Устройство для получения стабилизированного битумного вяжущего
DEVICE FOR OBTAINING A STABILIZED BITUMEN BINDER

Изобретение относится к области дорожно-строительных и строительных материалов, а именно к устройствам для получения битумного вяжущего для асфальтобетонных смесей при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов и путепроводов, а также для изолирующих и кровельных материалов.
Известен «Способ и устройство для получения битуминозных или смоляных эмульсий для покрытия поверхности дороги» (патент СССР на изобретение №45570, МПК 80 В25, 1935 г.), включающий непосредственное распределение эмульсий по разбрызгивателям, причем одну из составных частей эмульсии накачивают в смесительный инжектор, одновременно служащий и для засасывания другого компонента, а полученную в эмульсаторе смесь направляют под действием того же давления в распределительный трубопровод. Устройство для выполнения способа имеет насос, установленный между резервуаром для воды или битума и смесителем-инжектором, непосредственно соединенным с распределительным трубопроводом, заканчивающимся разбрызгивающим соплом.
Недостатком указанного устройства является невозможность реализации смешения с битумом твердых и/или волокнистых стабилизирующих компонентов.
Известна «Установка для модификации битума резиновой крошкой» (патент РФ на полезную модель №114324, МПК Е01С 19/10, 2012 г.), содержащая последовательно расположенные: воздушный компрессор, озонатор, магистраль озонсодержащего газа, бункер-смеситель для озонирования резиновой крошки, снабженный загрузочным устройством и устройством разгрузки-перегрузки, соединенным также с реактором-смесителем для модификации битума, который снабжен механическими мешалками, расположенными в объеме реактора, и загрузочным люком, а также контуром циркуляции жидкой смеси битума и резиновой крошки с помощью битумного насоса и системой косвенного обогрева.
Недостаток данной установки заключается в использовании азоносодержащего газа в технологическом процессе, что может нанести вред здоровью обслуживающему установку персоналу.
Известно «Устройство для производства модифицированного битумного вяжущего» (патент РФ на изобретение №2627392, МКП B01F 3/14, С10С 3/00, С08 95/00, 2017 г.), включающее емкость для смешивания битума с модифицирующими компонентами со змеевиками масляного обогрева, термоизоляцией, облицовкой гальванизированными металлическими листами, люком, шнеком подачи модифицирующих компонентов и скоростным трехлопастным смесителем с электроприводом, обогреваемые термомаслом входные и выходные трубы с шаровыми кранами для подачи, выдачи и/или циркуляции битума, смеси битума с модифицирующим компонентом и/или готового модифицированного битума, последовательно связывающие патрубок забора из емкости, электронасос с инвертером подачи смеси битума с модифицирующим компонентом в коллоидную мельницу, коллоидную мельницу и патрубок сброса в емкость, и электросистему управления, а также в качестве коллоидной мельницы содержащее пассивный гидродинамический диспергатор с каналом переменного сечения в герметичном корпусе для разгона и торможения смеси битума с модифицирующим компонентом и устройством в виде стержней, вызывающим кавитацию при его обтекании указанной смесью, выполненный обогреваемым, битумный фильтр, установленный между емкостью и насосом, датчик контроля температуры битума, установленный на стенку емкости ниже уровня заливки битума, и датчик контроля давления битума с разделительной мембраной, установленный на входе в диспергатор, узел промывки диспергатора в составе емкости для промывочного масла и масляного насоса, связанных трубами с входом и выходом диспергатора через трехходовые краны с обеспечением промывки диспергатора потоком масла в направлении, противоположном направлению потока через диспергатор в цикле модификации битума, а также смеситель с электроприводом в виде лопастного устройства в цилиндрическом внешнем корпусе с забором смеси битума и модификатора из верхних слоев модифицируемого битума и перемещением их в низ емкости.
Недостатком указанного устройства является его значительные сложность, энергозатратность и длительность технологического процесса.
