PL178684B1

PL178684B1 - Sposób i urządzenie do ogrzewania powierzchni asfaltu

Info

Publication number: PL178684B1
Application number: PL95318883A
Authority: PL
Inventors: Patrick C. Wiley; Mostafa Joharifard
Original assignee: Martec Recycling Corp
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 2000-06-30
Also published as: CA2131429A1; JP3466621B2; IL115133A; TR199501090A2; IN192754B; KR970705674A; NZ291388A; JPH10508349A; US5895171A; WO1996007794A1; CA2131429C; EP0777787A1; CZ59197A3; AU3250795A; IL115133A0; PL318883A1; CZ291922B6; PT777787E; KR100394176B1; BR9508781A

Abstract

1. Sposób ogrzewania powierzchni asfaltu, w którym zapala sie w palniku zapalna mieszanke zlozona z paliwa i tlenu, wytwarzajac gorace gazy, po czym doprowadza sie gorace gazy do powierzchni as- faltu, znamienny tym, ze doprowadza sie gorace gazy do komory (190) obudowy (25) z powierzchnia radia- cyjna (200), usytuowana nad powierzchnia asfaltu, przy czym w powierzchni radiacyjnej (200) jest duza liczba otworów (210), zas wymiary otworów (210) dobiera sie tak, ze gorace gazy ogrzewaja powierzch- nie radiacyjna (200) zapewniajac radiacyjny przeplyw ciepla do powierzchni asfaltu oraz przeplywaja przez otwory (210), doprowadzajac konwekcyjnie cieplo do powierzchni asfaltu. 3. Urzadzenie do ogrzewania powierzchni asfal- tu, zawierajace palnik wytwarzajacy gorace gazy oraz obu- dowe z wlotem, i powierzchnia radiacyjna z licznymi otworami, znamienne tym, ze obudowa (25) zawiera wiele sasiadujacych ze soba rurek, umieszczonych w odstepach pomiedzy soba i wyznaczajacych szcze- liny pomiedzy kazda z par sasiadujacych ze soba ru- rek, przy czym kazda z rurek ma powierzchnie radia- cyjna. FIG. 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do ogrzewania powierzchni asfaltu.

W stosowanym tu znaczeniu, termin asfalt obejmuje również nawierzchnię tłuczniową (makadam) i smołowaną nawierzchnię tłuczniową. Asfaltowe powierzchnie dróg zazwyczaj zawierają mieszankę cementu asfaltowego (zazwyczaj czarne, lepkie lepiszcze petrochemiczne) z bryłkami kamieni i/lub żwiru o odpowiednich wymiarach. Mieszankę betonu asfaltowego zazwyczaj kładzie się, walcuje i wygładza w celu uzyskania asfaltowej nanawierzchnidróg.

Z upływem czasu asfaltowe nawierzchnie dróg niszczą się w wyniku wielu czynników. Przykładowo, sezonowe wahania temperatury mogą doprowadzić do kruszenia i/lub pękania nawierzchni. Pękanie nawierzchni może być również skutkiem erozji lub zagęszczania się podłoża drogi pod jej nawierzchnią. Ponadto z upływem czasu stopniowo znikają z asfaltu niektóre jego składniki chemiczne, albo też zmieniają się ich właściwości, co dodatkowo przyczynia się do kruszenia i/lub pękania nawierzchni dróg. Tam gdzie pojawiają się silne pęknięcia, od powierzchni mogą odpadać jej kawałki. Takie ubytki nawierzchni mogą zagrażać ruchowi drogowemu i przyspieszająmszrzeme sąsiednich odcinków i struktury autostrady. Nawet jeżeli nawierzchnia nie pęka ani nie pojawiają się w niej ubytki, użytkownicy dróg mogą wygładzić ich górnąpowierzchmę, w wyniku czego staje się ona śliska i niebezpieczna. Ponadto skutkiem intensywnego ruchu drogowego jest zużycie nawierzchni objawiające się fałdami, rynnami, koleinami i pęknięciami nawierzchni. Podczas opadów woda może gromadzić się w takich miejscach, czemu

178 684 towarzyszy niebezpieczne dla pojazdów zjawisko poślizgu wodnego. Zgromadzona woda przyczynia się również do dalszego niszczenia nawierzchni.

