Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища

 

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для нагрева битума. Технический результат - сохранение качества битума и снижение энергетических затрат за счет динамического нагрева битума ограниченного объема. Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища содержит первый герметичный цилиндрический нагревательный элемент с внутренним каналом и с внешними и внутренними радиаторами, обратный воздушный клапан, всасывающий патрубок откачивающего битумного насоса и кожух, второй нагревательный элемент с внутренним каналом и внешними и внутренними радиаторами, установленный вертикально на верхнюю часть основания круглой формы, в нижней части которого вмонтирован плоский нагреватель. Внутри второго элемента соосно установлен на опорных ножках первый нагревательный элемент, к верхнему торцу которого через фланец присоединен всасывающий патрубок битумного откачивающего насоса. Кожух, накрывающий первый и второй нагревательные элементы с основанием, герметично закреплен верхней частью на фланце первого нагревательного элемента, а в нижней части - на держателях основания. Между кожухом и основанием образовано живое сечение кольцевого зазора, срез кожуха располагается ниже основания, к боковой верхней части кожуха прикреплен герметичный пустотелый поплавок, а в нижней части основания диаметрально установлены четыре ножки-катка. 2 ил.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства верхних слоев дорожных одежд.

Известен нагревательно-перекачивающий агрегат ДС-31 или Д-592-29 (см. Е. Н. Дубровин и др. Проектирование производственных предприятий дорожного строительства. Учебное пособие для ВУЗОВ. - М.: Высшая школа, 1975, 351 с., с. 89, рис.25). Нагревательно-перекачивающий агрегат состоит из пакета паровых трубчатых регистров, битумного насоса, паробитумопровода, магистрального битумопровода, трехшарнирного обогреваемого битумопровода, механизма подъема, гидропривода, механизма передвижения, гибкого металлорукава и пульта управления. Он передвигается по рельсовым путям на самоходной тележке, имеющей форму козлового крана.

Однако данный агрегат имеет следующие недостатки: - сложность конструкции агрегата; - сложность системы паропроводов и необходимость в котельной; - малая эффективность забора битума из тонкого придонного слоя.

Наиболее близким техническим решением является универсальное устройство локального нагрева битума (патент РФ 2132896, М.кл. Е 01 С 19/45). Данное устройство локального нагрева битума предусматривает закрытый электрический нагреватель с радиаторами и внутренним каналом, соединенным со всасывающим патрубком битумного насоса, накрытый герметичным кожухом, ограничивающим определенный объем битума. Нагреватель в сборе с кожухом устанавливается на ножках на дно технической емкости или хранилища. Применение данного устройства позволяет нагревать битум определенного объема до требуемой температуры.

Однако данное устройство имеет следующие недостатки: - для работы устройства необходим предварительный разогрев битума до текучего состояния; - устройство находится на дне битумохранилища и забирает помимо битума механические примеси придонной части, а также воду, которая при нагреве битума опускается вниз, что требует затем дополнительного выпаривания, связанного со значительными энергозатратами.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство локального нагрева и забора битума из хранилища, содержащее первый герметичный цилиндрический нагревательный элемент с внутренним каналом и с внешними и внутренними радиаторами, обратный воздушный клапан, всасывающий патрубок откачивающего битумного насоса и кожух, дополнительно содержит второй нагревательный элемент с внутренним каналом и внешними и внутренними радиаторами, установленный вертикально на верхнюю часть основания круглой формы, в нижней части которого смонтирован плоский нагреватель, внутри второго элемента соосно установлен на опорных ножках первый нагревательный элемент, к верхнему торцу которого через фланец присоединен всасывающий патрубок битумного откачивающего насоса, а кожух, накрывающий первый и второй нагревательные элементы с основанием, герметично закреплен верхней частью на фланце первого 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, к боковой верхней части кожуха прикреплен герметичный кольцевой поплавок, а в нижней части основания диаметрально установлены четыре ножки катка.

