DE69412991T2

DE69412991T2 - Einbaubohle für einen asphaltfertiger

Info

Publication number: DE69412991T2
Application number: DE69412991T
Authority: DE
Inventors: Richard G. Pekin Il 61554 Eaton; John J. Peoria Il 61604 Frampton; John A. Princeville Il 61559 Grassi; Karen R. Chillicothe Il 61523 Raab
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 1993-08-06
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2014-07-06
Also published as: US5397199A; EP0663974A1; EP0663974B1; WO1995004859A1; DE69412991D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Asphaltpflasterbohlen- bzw. Schildanordnung und insbesondere auf eine Glättbohlenplatte mit niedriger thermischer Leitfähigkeit.

Technischer Hintergrund

Asphaltierungsglättbohlen erfordern typischerweise Hilfsheizvorrichtungen oder Brenner, um Wärme auf die Materialberührungsplattte, die das Material berührende Platte der Bohle bzw. des Schildes aufzubringen, um ein Festkleben des Asphaltierungsmaterials an der Glättbohlenplatte zu verhindern.
US-A-3 557 672, ausgegeben 26. Januar 1971 an Albert L. Shurtz beschreibt ein Brennersystem und eine Ablenkanordnung, um einen Wärmefluß um eine Vielzahl von Brennern auf aufgewählte Oberflächen der Glättbohlenanordnung zu leiten.
Eine alternative Anordnung, bei der die Glättbohlen eine Asphaltierungsmaschine durch Öl aufgeheizt wird, welches in einem Reservoir enthalten ist, welches in wärmeübertragendem Kontakt mit der Glättbohlenplatte ist, wird beschrieben in US-A-5 096 331, ausgegeben am 17. März 1992 an Larry Raymond.
Die Brenner oder andere Heizanordnungen von gegenwärtig bekannten Glättbohlensystemen erfordern typischerweise hydraulische oder Brennstoffsysteme, Steuerungen und elektrische Systeme, um die Materialberührungsplatten aufzuheilen. Solche Systeme sind teuer herzustellen und schwierig in Stand zu halten.
DE-A-19 34 158, eingereicht am 5. Juli 1969 lehrt eine Spezialform einer Asphaltierungsglättbohle zur Verdichtung von gegossenem bzw. geschüttetem Asphalt.
US 4 865 487 beschreibt eine Glättbohle, die eine Bohlenplatte aufweist, bei der die mit dem Material in Eingriff stehende Wand davon aus hartem Stahl hergestellt ist.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die oben dargelegten Probleme zu überwinden. Es ist wünschenswert, eine Glättbohlenanordnung zu besitzen, die keine Form von zusätzlicher Aufheizung erfordert, um ein Frieren bzw. Erhärten oder Kleben des Pflastermaterials an der Glättbohlenplatte zu verhindern. Es ist auch wünschenswert, eine Glättbohlenplatte zu besitzen, die wirtschaftlich herzustellen und in Stand zu halten ist.
Die vorliegende Erfindung überwindet die oben beschriebenen Probleme durch Vorsehen eines Materialberührungsgliedes oder einer Glättbohlenplatte, die geringe Wärmeübertragungseigenschaften besitzt, d. h. niedrige thermische Leitung, und begrenzte Wärmeenergiespeicherkapazität. Als eine Folge dieser Charakteristiken kann die die vorliegende Erfindung verkörpernde Glättbohlenplatte mit einer wünschenswerten Rate aufgeheizt und auf einer ausreichenden Temperatur gehalten werden, um ein Festkleben des Asphaltmaterials an der Platte zu verhindern, und zwar allein durch Wärme, die von dem Pflastermaterial übertragen wird. Darüber hinaus eliminiert die vorliegende Erfindung wirkungsvoll den großen thermischen Gradienten, der bis jetzt inhärent zwischen der Platte und dem Pflastermaterial vorhanden war.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine Glättbohlenanordnung für eine Asphaltierungsmaschine ein Rahmenglied und eine Glättbohlenplatte bzw. eine Schildplatte, die an einem Rahmenglied angebracht ist, und ein thermisches Barrierenmaterial bzw. Thermobarrierenmaterial in Kontakt mit der Glättbohlenplatte. Die Glättbohlenplatte besitzt eine Materialberührungsoberfläche, eine zweite Oberfläche beabstandet von der Materialberührungsoberfläche, eine thermische Leitfähigkeit von weniger als 25 W/mK und eine Härte von mehr als Rockwell C35. Das thermische Barrierenmaterial bedeckt im wesentlichen die zweite Oberfläche der Glättbohlenplatte und besitzt eine thermische Leitfähigkeit von weniger als 0,5 W/mK.
Andere Merkmale der Glättbohlenanordnung weisen eine Abdeckplatte auf, die in berührender Beziehung mit dem thermischen Barrierenmaterial angeordnet ist, und zwar in beabstandeter Beziehung zur Glättbohlenplatte.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Teilseitenansicht einer Asphaltierungsmaschine bzw. eines Straßenfertigers, an dem die Glättbohlenanordnung angebracht ist, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht des Glättbohlenplattenteil der Glättbohlenanordnung, die die vorliegende Erfindung verkörpert; und
Fig. 3 ist noch eine weitere vergrößerte Ansicht des umrandeten Teils der Glättbohlenanordnung, die von dem Bezugszeichen 3 in Fig. 2 bezeichnet wird.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