Przed 1970 rokiem, do najczęściej stosowanych sposobów naprawy starych dróg z nawierzchnią asfaltową należały: naprawy miejscowe, takie jak łatanie lub wypełnianie, nakładanie nowych materiałów na górną powierzchnię nawierzchni oryginalnej oraz usuwanie pewnych części pierwotnych nawierzchni i zastępowanie ich nowymi materiałami. Każdy z tych sposobów miał pewne wady i ograniczenia.

Od, w przybliżeniu, wczesnych lat siedemdziesiątych, w związku ze wzrostem kosztów surowców, ropy naftowej i energii, zaczęło rosnąć zainteresowanie regeneracją asfaltu oryginalnego. Autostrady światowe zaczęto traktować jako bardzo ważne zasoby odnawialne.

Wczesne techniki regeneracyjne polegały na usuwaniu pewnej części powierzchni oryginalnej i transportowaniu jej do scentralizowanych, stacjonarnych zakładów uzdatniania, gdzie mieszanoje z nowym asfaltem i/lub regenerującymi środkami chemicznymi. Następnie zregenerowany materiał nawierzchniowy transportowano z powrotem do miejsca prac i tam układano. Techniki te miały oczywiste ograniczenia takie, jak zwłoka w przebiegu prac, koszty transportu i podobne.

Następnie opracowano technologię regeneracji starego asfaltu na miejscu prowadzenia prac drogowych. Niektóre z tych procesów polegały na ogrzewaniu i często określa się je jako „regeneracja metodą ogrzewania na miejscu”.

W technologii tej stosuje się wiele znanych dotychczas, w dziedzinie regeneracji asfaltowych nawierzchni dróg, procesów i maszyn używanych w miejscach pęknięcia asfaltu. Generalnie, zasada tych procesów i działania maszyn polega na ogrzewaniu nawierzchni (zazwyczaj za pomocą dużych zespołów grzejników) w celu zmiękczenia lub uplastycznienia odsłoniętych warstw asfaltu, mechanicznym kruszeniu (zazwyczaj za pomocą takich urządzeń jak wirujące zębate szlifierki, młyny ślimakowe lub śrubowe, oraz zrywarki grzebieniowej ogrzanej powierzchni, wprowadzaniu do ogrzanego, pokruszonego asfaltu świeżego lub asfaltu zregenerowanego, rozprowadzaniu otrzymanej mieszanki na powierzchni drogi, oraz ubijaniu lub walcowaniu rozprowadzonej mieszanki dla uzyskania zregenerowanej nawierzchni asfaltowej. W pewnych przypadkach ogrzany, pokruszony materiał można w całości zdjąć z nawierzchni, odpowiednio obrobić nawierzchnię, po czym z powrotem nałożyć go na powierzchnię drogi i ubić do właściwego stanu. Wiele ze znanych rozwiązań dotyczy pewnych odmian takich technologii.

W miarę upływu czasu przy stosowaniu tej metody natknięto się na pewne problemy, z których niektóre są do dzisiaj nie rozwiązane. Przykładowo, beton asfaltowy (zwłaszcza zawarty w nim cement asfaltowy) jest wrażliwy na uszkodzenia termiczne. Zatem nawierzchnię drogi trzeba ogrzewać do temperatury, w której dostatecznie mięknie z punktu widzenia praktycznego kruszenia, ale nie do temperatury dla niej szkodliwej. Stwierdzono ponadto, że w miarę wzrostu głębokości ogrzewanej warstwy ogrzewanie cementu asfaltowego jest coraz trudniejsze.

Problemy te usiłowano rozwiązać w wielu patentach, na przykład, w wymienionych poniżej opisach patentowych U.S. 3,361,042 (Cutler), U.S. 3,970,404 (Benedetti), U.S. 3,843,274 (Gutman i inni), U.S. 3,989,401 (Moench), U.S. 4,011,023 (Cutler), U.S. 4,124,325 (Cutler), U.S. 4, 129,398 (Schoelkopf), U.S. 4,335,975 (Schoelkopf), U.S. 4,226,552 (Moench), U.S. 4,534,674 (Cutler), U.S. 4,545,700 (Yates), U.S. 4,711,600 (Yates), U.S. 4,784,518 (Cutler), U.S. 4,793,730 (Butch), U.S. 4,850,740 (Wiley), U.S. 4,929,120 (Wiley i inni).

