способ забора битума из рабочего котла при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе

Формула изобретения

1. Способ забора битума из рабочего котла при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе, осуществляющий в каждом рабочем цикле приготовления асфальтобетонной смеси забор битума из рабочего котла через всасывающий патрубок непрерывно работающим битумным насосом, выход которого подключают через основной трехходовой кран или к битумному дозатору в период дозирования, или к возвратному битумопроводу в период возврата битума в рабочий котел, отличающийся тем, что между всасывающим патрубком и входом битумного насоса включают дополнительный трехходовой кран по первому его входу для забора битума в период дозирования через всасывающий патрубок, а забор битума в период его возврата в рабочий котел производят через всасывающий патрубок с ограничивающей шайбой, подключенный ко второму входу дополнительного трехходового крана.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что основной и дополнительный трехходовые краны в периоды дозирования и возврата битума в рабочий котел переключают синхронно и синфазно.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что слив битума в период его возврата в рабочий котел производят через стабилизирующее сливное устройство, минимизирующее окислительный процесс.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для приготовления горячей асфальтобетонной смеси.

Приготовление асфальтобетонных смесей осуществляется на асфальтобетонных заводах.

Технологический процесс приготовления смесей является постоянным и состоит из следующих основных операций (см. Колышев В.И., Силкин В.В., Маренич П.В. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы дорожного строительства. М.: Транспорт, 1976, 207 с., стр.7):

- заготовки каменных материалов - песка и щебня различных фракций;

- транспортирования битума соответствующих марок с завода-изготовителя, слив в битумохранилища, разогрев и при необходимости выпаривание содержащейся в битуме воды и нагрев его до заданной температуры;

- заготовки и подачи на склад минерального порошка;

- предварительного дозирования, высушивания и нагрева минеральных материалов (песка и щебня) до заданной температуры;

- дозирования каменных составляющих смесей (песка, щебня двух фракций и минерального порошка) в соответствии с заданным рецептом;

- перемешивания минеральных материалов всухую в смесителе;

- забор и дозирование битума;

- впрыск под давлением битума в смеситель и перемешивания минеральных материалов с битумом;

- выгрузки готовой асфальтобетонной смеси в бункер-накопитель или кузов автомобиля-самосвала.

Известен способ забора битума из рабочего котла и его дозирования при приготовлении асфальтобетонной смеси на установках с одним смесителем (ДС-117, ДС-158 и др.) (см. Колышев В.И., Костин П.П., Силкин В.В. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы. М: Транспорт, 1982, 207 с., стр.8). Битум, нагретый до рабочей температуры (150÷160°С), забирают из рабочего котла через всасывающий патрубок непрерывно работающим битумным насосом и через основной трехходовой кран транспортируют либо в битумный дозатор (цикл дозирования), либо по возвратному трубопроводу обратно в рабочий котел (цикл возврата).

При данном способе забора и дозировании имеют место следующие недостатки:

- достаточно продолжительный цикл возврата битума в рабочий котел;

- слив под давлением возвращаемого битума в рабочий котел, при котором разрушается пленочное покрытие поверхности битума, и битум активно взаимодействует с кислородом воздуха как в разбрызгиваемых струях слива, так и по разрушаемой пленке битумной поверхности.

При этом происходят необратимые изменения битума (старение), сопровождающиеся изменением химического состава, структуры и физико-механических свойств. В битуме снижается процентное содержание масляных компонентов за счет испарения наиболее легких фракций и частичного перехода масел в смолы, увеличивается процентное содержание асфальтенов за счет перехода смол в асфальтены. Качество битума ухудшается, так, например, температуры размягчения и хрупкости повышаются, увеличивается вязкость, он становится менее пластичным. Высокая рабочая температура значительно повышает склонность к старению (см. Руденская И.М., Руденский А.В. Органические вяжущие для дорожного строительства. М.: Транспорт, 1984, 229 с., стр.39).

Анализ циклограмм приготовления асфальтобетонных смесей (Проектирование производственных предприятий дорожного строительства. М.: Высш. школа, 1975, 351 с., стр.177) на установках с одним смесителем показывает, что время цикла дозирования составляет примерно 1/8 от цикла возврата. Учитывая высокую производительность битумных насосов (300÷600 л/мин) (см. под ред. В.А.Бочина. Строительство автомобильных дорог: Справочник инженера дорожника. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1980, 512 с., стр.211) и вместимость существующих рабочих котлов (10÷20 тонн), можно сделать вывод, что за одну рабочую смену каждый единичный объем битума совершает 15÷20 полных циклов возврата и сливается в рабочий котел. Слив битума в рабочий котел происходит под давлением 4-6 атмосфер, битум разбрызгивается и активно взаимодействует с кислородом воздуха, происходит постоянное разрушение и обновление пленочной поверхности битума рабочего котла.

Наиболее близким техническим решением является способ забора и дозирования битума при применении установки с двумя смесителями и одном комплекте дозаторов (Проектирование производственных предприятий дорожного строительства. М.: Высш. школа, 1975, 351 с., стр.177). При этом время дозирования увеличивается, а время циркуляции сокращается.

Однако полностью устранить существующие недостатки этот способ не позволяет. Хотя время циркуляции по сравнению с установками, имеющими один смеситель, сокращается примерно на 30-40%, объем битума, участвующего в циркуляции, остается значительным, а проблема слива с минимизацией взаимодействия битума и кислорода не решается вообще.