In dem bevorzugten Ausführungbeispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Glättbohlenanordnung 10 ein Rahmenglied 12 auf, welches an einer Asphaltierungsmaschine bzw. einem Straßenfertiger 14 durch ein Paar von herkömmlichen Zugarmen 16 anzubringen ist. Das Rahmenglied 12 weist eine Vielzahl von vertikal angeordneten Wandgliedern 18 auf, und zwar jeweils mit einer horizontal angeordneten Befestigungsplatte 20, die durch eine Schweißverbindung an einer unteren Kante der Wandglieder angebracht ist.
Die Glättbohlenanordnung 10 weist auch eine Glättbohlenplatte 22 mit einer Materialberührungsoberfläche bzw. das Material berührenden Oberfläche 24 auf der Unterseite der Platte auf, und eine zweite Oberfläche 26 auf der Oberseite der Platte. Die Glättbohlenplatte 22 ist entfernbar an dem Rahmenglied 12 angebracht, und zwar durch eine Vielzahl von Muttergliedern 28, die verschraubbar mit einem jeweiligen Stehbolzen 30 in Eingriff stehen. Die Stehbolzen 30 sind auf die zweite Oberfläche 26 der Glättbohlenplatte 22 geschweißt.
Bis jetzt sind Glättbohlenplatten typischerweise aus einer Kohlenstoffstahlplatte hergestellt worden, und zwar mit einer Dicke von ungefähr 12,7 mm (1/2 Inch) bis ungefähr 19,05 mm (3/4 Inch). Kohlenstoffstahl besitzt eine relativ hohe thermische Leitfähigkeit (ungefähr 47 W/mK) und eine Härte von nur ungefähr C21 Rockwell. Beim Ausführen der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, daß die Glättbohlenplatte 22 aus einem abnutzungsbeständigen Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit hergestellt ist. Um wirkungsvoll zu sein, sollte die thermische Leitfähigkeit der Glättbohlenplatte nicht mehr als ungefähr 25 W/mK sein, und vorzugsweise weniger als ungefähr als 18 W/mK. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Glättbohlenplatte 22 aus einem wärmebeständigen martensitischen rostfreien Stahl mit einer Dicke von nur ungefähr 6,35 mm (1/4 Inch) einer thermischen Leitfähigkeit von 15 W/mK und einer Härte von Rockwell C45 hergestellt. Somit besitzt die Glättbohlenplatte 22, die die vorliegende Erfindung verkörpert, eine beträchtlich niedrigere thermische Leitfähigkeit, weniger Masse und eine viel größere Abnutzungsbeständigkeit, d. h. Härte, als gegenwärtig bekannte Glättbohlenplatten. Diese Eigenschaften sehen eine Glättbohlenplatte vor, die Wärme mit einer viel langsameren Rate weg von einem aufgeheizten Asphaltmaterial 31 in Kontakt mit der Platte leitet, und die eine geringere Wärmeenergiespeicherkapazität aufgrund ihrer geringeren Masse besitzt.
Alternative Materialien, die für die Konstruktion für die Glättbohlenplate 22 geeignet sein können, die die vorliegende Erfindung verkörpert, weisen andere Walz- bzw. Schmiedegrade von rostfreiem Stahl, gewisse gewalzte bzw. geschmiedete eisenbasierte Legierungen und keramische Strukturmaterialien auf. Vorzugsweise besitzt das für die Konstruktion der Glättbohlenplatte 22 ausgewählte Material eine thermische Leitfähigkeit von weniger als ungefähr 25 W/mK und eine Härte von mindestens ungefähr C40 Rockwell.
Vorzugsweise sind die Stummel- bzw. Stehbolzen 30 auch aus einem Material mit niedrigen thermischen Leitfähigkeitscharakteristiken aufgebaut. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Stehbolzen 30 aus rostfreiem Stahl mit thermischen Leiteigenschaften ähnlichen jenen der Glättbohlenplatte 22 aufgebaut.