Bez względu na rodzaj stosowanej techniki, korzystna z ekonomicznego punktu widzenia regeneracja asfaltowych nawierzchni, zależy od możliwości skutecznego ogrzewania starej powierzchni asfaltowej asfaltowej. Generalnie, sprawne ogrzewanie osiąga się wtedy gdy ogrzewa się asfaltową powierzchnię do odpowiedniej temperatury (np. 300°F) zarówno szybko jak i bez znaczniejszego przypalenia lub przegrzania.

Powszechne w tej dziedzinie jest wykorzystanie grzejników do zmiękczenia asfaltu, co ułatwia jego regenerację. Do ogrzewania asfaltu można stosować grzejniki promiennikowe (np. podczerwone), grzejniki na gorące powietrze, grzejniki konwekcyjne, grzejniki mikrofalowe, grzejniki płomieniowe i podobne.

178 684

Najbardziej popularnymi dotychczas i wykorzystywanymi na skalę handlową grzejnikami sa grzejniki podczerwone. Generalnie, działanie takiego grzejnika polega na zapalaniu mieszanki paliwa z powietrzem na metalowej (lub z innego, odpowiedniego do tego celu materiału) siatce, co prowadzi do spalenia mieszanki. Ciepło spalania jest pochłaniane przez metalową siatkę, co, w większości przypadków, kończy się silnym poczerwienieniem metalowej siatki i napromienianiem powierzchni asfaltu ciepłem (tj. promieniowaniem podczerwonym). Jednym z poważnych ograniczeń konwencjonalnych grzejników podczerwonych jest źródło paliwa. W szczególności, ze względu na to, że mieszanka paliwa z powietrzem musi spalać się na całej promieniującej powierzchni grzejnika, paliwo musi mieć cechy umożliwiające jego łatwe mieszanie z powietrzem i w zasadzie równomierne rozprowadzanie po powierzchni promieniującej do temperatury zapłonu. W związku z tym, w zasadzie wszystkie znajdujące się w handlu grzejniki radiacyjne sąna propan lub butan. Propan i butan sągazami łatwo mieszającymi się z powietrzem i nadają się do tego celu.

Propan i butan są jednak materiałami bardzo niebezpiecznymi do manipulowania i stosowania, ponieważ zazwyczaj przechowuje się pod ciśnieniem, co może grozić niebezpiecznym wybuchem w razie przypadkowej iskry. Ponadto w wielu krajach na świecie, propan i/lub butan są: niedostępne, względnie bardzo drogie, i/lub nieatrakcyjne ze względu na inne tanie i powszechnie dostępne płynne paliwa takie, jak paliwo do silników wysokoprężnych. Istotnie, jeden lub kilka problemów tego typu występuje w większości krajów świata poza Ameryką Północną, Europą i Australią. Paliwa płynne (tj. paliwa, które są cieczami w temperaturze i przy ciśnieniu otoczenia) nie nadają się do konwencjonalnych grzejników radiacyjnych ze względu na trudności związane z ich rozpylaniem w powietrzu i rozprowadzaniem mieszanki paliwowo - powietrznej w zasadzie równomiernie po całej powierzchni radiacyjnej grzejnika. W rezultacie regeneracja metodą ogrzewania na miejscu jest niepraktyczna pod względem ekonomicznym w większości krajów świata z wyjątkiem Ameryki Północnej i Europy.

