УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ
DEVICE TO CREATE ROAD SURFACE

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для создания дорожных покрытий из холодных органо-минеральных материалов с дисперсными вяжущими, преимущественно в условиях интенсивного движения транспорта, в том числе на тех участках, где невозможно закрыть движение на длительный период времени - на несколько часов, суток, недель.
Проблемы дефицита энергоресурсов и загрязнения окружающей среды промышленными выбросами в настоящее время приобретают мировое значение, поэтому более эффективными представляются технические устройства, обеспечивающие применение альтернативных методов укладки и ремонта дорожных покрытий холодного приготовления, что исключает ряд недостатков, присущих производству и применению органо-минеральных смесей горячего приготовления, а именно позволяет экономить тепловую и электрическую энергию, практически полностью исключить экологический ущерб, улучшить условия труда и др.
Известны устройства и установки для создания дорожных покрытий и их ремонта, использующие термообработку дорожных покрытий:
- устройства для термической обработки грунта [авторские свидетельства SU на изобретения №359335, №521377, №626142];
- установки для термического укрепления верхнего слоя грунта [авторские свидетельства SU на изобретения №1010173, №1350223];
- устройства для обогрева бетонных поверхностей [авторские свидетельства SU на изобретения №377496, №595269];
- устройства для прогрева свежеуложенных бетонных смесей [авторские свидетельства SU на изобретения №700506, №781191];
- «Устройство для разогревания асфальтобетонных покрытий дорог» [авторское свидетельство SU на изобретение №94295];
- устройства для нагрева асфальтобетонного дорожного покрытия [патент RU на изобретение №2093635, патент RU на изобретение №2100519], в которых в качестве нагревательных элементов используют СВЧ-излучатели.
Перечисленные устройства по тем или иным причинам не решают поставленной в данной заявке задачи - экономично по количеству затраченного энергоносителя и по времени выполнения работ получить качественное дорожное покрытие с обеспечением его высокой прочности. Так СВЧ-излучатели до настоящего момента не получили широкого распространения в дорожной отрасли в силу высокой стоимости устройств и трудоемкости использования, а также необходимости введения дополнительных средств индивидуальной защиты работающего персонала. Для применения данных устройств необходимо иметь высококвалифицированный подготовленный персонал. Поэтому перечисленное не позволяет использовать технику СВЧ в каждодневной практике строительства и ремонта покрытий автомобильных дорог.
Известно также устройство для прогрева свежеуложенных бетонных смесей [патент RU на изобретение №2165847], содержащее раму, установленную на колеса, для привода которой в движение используется двигатель Стерлинга. На ней смонтирован источник тепловой энергии в виде кольцевого газового коллектора с форсунками, установленными в плоскости, параллельной покрытию.
Недостатком данного устройства является увеличение теплозатрат на проведение прогрева покрытия, поскольку отсутствует контакт высокотемпературной части факела - его вершины с покрытием. К недостаткам двигателя Стерлинга следует отнести большие габариты и массу, высокую стоимость работ по сравнению с поршневыми двигателями. Кроме того, устройство не обеспечивает равномерный прогрев покрытия и в нем отсутствует система контроля за температурой покрытия.
Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является линейка-нагреватель для разогрева отдельных небольших мест и краев дорожного покрытия, представляющая собой тележку, на которой установлен блок горелок инфракрасного излучения и баллон с газом [Дорожные асфальтобетонные технологии: Пособие асфальтобетонщику. - М.: МАКС Пресс, 2000, с.70-71].
К недостаткам данного устройства относится высокая его инертность, длительность разогрева покрытия до рабочей температуры, большой расход энергоносителя, необходимость частой замены дорогостоящих и легкобьющихся в условиях дорожного строительства инфракрасных разогревателей. При использовании устройств с инфракрасным излучением высока вероятность неравномерного нагрева покрытия, так как определенные зоны асфальтового покрытия поглощают излучение, например масляные пятна, а другие отражают, например, наполнитель светлого цвета.
Задачей заявляемого устройства является повышение эффективности работы установки без увеличения его стоимости при сокращении времени разогрева участка дорожного покрытия из холодных органоминеральных смесей с диспергированными органическими вяжущими.
