Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища

Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог, в частности к устройствам хранения и нагрева битума.

Известно, что в отечественной практике для обеспечения бесперебойной работы асфальтобетонных заводов в межсезонные сроки накапливается запас битума, который складируется в основном в ямных хранилищах, имеющих вынесенные за их пределы приямки (см. Дубровин Е.Н. Проектирование производственных предприятий дорожного строительства. Учебное пособие для ВУЗов. М.: Высшая школа, 1975, 351 с., стр.86). Известно, что ямные битумохранилища особенно в последнее время в связи с подъемом уровня грунтовых вод обводняются. С наступлением строительного сезона битум в хранилищах разогревают до состояния текучести и поддерживают его в этом состоянии все время работы АБЗ. При нагреве битума вода опускается вниз и скапливается в донной части хранилища. В нижней придонной части стенки, разделяющей хранилище и приямок, выполнена течка, оборудованная шиберным затвором. Заполнение битумом приямка осуществляется через течку при открытом шиберном затворе самотеком за счет уклона днища хранилища. Донный забор приводит к заполнению приямка битумом с большим содержанием воды. В приямке битум догревают до температуры 90-100°С, а затем перекачивают в котлы для последующего выпаривания и использования при приготовлении асфальтобетонной смеси.

Следовательно, существующие ямные битумохранилища обладают рядом недостатков, к которым следует отнести:

- большие энергозатраты в хранилище, так как нагревается большой объем битума и велики потери тепла через стенки, днище и зеркало хранилища в окружающую среду;

- дополнительные, причем существенные, энергозатраты для догрева битума до 90-100°С в приямке за счет потерь тепла через стенки, днище и зеркало приямка;

- дополнительные не менее значительные энергозатраты на дальнейшее обезвоживание битума и при этом ухудшение его качества;

- загрязнение окружающей среды испарениями легких фракций, выделяющимися из битума, как с поверхности хранилища, так и с поверхности приямка.

Известно устройство локального нагрева и забора битума из хранилища (см. патент №2186169 РФ, МКИ⁸ Е01С 19/45), содержащее два (первый и второй) герметичных цилиндрических нагревательных элемента с внутренними каналами, внешними и внутренними радиаторами. Первый нагревательный элемент установлен вертикально на верхнюю часть основания круглой формы, в нижней части которого вмонтирован плоский нагреватель, второй - соосно на опорных ножках внутри первого. Нагревательные элементы и основание накрыты кожухом, герметично закрепленным в верхней части на фланце второго нагревательного элемента, а в нижней части - на держателях основания, при этом между кожухом и основанием образовано живое сечение кольцевого зазора, срез кожуха располагается ниже основания, а к боковой верхней части кожуха прикреплен герметичный кольцевой поплавок и в нижней части основания диаметрально установлены четыре ножки-катка.

Однако ему присущи недостатки, которые ограничивают область его применения:

- сложность в изготовлении и значительный вес конструкции;

- забор битума из хранилища производится снизу, что приводит к попаданию в него влаги;

- значительны потери тепла от поплавковой системы в окружающую среду.

Наиболее близким техническим решением является устройство локального нагрева и забора битума из хранилища (см. патент №2289650 РФ, МКИ⁸ Е01С 19/08, С10С 3/12), имеющее корпус на ножках, без днища и с течками, выполненными в верхней его части, всасывающий патрубок откачивающего битумного насоса, с установленными в нижней части корпуса модулями неподвижных оребренных ТЭНов, над которыми и под течками к корпусу подвешены на пружинах модули подвижных оребренных ТЭНов, соединенные с вибраторами, установленными на неподвижной раме, расположенной над корпусом и прикрепленной к нему в верхней его части.

Наряду с достоинствами, к которым следует отнести быстрый нагрев битума, эксплуатация данного устройства выявила следующие недостатки:

- при откачке нагретого в устройстве битума через открытое днище происходит быстрое заполнение устройства слабо нагретой массой битума;

- заполнение устройства битумом из нагретых прилежащих к стенкам устройства слоев практически не происходит, то есть через течки поступает очень малая его часть, даже при полном погружении устройства в битум;

- так как в начале нагрева устройство заполняется слабо нагретым битумом, то велико энергопотребление на нагрев до требуемой температуры;

- операции поднятия и опускания устройства при каждом его заполнении и откачке нагретого битума малоэффективны и вызывают определенные эксплуатационные трудности.

