DE69309899T2

DE69309899T2 - Verfahren und vorrichtung zum streuen eines vorerhitzten materials auf eine oberfläche

Info

Publication number: DE69309899T2
Application number: DE69309899T
Authority: DE
Inventors: Sixten Forsdahl; Hakan Toerner
Original assignee: ACKULAB AB
Current assignee: ACKULAB AB
Priority date: 1992-01-15
Filing date: 1993-01-15
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2013-01-16
Also published as: DK0624215T3; CA2128088A1; US5499462A; NO942587D0; NO942587L; ATE151833T1; EP0624215A1; SE9200108D0; WO1993014270A1; DE69309899D1; EP0624215B1

Description

Es gibt viele Situationen, wo es erwünscht ist, einer Schlüpfrigkeit, die durch Eis, Schnee, Schlamm, Schneeregen und dergleichen verursacht wird, entgegenzutreten. Dies kann zum Beispiel durch Salzstreuen oder Absanden erfolgen.
Zumindest gilt dies bei Flugzeugstart- bzw. Landebahnen. Hier wird Urea, um die Eishülle zu "schmelzen", und Sand mit einer bestimmten Korngröße verwendet, um eine gute Reibung zu schaffen, da Flugzeuge keinen Splitt oder Sand der falschen Korngröße tolerieren. Sand oder Urea werden mit einem speziellen Streufahrzeug verstreut. Die Effektivität eines Absandens kann beträchtlich erhöht werden, wenn der Sand vorerwärmt wird, da der Sand dann fest in die Eisabdeckung auf der Startbahn einschmilzt und eine sandpapierähnliche Oberfläche bildet, die eine sehr gute Reibung gegenüber Flugzeugrädern während des Landens und Startens liefert.
Ein Sandvorerwärmen führt zu dem Bedarf nach Verfahren und Vorrichtungen, um den Sand zu erwärmen. In einem derzeit verwendeten System wird der Sand bevorratet, kontinuierlich erwärmt, und zwar in einem großen Silo, von dem der Sand zu dem Streufahrzeug und in dem Streueinrichtungstrichter plaziert wird. Der erwärmte Sand wird innerhalb des Streufahrzeugs befördert und so, wie es erwünscht ist, herausgestreut bzw. verteilt.
Die vorstehend beschriebene Technik leidet unter verschiedenen Nachteilen. An erster Stelle erfordert sie ein großes Investment für das vorstehend erwähnte Sandsilo. Zweitens stellt, da die gesamte Masse an Sand kontinuierlich erwärmt gehalten werden muß, das Sandsilo eine Energieverschwendung dar, was auch zu hohen Kosten führt. Drittens ist die Technik nicht besonders effektiv, da der Sand kontinuierlich von dem Augenblick an Wärme verliert, wenn er auf das Streufahrzeug aufgeladen wird. Unsere Messungen zeigen, daß tatsächlich der Sand nur einen Bruchteil seiner Wärme zurückbehalten hat, wenn er die Stelle erreicht, wo er verstreut werden soll.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein auf einem Fahrzeug basierendes Verfahren und Gerät zu schaffen, um ein vorerwärmtes Material auf eine Oberfläche, insbesondere ein vorerwärmtes, granulares Antischlupfmaterial, auf Startbahnen und Fahrbahnen zu streuen, bei denen die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden und die ein hohes Sicherheitsniveau und eine gute Kontrolle und Einstellung geben. Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizvorrichtung des vorstehenden Typs zu schaffen, die eine einfache Installation an existierenden Fahrzeugen bietet. Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gerät des vorstehenden Typs zu schaffen, die geeignet in Bezug auf niedrige Kosten, hinsichtlich Material, Installation und Kraftstoffverbrauch sind.
Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben mit einem Verfahren und einem Gerät gelöst, die die Charakteristika besitzen, wie sie in den Patentansprüchen definiert sind. Die Erfindung soll nun in größerem Detail in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsblättern beschrieben werden. Die Zeichnungen sind schematisch und erheben keinen Anspruch auf photographische Genauigkeit.