Поставленная задача достигается тем, что устройство локального нагрева и забора битума из хранилища, плавающее на поверхности битума в хранилищ, при работе откачивающего битумного насоса осуществляет динамический нагрев битума при его прохождении по поверхности плоского нагревателя, внутренних и внешних радиаторов первого и второго нагревательных элементов. В этом режиме сохраняется качество битума и нагревается только ограниченный его объем, определяемый объемом внутри кожуха и некоторым количеством вокруг устройства.

При небольшой толщине слоя битума в хранилище устройство локального нагрева и забора битума из хранилища опускается на ножки - катки и осуществляет нагрев и забор битума при перемещении по бетонной поверхности дна хранилища.

Радиаторы располагаются на внешней и внутренней поверхностях первого и второго нагревательных элементов и могут быть изготовлены любой формы (прямоугольной плоской или винтовой).

Введение в конструкцию устройства плоского нагревателя обеспечивает предварительный нагрев битума до текучего состояния, что приводит к погружению плавающего нагревателя под собственным весом в нагретый битум и заполнению его внутренних полостей до перехода в режим "плавания".

Суммарная электрическая (тепловая) мощность плавающего устройства локального нагрева и забора битума из хранилища и его поверхность теплопередачи определяется из условий производительности забора и требуемого значения температуры битума.

Данное устройство должно быть снабжено системой автоматического управления температуры.

Применение предлагаемого устройства локального нагрева и забора битума из хранилища не нарушает технологического режима подготовки битума, оно удобно в эксплуатации, исключает наличие приямка и общей системы подогрева битума в хранилище, что значительно снижает энергетические затраты и обеспечивает сохранение качества битума.

Локальный нагрев битума при применении устройства обеспечивает существенное улучшение экологической обстановки в рабочей зоне битумохранилища.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид устройства локального нагрева и забора битума из хранилища, а на фиг.2 - его разрез.

Устройство локального нагрева и забора битума помещается в хранилище 1, заполненном битумом, и состоит из второго нагревательного элемента 2 с внешними 3 и внутренними 4 радиаторами, установленными на основании 5 круглой формы, в нижнюю часть которого вмонтирован плоский нагреватель 6. Внутри второго нагревательного элемента 2 соосно установлен на опорных ножках 7 первый нагревательный элемент 8 с внешними 9 и внутренними 10 радиаторами. К верхнему торцу первого нагревательного элемента 8 с помощью фланца 11 присоединен всасывающий патрубок 12 битумного откачивающего насоса. Первый 8 и второй 2 нагревательные элементы с основанием 5 накрыты кожухом 13, который герметично закреплен верхней частью на фланце 11, а в нижней части - держателями 14 к основанию 5. К верхней боковой части кожуха 13 прикреплен кольцевой герметичный поплавок 15. В верхнюю часть кожуха 13 вмонтирован обратный клапан 16. На нижней части основания 5 установлены диаметрально четыре ножки - катка 17.

Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища работает следующим образом. Устройство устанавливается на поверхность битума в хранилище 1, когда толщина битума в нем превышает высоту устройства. При этом первоначальная температура битума может быть равна температуре окружающей среды. Затем включается плоский нагреватель 6, который осуществляет нагрев битума в нижней части устройства. Битум, нагреваясь до текучего состояния, постепенно заполняет внутренние полости устройства, проходя между кожухом 13 и внешними радиаторами 3 второго нагревательного элемента 2, а затем между первым 8 и вторым 2 нагревательными элементами с их радиаторами 4 и 9 до полного заполнения внутреннего канала первого нагревательного элемента 8. При этом устройство постепенно погружается в битум за счет собственного веса, приобретая плавучее состояние за счет поплавка 15, а воздух изнутри вытесняется через обратный клапан 16. Затем включаются первый 8 и второй 2 нагревательные элементы (при наличии системы автоматического управления после срабатывания датчика уровня), которые обеспечивают нагрев битума внутри устройства до требуемой температуры, а также локальный нагрев битума в непосредственной близости от поверхности кожуха 13 и основания 5. После этого включается откачивающий насос и битум с рабочей температурой из внутреннего канала первого нагревательного элемента 8 поступает во всасывающий патрубок 12, вызывая движение последнего из пространства между первым 8 и вторым 2 нагревательными элементами, а также между кожухом 13 и внешними радиаторами 3 второго нагревательного элемента 2, при этом ранее нагретый внешней поверхностью устройства битум засасывается из хранилища 1 через кольцевой зазор между основанием 5 и кожухом 13. Омывая в движении внешние и внутренние поверхности радиаторов 3 и 9, 4 и 10 первого 8 и второго 2 нагревательных элементов, битум интенсивно нагревается до требуемой температуры.