Ponadto, w przypadku konwencjonalnych grzejników radiacyjnych, temperatura powierzchni radiacyjnej może z łatwością dojść do 2000°F lub powyżej. Wiąże się to z koniecznością możliwie szybkiego ogrzewania powierzchni tak, żeby nie opóźniać tempa pracy wszystkich pojazdów używanych w procesie regeneracji. Taki warunek, w powiązaniu z koniecznością ogrzewania powierzchni asfaltu do temperatury 150°C do 200°C z docelowym osiągnięciem średniej temperatury około 120°C na głębokości co najmniej 5 centymetrów, może często prowadzić do przypalenia lub przegrzania powierzchni asfaltu. Próby obejścia tego problemu poprzez obniżenie temperatury powierzchni radiacyjnej, prowadzą do jeszcze gorszych skutków w całym procesie regeneracji, zatem nie stanowią atrakcyjnej ekonomicznie alternatywy. Kolejnym problemem związanym z konwencjonalnymi grzejnikami radiacyjnymi jest bardzo duże prawdopodobieństwo nierównomierności ogrzewania. Zazwyczaj jest to związane z pewnymi obszarami w powierzchni asfaltu wchłaniającymi promieniowanie (np. plamy oleju) oraz z innymi obszarami odbijającymi promieniowanie (np. jasne agregaty). Problem ten nabiera szczególnego znaczenia w tych powierzchniach asfaltu, które wchłaniają promieniowanie, ponieważ zazwyczaj prowadzi to do silnego dymienia i/lub zapalania się powierzchni asfaltu, a tym samym wiąże się ze znacznym zanieczyszczeniem środowiska.

Jak wspomniano powyżej, konwencjonalny grzejnik do powierzchni asfaltu jest grzejnikiem na gorące powietrze. Grzejnik takiego typu ujawniono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,561,800 [Hatakenaka]. W opisie tym ujawniono sposób i urządzenie do ogrzewania powierzchni drogi, w którym, w celu nagrzewania powierzchni drogi, nadmuchuje się na niągorące powietrze > o ściśle regulowanej temperaturze. W skład tego urządzenia wchodzi wytwornica gorącego powietrza wyposażona w palnik oraz regulator termiczny oraz liczne przewody z otworami nadmuchowymi do wdmuchiwania gorącego powietrza na powierzchnię drogi. Urządzenie to umożliwia zmniejszenie ilości dymu wytwarzanego podczas ogrzewania powierzchni asfaltu. Głównym założeniem tego rozwiązaniajest możliwość regulowania temperatury gorącego powietrza. Zatem istotę koncepcji stanowi doprowadzanie gorącego powietrza o regulowanej temperaturze, używanego następnie do ogrzewania powierzchni drogi. Jednąz zalet

178 684 wynalazku jest możliwość regulowania „wydajności cieplnej” grzejnika poprzez, po prostu, regulowanie temperatury samego gorącego powietrza, czyli opisane w tym dokumencie urządzenie zapewnia w zasadzie całe ciepło na zasadzie konwekcyjnej.

Jedną z głównych trudności związanych ze stosowaniem grzejników na gorące powietrze, a generalnie grzejników konwekcyjnych, a zwłaszcza urządzenia do regeneracji powierzchni asfaltowych ujawnionego w opisie U.S. 4,561,800 jest niemożność transportu gorącego powietrza do powierzchni asfaltu w ilościach wystarczających do umożliwienia transportu ciepła do osiągnięcia odpowiedniej temperatury i na odpowiednią głębokość w asfaltowej powierzchni. Główną tego przyczynąjest to, że wielkość i natężenie przepływu gorącego powietrza niezbędne do ogrzewania asfaltowej powierzchni do wystarczającej temperatury i przez wystarczająco długi okres czasu na ogrzewanie powierzchni z prędkością uzasadnioną ekonomicznie nie uzasadnia praktycznie ani ekonomicznie budowania takich urządzeń na skalę przemysłową. W rezultacie, w dziedzinie regeneracji nawierzchni asfaltowych grzejniki na gorące powietrze i konwekcyjne nie wytrzymują konkurencji na rynku z grzejnikami radiacyjnymi.

W związku z tym pożądane byłoby uzyskanie sposobu i urządzenia do ogrzewania powierzchni asfaltu, umożliwiającego eliminację albo złagodzenie co najmniej jednej ze wspomnianych powyżej wad.

Sposób ogrzewania powierzchni asfaltu, w którym zapala się w palniku zapalną mieszankę złożoną z paliwa i tlenu, wytwarzając gorące gazy, po czym doprowadza się gorące gazy do powierzchni asfaltu, według wynalazku polega na tym, że doprowadza się gorące gazy do komory obudowy z powierzchnią radiacyjną, usytuowaną nad powierzchnią asfaltu, przy czym w powierzchni radiacyjnej jest duża liczba otworów, zaś wymiary otworów dobiera się tak, że gorące gazy ogrzewają powierzchnię radiacyjną zapewniając radiacyjny przepływ ciepła do powierzchni asfaltu oraz przepływają przez otwory, doprowadzając konwekcyjnie ciepło do powierzchni asfaltu.