Известен также способ получения модифицированного битумного вяжущего («Способ получения модифицированного битумного вяжущего», патент РФ на изобретение №2703205, МКП C08L17/00, C08L95/00, C08J11/00, C08J11/20, С10С3/02, C10G1/10, 2019 г.), заключающийся в предварительном нагреве битума до вязкого состояния и последующем введении в битум при постоянном его перемешивании модификатора, содержащего резиновую крошку из измельченных отработанных автомобильных шин и структурообразователь, отличающийся тем, что модификатор, составляющий 3,0-10,0 мас. % от битума, дополнительно включает совмещение битума, нагретого до температуры 140-160°С, и структурирующей добавки, в качестве которой применяют текстильный кордный пух, с резиновой крошкой, активированной раствором каучуков в углеводородном масле, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
текстильный кордный пух
7,0-20,0
битум
5,0-30,0
активированная резиновая крошка - остальное,
2
причем смешивание компонентов осуществляют в высокоскоростном смесителе при линейной скорости в точке максимального диаметра его рабочих органов не менее 15 м/с в течение 15-100 секунд, а резиновую крошку предварительно подвергают механическому тонкому измельчению до частиц с максимальным размером не более 1,5 мм и величиной удельной геометрической площади поверхности частиц не менее 7000 см/г и смешиванию с раствором каучуков в углеводородном масле в тихоходном смесителе при следующем соотношении компонентов, мас. %:
раствор каучуков в углеводородном масле
5,0-30,0
резиновая крошка
остальное,
с последующим вылеживанием в течение 10-28 часов, а раствор каучуков в углеводородном масле предварительно получают в диссольвере со скоростью вращения рабочих органов 50-400 об/мин в течение 0,5-2 часов при температуре 130-150°С при следующем соотношении компонентов, мас. %:
насыщенный низкомолекулярный карбоцепной каучук
5,0-20,0
ненасыщенный высокомолекулярный карбоцепной каучук
3,5-10,0
углеводородное масло
остальное,
при этом смешивают битум с модификатором в тихоходном смесителе при температуре 150-170°С в течение 120-180 секунд.
В описании упомянутого патента РФ на изобретение №2703205 приведено принятое за прототип устройство для реализации способа получения модифицированного битумного вяжущего.
Устройство содержит соединенные последовательно, вальцы, первый тихоходный смеситель контейнер, высокоскоростной смеситель, второй тихоходный смеситель, а также диссольвер и гранулятор, причем выход диссольвера подключен ко второму входу первого тихоходного смесителя, причем на второй вход высокоскоростного смесителя и на второй вход второго тихоходного смесителя производится подача битума, на третий вход высокоскоростного смесителя осуществляется подача текстильного кордного пуха, а выход высокоскоростного смесителя связан с входом гранулятора, при этом на вход вальцев подается резиновая крошка, а в диссольвер через соответствующие входы подаются каучуки карбоцепные и углеводородное масло.
Недостаток прототипа связан с низкой производительностью устройства вследствие отсутствия согласованной работы отдельных его узлов, работающих в повторно-кратковременных режимах с разными длительностями рабочих отрезков времени.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в ускорении процесса приготовления стабилизированного битумного вяжущего за счет его автоматизации.
Технический результат достигается тем, что устройство для получения стабилизированного битумного вяжущего, включающее соединенные последовательно высокоскоростной смеситель и тихоходный смеситель, и гранулятор, вход которого связан с выходом высокоскоростного смесителя, дополнительно содержит блок подготовки битума, два блока дозирования битума, блок дозирования текстильного кордного пуха, блок дозирования гранулированной стабилизирующей композиции, блок хранения стабилизированного битумного вяжущего и управляющий контроллер, при этом первые входы первого и второго блоков дозирования битума объединены и соединены с выходом блока подготовки битума, выход первого блока дозирования битума подключен к первому входу высокоскоростного смесителя, вторым входом связанного с выходом блока дозирования текстильного кордного пуха, выход второго блока дозирования битума подсоединен ко второму входу тихоходного смесителя, выходом соединенного с входом блока хранения стабилизированного битумного вяжущего, а к третьему входу тихоходного смесителя подключен выход блока дозирования гранулированной стабилизирующей композиции, связанного входом с выходом гранулятора, а выход управляющего контроллера связан по двунаправленному каналу связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами с входом блока подготовки битума, со вторым входом первого блока дозирования битума, с третьим входом высокоскоростного смесителя, со вторым входом гранулятора, с входом блока дозирования текстильного кордного пуха, со вторым входом блока дозирования гранулированной стабилизирующей композиции, с четвертым входом тихоходного смесителя и со вторым входом второго блока дозирования битума.
На фиг.1 приведена блок-схема устройства для получения стабилизированного битумного вяжущего.
Устройство включает соединенные последовательно высокоскоростной смеситель 1 и тихоходный смеситель 2, а также гранулятор 3. Выход высокоскоростного смесителя 1 связан с первым входом гранулятора 3.
Дополнительно в устройство введены блок подготовки битума 4, первый блок дозирования битума 5, второй блок дозирования битума 6, блок дозирования текстильного кордного пуха 7, блок дозирования гранулированной стабилизирующей композиции 8, блок хранения стабилизированного битумного вяжущего 9 и управляющий контроллер 10.
