CH644652A5 - Macchina operatrice semovente per la rigenerazione delle pavimentazioni stradali in conglomerato bituminoso. - Google Patents
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Description
La presente invenzione si riferisce ad una macchina semovente per la rigenerazione in loco delle pavimentazioni stradali in conglomerato bituminoso, utilizzante per il riscaldamento del manto l'energia prodotta da un generatore in radio-frequenza a microonde accoppiato da almeno una antenna del tipo a guida d'onda fessurata.
Il bitume, fuori dal contatto con l'aria e protetto dalla luce, conserva inalterate, praticamente all'infinito, le proprie caratteristiche organolettiche e Teologiche naturali.
Il conglomerato bituminoso per sovrastrutture stradali, essenzialmente costituito da una miscela a caldo di inerti litoidi e bitume, segue in tutto la legge sopra esposta, conservando sostanzialmente inalterate le caratteristiche Teologiche acquisite al momento della sua confezione e stesa in opera.
La fine della vita utile delle pavimentazioni stradali di questo tipo avviene normalmente per rottura a fatica degli strati legati a bitume. Si formano lesioni che attraversano gli strati, ed in tali lesioni penetrano acqua e pulviscolo, creando diaframmi che rendono irreversibile il processo di deterioramento.
L'estendersi delle rotture determina tassellameli, buche e sfondamenti fino a rendere indispensabile la demolizione ed il rifacimento degli strati di pavimentazione.
I residui della demolizione di una pavimentazione, se riscaldati con opportuni accorgimenti alle temperature della loro originaria confezione (150° 180°) e rimiscelati, danno origine a conglomerati bituminosi con caratteristiche del tutto simili a quelle originarie ed a pavimentazioni con comportamento e resistenze pressoché uguali a quelle del primo impianto.
Fino ad oggi la rigenerazione «in loco» di detti materiali non é stata mai realizzata vantaggiosamente su scala operativa, per la difficoltà di disporre di sistemi di riscaldamento atti a non alterare le carfatteristiche del legante bituminoso.
È noto, infatti, che il bitume perde tutte o parte delle sue qualità leganti se riscaldato a temperature superiori ai 200° circa.
Anche il riscaldamento entro tali limiti, se effettuato in presenza d'aria, comporta fenomeni di ossidazione che ne alterano le proprietà essenziali.
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Con i sistemi fino ad oggi noti, essendo il bitume e gli inerti cattivi conduttori, per riscaldare correttamente la massa dei frammenti occorre una prolungata esposizione a fonti indirette di calore a bassa temperatura, di tipo tradizionale, ciò che rende praticamente svantaggiosa qualsiasi apparecchiatura per la rigenerazione dei materiali sul posto ed il loro reimpiego per il rifacimento della pavimentazione danneggiata.
Quanto sopra spiega perché fino ad oggi, nel caso di interventi manutentori sul piano stradale, soprattutto in quelli che non interessano la sola porzione corticale, ossia il solo strato di usura, sia ancora accettato il metodo della demolizione della pavimentazione bituminosa, ad esempio mediante fresatura, cui fa seguito la rimozione ed il trasporto in discarica del materiale demolito e la ricostruzione della pavimentazione con conglomerato bituminoso nuovo, con tutti gli inconvenienti che ne conseguono.
La presente invenzione concerne una macchina operatrice semovente per la rigenerazione in loco delle pavimentazioni stradali, utilizzante per il riscaldamento della pavimentazione stessa un generatore in radio frequenza a microonde accoppiato ad almeno un'antenna del tipo a guida d'onda fessurata, suscettibile di irradiare e distribuire verso terra l'energia prodotta.
Tale macchina operatrice é caratterizzata dal fatto che essa comprende un telaio montato su mezzi di avanzamento, munito di motore e di mezzi di guida, su cui sono previsti:
— un gruppo elettrogeno atto ad alimentare un gruppo per il riscaldamento di uno strato di manto stradale, gruppo che é costituito da almeno un generatore in radiofrequenza accoppiato ad almento un'antenna del tipo a guida d'onda fessurata suscettibile di irradiare e distribuire verso terra l'energia prodotta.