Задачей данного изобретения является снижение энергозатрат за счет заполнения устройства нагретым битумом из прилегающих к корпусу устройства слоев и сокращение времени нагрева, а также исключение операций подъема и опускания устройства, выполняемых оператором.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве локального нагрева и забора битума из хранилища, содержащем корпус на ножках и с течками на его боковой поверхности, подвешенный внутри корпуса на пружинах подвижный модуль, представляющий собой каркас с секциями оребренных ТЭНов, наверху которого симметрично закреплена рама с плитой и вибратором, всасывающий патрубок откачивающего битумного насоса и датчик температуры, дополнительно корпус устройства имеет секторное днище из смещенных на равные расстояния относительно друг друга, согнутых по оси секторов, загнутые края которых направлены вовнутрь корпуса; течки, накрытые до их нижнего края с наружной стороны корпуса козырьками, расположены в несколько рядов, причем нижний ряд течек начинается от уровня верхних ТЭНов; секции ТЭНов съемные и смещены в каркасе по высоте и относительно друг друга, а каркас опирается на зафиксированные в нижней части корпуса пружины в стаканах.

Поставленная задача достигается тем, что, во-первых, почти полностью исключается поступление слабо нагретого битума за счет введения в устройство секторного днища особой конструкции; во-вторых, наличие течек, накрытых с наружной стороны корпуса козырьками до их нижнего края обеспечивает при откачке битума активное поступление нагретого битума из прилегающих к корпусу устройства слоев, а также полностью исключает возможность выхода в хранилище нагретого в устройстве битума; в-третьих, такое построение конструкции позволило существенно повысить эффективность работы устройства как с точки зрения снижения энергозатрат, так и повышения быстродействия путем самопроизвольного, непрерывного заполнения устройства нагретым в хранилище битумом; в-четвертых, введением единого подвижного (вибрирующего) модуля нагревательных элементов обеспечивается конструктивная простота и повышенный коэффициент теплопередачи.

При таком конструктивном решении исключаются операции подъема и опускания устройства при каждом последующем цикле нагрева и забора. Устройство просто в обслуживании и эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства локального нагрева и забора битума из хранилища, на фиг.2 - секторное днище корпуса устройства.

Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища состоит из корпуса 1 (в виде полого цилиндра) на ножках 2 с течками 3, расположенными в несколько рядов на его боковой поверхности. Течки 3 с наружной стороны корпуса и под острым углом к его поверхности накрыты до их нижнего края козырьками 4, прикрепленными к корпусу сверху и с боков, причем нижний ряд течек начинается от уровня верхних ТЭНов 5. Корпус 1 имеет секторное днище 6, состоящее из нескольких секторов 7 (см. фиг.1 и фиг.2), смещенных на равные расстояния относительно друг друга так, что суммарная площадь проходного сечения для слабо нагретого битума существенно меньше суммарной площади секторов. Каждый сектор 7 днища 6 согнут по оси и имеет загнутые вовнутрь устройства края, что обеспечивает жесткость конструкции днища, снижение гидравлического сопротивления при первоначальном погружении и свободное поступление битума в устройство в процессе функционирования. В нижней части корпуса 1 на пружины, зафиксированные в стаканах 8, установлен подвижный модуль 9 с секциями 10 (10', 10'', 10''' и т.д.) оребренных ТЭНов 5. Секции 10 съемные и закреплены в каркасе 11 подвижного модуля 9 на различной высоте от секторного днища 6 и под одинаковыми углами относительно друг друга. С целью обеспечения симметричности расположения внутри корпуса 1 подвижный модуль 9 подвешен на пружинах 12. По углам верхней части каркаса 11 подвижного модуля 9 прикреплена рама 13, представляющая собой остов усеченной пирамиды, наверху которой закреплена плита 14 с вибратором 15. Высота рамы 13 превышает высоту корпуса 1. Вовнутрь устройства введен жестко закрепленный на корпусе 1 всасывающий патрубок 16 откачивающего битумного насоса, нижний край которого находится над уровнем верхних ТЭНов 5. Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища оборудовано системой автоматического регулирования, обеспечивающей при заполнении устройства включение ТЭНов 5 и вибратора 15 и при достижении рабочей температуры отключение ТЭНов 5 и вибратора 15.

