223764_B1 - Wyszukiwarka Urzędu Patentowego Rzeczypospolitej

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)
OPIS PATENTOWY
(19)
PL
(21) Numer zgłoszenia: 401267
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
223764
(13) B1
(11)
(51) Int.Cl.
E01C 19/10 (2006.01)
(22) Data zgłoszenia: 17.10.2012
Urządzenie do suszenia granulatu asfaltowego
oraz sposób suszenia granulatu asfaltowego
(54)
(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
GRYZŁO WŁODZIMIERZ ZAKŁAD BUDOWY
DRÓG, Nowy Sącz, PL
28.04.2014 BUP 09/14
(72) Twórca(y) wynalazku:
WŁODZIMIERZ GRYZŁO, Nowy Sącz, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.10.2016 WUP 10/16
(74) Pełnomocnik:
PL 223764 B1
rzecz. pat. Marcin Ożóg
2
PL 223 764 B1
Opis wynalazku
Dziedzina techniki
Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do suszenia oraz sposób suszenia granulatu asfaltowego będącego pochodną procesu recyklingu destruktu asfaltowego.
Stan techniki
Destrukt asfaltowy odzyskany z nawierzchni drogi np. w wyniku frezowania na zimno poddawany jest w razie potrzeby rozdrobnieniu do postaci granulatu asfaltowego, a następnie w celu sporządzenia mieszanki mineralno-asfaltowej wprowadzany w odpowiedniej proporcji do mieszalnika otaczarki wraz z kruszywem, wypełniaczem i asfaltem, a w razie potrzeby również środkiem odnawiającym. Znane są dwie metody dodawania granulatu asfaltowego do mieszalnika otaczarki: bez wstępnego ogrzewania „metodą na zimno” i ze wstępnym ogrzewaniem granulatu asfaltowego: „metodą na
ciepło”. W „metodzie na zimno” przyjmuje się za dopuszczalne stosowanie dodatku granulatu asfaltowego w ilości nie większej niż 15% mieszanki mineralno-asfaltowej. W „metodzie na ciepło” za dopuszczalne uznaje stosowanie dodatku granulatu asfaltowego w ilości do 30% mieszanki mineralno-asfaltowej. Zastosowanie „metody na ciepło” ze wstępnym ogrzaniem granulatu asfaltowego samo
w sobie umożliwia zatem zwiększenie udziału granulatu asfaltowego w mieszance mineralno-asfaltowej.
Ze względów technologicznych granulat asfaltowy przeznaczony do produkcji przetworzonej
mieszanki mineralno-asfaltowej powinien składać się z cząstek o określonej wielkości, być jednorodny
w poszczególnych partiach przetwarzanej mieszanki mineralno-asfaltowej oraz mieć zakładaną wilgotność. Z przeprowadzonych przez Instytut Badawczy Dróg i Mostów badań mieszanek mineralno-asfaltowych wytworzonych ze zmieszania granulatu asfaltowego pochodzącego z warstwy ścieralnej
i wiążącej z nowymi materiałami wynika, że użycie we wbudowanych warstwach z betonu asfaltowego
granulatu asfaltowego w ilości 10–30% nie pogarsza wartości technicznej podbudowy i warstwy wiążącej, jednak ilość dozowanego w konkretnym przypadku granulatu asfaltowego zależy głównie od
jego wilgotności i temperatury otoczenia. Przyjęto, że przy wilgotności granulatu ok. 5% w otaczarkach
cyklicznych można dodawać do 20% tego materiału, natomiast przy wilgotności poniżej 2% i temperaturze otoczenia ponad 20°C wartość ta może sięgać 30% (J. Zawadzki i E. Wilk, Analiza statystyczna
wyników badań kontrolnych mieszanek mineralno-asfaltowych przy przebudowie Autostrady A4, Prace Instytutu Badawczego Dróg i Mostów 1998, nr 3–4). Udział granulatu asfaltowego w składzie mieszanki mineralno-asfaltowej jest zatem bezpośrednio uwarunkowany stopniem jego wilgotności.