Сущность заявляемого устройства для создания дорожного покрытия, включающего установленную на шасси перемещаемую раму с жесткой сцепкой в виде металлической штанги на асфальтоукладчик, размещенный на верхней стороне рамы источник питания, соединенный посредством коллектора с нагревателями, закрепленными с помощью держателей и обращенными в сторону дорожного покрытия, защитный элемент нагревателей в виде кожуха с отверстиями для отвода продуктов сгорания и датчик температуры, заключается в том, что оно снабжено рассекателем пламени, расположенным с нижней стороны рамы и выполненным в виде ряда сеток из жаропрочного металла, установленных друг над другом со сдвигом отверстий соседних сеток, а датчик температуры выполнен в виде термопары роликового типа, установленной с возможностью касания покрытия.
Заявляется также устройство с вышеперечисленными признаками, которое снабжено, по крайней мере, одним вальцом, внешняя рабочая поверхность которого имеет неоднородности с возможностью придания шероховатости дорожному покрытию в виде углублений.
Кроме того, заявляется также устройство с вышеперечисленными признаками, в котором каждый из вальцов имеет набор съемных внешних рабочих поверхностей с заданными размерами и видами неоднородностей в виде углублений.
Заявляется также устройство с вышеперечисленными признаками, в котором датчик температуры имеет вывод на потенциометр, установленный за пределами заявляемого устройства.
Технический результат заключается в решении поставленной выше задачи. Одновременность выполнения уплотнения покрытия и термообработки покрытия одним общим оборудованием достигается с помощью заявляемого в данной заявке устройства и помещением этих блоков (которые обеспечивают синхронность действий), на одной перемещаемой раме, находящейся в прочной жесткой сцепке с асфальтоукладчиком описанного ниже.
Возможность заявленной установки и ее главных узлов одновременно выполнять уплотнения и термообработку позволяет экономить энергозатраты, трудозатраты и свести время производства работ на обрабатываемом участке до нескольких минут.
Отличительный элемент заявляемого устройства - набор сеток из жаропрочного металла, составляющих рассекатель пламени, установленных в нижней части рамы под нагревателями. Рассекатель пламени обеспечивает равномерный нагрев пламенем поверхности свежеуложенных покрытий из холодных органо-минеральных смесей с диспергированными органическими вяжущими. Для контроля температуры покрытия устройство снабжено датчиком температуры, который касается покрытия и установлен подпружинено, что позволяет определять температуру покрытия на участках покрытия с неровностями.
Заявляемое изобретение поясняется с помощью фиг.1 - общей конструктивной схемы и фиг.2 - схематичного изображения устройства для создания дорожного покрытия, вид сзади. Обе представленные фигуры имеют разрезы. Детали, входящие в устройство, обозначены позициями:
1 - шасси;
2 - рама;
3 - штанги;
4 - асфальтоукладчик;
5 - защитный шкаф;
6 - источник питания;
7 - коллекторы;
8 - нагреватели;
9 - рассекатель пламени;
10 - кожух;
11 - держатели;
12 - эжекторы;
13 - валец;
14 - съемная рабочая поверхность вальца;
15 - перегородка;
16 - вентилятор;
17 - откидная крышка;
18 - гибкие фартуки;
19 - отверстия для отвода продуктов сгорания;
20 - датчик температуры;
21 - гидроцилиндры.
Устройство включает в себя установленную на шасси 1 перемещаемую металлическую раму 2, имеющую жесткую сцепку в виде металлической штанги 3 к асфальтоукладчику 4. Асфальтоукладчик 4 не является частью, входящей в заявляемое устройство. Длина металлической штанги 3 составляет не менее половины габаритной ширины асфальтоукладчика 4. Конструкции сцепных звеньев (не показаны) обеспечивают движение установки по траектории асфальтоукладчика 4 с фиксированным интервалом между ними. Ширина рамы зависит от ширины обрабатываемой поверхности и, как правило, составляет 1,4 - 4 метра. Максимально возможная длина рамы 5 метров. В верхней части рамы 1 размещен находящийся в защитном шкафу 5 источник питания 6, соединенный посредством коллекторов 7 с нагревателями 8, обращенными в сторону дорожного покрытия, т.