— dispositivi per la demolizione della porzione di pavimentazione, preventivamente riscaldata, che si desidera rigenerare;
— dispositivi per la rimozione ed il sollevamente da terra dei materiali demoliti;
— almento un dispositivo omogeneizzatore e miscelatore di detti materiali;
— un serbatoio per il legante bituminoso, collegato mediante una tubazione ad iniettori per l'alimentazione di eventuali aggiunte correttive all'interno del dispositivo omogeneizzatore e miscelatore;
— un serbatoio di filler, provvisto di dosatore per l'alimentazione di eventuali aggiunte correttive all'interno del dispostivo omogeneizzatore e miscelatore;
— un dispositivo distributore dei materiali trattati uscenti dal dispositivo omogeneizzatore e miscelatore;
— una piastra finitrice per la stesa e la prima compattazione del conglomerato rigenerato.
I vantaggi ottenibili mediante l'impiego della macchina secondo la presente invenzione sono:
— riscaldamento contemporaneo, uniforme dell'intera massa sottoposta a trattamento, superando l'ostacolo della scarsa conducibilità termica che le é propria, mediante l'utilizzazione dell'energia emessa dall'antenna accoppiata al generatore in radiofrequenza a microonde;
— regolazione della profondità dello strato riscaldato di manto stradale;
— ridotte dimensioni del dispositivo di riscaldamento rispetto a quelli noti e, quindi, maggiore maneggevolezza dell'intera macchina operatrice rispetto a quelle note;
— rigenerazione in loco della pavimentazione oggetto dell'intervento mantenutorio, con eliminazione dei costi per la fresatura, il carico ed il trasporto in discarica del materiale demolito e per la fornitura e stesa del conglomerato nuovo necessario per la ricostruzione del manto.
Inoltre il cantiere di lavoro risulta estremamente contenuto in lunghezza e non vi sono interruzioni tra le fasi operative, per cui alla fine della giornata si può riaprire al traffico tutta la carreggiata, considerata anche la facilità di parcheggio della macchina sulle piazzole dato il suo minimo ingombro.
Le suddette caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dal seguito della descrizione e dai disegni annessi in cui viene rappresentata a titolo di esempio indicativo, ma non limitativo, una forma preferita di realizzazione del presente trovato.
Fig. 1 mostra in una vista laterale la macchina semovente per la rigenerazione delle pavimentazioni stradali in conglomerato bituminoso secondo la presente invenzione.
Fig. 2 mostra in una vista dall'alto l'oggetto di fig. 1.
Fig. 3 mostra l'oggetto di fig. 1 secondo la sezione trasversale A-A.
Fig. 4 mostra l'oggetto di fig. 1 secondo la sezione trasversale B-B.
Fig. 5 mostra l'oggetto di fig. 1 secondo la sezione longitudinale C-C. di fig. 2.
Fig. 6 mostra in forma schematica un gruppo generatore in radio-frequenza accoppiato ad un illuminatore del tipo a guida d'onda fessurata secondo la presente invenzione.
Come si vede nelle figure da 1 a 5, la macchina operatrice semovente, secondo l'invenzione, é essenzialmente costituita da un robusto telaio 1 montato su cingoli 2, munito di un motore 3 e di una cabina 4 con relativi mezzi di guida 5.
Su detto telaio 1 sono altresì previsti un gruppo elettrogeno 6, un serbatoio per il carburante 7, un serbatoio per l'acqua di raffreddamento 8, un serbatoio per il liquido per comandi e trasmissioni idrauliche 9, un serbatoio per il legante bituminoso
10 ed un serbatoio per il filler 11.
Nell'interasse fra i longheroni laterali del telaio 1 é disposto longitudinalmente un dispositivo omogeneizzatore e miscelatore 12 a pale controrotanti 13, aventi una inclinazione suscettibile di convogliare verso l'interno il materiale entrante dalla apertura anteriore del dispositivo 12 e di spingerlo verso l'apertura posteriore di scarico.
Il fondo di detto dispositivo 12 é posto a poca distanza da terra e presenta anteriormente uno scivolo 14 atto a ricevere ed avviare verso l'apertura anteriore di detto dispositivo 12 il materiale precedentemente riscaldato, come si vedrà nel seguito della descrizione, e successivamente scarificato mediante i rip-pers 15, rimosso verso l'asse longitudinale della macchina mediante la coclea raccoglitrice 16 e sollevato mediante la lama rasante 17.