Przyrost wilgotności granulatu asfaltowego granulatu asfaltowego powoduje również konieczność zwiększenia temperatury produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych, co ilustruje poniższa tabela (I. Ruttmar, Zastosowanie granulatu asfaltowego w mm-a wg niemieckiej instrukcji M WA „Zastosowanie destruktu asfaltowego”, Ożarów 23, październik 2010 r.).
Wilgotność granulatu asfaltowego M. -%
Udział granulatu asfaltowego M.-%
1
2
3
4
5
6
Korekta temperatury °C
10
4
8
12
16
20
24
15
6
12
18
24
30
36
20
8
16
24
32
40
48
25
10
20
30
40
50
60
30
12
24
–
–
–
–
Obniżenie temperatury produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych przynosi szereg korzyści
środowiskowych i technologicznych. Przede wszystkim możliwe jest zwiększenie ilości granulatu asfaltowego dodawanego procesie recyklingu na gorąco, ponieważ ryzyko przegrzania błonki asfaltu znajdującej się na ziarnach granulatu jest mniejsze. Mniejsze jest zużycie energii poświęcanej na podgrzanie głównych materiałów składowych mieszanki, mniejsza emisja dwutlenku węgla i związków
szkodliwych, mniejsze jest starzenie technologiczne asfaltu co przekłada się na mniejsze usztywnienie
mieszanki w trakcie eksploatacji nawierzchni. Możliwe jest też w następstwie obniżenia temperatury
produkcji wydłużenie sezonu wykonawczego, ponieważ temperatury, w jakich układa i zagęszcza się
mieszanki mogą być niższe niż temperatury wbudowywania mieszanek tradycyjnych, możliwe jest też
PL 223 764 B1
3
skrócenie czasu niezbędnego dla ochłodzenia się nowo ułożonej warstwy bitumicznej, a tym samym
szybsze dopuszczenie jej do ruchu lub ułożenie kolejnej warstwy (J. Judycki, M. Stienss (Politechnika
Gdańska), Badania mieszanek mineralno-asfaltowych o obniżonej temperaturze otaczania, raport na
zlecenie Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad, Gdańsk, listopad 2011 r.).
Ponadto przy dozowaniu zbyt wilgotnego destruktu asfaltowego bezpośrednio do mieszalnika
otaczarki w momencie jego wprowadzenia do mieszalnika następuje bardzo gwałtownie przebiegający
proces wydzielania się pary wodnej, która powinna zostać odprowadzona z mieszalnika odpowiednimi
przewodami na zewnątrz. Nadmierna wilgotność granulatu asfaltowego powoduje zatem konieczność
odpowiedniego doposażenia tego rodzaju urządzeń.
Znane są w stanie techniki otaczarki wyposażone w przewody odprowadzające na zewnątrz parę wodną uwalnianą z granulatu asfaltowego.
Z chińskiego opisu wzoru użytkowego nr CN2608544(Y) znany jest termiczny mieszalnik masy
bitumicznej przeznaczony do mieszania destruktu asfaltowego z nowymi składnikami, wyposażony
w regeneracyjny wymiennik ciepła, składający się z cylindrycznego bębna osadzonego w uchwycie
bębna pod pewnym kątem w stosunku do płaszczyzny poziomej, wprawianego w ruch obrotowy przy
użyciu silnika. Na wzniesionym końcu cylindra znajduje się palnik wraz z komorą paleniskową uchodząca do cylindra, wyposażony w system automatycznej kontroli temperatury. Na wzniesionym i opadającym końcu bębna znajdują się odpowiednio zsyp składników i wysyp masy bitumicznej.
