einer Steuereinheit kontrollierten Heizeinrichtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizeinrichtung Wärmeenergie zugeführt wird, die von dem Straßenfertiger (10) und/oder dem Straßenbaumaterial freigesetzt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor des Straßenfertigers (10) und die Heizeinrichtung der Einbaubohle (17) mit einer Wärmepumpe (21) verbunden sind, wobei Abwärme von dem Verbrennungsmotor oder dem Elektromotor über die Wärmepumpe (21) der Heizeinrichtung zugeführt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verbrennungsmotor oder dem Elektromotor ein Verdampfer (22) der Wärmepumpe (21) angeordnet ist, wobei die Abwärme des Motors von einem Wärmemittel aufgenommen, das mit Wärmeenergie aufgeladene Wärmemittel in einem Verdichter (23) verdichtet und die in dem Wärmemittel gespeicherte Wärmeenergie in einem Kondensator (24) wieder freigesetzt und über einen Wärmetauscher an die Heizeinrichtung der Einbaubohle (17) übertragen wird.
Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das kondensierte Wärmemittel über eine Drossel (25) oder ein Expansionsventil wieder an den Verdampfer (22) zurückgeführt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers (10) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Steuereinheit das Wärmemittel durch den Verdichter (23) in einem Maße verdichtet wird, dass über den Kondensator (24) die erforderliche Wäremenergiemenge an die Heizeinrichtung abgegeben wird.
Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeenergie des Straßenbaumaterials durch ein Speichermedium (29) der Heizeinrichtung, vorzusgweise einer Salzlösung, insbesondere Natriumacetat-Trihydrat, welches in der Einbaubohle (17) gelagert ist, gespeichert und nach einer Aktivierung an eine Gleitplatte (20) der Einbaubohle (17) abgegeben wird.
Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass für ein schnelles Aufheizen der Einbaubohle (17) das Speichermedium (29) vor Beginn des Herstellungsprozesses des Straßenbelags, insbesondere durch den Eintrag elektrischer Energie, aktiviert wird, um die gespeicherte Wärmeenergie an die Gleitplatte (20) abzugeben.
Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers (10) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte (20) und/oder die Salzlösung durch ein Heizmittel, insbesondere mindestens einen Heizstab (31), während des Herstellungsprozesses aufgeheizt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Straßenfertigers (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbaubohle (17) auschließlich durch die Heizeinrichtung oder dass die Einbaubohle (17) durch die Heizeinrichtung und eine Gas- oder Elektroheizung erhitzt wird.