Первые входы первого блок дозирования битума 5 и второго блока дозирования битума 6 объединены и соединены с выходом блока подготовки битума 4. Выход первого блока дозирования битума 5 подключен к первому входу высокоскоростного смесителя 1, вторым входом связанного с выходом блока дозирования текстильного кордного пуха 7. Выход второго блока дозирования битума 6 подсоединен ко второму входу тихоходного смесителя 2, выходом соединенного с входом блока хранения стабилизированного битумного вяжущего 9. К третьему входу тихоходного смесителя подключен выход блока дозирования гранулированной стабилизирующей композиции 8, связанного входом с выходом гранулятора 3.
Выход управляющего контроллера связан по двунаправленному каналу связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами с входом блока подготовки битума 4, со вторым входом первого блока дозирования битума 5, с третьим входом высокоскоростного смесителя 1, со вторым входом гранулятора, с входом блока дозирования текстильного кордного пуха 7, со вторым входом блока дозирования гранулированной стабилизирующей композиции 8, с четвертым входом тихоходного смесителя 2 и со вторым входом второго блока дозирования битума 6.
Устройство работает следующим образом.
Управляющий контроллер 10 формирует/корректирует задание для блока подготовки битума 4 на требуемую температуру битума, а блок подготовки битума 4 обеспечивает нагрев/подогрев и постоянное перемешивание битума.
Управляющий контроллер 10 также формирует/корректирует задание для высокоскоростного смесителя 1 на длительность и пропорцию смешения в нем битума с текстильным кордным пухом и запускает процесс смешения. Подачу битума в высокоскоростной смеситель 1 (на вход 1) обеспечивает первый блок дозирования битума 5, имеющий возможность измерения массы подаваемого битума, а подачу текстильного кордного пуха в высокоскоростной смеситель 1 (на вход 2) выполняет блок дозирования текстильного кордного пуха 7, имеющий возможность измерения массы подаваемого текстильного кордного пуха.
Смешение в высокоскоростном смесителе 1 битума с текстильным кордным пухом производится с целью капсулирования битумом текстильного кордного пуха, т.е. приобретения им свойства сродства к любым типам битумов.
Капсулированный битумом текстильный кордный пух представляет собой слабосыпучую стабилизирующую композицию для битумного вяжущего.
Текстильный кордный пух, получаемый при механическом измельчении автомобильных шин существенно повышает вязкость битумного вяжущего, а его дешевизна (≈3-5 руб./кг) положительно сказывается на эффективности производства стабилизированного битумного вяжущего. Случайная пространственная зигзагообразная форма отрезков мононитей в текстильном кордном пухе, являющаяся следствием особенностей механического измельчения автомобильных шин, значительно усиливает его армирующее действие в битумном вяжущем.
С выхода высокоскоростного смесителя 1 стабилизирующая композиция поступает в тихоходный смеситель 2 (на вход 1), имеющий возможность дозирования и измерения массы стабилизирующей композиции.
Управляющий контроллер 10 формирует/корректирует задание для тихоходного смесителя 2 на длительность и пропорцию смешения в нем битума со стабилизирующей композицией и запускает процесс смешения. Подачу битума в тихоходный смеситель 2 (на вход 2) осуществляет второй блок дозирования битума 6, имеющий возможность измерения массы подаваемого битума. По окончании процесса смешения стабилизированное битумное вяжущее с выхода тихоходного смесителя 2 направляется в блок хранения стабилизированного битумного вяжущего 9 для обеспечения нагрева/подогрева и постоянного перемешивания стабилизированного битумного вяжущего перед отгрузкой потребителю.
Поскольку длительность смешения компонентов в высокоскоростном смесителе 1 существенно меньше длительности смешения компонентов в тихоходном смесителе 2, то в случае невозможности осуществления подачи стабилизирующей композиции в тихоходный смеситель 2 например, вследствие не завершения процесса смешения, она полностью направляется в гранулятор 3 для гранулирования и хранения перед отгрузкой потребителю, а также при необходимости ее использования для получения стабилизированного битумного вяжущего. В этом случае подача гранулированной стабилизирующей композиции в тихоходный смеситель 2 (на вход 3) осуществляется по команде контроллера управления 10 через блок дозирования гранулированной стабилизирующей композиции 8.
Контроллер управления 10, контролируя и координируя работу отдельных блоков и модулей устройства, обеспечивает оптимизацию технологического процесса получения стабилизированного битумного вяжущего.
Таким образом, учитывая предлагаемую оптимизацию технологического процесса приготовления стабилизированного битумного вяжущего за счет согласованной работы составных частей устройства, его реализация позволяет обеспечить высокую производительность устройства для получения стабилизированного битумного вяжущего.