Korzystnie obudowę umieszcza się nad powierzchnią asfaltu w odległości od około 0,025 m do około 0,15 m.

Urządzenie do ogrzewania powierzchni asfaltu, zawierającego palnik wytwarzający gorące gazy oraz obudowę z wlotem, i powierzchnią radiacyjną z licznymi otworami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obudowa zawiera wiele sąsiadujących ze sobąrurek, umieszczonych w odstępach pomiędzy sobą i wyznaczających szczeliny pomiędzy każdą z par sąsiadujących ze sobą rurek, przy czym każda z rurek ma powierzchnię radiacyjną.

Korzystnie rurki mają przekrój poprzeczny różny od kołowego.

Korzystnie rurki mają prostokątny przekrój poprzeczny.

Korzystnie rurki mają kwadratowy przekrój poprzeczny.

Korzystnie urządzenie zawiera komorę, połączoną z palnikiem do odzyskiwania części gorących gazów i doprowadzania ich do palnika przez szczelinę między sąsiadującymi rurkami po przejściu gorących gazów przez otwory w obudowie.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku możliwe jest osiągnięcie w zasadzie równomiernego, szybkiego i sprawnego ogrzewania powierzchni asfaltu za pomocąurządzenia do ogrzewania powierzchni asfaltu, które jest w stanie zapewnić całkowity dopływ ciepła (Q_TOtal), na który składa się zarówno konwekcyjne doprowadzanie ciepła (Qc) jak i radiacyjne doprowadzanie ciepła (Q_R) według następującej zależności:

Qtotal = Qc + Qr

Korzystnie, Q_c wynosi od około 20% do około 80%, bardziej korzystnie od około 35% do około 65%, jeszcze bardziej korzystnie od około 40% do około 60%, a najbardziej korzystnie od około 45% do około 55% wartości Q_TOta> ^z pozostałą ilościąw każdym przypadku wynosząca Qr

W tym celu można łatwo obliczyć doświadczalnie z następującego równania:

Qc = hA (Ti - T2) gdzie: h = konwekcyjny współczynnik wymiany ciepła;

A = całkowita powierzchnia grzejnika;

Ti = temperatura gorących gazów; oraz T₂ = temperatura powierzchni asfaltu.

178 684

Dalej, Q_r można łatwo obliczyć doświadczalnie z następującego równania:

Qr=Eo A(T,⁴ -T₂ ⁴) gdzie:

E = całkowita emisyjność powierzchni radiacyjnej; σ= stała proporcjonalności (Stefana-Boltzmanna);

A = całkowita powierzchnia grzejnika;

T, = temperatura powierzchni radiacyjnej obudowy;

oraz

T₂ = temperatura powierzchni asfaltu.

Przykładowo, skonstruowano odpowiednie urządzenie do ogrzewania powierzchni asfaltu z powierzchnią radiacyjną ze stali oksydowanej, pracujące w temperaturze około 650°C. Powierzchnia radiacyjna znajduje się w odległości około 8 cm od powierzchni asfaltu. Wymiary powierzchni radiacyjnej wynoszą około 3,6 m szerokości na 7,8 m długości. Znajduje się w niej około 15 500 okrągłych otworów o średnicy 0,6 cm. Z łatwością można obliczyć, że dla takiego urządzenia wartość Q_c wynosi około 480 kW (48% całej doprowadzanej ilości ciepła) natomiast Q_r wynosi około 520 kW (52% całej doprowadzanej ilości ciepła).

Jedną z głównych zalet takiego urządzenia do ogrzewania powierzchni asfaltu jest jego niezależność od stosowania jakiegoś konkretnego typu paliwa. Zatem uważa się, że tego typu urządzenie do ogrzewania powierzchni asfaltu jest pierwszym urządzeniem tego typu, które łączy w sobie co najmniej częściowe doprowadzanie ciepła przez promieniowanie z uniwersalnością stosowania paliwa płynnego, na przykład paliwa do silników wysokoprężnych.