Экспериментальные исследования основных показателей битума, проведенные в дорожных лабораториях Аксайского и Азовского ДРСУ Ростовской области, а также авторами в лаборатории ДорТрансНИИ РГСУ, подтверждают, что свойства битума в рабочем котле с течением рабочего времени значительно изменяются. Наблюдения за изменением состояния битума в течение от одних до нескольких суток проводились многократно путем взятия проб битума из рабочего котла и определением основных его характеристик. Пробы отбирались через каждые три-четыре часа. Битум испытывался в соответствии со стандартными требованиями: определение глубины проникания иглы пенетрометра при +25°С и при 0°С, определение температуры размягчения по методу КиШ, определение растяжимости при +25°С (ГОСТ 22245-90). Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия).

В результате, даже за одну рабочую смену, наблюдается уменьшение пенетрации при +25°С на 12÷15%, увеличение температуры размягчения на 2÷4% и снижение пенетрации при 0°С на 4÷5%. Порой к концу рабочего дня битум, находящийся в рабочей емкости, по показателю пенетрации при +25°С не соответствовал требуемой марке.

На фиг.1 показан характер изменения свойств битума в рабочем котле (на примере пенетрации). Из графика видно, что в период работы асфальтосмесительной установки (см., например, с 9⁰⁰ до 19⁰⁰ часов в первые сутки и с 10⁰⁰ до 19⁰⁰ часов в третьи сутки) ухудшение качества битума происходит существеннее, чем в нерабочее время (ночные и вечерние часы). Повышение пентрации в 19 и 65 часов произошло за счет заполнения рабочего котла новым битумом, а в конце вторых суток битум в рабочий котел не добавлялся. Следует заметить также, что процесс старения, с уменьшением объема битума в рабочем котле, протекает быстрее: взаимодействие с кислородом воздуха увеличивается за счет разбрызгивания битума при возврате в рабочий котел и нарушения целостности поверхностной пленки.

Задачей изобретения является сохранение качества битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Сущность изобретения заключается в том, что способ забора битума из рабочего котла при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе, осуществляющий в каждом рабочем цикле приготовления асфальтобетонной смеси забор битума из рабочего котла через всасывающий патрубок непрерывно работающим битумным насосом, выход которого подключают через основной трехходовой кран или к битумному дозатору в период дозирования, или к возвратному битумопроводу в период возврата битума в рабочий котел, причем между всасывающим патрубком и входом битумного насоса включают дополнительный трехходовой кран по первому его входу для забора битума в период дозирования через всасывающий патрубок, а забор битума в период его возврата в рабочий котел производят через всасывающий патрубок с ограничивающей шайбой, подключенный ко второму входу дополнительного трехходового крана; при этом основной и дополнительный трехходовые краны в периоды дозирования и возврата битума в рабочий котел переключают синхронно и синфазно, а слив битума в рабочий котел из возвратного битумопровода производят через стабилизирующее сливное устройство, минимизирующее окислительный процесс.

Поставленная задача сохранения качества битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонных смесей достигается тем, что существенно уменьшается количество битума, участвующего в циркуляции, за счет снижения производительности битумного насоса в возвратный период, а также благодаря стабилизирующему сливному устройству, исключающему активное взаимодействие битума с кислородом воздуха и сохраняющему целостность пленки основной поверхности битума рабочего котла при его сливе.

Способ поясняется чертежом, где на фиг.2 изображен заполненный битумом рабочий котел 1 со встроенными в него существующим всасывающим патрубком 2 и всасывающим патрубком 3 с ограничивающей шайбой 4, которые подключаются через дополнительный трехходовой кран 5 к шестеренчатому битумному насосу 6, соединенному системой битумопроводов через основной трехходовой кран 7 с битумным дозатором 8 и с возвратным битумопроводом 9, к концу которого подключено стабилизирующее сливное устройство 10. Управление процессом осуществляют с помощью компьютера 11, подающего сигнал на пневмоусилитель 12.

Способ осуществляется следующим образом. В режиме дозирования забирают битум из рабочего котла 1 через всасывающий патрубок 2, подключенный по первому входу "А" дополнительного трехходового крана 5, непрерывно работающим битумным насосом 6 и транспортируют через основной трехходовой кран 7 по первому выходу "А" в битумный дозатор 8. По окончании цикла дозирования, в соответствии с заданным рецептом на компьютере 11, пневмоусилителем 12 переключают синхронно и синфазно трехходовые краны 5 и 7, производят забор битума непрерывно работающим битумным насосом 6 через патрубок 3 с ограничивающей шайбой 4, подключенный ко второму входу "Б" дополнительного трехходового крана 5, и транспортируют уже с пониженной производительностью через основной трехходовой кран 7 по второму выходу "Б" по возвратному битумопроводу 9 обратно в рабочий котел 1, сливают битум в рабочий котел через стабилизирующее сливное устройство 10.

Сохранение основной поверхности битума рабочего котла невредимой способствует образованию защитной пленки, сквозь которую затрудняется проникновение кислорода. Введение стабилизирующего сливного устройства обеспечивает плавный слив битума без активного взаимодействия с кислородом. А снижение производительности битумного насоса гарантирует, что каждый единичный объем битума будет иметь меньше возможности вступить во взаимодействие с кислородом. Введение ограничивающей шайбы во втором всасывающем патрубке на входе битумного насоса уменьшает производительность насоса, но не нарушает его целостность и герметичность. Если ограничивающую шайбу включить в возвратный битумопровод, то это приведет к существенному увеличению давления в насосе и может привести к нарушению его герметичности и выходу из строя.

Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие достоинства:

- обеспечивает сохранение качества битума за счет малого количества битума в цикле возврата и минимизации взаимодействия битума с кислородом воздуха;

- прост в реализации и эксплуатации;

- не требует значительных экономических затрат и может быть реализован работниками любого АБЗ;

- не требует изменения установленных циклограмм и рецептов.