УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ БИТУМА Российский патент 2000 года по МПК C10C3/12 E01C19/08 B01D43/00 

Изобретение относится к строительной и дорожной технике, а именно к устройствам для переработки битума плавлением, и может быть использовано для получения требующихся порций обезвоженного и очищенного жидкого битума при заданном тепловом режиме.

В настоящее время для получения расплава битума широко используются устройства, использующие контактную передачу тепла битуму теплоносителем в закрытом объеме. Основным недостатком такого способа нагрева битума является неравномерный нагрев всей массы битума и недостаточное конвективное перемешивание расплава, обусловленное его высокой вязкостью, что приводит к перегреву того объема битума, который прилегает к источнику тепла (авторское свидетельство СССР N 117419, E 01 С 19/08, 1954 г.), и потери им своих механических и химических свойств. С целью устранения этого недостатка применяются различные миксеры, размещаемые в емкостях для варки битума. Применение дополнительных подвижных механизмов для перемешивания битума утяжеляет устройства, снижает их надежность и ремонтопригодность. Кроме того, их применение не в полной мере обеспечивает равномерный прогрев всего объема битума, особенно в областях, прилегающих к нагревателю, происходит припекание расплава битума к нему.

Известно устройство, обеспечивающее слив расплава в емкость по мере плавления битума (авторское свидетельство СССР N 47222, E 01 С 19/08, 1936 г.). Указанное устройство обладает большой инерционностью за счет применения промежуточного тела нагрева, что не позволяет производить приготовление строго необходимого количества битума. Кроме того, при указанном способе плавки происходит припекание расплава битума к телу нагрева.

Известно устройство для плавления каменноугольного пека (авторское свидетельство СССР N 78452, C 10 С 13/12, 1950 г.), содержащее кольцевую печь с кольцевой внутренней стенкой, металлический вертикальный бункер с коническим днищем, нижняя часть бункера выполнена решетчатой и расположена в печи. Сверху в бункер подают пек, который под действием инфракрасного излучения, генерируемого разогретой внутренней кольцевой стенкой печи, плавится и стекает по коническому днищу в приемную емкость печи.

Указанное устройство обладает большой инерционностью за счет применения промежуточного тела нагрева, обладающего значительной теплоемкостью, что не позволяет производить приготовление строго необходимого количества битума. Основным недостатком известного устройства является нагрев всего внутреннего объема, что приводит к постепенному переходу твердого битума в размягченное, текучее состояние при t^o = 70-90^oC и поступление его в приемную емкость, не проходя стадии плавления при t^o >100^oC, которая необходима для обезвоживания битума и дегазации.

Техническим результатом изобретения является повышение качества приготовленного битума, а также создание конструкции, обладающей высокой мобильностью, экономичностью и малой инерционностью.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для плавления и очистки битума, содержащее бункер с коническим днищем и крышкой, выполненный с горловиной и выпускным отверстием в днище, и источник инфракрасного излучения с решетчатым ограждением, дополнительно содержит воздухопроводную трубу с узлами крепления к бункеру, источник инфракрасного излучения выполнен в виде установленного вертикально тела вращения, образованного зигзагообразной лентой из прецизионного сплава с высоким электрическим сопротивлением, вертикальная ось которого совпадает с вертикальными осями бункера и решетчатого ограждения, при этом решетчатое ограждение расположено между источником инфракрасного излучения и стенками бункера, источник инфракрасного излучения и решетчатое ограждение установлены внутри бункера и жестко соединены с воздухопроводной трубой, которая воздухозаборными патрубками, соединенными с ее нижней частью, связана с атмосферой, а твердый битум располагается между стенками бункера и решетчатым ограждением.

Такое выполнение устройства позволяет получать пленку расплава битума при заданном температурном режиме около 100^oC, что обеспечивает его обезвоживание, и предотвращает нагрев основной массы битума до температуры его размягчения и текучести t^o= 70-90^oC, а также позволяет практически моментально завершить плавление при получении достаточного количества жидкого битума и также быстро приступить к приготовлению следующей порции.

Режим, необходимый для расплава обращенной к излучателю поверхности битума на предотвращающий переход в текучее состояние основной массы твердого битума, обеспечивается за счет выбора режима облучения с плотностью, не превышающей 3 Вт/см², и постоянной вентилляции внутреннего объема устройства с целью охлаждения битума, не подвергаемого прямому ИК облучению.

На фиг. 1 представлено фронтальное сечение устройства; на фиг.2 - общий вид устройства в сборе (показан без крышки).

