Способ борьбы со снежно-ледяными образованиями и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК E01H5/12 

3

Известное устройство, позволяющее осуществить новый слоеоб,снабжено установленным на раме вакуумным насосом, сообщенным с бункером и дополнительным теплообменником, связанным с источником тепла и установленным за пределами бункера, при этом указанный излучатель установлен на смонтированных на раме направляющих.

Основной недостаток - расплавление снежно-ледяной массы, предварительно отделенной от дорожного покрытия, что требует предварительного разрушения снежно-ледяной массы,например, механическим скалыванием и подачи этой массы в бункер в область действия ультразвукового и теплового полей. При этом существенно снижается производительность и ухудшается качество очистки дорожных покрытий, повышается энергоемкость процесса очистки из-за разделения операций отделения снежно-ледяной массы от покрытия, ее транспортировки и расплавления. Кроме того, отсутствует операция осушения дорожного покрытия после удаления снежно-ледяной массы, что сохраняет ледяную пленку на поверхности покрытия.

Цель изобретения - повышемие эффективности способа и устройства очистки дорожных покрытий.

Для этого в способе размягченную массу отсасывают в поле ультразву-. ковых колебаний и одновременно подводят к ней тепло.

Для достижения указанной цели устройство снабжено установленным на раме вакуумным насосом, сообщенным с бункером и дополнительным теплообменником, связанным с источником тепла и установленным за пределами бункера, при этом указанный излучатель установлен в смонтированных на раме направляющих с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, подпружинен относительно рамы и связан с последней посредством силового цилиндра, а в излучателе выполнены продольные каналы, сообщающие его рабочую поверхность с бункером через трубопровод, проходящий через тепловое поле дополнительного теплообменника.

При поисковых экспериментальных исследованиях, проведенных в МАДИ, обнаружено, что наложение колебаний ультразвуковой частоты на снежно38 4

ледяную массу (например, чистый лед, снежно-ледяной накат, уплотненный снег и т.п.), прочно примерзшую к поверхности асфальтобетонного покрытия, приводит к мгновенному размягчению этой массы до текучего кашеобразного состояния без существенного увеличения температуры, т.е. при температуре ниже точки плавления массы. Снятие ультразвукового поля вновь приводит к смерзанию снежно-ледяной массы. Данный эффект свидетельствует о том, что ультразвуковые колебания разрушают кристаллические связи 5 внутри снежно-ледяной массы, которые при снятии колебаний- восстанавливаются за счет отрицательной температуры снежно-ледяной массы и дорожного покрытия.

Q Вакуумирование размягченной снежно-ледяной массы традиционным способом невозможно, так как при выходе массы из ультразвукового поля она смерзается, что приводит к закупор- ке трубопроводов.

Однако Вакуумирование в ультразвуковом поле позволяет сохранить жидкотекучесть снежно-ледяной массы вплоть до момента подвода тепла, когда происходит термичческое расплавление массы, сопровождающееся повышением ее температуры выше точки замерзания.

Одновременно аакуумирование обеспечивает уменьшение критической температуры плавления .снежно-ледяной массы в тепловом поле. Кроме того, распространение ультразвуковых колебаний внутрь дорожного покрытия обеспечивает нагрев и осушение последнего.

На фиг. 1 схематично показано устройство для осуществления способа борьбы со снежно-ледяными образованиями; на фиг. 2 - вертикальный 5 разрез магнитострикционного излучателя ультразвуковых колебаний.

Устройство для очистки дорожных покрытий от снега и льда смонтиро-, вано на раме 1 и содержит герметичный бункер 2 с источником 3 тепла, например водяным котлом. С источником тепла 3 соединен смонтированный внутри герметичного бункера 2 теплообменник 4, обеспечивающий 55 посредством управляемых кранов 5 замкнутую и разомкнутую циркуляцию теплоносителя. В передней части рамы 1 смонтирован генератор 6 электрических колебаний, соединенный электрическими цепями с магнитострикционным излучателем ультразвуковых колебаний 7, который установлен в направляющих 8 и снабжен пружиной сжатия 9 и подъемным., гидроцилиндром 10. Магнитострикционный излучатель 7 обращен рабочей поверхностью в сторону дорожного покрытия 11, и в нем выполнены продольные каналы 12 (фиг. 2), которые через полость 13 и центральный канал I соединены с трубопроводом 15. Трубопровод 15 соединен с герметичным бункером 2, верхняя часть которого соединена трубопроводом 16 с вакуумным насосом 17. В задней части герметичного бункера 2 смонтировано устройство 18 для слива жидкости. Источник 3 тепла соединен с допол нительным теплообменником 19, смонти рованным на трубопроводе 15 между магнитострикционным излучателем 7 и герметичным бункером 2. Магнитострикционный излучатель 7 в рабочем положении прижат посредством пружины 9 к поверхности снежно-ледяной массы 20, примерзшей к дорожному покрытию 11 СФиг. 2). При очистке дорожного покрытия от снега и льда гидроцилиндр 10 устанав ливается в плавающее положение, и ма нитострикционный излучатель 7 под действием пружины 9 перемещается вни в направляющих 8 до упора в снежноледяную массу 20. Включением генератора 6 электрических колебаний обеспечивается .создание на магнитострикционном излучателе 7 механических ко лебаний ультразвуковой частоты,которые распространяются внутрь снежноледяной массы 20 и размягчают ее в виде жидкотекучей ванны 2Г (фиг. 2). Вакуумный насос 17 создает разрежение в герметичном бункере 2, посредством трубопровода 15 в каналах 12 и I магнитострикционного излучателя 7. Под действием вакуума размягченная ультразвуковыми колебаниями снежно-ледяная масса из ванны 21 поднимается вверх в ультразвуковом поле по каналам 12 и 1 магнитострик ционного излучателя 7 и поступает в трубопровод 15. Трубопровод 15 подогревается дополнительным теплообменником 19, через который проходит теплоноситель, например,, горячая вода от источника