Die Glättbohlenanordnung 10 weist auch ein thermisches Barrierenmaterial 32 auf, welches in Kontakt mit der zweiten Oberfläche 26 der Glättbohlenplatte 22 ist und diese im westlichen bedeckt. Wünschenswerterweise besitzt das thermische Barrierenmaterial bzw. Thermobarrierenmaterial eine thermische Leitfähigkeit von weniger ungefähr 0,5 W/mK und vorzugsweise von weniger als ungefähr 0,1 W/mK. Wie leicht verständlich ist, gestattet für eine gegebene Menge an Wärmeübertragung eine niedrige thermische Leitfähigkeit die Anwendung einer entsprechend dünneren Lage des thermischen Barrierenmaterials. Beispielsweise ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das thermische Barrierenmaterial ein feuchtigkeitsbeständiges gewebtes Glasfasergewebe mit einer thermischen Leitfähigkeit von ungefähr 0,046 W/mK und einer Dicke von nur ungefähr 3,2 mm (1/8 Inch). Andere Materialien, die für die thermische Barriere 32 geeignet sind, weisen stehende Luft auf (die eine thermische Leitfähigkeit von ungefähr 0,026 W/mK aufweist), dichte oder poröse Plastikmaterialien, Plastikmatten oder Keramikfasern, und entweder Dichte oder poröse Keramik oder organische Materialien. Das ausgewählte thermisch isolierende Material sollte auch eine Service- bzw. Einsatztemperatur von mindestens ungefähr 170ºC aufweisen, um einen Zerfall während längerer Anwendung mit heißen Asphaltmaterialien zu vermeiden.
Vorzugsweise weist die Glättbohlenanordnung 10 auch eine Abdeckplatte 34 auf, die in nominell berührender Beziehung mit dem thermischen Barrierenmaterial 32 angeordnet ist. Die Abdeckplatte sieht nicht nur einen Schutz für das thermische Barrierenmaterial vor sondern fügt auch der Anordnung zusätzliche Steifigkeit zu, die die Glättbohlenplatte 22, das thermische Barrierenmaterial 32 und die Abdeckplatte 34 aufweist, um die verringerte Dicke der Glättbohlenplatte 22 zu kompensieren. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Abdeckplatte 34 im wesentlichen eine flache Platte, die aus einem Kohlenstoffstahl mit einer thermischen Leitfähigkeit von ungefähr 47 W/mK und einer Dicke von ungefähr 6,35 mm (1/4 Inch) geformt ist. Die Abdeckplatte besitzt auch eine obere ebene Oberfläche 36 und eine untere ebene Oberfläche 38, wobei die untere Oberfläche bzw. Unterseite 38 benachbart zum thermischen Barrierenmaterial 32 positioniert ist.
Um ein unmäßiges Zusammendrücken des thermischen Barrierenmaterials zu vermeiden wird die Abdeckplatte 34 vorzugsweise in einer beabstandeten Beziehung mit Bezug auf die Glättbohlenplatte 22 durch eine Vielzahl von Beabstandungselementen 40 gehalten, die zwischen der zweiten Oberfläche 26 der Glättbohlenplatte 22 und der unteren ebenen Oberfläche 38 der Abdeckplatte angeordnet sind. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Abstandselemente 40 in Form von engen Ringen angeordneten um jeden der Stehbolzen 30 ausgeführt, und zwar mit einer Dicke entsprechend der nominellen Dicke des thermischen Barrierenmaterials 32, d. h. ungefähr 2,3 mm (1/8 Inch) und sind aus rostfreiem Stahl mit einer niedrigen thermischen Leitfähigkeit geformt, um eine übermäßige Wärmeübertragung durch die Beabstandungselemente 40 zu vermeiden.
Obwohl nicht wichtig, ist es wünschenswert, daß ein Dichtglied 42 um den Umfang des thermischen Barrierenmaterials 32 herum an geordnet ist, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Fremdstoffen zu verhindern. Das Dicht glied 42 ist vorzugsweise eine Druckdichtung, die aus metallischem, elastomerischem oder ähnlichem Material hergestellt ist. Vorzugsweise besitzt das Dichtglied 42 auch eine relativ niedrige thermische Leitfähigkeit. Das Dichtglied ist typischerweise benachbart zur Umfangskante des thermischen Barrierenmaterials 32 positioniert und zwischen der zweiten Oberfläche 26 der Glättbohlenplatte 22 und der unteren ebenen Oberfläche 38 der Abdeckplatte 34. Wenn die stehende Luft als das thermische Barrierenmaterial ausgewählt wird, ist es nötig, daß sich das Dichtglied 42 vollständig um das zwischen der Glättbohlenplatte 22 und der Abdeckplatte 34 abzudichtende Gebiet herum erstreckt. Jedoch können bei manchen Glättbohlenanordnungen Teile der sandwichartigen Anordnung, die die Glättbohlenplatte 22, das thermische Barrierenmaterial 32 und die Abdeckplatte 34 aufweist, durch Komponenten der Glättbohlenanordnung 10 geschützt oder abgeschirmt werden. Wenn ein anderes thermisches Barrierenmaterial als stehende Luft ausgewählt wird, kann es bei solchen Anordnungen nicht nötig sein, daß sich das Dichtglied 42 vollständig um den Umfang des thermischen Barrierenmaterials 32 herum erstreckt.