Бункер 1 dыполнен с крышкой 2, соединен фланцем с верхним фланцем конического днища 3 и установлен на подставке 4 с узлом 5 замены приемных термостатических емкостей 6. Коническое днище 3 бункера 1 выполнено с выпускным отверстием 8. Источник инфракрасного излучения-нагреватель 9 окружен цилиндрическим или конусообразным решетчатым ограждением 10, установлен вертикально на воздухопроводной трубе 11 и представляет собой электрический инфракрасный нагреватель, выполненный в виде тела вращения, например, цилиндрической или конической формы, который может быть выполнен из нескольких сегментов, образованных зигзагообразной лентой из прецизионного сплава с высоким электрическим сопротивлением, соединенных через блок управления 12 с источником электрического тока. Воздухопроводная труба 11 выполнена с воздухозаборными патрубками 13 и жестко соединена с нагревателем 9. Решетчатое ограждение 10 нижней частью опирается на верхнее (широкое) основание конического днища 3. Воздухозаборные патрубки 13 воздухопроводной трубы 11 выведены через отверстия в коническом днище 3 в атмосферу.

Устройство для плавления и очистки битума работает следующим образом.

В горловину бункера 1 подаются куски твердого битума 14, размером больше ячеек решетчатого ограждения 10, которые располагаются между стенками бункера 1 и решетчатым ограждением 10. На электрический инфракрасный нагреватель 9 подается электрическое напряжение через блок управления 12. Инфракрасное изучение поступает на поверхность кусков битума 14, который при достижении температуры плавления свободно стекает вниз на коническое днище 3. Во время стекания тонкой пленки расплавленного битума вода, содержащаяся в нем испаряется, а твердые примеси осаждаются на поверхности нерасплавленного битума и в верхней части конического днища 3, между ячейками решетчатого ограждения 10. Под выпускное отверстие 8 в узел 5 устанавливается приемная термостатическая емкость 6, в которую поступает расплавленный и обезвоженный битум. Емкость 6 может быть установлена до включения нагревателя 9. При наполнении емкости 6 до заданного уровня нагреватель 9 отключают, при этом плавление битума прекращается, а расплавленный обезвоженный и очищенный от твердых примесей битум стекает в емкость 6 и частично застывает на оставшихся кусках твердого битума и коническом днище 3. После окончания использования устройства оставшиеся куски битума удаляются через горловину после изъятия нагревателя 9 и решетчатого ограждения 10 с воздухопроводной трубой 11, а осажденные твердые примеси извлекаются со стенок и конического днища 3 бункеры 1.

Во время приготовления битума излучение нагревателя распространяется в обоих направлениях от сегментов нагревателя - наружу, на битум и внутрь. С целью предотвращения перегрева нагревателя, поддержания постоянной плотности ИК излучения на кусках битума, внутри бункера установлена, воздухопроводная труба 11, которая экранирует внутреннее изучение нагревателя и выводит излишек тепла из объема бункера.

Пары воды и другие газы удаляются из бункера через неплотности 7 крышки 2. По мере уменьшения количества твердого битума в бункере его объем пополняется.

За счет выполнения устройства из составных разъемных частей устройство высокомобильно и может быть быстро установлено вблизи места проведения работ, что исключает необходимость средств доставки, таких как цистерны, лебедки, шланги высокого давления и т.п.

Изобретение предназначено для приготовления жидкого битума в строительном производстве. Устройство для плавления и очистки битума содержит разъемные части-бункер с фланцем и крышкой; днище в форме перевернутого усеченного конуса с выпускным отверстием, верхним и нижним фланцами; источник инфракрасного излучения с решетчатым ограждением в форме усеченного конуса, установленный на воздухопроводной трубе, которая выполнена с воздухозаборными патрубками, и подставку с узлом замены приемных термостатических емкостей. Источник инфракрасного излучения выполнен в виде установленного вертикально тела вращения, образованного зигзагообразной лентой из прецизионного сплава с высоким электрическим сопротивлением, вертикальная ось которого совпадает с вертикальными осями бункера и решетчатого ограждения. Такое выполнение устройства обеспечивает повышение качества приготовленного битума, а также создание конструкции, обладающей высокой мобильностью, экономичностью и малой инерционностью. 2 ил.

Устройство для плавления и очистки битума, содержащее бункер с коническим днищем и крышкой, выполненный с горловиной и выпускным отверстием в днище, и источник инфракрасного излучения с решетчатым ограждением, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит воздухопроводную трубу с узлами крепления к бункеру, источник инфракрасного излучения выполнен в виде установленного вертикально тела вращения, образованного зигзагообразной лентой из прецизионного сплава с высоким электрическим сопротивлением, вертикальная ось которого совпадает с вертикальными осями бункера и решетчатого ограждения, при этом решетчатое ограждение расположено между источником инфракрасного излучения и стенками бункера, источник инфракрасного излучения и решетчатое ограждение установлены внутри бункера и жестко соединены с воздухопроводной трубой, которая воздухозаборными патрубками, соединенными с ее нижней частью, связана с атмосферой, а твердый битум располагается между стенками бункера и решетчатым ограждением.