Z chińskiego opisu wzoru użytkowego nr CN201132925(Y) znane jest urządzenie do podgrzewania i mieszania mieszanek asfaltowych składające się z cylindrycznego bębna osadzonego
w uchwycie bębna pod pewnym kątem w stosunku do płaszczyzny poziomej wprawianego w ruch
obrotowy przy użyciu silnika wraz z reduktorem. Opadający koniec bębna wyposażony jest w palnik,
a niżej w otwór wysypowy, zaś wzniesiony koniec w otwór zasypowy oraz ujście gazów. We wzniesionej części cylindrycznego bębna umieszczony jest poosiowo z bębnem i trwale z nim zespolony wewnętrzny bęben mieszalnika mający odpowiednio perforowane ściany, zamknięty u dołu perforowaną
ścianą, tak, że otwór zsypowy ma ujście wewnątrz tego bębna.
Z amerykańskiego opisu patentowego nr US5174650(A) znane jest urządzenie do suszenia
i mieszania mieszanek asfaltowych przeznaczone do przetwarzania destruktu asfaltowego składające
się z dwóch współpracujących cylindrycznych bębnów. Pierwszy z bębnów służy równoczesnemu
mieszaniu i suszeniu materiału wprowadzanego do jego wlotu gdzie suszenie i podgrzewanie ma
miejsce w pierwszej części bębna pod wpływem gorących gazów dostarczanych do bębna przy użyciu
rurociągu z przyłączonej komory spalania wyposażonej w palnik. Druga część bębna przeznaczona
jest do realizacji procesu mieszania mieszanki, przy czym jest ona wyposażona we wlot nowego surowca podlegającego wstępnej obróbce w drugim bębnie polegającej na jego podgrzaniu do temperatury wyższej niż przetworzony destrukt. Gazy emitowane w procesie mieszania prowadzonym
w pierwszym bębnie wprowadzane są jako powietrze wtórne do układu drugiego bębna. Z drugiego
bębna gazy uwalniana są do atmosfery po ich wcześniejszym poddaniu oczyszczeniu z substancji
szkodliwych dla środowiska.
W otaczarkach, w których brak jest przewodów odprowadzających na zewnątrz parę wodną
uwalnianą z destruktu asfaltowego stosowane jest składowanie pod wiatami frezowanych materiałów
przewidzianych do recyklingu na gorąco, albo ich zabezpieczanie plandekami przed opadami atmosferycznymi (K. Jabłoński, M. Rybczyński, Polskie doświadczenia w zakresie recyklingu nawierzchni
asfaltowych na gorąco w wytwórni, (Hot recycling of asphalt pavements in stationary asphalt plants –
Polish experiences), PIARC International Seminars Proceedings. Road pavement recycling, Warszawa 10–11 październik 2002 r.).
Znane są sposoby suszenia materiałów sypkich metodami konwekcyjnymi, fluidalnymi, pneumatycznymi, kontaktowymi oraz indukcyjnymi. Znany jest również sposób suszenia materiałów sypkich za pomocą różnego rodzaju promienników, które nagrzewają materiał poddawany suszeniu. Suszenie w tym przypadku może odbywać się na przestrzeni zamkniętej lub otwartej, z przepływem powietrza lub bez przepływu, względnie przy zastosowaniu recyrkulacji powietrza.
Celem rozwiązania według wynalazku jest opracowanie przewoźnego urządzenia przeznaczonego do suszenia granulatu asfaltowego oraz sposobu suszenia granulatu asfaltowego dla polepszenia jego charakterystyki fizykochemicznej i umożliwienia jego zastosowania w maksymalnych uzasadnionych technologicznie ilościach jako składnika mieszanek mineralno-asfaltowych.
4
PL 223 764 B1
Szczegółowy opis wynalazku
Urządzenie do suszenia granulatu asfaltowego według wynalazku składa się ze ślimaka składającego się z nawiniętych na wał zwojów, który jest obrotowy według wzdłużnej osi nachylonej w dół
pod pewnym kątem względem poziomej płaszczyzny. Ślimak jest umieszczony w cylindrycznym bębnie mającym na jednym końcu kosz zasypowy, a na drugim gardziel wylotową. Bęben wyposażony
jest w olejowy płaszcz grzejny. Na grzbiecie bębna jest co najmniej jeden wylot pary wodnej. U ujścia
gardzieli wylotowej urządzenia znajduje się czujnik temperatury ze zdalnym odczytem.