W całym niniejszym opisie powołano się na spalanie mieszanki paliwa z tlenem. Jak dobrze wiadomo, czysty tlen jest silnie palny i niebezpieczny podczas manipulowania nim i używania. Zatem w większości zastosowań wygodne jest mieszanie paliwa z powietrzem z otoczenia. Jednakże należy wyraźnie podkreślić, że w zakresie wynalazku mieści się stosowanie różnych od powietrza gazów zawierających tlen, lub których składnikiem jest tlen.

Urządzenie do ogrzewania powierzchni asfaltu według wynalazku powinno mieć obudowę umieszczonąnad powierzchnią asfaltu w odległości od około 2,5 cm do około 15 cm, korzystnie od około 5 cm do około 10 cm, a najbardziej korzystnie w odległości od około 5 do około 7,5 cm nad ogrzewanąpowierzchniąasfaltu. Służy to do optymalizacji nagrzewania powierzchni asfaltu za pomocą promieniowania emitowanego z powierzchni radiacyjnej obudowy.

W skład obudowy urządzenia do ogrzewania powierzchni asfaltu według wynalazku wchodzą liczne, w zasadzie umieszczone obok siebie, rurki, każda z powierzchnią radiacyjną. Zaleca się zwłaszcza umieszczanie rurek w taki sposób, żeby pomiędzy sąsiednimi parami rurek była pewna szczelina albo odstęp. Taka szczelina lub odstęp ułatwia regenerację gorących gazów uderzających o powierzchnię asfaltu. Gorące gazy można zwłaszcza wciągnąć z powrotem do palnika przez szczelinę albo odstęp pomiędzy sąsiednimi parami rurek. Idealnym rozwiązaniem jest taka wielkość szczeliny lub odstępu pomiędzy sąsiednimi parami rurek, żeby prędkość regenerowanych gorących gazów mieściła się w przedziale od około 20% do około 80%, korzystnie od około 30% do około 70%, bardziej korzystnie od około 40% do około 60%, a najbardziej korzystnie od około 45% do około 55% prędkości gorących gazów przepływających przez otwory w rurkach.

Temperatura gorących gazów i powierzchni radiacyjnej obudowy są w przybliżeniu takie same, chociaż nie ma to istotniejszego znaczenia. Korzystnie, temperatura ta jest w przedziale wartości od około 370°C do około 870°C, bardziej korzystnie od około 480°C do 760°C, najbardziej korzystnie' od około 540°C do około 650°C. Idealnie, temperatura ta wynosi około 590°C.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku do ogrzewania powierzchni asfaltu w rzucie bocznym, schematycznie, fig. 2 - część urządzenia z fig. 1 w rzucie z dołu oraz fig. 3 - urządzenie z fig. 1 w rzucie od czoła.

178 684

Na fig. 1-3 przedstawiono urządzenie ogrzewające 10 do ogrzewania powierzchni asfaltu.

Urządzenie ogrzewające 10 jest ruchem i montuje się je na odpowiednim pojeździe (nie pokazanym) lub dołącza do takiego pojazdu na kołach 20 (pokazanych liniami przerywanymi).

W skład urządzenia ogrzewającego 10 wchodzi obudowa 25 z palnikiem 30, którego koniec wylotowy znajduje się w komorze spalania 40. W skład palnika 30 wchodzi wlot paliwa 50, wlot tlenu 60 oraz komora mieszania/rozpylania 70. Ponadto w skład palnika 30 wchodzi dysza 80 usytuowana w obudowie 25. Jak widać na figurach, wylotowy koniec dyszy 80 jest otoczony wlotem komory spalania 40. Istnieje co prawda możliwość umieszczenia końca dyszy 80 w stanie szczelnego sprzężenia z wlotem komory spalania 40, ale zaleca się zwłaszcza zachowanie odstępu pomiędzy końcem dyszy 80 a komorą spalania 40.

