Устройство для нагрева дорожных покрытий Советский патент 1992 года по МПК E01C23/06 

Изобретение относится к технологии дорожно-строительных работ, в частности к устройствам для нагрева асфальтобетонных покрытий, и может быть использовано также для отверждения свежеуложенного бетона.

Известно устройство для разогрева асфальтобетонных покрытий, содержащее раму с ходовой частью, расположенный на ней генератор СВЧ-энергии и горизонтально расположенный излучатель, выполненный в виде пластин, прикрепленных к раме при помощи изолирующих стоек 1.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для прогрева свежеуложенного бетона, содержащее соединенный с источником СВЧ-энергии облучатель в виде волновода с прямоугольной щелью, расположенной между размещенными в нем поршнем и согласующим элементом в виде набора чередующихся пластин с различной диэлектрической проницаемостью 2,

Недостатком указанных устройств является малая эффективность прогрева из-за

сильного отражения электромагнитного излучения от нагреваемой поверхности.

Целью изобретения является увеличение эффективности нагрева на заданную глубину.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для нагрева дорожных покрытий, содержащем генератор электромагнитной энергии и соединенный с ним излучатель, последний выполнен в виде отрезка спиральной замедляющей системы с поперечным сечением в форме сегмента, обращенного основанием к нагреваемой поверхности, накрытой экраном корытообразной формы, причем выбор длины электромагнитной волны определяется соотношением

Я 2 п п (д + W), где д - толщина прогреваемого слоя;

W - зазор между основанием сегмента и прогреваемой поверхностью;

п - замедление электромагнитной волны

Таким образом, в предлагаемом устройстве увеличивается взаимодействие элект(/

С

ч со

СП

VJ ю

ромагнитной волны с нагреваемой поверхностью благодаря поверхностному характеру волны между излучателем и поверхностью, эффективность взаимодействия также достигается за счет увеличения площади взаимодействия, так как спираль в основании имеет плоскую поверхность, появляется возможность задания глубины прогрева путем выбора замедления волны в излучателе.

На фиг. 1 изображен излучатель, общий вид; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение.

Устройство содержит источник СВЧ- энергии (не показан) и излучатель, включающий металлический экран 1 корытообразной формы с радиусом d, концентрически расположенную с ним спираль 2, выполненную из проводника с шагом h. Поперечное сечение спирали 2 имеет вид сегмента с радиусом b и основанием шириной Н, обращенным к поверхности прогреваемого покрытия 3. Входной конец 4 спирали 2 соединен с генератором электромагнитных колебаний (не показан), а выходной конец 5 спирали 2 соединен с экраном 1. Длина спирали 2 выбирается из условия обеспечения достаточно полного поглощения электромагнитной энергии в прогреваемой поверхности 3. Зазор W от основания спирали 2 до прогреваемой поверхности 3 выбирается не более Я/2 тгп, где А- длина волны; п - замедление электромагнитной волны.

Устройство работает следующим образом.

Электромагнитная энергия, поступающая на входной конец 4 спирали 2, распространяется в пространстве внутри и вокруг спирали 2, захватывая покрытие 3. Благодаря электромагнитным потерям в материале покрытия 3 происходит постепенное поглощение электромагнитной энергии, характеризующееся коэффициентом погонного затухания Кз. Величина последнего в децибелах пропорциональна отношению потока мощности в замедляющей системе 2 Поэтому чем меньше зазор W, тем больше Кз Общее затухание волны равно Кз 1 Так как энергия замедленной волны концентрируется около поверхности замедляющей системы, причем это распределение характеризуется экспоненциальным спадом от поверхности замедляющей системы с показателем экспоненты 2тгп/А и, следовательно, областью сосредоточения энергии волны можно считать область толщиной А/2 яп, то толщина прогреваемого слоя д равна А/2 W.

Таким образом, выбирая длину волны А и замедление п, можно обеспечить заданную толщину прогрева.

Радиус d экрана 1 выбирается из условия обеспечения требуемого для согласия с

генератором волнового сопротивления z0. Последнее может быть рассчитано по следующей приближенной формуле

z0 377(d-b)/h. Для обеспечения равномерности нагрева длина витков спирали z, как правило, выбирается существенно меньше А и не должна быть равна А/2. Замедление п приблизительно равно отношению периметра одного витка спирали 2 к ее шагу h.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемое устройство увеличивает взаимодействие электромагнитной волны с нагреваемой поверхностью благодаря поверхностному характеру волны, что, в конечном итоге, значительно увеличивает КПД устройства.

Формула изобретения Устройство для нагрева дорожных покрытий, содержащее генератор электромагнитных колебаний и соединенный с ним излучатель, отличающееся тем, что, с целью увеличения эффективности нагрева на заданную глубину, излучатель выполнен в виде спирали, накрытой экраном корытообразной формы, при этом спираль в поперечном сечении имеет очертание, повторяющее форму экрана, а длина L витка и шаг h спирали определяют из зависимости L - . Я

7Т 2л(д+Щ

где А-длина волны ь пространстве; д - толщина прогреваемого слоя; W - зазор между спиралью и обрабаты50

ваемой поверхностью.

Использование: нагрев асфальтобетонных покрытий при их ремонте и ускорение твердения свежеуложенного бетона. Сущность изобретения: устройство содержит генератор электромагнитных колебаний и соединенный с ним излучатель, который выполнен в виде спирали, накрытой экраном корытообразной формы. Спираль в поперечном сечении имеет очертания, повторяющие форму экрана. Приводится математическая зависимость для определения длины витка и шага спирали. 2 ил.

Фаг. 7

фиг. 2