Устройство работает следующим образом.

В начале строительного сезона устройство локального нагрева и забора битума из хранилища при помощи тали опускают на поверхность битума. Включают в ручном режиме нижнюю секцию 10' ТЭНов 5 подвижного модуля 9. При погружении в битум нижней секции 10' (битум поступает в устройство через щели секторного днища 6) и следующей секции 10'' подвижного модуля 9 включают в ручном режиме секцию 10'', при погружении в битум секции 10''' включают секцию 10''' и т.д. до погружения в битум всех ТЭНов 5 подвижного модуля 9. Затем включают вибратор 15 и в ручном или автоматическом режиме нагревают битум до температуры откачки 90-98°С (эта температура поддерживается в автоматическом режиме). В процессе нагрева битума в устройстве козырьки 4 препятствуют выходу из устройства более нагретого в менее нагретый прилегающий слой битума в хранилище. Откачку битума производят при отключенных ТЭНах 5 и вибраторе 15, так как при включении насоса автоматически отключается напряжение ТЭНов 5 и вибратора 15. При откачке через течки 3 происходит заполнение устройства нагретым битумом из прилежащих к корпусу 1 слоев, что обеспечивает увеличение забора битума по сравнению с существующим объемом устройства. Причем время заполнения устройства достаточно мало, так как вязкость подогретого битума в прилегающих к корпусу 1 слоях низкая, а суммарное проходное сечение всех течек 3 велико (для сравнения - максимальные размеры проходного сечения течки в типовом ямном хранилище 700×700 мм). Даже при минимальном количестве течек в ряду суммарное проходное сечение в несколько раз превышает площадь течки в ямном хранилище. Кроме того, козырьки 4 течек 3 при наличии разности уровней в хранилище и устройстве обеспечивают непрерывное направленное движение битума в устройство из прилегающих к корпусу 1 нагретых слоев. Устройство легко перемещается по хранилищу при помощи тали. В зимний период, если необходимо, устройство поднимают из хранилища и переносят в место регламента.

Предлагаемое устройство локального нагрева и забора битума из хранилища имеет следующие достоинства:

- существенное сокращение энергозатрат за счет:

сокращения времени нагрева данного объема битума путем использования единого подвижного модуля нагревателей, обеспечивающего высокий коэффициент теплопередачи от нагревателей к битуму, а также вследствие заполнения устройства ранее подогретым битумом из прилегающих к корпусу слоев через специальные течки с козырьками;

исключения забора битума с влагой, так как в прилегающих к корпусу устройства слоях влага при нагреве опустилась вниз, а секторное днище существенно ограничило поступление обводненного битума снизу устройства;

- простота конструкции и эксплуатации;

- минимальное выделение легких фракций за счет существенного уменьшения площади поверхности нагреваемого битума в битумохранилище.

Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища, содержащее корпус на ножках и с течками на его боковой поверхности, подвешенный внутри корпуса на пружинах подвижный модуль, представляющий собой каркас с секциями оребренных ТЭНов, наверху которого симметрично закреплена рама с плитой и вибратором, всасывающий патрубок откачивающего битумного насоса и датчик температуры, отличающееся тем, что корпус устройства имеет секторное днище из смещенных на равные расстояния относительно друг друга согнутых по оси секторов, загнутые края которых направлены во внутрь корпуса; течки, накрытые до их нижнего края с наружной стороны корпуса козырьками, расположены в несколько рядов, причем нижний ряд течек начинается от уровня верхних ТЭНов; секции ТЭНов съемные и смещены в каркасе по высоте и относительно друг друга, а каркас опирается на зафиксированные в нижней части корпуса пружины в стаканах.