Obudowa 25 jest podzielona ścianą 100 na komorę gazów wylotowych 110 oraz komorę gazów gorących 120. Jak widać, w komorze spalania 40 są liczne otwory 90 do spalania, rozmieszczone w taki sposób, że znajdująsię zarówno w komorze gazów wylotowych 110 jak i w komorze gazów gorących 120. Komora gazów wylotowych 110 jest połączona z wylotem 130 zaopatrzonym w tłumik 140. Zalecaną cechą komory spalania 40 jest takie dobranie wielkości i liczby otworów 90, żeby od około 5% do około 20%, bardziej korzystnie od około 5% do około 15%, a najbardziej korzystnie od około 8% do około 10%, objętościowo całkowitej objętości gorących gazów wytwarzanych w komorze spalania 40 kierowało się do komory 110 gazów wylotowych, a pozostała część kierowała się do komory 120 gazów gorących. W praktyce, skutkiem tego jest to, że większość pola powierzchni otworów (tj. całkowitej powierzchni otworów 90) stanowią otwory znajdujące się w komorze gorących gazów 120.

W komorze gorących gazów 120 znajduje się wlot 150 gorących gazów do regeneracji oraz wylot gorących gazów 160. Wylot 160 gorących gazów jest podłączony do komory 170. W komorze 170 znajduje się sekcja 180 zasilania gorącymi gazami, która jest połączona z wielu instalacjami 190 do odprowadzania gorących gazów. Każda z sekcji 180 zasilania gorącymi gazami oraz komór odprowadzających gorące gazy zawiera powierzchnię radiacyjną 200. W każdej z powierzchni radiacyjnych 200 znajduje się wiele otworów 210. Komory wylotowe gorących gazów 190 sąrozmieszczone w taki sposób, że pomiędzy sąsiednimi parami komórjest odstęp 220.

W komorze 170 znajduje się ponadto komora powrotna 230 gazów do regeneracji, podłączona do wentylatorowego zespołu recyrkulacyjnego 240 z umieszczoną w nim dmuchawą (nie pokazaną). Wentylatorowy zespół recyrkulacyjny 240 jest połączony z obudową 25 za pośrednictwem komory 250 podającej gazy do regeneracji wyposażonej w znajdujący się w niej tłumik 260.

Podczas pracy urządzenia, doprowadza się paliwo i tlen, odpowiednio wlotami 50 i 60, do palnika 30, gdzie mieszają się ze sobą i rozpylają (o ile paliwo jest cieczą w temperaturze i przy ciśnieniu otoczenia) w komorze 70, tworząc palnamieszankę. Następnie palna mieszanka płynie dyszą 80, gdzie następuje zapłon, w wyniku czego powstaje płomień 270 i gorące gazy. Gorące gazy płyną generalnie w kierunku pokazanym strzałką A, po czym wypływająz komory spalania 40 otworami 90, dzieląc się na dwa strumienie. Wię'ksza część gorących gazów płynie w kierunku pokazanym strzałką B, a mniejsza w kierunku pokazanym strzałką C.

Gorące gazy, oznaczone strzałką B, wpływają do komory 170 wylotem 160 gorących gazów, po czym doprowadza się je do komory zasilania gorącymi gazami 180 oraz do komór wylotowych gorących gazów 190. Następnie gorące gazy wypływająz komór 180 i 190 otworami 210 w powierzchniach radiacyjnych 200 każdej z komór 180 i 190. Dzięki starannemu skonstruowaniu powierzchni radiacyjnych 200 komór 180 i 190, oraz odpowiedniemu doborowi liczby i wielkości otworów 210, powierzchnie radiacyjne 200 ułatwiają przepływ ciepła zarówno przez promieniowanie jak i konwekcyjnie. Zatem gorące gazy służą do ogrzewania powierzchni radiacyjnych 200 do temperatury, przy której emitują promieniowanie, korzystnie, promieniowanie podczerwone. W odróżnieniu, gorące gazy płyną przez otwory 210 z dużą prędkością i uderzają w powierzchnię 280 asfaltu, ogrzewając ją na zasadzie konwekcyjnego przenoszenia ciepła.