Średnica ślimaka w urządzeniu według wynalazku może wynosić od 200 do 400 mm, skok ślimaka od 120 do 200 mm, a długość ślimaka od 3 do 10 m. W zwojach ślimaka mogą znajdować się
regularnie rozmieszczone wybrania na wycinku kołowym o kącie środkowym  = 40  90°, gdzie na
czołowej krawędzi wybrania zamocowany jest skierowany na zewnątrz zwoju korzystnie trójkątny lemiesz. Do wału ślimaka mogą być przymocowane, w przestrzeniach pomiędzy zwojami, regularnie
rozmieszczone na wale zęby spulchniające.
Każdy wylot pary wodnej może mieć kształt prostokąta i być umieszczony symetrycznie
w grzbiecie bębna. Każdy taki wylot może mieć wymiar poosiowy dla bębna równy 3/4 skoku ślimaka
i poprzeczny do bębna równy od 1/6 do 1/5 średnicy bębna. Każdy wylot pary wodnej może mieć
u swojego ujścia kołnierz.
Kąt nachylenia osi ślimaka względem poziomej płaszczyzny może wynosić  = 5  15°. Napęd
ślimaka może stanowić silnik elektryczny wyposażony w reduktor oraz sterownik połączony z czujnikiem temperatury tak, że sterownik steruje prędkością obrotowa silnika wykorzystując dane z czujnika
temperatury.
Sposób suszenia granulatu asfaltowego przy użyciu wynalazku polega na tym, że granulat asfaltowy jest dodawany do kosza zasypowego w ilości 80–100 kg/min, a następnie przesuwany z prędkością 1,5–2 m/min i jednocześnie spulchniany przy użyciu ślimaka składającego się z nawiniętych na
wat zwojów, obrotowego według wzdłużnej osi nachylonej w dół pod pewnym kątem względem poziomej płaszczyzny, umieszczonego w cylindrycznym bębnie o długości 10 m i średnicy 300 mm
o stałej temperaturze wewnętrznej powierzchni 130–150C mającym na grzbiecie wyloty pary wodnej.
Korzystne skutki wynalazku
Rozwiązanie według wynalazku umożliwia uzyskiwanie granulatu asfaltowego o niskim stopniu
zawilgocenia, przy zachowaniu jego korzystnej charakterystyki wyjściowej, w szczególności przy zapobieżeniu jego zbrylaniu. Dzięki uprzedniemu poddaniu granulatu asfaltowego suszeniu rozwiązany
zostaje problem przegrzewania kruszywa drogowego, ponieważ granulat asfaltowy podgrzewany jest
oddzielnie w suszarce według wynalazku a kruszywo w mieszalniku otaczarki, w których w procesie
otaczania osiąga się jednakową temperaturę obydwu składników, niższą z uwagi na wcześniejsze
wysuszenie granulatu.
Urządzenie jest urządzeniem przewoźnym, relatywnie niedużych rozmiarów, tanim w wytwarzaniu i eksploatacji, z czym wiąże się również fakt, że urządzeniem przeznaczonym do sporządzania
jednorazowo niedużej ilości suszu w porównaniu do znanych urządzeń. Ta ostatnio wymieniona cecha
rozwiązania jest szczególnie istotna z uwagi na potrzeby odbiorców takich jak samorządy, prowadzące prace drogowe na mniejszą skalę, jak również z uwagi na potrzeby procesu utrzymania dróg, w tym
dokonywania ich bieżących napraw. Urządzenie umożliwia suszenie destruktu asfaltowego dla celów
jego dalszego przetwarzania zwłaszcza w sytuacjach, w których odzysk destruktu byt dotychczas
nieopłacalny z uwagi na maty wolumen mającego podlegać obróbce materiału.