Fig. 1 stellt ein Sandstreufahrzeug 1 mit einem Speicher 2 mit Sand 12, der über ein Förderband 5 und eine Streuwelle 6 zu einer Streuplatte 7 zugeführt wird, bei der es sich um eine drehende Scheibe handelt, die zentrifugalmäßig den Sand herausschleudert, dar. Der Sand fällt dann auf die Oberfläche 4, die mit Schnee, Eis, oder dergleichen 3 belegt ist, die abgesandet werden soll. Das Absanden und das Streufahrzeug werden von einer Fahrerkabine 13 aus gesteuert. Fig. 2 stellt dar, wie die Streuwelle 6, in der Form eines langgestreckten, schmalen Rohrs mit rechtwinkligem Querschnitt, und die Streuplatte 7 zentral an dem hinteren Teil des Streufahrzeugs 1 befestigt sind.
Das Sandstreufahrzeug wird hier nicht weiter beschrieben, da Fahrzeuge dieses Typs ausreichend bekannt sind. Zusätzlich sind eine Anzahl unterschiedlicher Varianten solcher Fahrzeuge vorhanden. Demzufolge kann der Sand zum Beispiel mit einer Schnekke, anstelle des Förderbands 5, transportiert werden. Weiterhin kann die Streuwelle 6 unterschiedliche Formen haben. Darüberhinaus kann das Sandstreufahrzeug 1 mehr als eine Streuplatte 7 und mehr als eine Abstreuwelle 6 haben.
Eine Vielzahl Gasbrenner 8, die den Sand aufheizen, bevor er durch die Abstreuwelle 6 hindurchfällt, sind angrenzend an den Auslaß für den Sand 12, oberhalb der Abstreuwelle 6, befestigt. Die langgestreckte, schmale, rohrähnliche Form der Abstreuwelle 6 und die folglicherweise Einschließung des Sandstroms auf einen relativ begrenzten Flächenbereich schafft eine maximale Nutzung der Kapazität der Brenner 8. Die Brenner 8 sind nach unten in die Abstreuwelle 6 derart gerichtet, daß die Flammen von den Brennern 8 mit dem fließenden Sand gemischt werden. Wenn der Sand 12 durch die Abstreuwelle 6 hindurchfällt, werden die Sandkörner in Bezug auf deren Abstand voneinander separiert. Der Gebläseeffekt, der von dem Strom der Verbrennungsgase von den Brennern 8 erhalten wird, erleichtert weiterhin diesen Separationsprozeß und liefert einen direkten Kontakt zwischen den Flammen und den einzelnen Sandkörnern, was eine optimale Wärmeübertragung ergibt. Die Flammen der Brenner 8 folgen der Abstreuwelle 6 direkt nach unten zu der Streuplatte 7, was die Sandkörner mit einer maximal langen Verweilzeit in der heißen Flamme ausstattet. Zusätzlich werden Agglomerate aus Sandkörnern aufgesplittet, wenn sie auf diese Art und Weise aufgeheizt werden. Die heißen Sandkörner, die mit Wärmeenergie beladen sind, werden unmittelbar durch die Streuplatte 7 nach unten auf den Boden gestreut. Auf diese Art und Weise wird die Haltezeit der Sandkörner zwischen Aufwärmung und Kontakt mit dem Boden minimiert. Die Wärmeenergie, die in den Sandkörnern gespeichert ist, ist ausreichend, um sie fest auf die Oberfläche, beispielsweise die Eisschicht, auf einer Flugzeug-Startbahn aufzuschmelzen.
Vorteilhafterweise wird gesiebter und gewaschener Sand, der einen Sandkorndurchmesser von 1 - 3 mm besitzt, zum Absanden verwendet, und zwar gemäß den Normen, die auf schwedischen Flugplätzen verwendet werden. Gemäß bekannten, thermodynamischen Prinzipien gilt, daß es, je größer der Oberflächenbereich/das Volumen der Sandkörner ist, oder mit anderen Worten, je kleiner deren Durchmesser ist, um so leichter ist, sie aufzuheizen. Allerdings sollten die Sandkörner nicht so klein sein, daß sie dahingehend fehlschlagen, gut als eine Beschichtung auf zum Beispiel einer Startbahn zu funktionieren, und zwar in Abhängigkeit von dem Grip (der Reibungskoeffizient gegenüber Reifen) und dem Gebläseeffekt des landenden Flugzeugs. In praktischen Tests haben sich Sandkörner mit einem Durchmesser von 1-3 mm dahingehend herausgestellt, daß sie gut in Bezug auf alle Aspekte funktionieren.
Die Gasbrenner 8 arbeiten nach dem Bunsen-Prinzip und sind so konfiguriert, um eine relativ lange Flamme abzugeben. Sie werden mit flüssigem Petroleum-(LP)-Gas in der Gasphase von einer Vielzahl Gasbehältern 10, die in der Nähe der Gasbrenner 8 befestigt sind, versorgt. Die Brennerkapazität beträgt bis zu einigen hundert Kilowatt.