Durante il passaggio attraverso il dispositivo 12, il conglomerato bituminoso di risulta viene omegeneizzato e miscelato, ed eventualmente integrato con aggiunta di bitume e/o di filler,
11 primo spruzzato dall'alto mediante una pluralità di iniettori 18 collegati attraverso una tubazione 19 al serbatoio 10, ed il secondo alimentato per caduta mediante una coclea dosatrice 20 prevista internamente al serbatoio 11 in corrispondenza di una sporgenza del serbatoio stesso, presentante sul fondo una pluralità di fori coincidenti con fori aperti attraverso una porzione della parete superiore del dispositivo 12.
Il materiale così trattato, mediante l'azione di spinta delle pale controrotanti 13 viene scaricato con continuità attraverso l'apertura posteriore del dispositivo 12 e distribuito mediante una coclea distributrice 21, solidale al telaio 1, per tutta la larghezza dello scavo aperto mediante i rippers 15.
Successivamente detto materiale viene steso e compattato mediante una piastra finitrice 22, anch'essa solidale al telaio 1.
Il telaio 1 presenta anteriormente una mensola angolare 23 atta a sostenere almeno un gruppo 24, previsto per il riscaldamento di uno strato di manto stradale in conglomerato bituminoso, di larghezza pari alla lunghezza di tale o di tali gruppi 24, la cui azione é regolabile in profondità e temperatura.
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Come si vede in fig. 6, ogni gruppo 24 é essenzialmente costituito da un oscillatore in radiofrequenza a microonde 25, accoppiato, attraverso un circolatore di potenza 26 a tre porte con uscita in coassiale, ad un'antenna del tipo a guida d'onda fessurata 27 chiusa alla estremità opposta mediante un tappo di corto circuito 28.
A sua volta il circolatore di potenza 26 é collegato ad un carico resistivo 29.
L'oscillatore generatore di potenza 25 é alimentato alla tensione desiderata dal gruppo elettrogeno 6 e, nella forma di realizzazione preferita data a titolo di esempio indicativo, ma non limitativo, detto generatore 25 é rappresentato da un magnetron funzionante ad onda continua, che genera potenza nella gamma delle onde millimetriche. Per il raffreddamento del generatore é previsto un circuito 25 a circolazione d'acqua 30, alimentato dal serbatoio 8.
Il circolatore di potenza 26, del tipo utilizzato nei ponti radio, ha la funzione di evitare che la potenza riflessa, ossia quella porzione di potenza dovuta alla diversità di costante di propagazione del mezzo aria e materiale costituente il manto stradale, nonché alla riflessione all'interno dell'antenna 27, torni verso il generatore 25 creando malfunzionamenti, ma venga assorbita dal carico resistivo di potenza 29.
L'antenna 27 é costituita da una guida d'onda fessurata, in cui ogni fessura 31 rappresenta un dipolo elementare. La disposizione dei dipoli deve essere tale che la radiazione risulti uniformemente distribuita per tutta la lunghezza di detta guida d'onda.
In forma alternativa può essere prevista anche una terminazione finale (non rappresentata), nel senso che può essere interessante riutilizzare la potenza che non riesce ad essere irradiata dall'antenna.
Detta antenna 27, per facilitare i trasporti della macchina operatrice secondo la presente invenzione o allo scopo di ridurre il suo campo d'azione, può essere realizzata mediante due spezzoni collegabili mediante flange.
Alternativamente, ciascun gruppo 24 può essere realizzato mediante due illuminatori indipendenti disposti simmetricamente su un medesimo allineamento.
Ai fini della sicurezza, soprattutto ai fini della protezione del personale operante, i gruppi 24 sono protetti mediante una opportuna schermatura, realizzata mediante un cappello 32 in elementi modulari di rame che ricopre superiormente la struttura, atta ad evitare fughe di radiazioni non desiderate.
Detto cappello 32 può essere integrato mediante elementi flessibili 33, ad esempio una striscia rinforzata di neoprene e/o simili, applicata inferiormente alla periferia di detto cappello 32.
Desiderando accellerare il riscaldamento del conglomerato bituminoso senza aumentare la temperatura, si può prevedere l'impiego di una pluralità di gruppi 24, disposti longitudinalmente uno dopo l'altro, in modo da aumentare la superficie di pavimentazione esposta alla radiazione.
In ogni modo, nella forma di realizzazione descritta, la lunghezza complessiva di ciascun gruppo é di circa m. 4 + 4,5 necessaria e sufficente per intervenire su una intera corsia autostradale, mentre la sua larghezza é dell'ordine di circa 50 centimetri.