Urządzenie może być również w prosty sposób łączone z innymi tego rodzaju urządzeniami
w baterie a te w bloki w celu osiągnięcia zakładanej wydajności przetwarzania granulatu. Taki zestaw
przetwórczy może być swobodnie kształtowany co do ilości urządzeń a następnie w prosty sposób
zostać zdekomponowany w celu podjęcia korzystania z każdego z urządzeń osobno.
Sposób suszenia granulatu asfaltowego według wynalazku odznacza się dużą wydajnością pozwalając na uzyskanie w ciągu 1 godziny ok. 4 t, granulatu asfaltowego o wilgotności 0,2–0,5%. Granulat uzyskany w procesie ma wskutek jego ciągłego spulchniania w przebiegu procesu suszenia jest
jednorodnie rozdrobniony w stopniu pożądanym z technologicznego punktu widzenia. Wysuszony
granulat może być następnie poddany dalszym procesom technologicznym wykorzystującym zakumulowane w nim ciepło, można też granulat ten poddać swobodnemu stygnięciu uzyskując tą drogą
jeszcze większy stopień wysuszenia.
PL 223 764 B1
5
Objaśnienie figur rysunku
Urządzenie według wynalazku przedstawione zostało w przykładzie realizacji na rysunku, na
którym Fig. 1 przedstawia rzut aksonometryczny całego urządzenia zaś Fig. 2 przedstawia przekrój
poprzeczny odcinka bębna urządzenia, zaś Fig. 3 przedstawia rzut aksonometryczny odcinka ślimaka.
Przykłady realizacji wynalazku
Przykład I
W przykładzie realizacji wynalazku urządzenie do suszenia granulatu asfaltowego składa się ze
ślimaka 1 składającego się z nawiniętych na wał 2 zwojów 3, obrotowego według wzdłużnej osi nachylonej w dół pod kątem 10° względem poziomej płaszczyzny, umieszczonego w cylindrycznym bębnie
4 mającym na jednym końcu kosz zasypowy 5, a na drugim gardziel wylotową 6, przy czym bęben ma
olejowy płaszcz grzejny 7, oraz na grzbiecie wyloty pary wodnej 8, a u ujścia gardzieli wylotowej czujnik temperatury ze zdalnym odczytem 9.
Średnica ślimaka 1 wynosi 200 mm, skok ślimaka 1 wynosi 120 mm, a długość ślimaka 1 wynosi 10 m. W zwojach 3 są regularnie rozmieszczone wybrania 10 na wycinku kołowym o kącie środkowym  = 90°, gdzie na czołowej krawędzi wybrania zamocowany jest skierowany na zewnątrz zwoju 3
trójkątny lemiesz 11. Do wału 2 są przymocowane, w przestrzeniach pomiędzy zwojami, regularnie
rozmieszczone na wale 2 zęby spulchniające 12.
Wylot pary wodnej 8 ma każdy kształt prostokąta, jest umieszczony symetrycznie w grzbiecie
bębna 4 i ma każdy wymiar poosiowy dla bębna 4 równy jedną długość skoku ślimaka 1 i poprzeczny
do bębna 4 równy 1/6 średnicy bębna 4. Wylot pary wodnej 8 ma każdy u swojego ujścia kołnierz 13.
Napęd ślimaka stanowi silnik elektryczny wyposażony w reduktor oraz sterownik połączony
z czujnikiem temperatury 14.
P r z y k ł a d II
Urządzenie analogiczne jak w przykładzie I z tym, że średnica ślimaka 1 wynosi 250 mm.
P r z y k ł a d III
Urządzenie analogiczne jak w przykładzie I z tym, że średnica ślimaka 1 wynosi 300 mm.
P r z y k ł a d IV
Urządzenie analogiczne jak w przykładzie I z tym, że średnica ślimaka 1 wynosi 350 mm.
Przykład V
Urządzenie analogiczne jak w przykładzie I z tym, że średnica ślimaka 1 wynosi 400 mm.