Für eine intermittierende Benutzung der Brenner 8 kann die Gasphase des LP-Gases direkt von den Gasbehältern 10 über adiabatische Verdampfung ohne einen zu großen Abfall im Druck genommen werden. Für einen größeren Gasdurchsatz sollte eine erzwungene Verdampfung eingesetzt werden, zum Beispiel über einen LP-Gas-Verdampfer, der dazu verwendet wird, das Motorkühlmittelwasser des Streufahrzeugs als Energieversorgung einzusetzen, oder mit einem in der Temperatur begrenzten LP-Gasbrenner, der die LP-Gasbehälter erwärmt, gesteuert durch einen Regulator.
Ein Reduzierventil 9 wirkt dahin, einen konstanten Druck an den Brennern 8 aufrecht zu halten. Das Reduzierventil 9 wird so eingestellt, um eine infinite, variable Regulierung der Kapazität der Brenner 8 zu liefern. Auf diese Art und Weise kann der Erwärmungsvorgang für unterschiedliche Bedingungen geeignet sein. Ein magnetisches Ventil 9 steuert den Gasfluß zu allen Brennern 8.
Der Erwärmungsvorgang, inter alia eine Gaseinführung und Zündung der Brenner 8, kann entfernt über ein elektronisches Steuersystem 9, 11 von einer Steuertafel 11 in der Fahrerkabine 13 aus gesteuert werden, die auch Zustandsindikatoren für das beheizende System, z.B. daß die Gaszufuhr und die Brenner normal arbeiten, umfaßt.
Im Zusammenhang mit dem Steuersystem 9, 11 ist das Heizsystem 8, 9, 10, 11 mit einer Anzahl von Schutzfunktionen zum Schutz in dem Fall, daß ein Fehler entstehen sollte, und um nicht perfekte Endergebnisse zu verhindern, versehen:
- wenn irgendeiner der Brenner 8 aus geht, wird seine Flamme automatisch wieder gezündet;
- wenn eine erneute Zündung nicht zum Erfolg führt, wird die Gaszufuhr abgeschaltet;
- wenn das Förderband 5 stoppt, wird die Gaszufuhr abgeschaltet;
- wenn die Gaszufuhr zu den Brennern 8 unzureichend ist, wird die Gaszufuhr abgeschaltet.
Wie früher erwähnt ist, setzt die Umsetzung der hier beschriebenen Technik nicht notwendigerweise die Akquisition neuer Sandstreufahrzeuge ein. Das System kann an existierenden Sandstreufahrzeugen einer standardmäßigen Konfiguration ohne eine übermäßige Modifikation installiert werden. Das Heizsystem kann auch leicht von dem Sandstreufahrzeug, falls es erforderlich ist, abgebaut werden. Eine Installation des Heizsystems auf einem Sandstreufahrzeug erfordert einige Modifikationen, die die Vorsehung einer Öffnung in der Abstreuwelle 6 für die Brenner 8, Träger für die Brenner, Träger für die anderen Komponenten des Heizsystems, eine Energieversorgung und eine Anzahl mechanischer Abschirmungen, inter alia, um die Sandzufuhr 5, die Abstreuwelle 6 und die Streuplatte 7 gegenüber übermäßige Temperatur zu schützen, umfassen. Geeignete Maßnahmen sind leicht für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich und müssen hier nicht weiter beschrieben werden.
Zwei Jahre von Feldversuchen im vollen Maßstab auf dem Flughafen von Karlstad haben gezeigt, daß das hier beschriebene Verfahren der Sandaufheizung hervorragend gut funktioniert. Der LP-Gasverbrauch ist auch sehr niedrig gewesen.
Zusätzlich und überraschenderweise hat sich das vorstehend beschriebene Verfahren selbst als sehr gut funktionierend zur Verstreuung von Urea erwiesen, dessen Effektivität auf diese Art und Weise beträchtlich erhöht wird. Die Reaktionszeit für Urea, um Eis in einem großen Umfang "wegzuschmelzen", folgt immer unmittelbar, wogegen es im Vergleich dazu etwa 15 Minuten benötigt, wenn nicht vorgeheiztes Urea verstreut wird. Das Verfahren sollte auch gut zum Verstreuen von vorgeheiztem Fahrbahnsalz geeignet sein, d.h. das Verfahren ist nicht nur bei Flugzeugstart- bzw. -landebahnen anwendbar, sondern auch zum Beispiel bei Straßen.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend dargestellten Anwendungen begrenzt und die Ausführungsform kann auch innerhalb des Inhalts der Patentansprüche, die nachfolgend angegeben sind, modifiziert werden.