3 тепла. Температура снежно-ледяной массы в трубопроводе 15 увеличивается, что препятствует замерзанию этой массы в трубопроводе. Окончательное

таяние снежно-ледяной массы происходит в герметичном бункере 2 при замкнутой циркуляции теплоносителя через теплообменник k и разомкнутой циркуляции непосредственно через герметический бункер 2.

Рама 1 перемещается вдоль поверхности дорожного покрытия 11, полностью удаляя снежно-ледяную массу 20. Под действием ультразвуковых колебаНИИ одновременно происходит нагрев поверхности дорожного покрытия t1, обеспечивающий интенсивное испарение остатков влаги с поверхности покрытия и осушение последнего.После окончания цикла работы генератор 6 и вакуумный насос 17 выключаются. Магнитострикционный излучатель 7 поднимается гидроцилиндром 10 в транспортное положение, и производится транспортировка воды в герметичном бункере в месте слива, например специальном отстойнике. При температуре воздуха выше возможен слив воды в колодцы ливневой канализации. Слив воды из герметичного бункера 2 обеспечивается устройством 18, например гидроуправляемой шиберной задвижкой. Таким образом, предлагаемый способ ДОРО «чь1х покрытии от сне го и льда осуществляется в следующей последовательности: накладывают ультразвуковые колебания на снежно-ледяную массу непосредственно на поверхность дорожного покрытия и одновременно удаляют размягченную снежно-ледяную массу вакуумироеанием 7 в ультразвуKdBOM поле, подводят тепло к снежноледяной массе в замкнутом объеме, производят ее растапливание и одновременно осушают поверхность дорожного покрытия нагревом его в ультразвуковом поле. Преимущество предлагаемого способа и устройства для его осуществления заключается в предварительном размягчении ультразвуковыми колебаниями снежно-ледяной массы непосредственно на поверхности дорожного покрытия, что предохраняет поверхность покрытия от механических разрушений и обеспечивает последующее осушение покрытия нагревом в ультразвуковом поле,- а также одновременное удаление размягченной снежно-ледяной массы с покрытия вакуумированием в ультразвуковом поле, что обеспечивает транспортировку снежно-ледяной массы без предварительного ее нагревания для последующего расплавления подводом тепле в замкнутом объеме и исключает возможность, замерзания снежно-ледяной массы в трубопроводах после выхода из области действия ультразвукового поля. Кроме того, расплавление снежно-ледяной массы подводом тепла в замкнутом объеме в условиях вакуума снижает температуру плавления этой массы и умень шает энергоемкость рабочего процесса устройства. Применение предлагаемого способа может обеспечить улучшение качества очистки дорожных покрытий от снега и льда до 100%, повысить в 2-2,5 раза долговечность дорожных покрытий, существенно снизить расход пес ка и хлоридов на зимнее содержание дорог и уменьшить загрязнение окружающей среды. Устройство может также быть использовано при ремонте асфальтобетонных покрытий дорог в летнее время за счет разогрева поверхности ас фальтобетона наложением ультразвуковых колебаний, что может существенно снизить приведенные удельные затраты при эксплуатации машин данного типа. Формула изобретения 1. Способ борьбы со снежно-ледян ми образованиями, преимущественно н орожных покрытиях, заключающийся в ом, что ослабляют межкристаллические связи массы снега и льда наложением льтразвуковых колебаний в замкнутом бъеме, размягчая эту массу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, размягченную массу отсасывают в поле ультразвуко-; вых колебаний и одновременно подводят к ней тепло. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее размещенные на раме бункер, излучатель ультразвуковых колебаний и источник тепла с теплообменником, смонтированным в бункере, о т ли чающее с я тем, что оно снабжено установленным на раме вакуумным насосом, сообщенным с бункером и дополнительным теплообменником, связанным с источником тепла и установленным за пределами бункера, при этом указанный излучатель установлен в смонтированных на раме направляющих с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, подпружинен относительно рамы и связан с последней посредством цилиндра, а в излучателе выполнены продольные каналы, сообщающие его рабочую поверхность с бункером через трубопровод, проходящий через тепловое поле дополнительного теплообменника. Источникиинформации, принятые во внимание при экспертизе 1. Карабан Г.Л. и др. Машины для содержания и ремонта автомобильных дорог и аэродромов. М., Машиностроение, 1975, с. 189-190.