P r z y k ł a d VI
Sposób suszenia granulatu asfaltowego przy użyciu promiennika ciepła polegający na tym, że
granulat asfaltowy jest dodawany w ilości 80 kg/min, a następnie przesuwany z prędkością 1,5 m/min
i jednocześnie spulchniany przy użyciu ślimaka w cylindrycznym bębnie o długości 10 m i średnicy 300 mm
o stałej temperaturze wewnętrznej powierzchni 130°C mającym na grzbiecie wyloty pary wodnej.
P r z y k ł a d VII
Sposób suszenia granulatu asfaltowego przy użyciu promiennika ciepła polegający na tym, że
granulat asfaltowy jest dodawany w ilości 100 kg/min, a następnie przesuwany z prędkością 2 m/min
i jednocześnie spulchniany przy użyciu ślimaka w cylindrycznym bębnie o długości 10 m i średnicy
300 mm o stałej temperaturze wewnętrznej powierzchni 150°C mającym na grzbiecie wyloty pary wodnej.
Zastrzeżenia patentowe
1. Urządzenie do suszenia granulatu asfaltowego, znamienne tym, że składa się ze ślimaka (1)
składającego się z nawiniętych na wat (2) zwojów (3), obrotowego według wzdłużnej osi nachylonej
w dół pod pewnym kątem  względem poziomej płaszczyzny, umieszczonego w cylindrycznym bębnie (4)
mającym na jednym końcu kosz zasypowy (5), a na drugim gardziel wylotową (6), przy czym bęben (4)
ma olejowy płaszcz grzejny (7), oraz na grzbiecie co najmniej jeden wylot pary wodnej (8), a u ujścia
gardzieli wylotowej czujnik temperatury ze zdalnym odczytem (9).
2. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że średnica ślimaka (1) wynosi od 200
do 400 mm, skok ślimaka (1) od 120 do 200 mm, a długość ślimaka (1) od 3 do 10 m.
3. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że w zwojach (3) są regularnie rozmieszczone wybrania (10) na wycinku kołowym o kącie środkowym  = 40  90°, gdzie na czołowej
krawędzi wybrania zamocowany jest skierowany na zewnątrz zwoju (3) korzystnie trójkątny lemiesz (11).
6
PL 223 764 B1
4. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że do wału (2) są przymocowane,
w przestrzeniach pomiędzy zwojami, regularnie rozmieszczone na wale (2) zęby spulchniające (12).
5. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że każdy wylot pary wodnej (8) ma
kształt prostokąta i jest umieszczony symetrycznie w grzbiecie bębna (4).
6. Urządzenie według zastrzeżenia 5, znamienne tym, że każdy wylot pary wodnej (8) ma
wymiar poosiowy dla bębna (4) równy od 3/4 do 1,5 długości skoku ślimaka (1) i poprzeczny do bębna
(4) równy od 1/6 do 1/5 średnicy bębna (4).
7. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że każdy wylot pary wodnej (8) ma u
swojego ujścia kołnierz (13).
8. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że kąt nachylenia osi ślimaka (1)
względem poziomej płaszczyzny  = 5  15°.
9. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że napęd ślimaka stanowi silnik elektryczny wyposażony w reduktor oraz sterownik połączony z czujnikiem temperatury (14).
10. Sposób suszenia granulatu asfaltowego przy użyciu promiennika ciepła, znamienny tym,
że granulat asfaltowy jest dodawany do kosza zasypowego (5) w ilości 80–100 kg/min, a następnie
przesuwany z prędkością 1,5–2 m/min i jednocześnie spulchniany przy użyciu ślimaka (1) składającego się z nawiniętych na wał (2) zwojów (3), obrotowego według wzdłużnej osi nachylonej w dół pod
pewnym kątem  względem poziomej płaszczyzny, umieszczonego w cylindrycznym bębnie (4) o długości 10 m i średnicy 300 mm o stałej temperaturze wewnętrznej powierzchni 130–150°C mającym na
grzbiecie wyloty pary wodnej (8).
Rysunki
PL 223 764 B1
7
8
PL 223 764 B1
Departament Wydawnictw UPRP
Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)