Ein Test an der Glättbohlenanordnung 10, die wie oben beschrieben mit Bezug auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut war, d. h., mit einer Glättbohlenplatte 22 aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von ungefähr 6,35 mm (1/4 Inch) und einer thermischen Leitfähigkeit von ungefähr 15 W/mK und einem gewebten thermischen Barrierenmaterial 32 aus Glasfaser mit einer Dicke von ungefähr 3,2 mm (1/8 Inch) und einer thermischen Leitfähigkeit von ungefähr 0,046 W/mK, sandwichartig aufgenommen zwischen den Glättbohlen- und Abdeckplatten, wurde unter Verwendung eines heißen Asphaltmaterialgemisches ausgeführt. Das Asphaltgemisch wurde in dem Fülltrichter der Asphaltierungsmaschine 14 angeordnet, wurde zum Hinterteil gefördert und seitlich durch Schnekken verteilt, die am Hinterteil der Asphaltierungsmaschine befestigt wurde, und zwar vor der Glättbohlenanordnung 10. Die Asphaltiermaschine wurde dann um einige Fuß nach vorne bewegt, um die Glättbohlenanordnung 10 über die verteilte heiße Asphaltmischung zu bewegen, und die Materialberührungsoberfläche 24 der Glättbohlenanordnung 22 in Kontakt mit der Aspahltmischung zu bringen. Die Vorwärtsbewegung der Aspahltierungsmaschine wurde dann für ungefähr 30 Sekunden gestoppt, um einen thermischen Ausgleich der Glättbohlenplatte 22 mit der Asphaltmischung zu gestatten. Nach dieser kurzen Zeitperiode nahm die Asphaltiermaschine die Vorwärtsbewegung und den normalen Betrieb wieder auf, wobei während dieser Zeit eine kontinuierliche Matte bzw. Lage von Asphaltiermaterial hinter der Asphaltiermaschine abgeladen wurde.
Während dieses Tests gab es keinen Hinweis auf ein Festkleben bzw. Verfestigen des Asphaltmaterials an der Materialberührungsoberfläche 24 der Glättbohlenplatte 22. Die Oberfläche der durch die Glättbohlenplatte 24 geformten Decke war groß ohne irgendwelche nennenswerten Oberflächenfehler, oder andere Hinweise, die anzeigen, daß Material von der Glättbohlenplatte 22 aufgenommen oder fortgezogen wurde. Nach dem Test wurde darüber hinaus die Glättbohlenanordnung 10 angehoben und die Materialberührungsoberfläche 24 der Glättbohlenplatte 22 wurde auf Materialablagerungen untersucht. Die Oberfläche 24 wurde als relativ rein befunden, und zwar ohne nennenswerten Ablagerungen von Asphaltiermaterial, die an der Oberfläche hingen.
Wie durch diesen Test bewiesen wurde eine Aufheizung der Glättbohlenplatte 22 mit Brennern oder einer anderen Art einer Hilfsheizvorrichtung vor dem Beginn der Asphaltierungsvorgänge nicht erforderlich. Dies ist eine nennenswerte Entdeckung, die nun die Konstruktion von Asphaltierungsglättbohlen ohne die mühselige und teure Hilfheizvorrichtung und die damit einhergehenden Steuerungen für solche Heizvorrichtungen möglichen machen wird, die zuvor erforderlich gewesen sind.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Glättbohlenanordnung 10, die die vorliegende Erfindung verkörpert, ist insbesondere nützlich zur Verteilung, Glättung und zumindestens zur teilweisen Verdichtung von sowohl heißen als auch kalten Asphaltmischungen. Die niedrige Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazitätscharakteristiken der Glättbohlenplatte 22 machen es nun falls erforderlich möglich, schnell die Glättbohlenplatte 22 in thermisches Gleichgewicht mit der Asphaltmischung zu bringen, und wirkungsvoll den thermischen Gradienten oder die Temperaturdifferenz zu verkleinern, d. h., für alle praktischen Zwecke zu eliminieren, die zuvor an der Schnittstelle zwischen der Glättbohlenplatte und dem Pflaster- bzw. Asphaltierungsmaterial vorhanden war.
Die Glättbohlenplatte 10, die die vorliegende Erfindung verkörpert, erfordert keine zusätzliche Heizvorrichtung zum Vorheizen oder Aufrechterhalten eines Wärmeenergieflußes zur Glättbohlenplatte und ist daher kostengünstiger herzustellen, in Stand zu halten und zu steuern.