е. вниз. В качестве нагревателей могут быть использованы газовые или жидкотопливные горелки. Регулирование температурного режима нагрева поверхности покрытия производят путем изменения количества энергоносителя, поступающего к нагревателям 8. Изменять количество поступающего к нагревателям 8 газообразного энергоносителя можно, например, с помощью вентиля, жидкого - с помощью насоса. Отличительный элемент заявляемого устройства - набор сеток из жаропрочного металла, составляющих рассекатель пламени 9, установленных в нижней части рамы 2 под нагревателями 8. Рассекатель пламени 9 обеспечивает равномерный нагрев пламенем поверхности свежеуложенных покрытий из холодных органо-минеральных смесей с диспергированными органическими вяжущими. Для снижения теплопотерь, защиты персонала и защиты пламени от угасания блок нагревательных элементов 8 и рассекатель пламени 9 закрыты теплоизолирующим кожухом 10 из жаростойкого материала с открытым дном. В верхней части кожуха 10 выполнены отверстия для нагревателей 8, которые закреплены в них с помощью металлических держателей 11. При использовании газообразного или жидкого энергоносителя подсос необходимого для горения воздуха осуществляется расположенными над кожухом 10 эжекторами 12 нагревателей 8. В задней по ходу движения части рамы 2 с помощью подшипников качения (не показаны) зафиксирован валец 13, обеспечивающий создание шероховатой поверхности при перемещении его по разогретому покрытию. На вальце 13 могут устанавливаться съемные поверхности 14 с различной глубиной неоднородностей, что позволяет получать различную глубину выступов шероховатости. В полости кожуха 10 установлена вертикальная перегородка 15, выполненная из материала кожуха, разделяющая его на две зоны. В первой зоне по ходу движения установки происходит нагрев покрытия, в другой зоне с помощью вальца 13 происходит создание шероховатой поверхности прогретого до 120-170°С покрытия. В центре перегородки установлен вентилятор 16, засасывающий продукты сгорания из области горения в область создания шероховатой поверхности покрытия, где они обогревают до температуры 120-140°С съемную поверхность 14 вальца 13, что обеспечивает исключение налипания на поверхность вальца материала покрытия. Над вальцом 13 в кожухе 10 предусмотрена откидная крышка 17, выполненная из материала кожуха, что позволяет непосредственно на месте производства работ производить замену или очистку съемной рабочей поверхности 14 вальца 13. Для снижения теплопотерь на кожухе 10 по периметру области нагрева в зоне контакта с покрытием подвешены гибкие фартуки 18 с возможностью их вертикального перемещения. По периметру кожуха 10 в области создания шероховатости выполнен ряд отверстий 19 для отвода отходящих газов. Устройство снабжено системой контроля температуры покрытия, соединенной с находящимся в кабине машиниста асфальтоукладчика потенциометра, соединенного электрическим проводом с установленным в полости кожуха на вертикальной перегородке 15 датчиком температуры 20 в виде термопары роликового типа. Датчик температуры 20 касается покрытия и установлен подпружинено, что позволяет определять температуру покрытия на участках покрытия с неровностями. Шасси 1 снабжено гидроцилиндрами 21, что обеспечивает возможность регулирования высотного положения рамы 2 относительно покрытия. Гидроцилиндры 21 соединены шлангами с гидронасосом асфальтоукладчика 4.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Топливо к нагревателям 8 сначала подают слабой струей, постепенно увеличивая его подачу до нормальной, что делают во избежание угасания пламени. Зажигают горелки с помощью электрозапальника. Через 20-80 сек после включения нагревателей 8, когда температура покрытия достигает порядка 120-170°С с помощью гидропривода поднимают заднее по ходу движения шасси 1, при этом часть веса устройства переносится на валец 13. Переднее по ходу движения шасси 1 с помощью гидропривода поднимают на высоту, обеспечивающую параллельность блока нагревательных элементов 8 с покрытием. Далее асфальтоукладчик 4 начинает перемещать заявляемое устройство следом за собой с постоянной скоростью 2-5 м/мин. При этом одновременно с уплотнением выравнивающей плиты асфальтоукладчика 4 производят нагрев поверхности покрытия нагревательными элементами до 120-170°С и создают шероховатость покрытия неоднородной рабочей поверхностью 14 вальца 13, которая во избежание налипания на нее материала покрытия обогревается продуктами сгорания. После остывания покрытия до температуры воздуха на нем образуется шероховатый защитный слой из сформировавшегося материала покрытия толщиной 15-20 миллиметров с высотой выступов шероховатости порядка 5-10 миллиметров.
В случае перерывов в работе 2 мин и более нагреватели 8 необходимо выключить и во избежание налипания материала покрытия на рабочую поверхность 14 вальца 13 поднять с помощью гидропривода шасси 2, раму 1 над покрытием на высоту, полностью исключающую контакт рабочей поверхности 14 вальца 13 с покрытием. Заявляемое устройство имеет сигнальную окраску, улучшающую ее видимость на дороге и подчеркивающую габариты.