При этом для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду и улучшения теплообмена геометрические размеры устройства, определяемые кожухом 13 и кольцевым поплавком 15, выбираются таким образом, чтобы верхняя поверхность кожуха 13 была ниже уровня битума в хранилище 1 на 10-15 см.

По мере забора битума из хранилища 1 его уровень снижается и устройство становится на дно хранилища на ножки-катки 17. При этом битум остается внутри устройства с рабочей температурой, поддерживаемой системой автоматического регулирования, а битум в донной части нагревается плоским нагревателем 6. Процесс нагрева и забора битума из этой зоны битумохранилища описан выше. Он производится до момента, когда уровень битума опускается ниже среза кожуха 13. При перемещении устройства на ножках-катках 17 по дну хранилища забирается весь битум, за исключением только донного в несколько сантиметров слоя. Это является большим преимуществом предлагаемого устройства, так как в настоящее время при всех видах нагрева в битумохранилище всегда остается на его дне большое количество битума с толщиной слоя до 60-80 сантиметров. Кроме того, применение данного устройства, обеспечивающего только локальный нагрев битума при сохранении температуры основной массы битума в хранилище, равной температуре окружающей среды, позволяет значительно уменьшить энергозатраты, снизить потери тепла в окружающую среду и сохранить качество битума.

Предлагаемое устройство локального нагрева и забора битума из хранилища обладает следующими достоинствами.

Во-первых, позволяет существенно снизить энергозатраты за счет: - локального нагрева ограниченного объема битума в хранилище; - исключения потерь тепла, так как устройство постоянно погружено в битум; - повышения эффективности теплоотдачи, достигаемой движением битума, при котором существенно увеличивается коэффициент теплопередачи (в 5-10 раз); - значительного увеличения общей поверхности теплообмена, определяемой внешними и внутренними радиаторами первого и второго нагревательных элементов.

Во-вторых, позволяет осуществить забор битума с донной части битумохранилища до толщины слоя в несколько сантиметров, так как в настоящее время при всех видах нагрева в хранилище всегда остается большое количество битума толщиной слоя до 60-80 сантиметров.

В-третьих, позволяет улучшить экологическую обстановку в битумохранилище вследствие меньшего выделения газообразных токсичных компонентов, так как основная масса битума в хранилище находится при температуре окружающей среды.

В-четвертых, возможно применение данного устройства в качестве агрегата, откачивающего воду со дна хранилища, а также для его очистки при ремонте.

Формула изобретения

Устройство локального нагрева и забора битума из хранилища, содержащее первый герметичный цилиндрический нагревательный элемент с внутренним каналом и с внешними и внутренними радиаторами, обратный воздушный клапан, всасывающий патрубок откачивающего битумного насоса и кожух, отличающееся тем, что снабжено вторым нагревательным элементом с внутренним каналом и внешними и внутренними радиаторами, установленным вертикально на верхнюю часть основания круглой формы, в нижней части которого вмонтирован плоский нагреватель, внутри второго элемента соосно установлен на опорных ножках первый нагревательный элемент, к верхнему торцу которого через фланец присоединен всасывающий патрубок битумного откачивающего насоса, а кожух, накрывающий первый и второй нагревательные элементы с основанием, герметично закреплен верхней частью на фланце первого 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, к боковой верхней части кожуха прикреплен герметичный кольцевой поплавок, а в нижней части основания диаметрально установлены четыре ножки-катка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2