Wentylatorowy zespół recyrkulacyjny 240 służy do wymuszania przepływu gazów oznaczonych strzałkami B przez odstępy 220 pomiędzy sąsiednimi parami komór wylotowych 190

178 684 gorących gazów. Wentylatorowy zespół recyrkulacyjny 240 doprowadza przeznaczone do regeneracji gazy do komory zasilania gazami regenerowanymi 250, co oznaczono strzałką E. Zregenerowane gazy wpływające do obudowy 25 albo wpływają do komory spalania 40, jak zaznaczono strzałką F, gdzie dopala się paliwo spalane częściowo albo nie spalone; albo płyną wokół i przekazują ciepło zewnętrznej ściance komory spalania 40, co zaznaczono strzałkami G, po czym mieszają się z gorącymi gazami wypływającymi z komory spalania 40, co oznaczono strzałką B.

Urządzenie według wynalazku do ogrzewania powierzchni asfaltu można z powodzeniem stosować w zasadzie we wszystkich procesach regeneracji metodą ogrzewania na miejscu, włącznie z tymi opisanymi we wspomnianych wcześniej opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki.

Co prawda wynalazek ten przedstawiono na pokazanych na figurach przykładach wykonania, ale ani opisu ani figur nie należy traktować w sensie ograniczającym. Rozumie się samo przez się, że możliwe są różnorodne modyfikacje pokazanych przykładów wykonania, jak również inne przykłady wykonania oparte na opisanym. Przykładowo, istnieje możliwość zbudowania urządzenia według wynalazku do ogrzewania powierzchni asfaltu, takiego, że zapewnia ono kolejno ogrzewanie radiacyjne i konwekcyjne w sposób, korzystnie, sekwencyjny lub cykliczny. Można to osiągnąć na wiele sposobów, na przykład za pomocąrur biegnących w zasadzie poprzecznie do powierzchni asfaltu. Pomiędzy tymi rurami, ewentualnie z otworami, jak opisano powyżej, mogą być rozmieszczone konwencjonalne grzejniki podczerwone. Alternatywnie, możliwe jest skonstruowanie zespołu urządzeń przedstawianego z grzejnika konwencjonalnego na podczerwony i z powrotem. W rezultacie można skonstruować zespół urządzeń, który, jako całość, przenosi ciepło zarówno drogą promieniowania jak i konwekcji. W związku z tym należy rozumieć, że załączone zastrzeżenia obejmują wszystkie takie modyfikacje albo przykłady wykonania.

178 684

FIG.2

FIG.3

178 684

260

250 \ ³,θ 130

-150 J 40 25

FIG.1

280

200 ^{70 80} 190 200 ¹⁸⁰

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób ogrzewania powierzchni asfaltu, w którym zapala się w palniku zapalną mieszankę złożoną z paliwa i tlenu, wytwarzając gorące gazy, po czym doprowadza się gorące gazy do powierzchni asfaltu, znamienny tym, że doprowadza się gorące gazy do komory (190) obudowy (25) z powierzchnią radiacyjną (200), usytuowaną nad powierzchnią asfaltu, przy czym w powierzchni radiacyjnej (200) jest duża liczba otworów (210), zaś wymiary otworów (210) dobiera się tak, że gorące gaży ogrzewają powierzchnię radiacyjną (200) zapewniając radiacyjny przepływ ciepła do powierzchni asfaltu oraz przepływają przez otwory (210), doprowadzając konwekcyjnie ciepło do powierzchni asfaltu.
2. Sposób-według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowę (25) umieszcza się nad powierzchnią asfaltu w odległości od około 0,025 m do około 0,15 m.
3. Urządzenie do ogrzewania powierzchni asfaltu, zawierające palnik wytwarzający gorące gazy oraz obudowę z wlotem, i powierzchnią radiacyjną z licznymi otworami, znamienne tym, że obudowa (25) zawiera wiele sąsiadujących ze sobą rurek, umieszczonych w odstępach pomiędzy sobą i wyznaczających szczeliny pomiędzy każdą z par sąsiadujących ze sobą rurek, przy czym każda z rurek ma powierzchnię radiacyjną.
4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że rurki mająprzekrój poprzeczny różny od kołowego.
5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że rurki mają prostokątny przekrój poprzeczny.
6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że rurki mają kwadratowy przekrój poprzeczny.
7. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zawiera komorę (170), połączoną z palnikiem (30) do odzyskiwania części gorących gazów i doprowadzania ich do palnika (30) przez szczelinę miedzy sąsiadującymi rurkami po przejściu gorących gazów przez otwory w obudowie.