Claims

1. Glättbohlenanordnung (10) für eine Asphaltiermaschine (14) die folgendes aufweist:

ein Rahmenglied (12), das an der Asphaltiermaschine (14) befestigbar ist;

eine Glättplatte (22), die an dem Rahmenglied (12) befestigt ist, und eine Materialberührungsoberfläche (24) und eine zweite Oberfläche (26) aufweist, die von der Materialberührungsoberfläche (24) beabstandet ist und ausgebildet ist aus einem abnutzungsbeständigen Material mit einer thermischen Leitfähigkeit von weniger als 25 W/mK und einer Härte, die größer ist als Rockwell C35; und

ein thermisches Barrierenmaterial (32), das in berührender Beziehung mit der zweiten Oberfläche (26) der Glättplatte (22) angeordnet ist und im wesentlichen die zweite Oberfläche (26) bedeckt und eine thermische Leitfähigkeit von weniger als 0,5 W/mK aufweist.

2. Glättbohlenanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Anordnung (10) eine Abdeckplatte (34) aufweist, die in berührender Beziehung mit dem thermischen Barrierenmaterial (32) und in beabstandeter Beziehung zu der Glättplatte (22) angeordnet ist.

3. Glättbohlenanordnung (10) nach Anspruch 2, wobei die Abdeckplatte (34) eine im wesentlichen flache Platte mit oberen und unteren ebenen Oberflächen (36, 38) ist, wobei die untere ebene Oberfläche (38) benachbart zu dem thermischen Barrierenmaterial (32) ist, und die Glättbohlenanordnung (10) ein Dicht glied (42) aufweist, das zwischen mindestens einem Teil der zweiten Oberfläche (26) der Glättplatte (22) und der unteren ebenen Oberfläche (38) der Abdeckplatte (34) angeordnet ist.

4. Glättbohlenanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Glättplatte (22) aus rostfreiem Stahl mit einer thermischen Leitfähigkeit von weniger als 18 W/mK, einer Härte, die größer als Rockwell C40 und einer Dicke von ungefähr 6,4 mm ausgebildet ist.

5. Glättbohlenanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei das thermische Barrierenmaterial (32) eine thermische Leitfähigkeit von weniger als 0,1 W/mK aufweist.

6. Glättbohlenanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei das thermische Barrierenmaterial (32) ein gewebtes Glasfasergewebe mit einer Dicke von ungefähr 3,2 mm ist.

7. Glättbohlenanordnung (10) nach Anspruch 3, wobei das thermische Barrierenmaterial (32) eine Schicht stehender bzw. verbrauchter Luft mit einer Dicke von ungefähr 3,2 mm ist.

8. Glättbohlenanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Anordnung (10) eine Vielzahl von Ansätzen bzw. Stummelgliedern (30) aufweist mit einem ersten Ende, das an der zweiten Oberfläche (26) der Glättplatte (22) befestigt ist, und einem zweiten Ende, das mit dem Rahmenglied (12) verbunden ist, und aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit von weniger als 25 W/mK aufgebaut ist.