Claims

1. Verfahren zum Verstreuen granularen Materials (12) unter einer erhöhten Temperatur von einem Fahrzeug (1) über eine Fahrbahn (4), das die Schritte eines Zuführens des granularen Materials von einem Vorratsbehälter (2) in dem Fahrzeug zu einer Streueinrichtung (7) über eine Zuführeinrichtung (6) und Aufheizen des granularen Materials während seines Durchgangs durch die Zuführeinrichtung aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß Verbrennungsgase dazu gebracht werden, unter Druck in den einlaufseitigen Bereich der Zuführeinrichtung (6) zu fließen, um die einzelnen Teilchen des granularen Materials(12) während dessen Durchgang zu der Streueinrichtung zu separieren und gleichmäßig zu erwärmen und um aus dem auslaufseitigen Bereich der Zuführeinrichtung (6) herauszufließen, um beim Transport der Teilchen durch die Zuführeinrichtung (6) zu unterstützen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbrennungsgase dazu gebracht werden, durch die Streueinrichtung (7) zu fließen, um weiterhin das granulare Material zu erwärmen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbrennungsgase dazu gebracht werden, durch den Auslaß der Streueinrichtung (7), zusammen mit dem granularen Material (12), zu fließen.

4. Gerät zum Verstreuen granularen Materials (12) unter einer erhöhten Temperatur von einem Fahrzeug (1) über ejne Fahrbahn (4), das einen Vorratsbehälter (2) für das granulare Material in dem Fahrzeug, eine Streueinrichtung (7) zum Verstreuen des Materials, eine Zuführeinrichtung (6) zum Zuführen des Materials von dem Vorratsbehälter zu der Streueinrichtung und eine Erwärmungseinrichtung (8-10), um das Material während seines Durchgangs durch die Zuführeinrichtung zu erwärmen, aufweist, wobei die Zuführeinrichtung eine im wesentlichen vertikale Welle aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die Erwärmungseinrichtung (8-10) eine Brenneranordnung aufweist, die eine Düse (Düsen) (8) besitzt, die oberhalb des einlaufseitigen Bereichs der Zuführeinrichtung (6) angeordnet und dorthin gerichtet ist (sind) und im wesentlichen koaxial zu der zentralen Achse der Zuführeinrichtung orientiert ist (sind).

5. Gerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Erwärmungseinrichtung (8-10) mehr als eine Brennerdüse (8) aufweist und daß die Zuführeinrichtung (6) mehr als eine Welle aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, daß eine Fördereinrichtung(5)in dem Vorratsbehälter (2) angeordnet ist und sich davon zu dem auslaufseitigen Bereich der Zuführeinrichtung (6) erstreckt.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streueinrichtung (7) eine im wesentlichen horizontal orientierte, sich drehende Plattenvorrichtung aufweist, die angrenzend an den auslaufseitigen Bereich derfieder Zuführeinrichtung (6) angeordnet ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungseinrichtung (8-10) aus mindestens einem Gasbrenner (8) besteht, mit einem dazugehörigen Gasbehälter (10), einem einstellbaren Reduzierventil (9) und einem magnetischen Ventil (9), die so angeordnet sind, um die Gaszufuhr zu dem Gasbrenner (den Gasbrennern) zu regulieren.

9. Gerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Fernsteuereinrichtung (9,11), die dazu dient, die Gas-Versorgung ein- und abzuschalten und automatisch die Gaszufuhr abzuschalten, wenn die Zuführung granularen Materials endet.

10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Fernsteuereinrichtung, die, für mindestens einen Brenner (8), ein automatisches Zünden der Flamme liefert, überwacht, daß die Flamme brennt, die Kraftstoffzufuhr überwacht und automatisch die Kraftstoffzufuhr zu dem Brenner (8) während einer Fehlfunktion abschaltet.