È evidente, pertanto, il vantaggio della maggiore compattezza della macchina operatrice secondo l'invenzione, ottenibile mediante l'impiego della fonte di energia prevista rispetto all'impiego delle fonti tradizionali, come, ad esempio, quella a batteria di riscaldamento a raggi infrarossi, che misurano molti metri di lunghezza e sono di difficile manovra, particolarmente nei tratti di tracciato in curva.
Nella forma di realizzazione discritta é previsto un gruppo elettrogeno 6 atto ad erogare la potenza richiesta.
Per la manovra dei gruppi 24 sono previsti martinetti oleodinamici 34 collegati alla mensola 23 e alimentati dal liquido contenuto nel serbatoio 8.
La velocità di avanzamento della macchina operatrice semovente così concepita e descritta é prevista fino a m 4 al minuto primo.
Ovviamente, tutti gli elementi che la compongono sono dimensionati in modo tale che il lavoro complessivo venga realizzato senza discontinuità, nel senso che la quantità di conglomerato bituminoso scaldato, ripperato, raccolto, sollevato ed entrante nel dispositivo omogeneizzatore e miscelatore 12 in un certo tempo, determinata in funzione della velocità di avanzamento desiderata, deve essere tale che nel medesimo tempo la stessa quantità di conglomerato bituminoso, con eventuali aggiunte di legante bituminoso e di filler, possa essere trattata da detto dispositivo 12 e quindi scaricata, distribuita e compattata, realizzando così la totale rigenerazione del manto stradale.
Si pone in rilievo il fatto che, mediante l'impiego di gruppi riscaldanti costituiti da un generatore in radiofrequenza a microonde accoppiato ad una antenna a guida d'onda fessurata, é possibile regolare la profondità dello strato riscaldato, cosi che, senza modificare la temperatura e la velocità di avanzamento della macchina, tale spessore risulti maggiore dello spessore dello strato che si desidera effettivamente sacrificare per sottoporlo al trattamento di miscelazione ed omogeneizzazione.
Il riscalda mento dello strato sottostante a quello che deve essere scarificato e trattato risulta vantaggioso, in quanto un totale o parziale riscaldamento dei materiali che costituiscono lo strato più profondo consente la saldatura di eventuali spaccature in esso presenti e/o la loro compattazione, ciò che non può essere realizzato mediante l'impiego di fonti di energia tradizionali, la cui azione é limitata ad uno spessore di pochi centimetri, in genere da 3 a 5 cm.
Inoltre, lo strato superiore trattato non risulterà semplicemente incollato alla superfice dello strato sottostante, ma si avrà in definitiva un perfetto collegamento fra stato superiore e strato sottostante, senza per questo modificare in misura apprezzabile la distribuzione delle diverse granulometrie degli inerti.
Secondo una ulteriore caratteristica della macchina operatrice secondo la presente invenzione, é previsto che la lama rasante 17 e lo Scivolo 14 siano sollevabili, così che il materiale scarificato mediante i rippers 15 e rimosso dalle coclee raccoglitrici e distributrici, rispettivamente 16 e 21, possa essere direttamente compattato dalla finitrice 22, evitando così di passare attraverso il dispositivo omogenizzatore e miscelatore 12, tutte le volte che, ad esclusivo giudizio dell'operatore, tale trattamento di omogeneizzatore e di miscelazione, con o senza aggiunta di filler o di legante, sia ritenuto non necessario.
Per ultimo si pone in rilievo il fatto che, in funzione della disposizione del fondo del dispositivo 12 a poca distanza da terra i materiali risultanti dalla demolizione della pavimentazione in rifacimento entrano direttamente in detto dispositivo senza la necessità di ulteriori mezzi meccanici di sollevamento, ma solo mediante l'ausilio dello scivolo 14, con notevole vantaggio per la velocità e per l'economia generale del lavoro.
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Claims (11)
1. Macchina operatrice semovente per la rigenerazione in loco delle pavimentazioni stradali in conglomerato bituminoso, utilizzante per il riscaldamento del manto l'energia prodotta da un generatore in radiofrequenza a microonde accoppiato ad almeno una antenna del tipo a guida d'onda fessurata, caratterizzata dal fatto che essa comprende un telatio (1) montato su mezzi di avanzamento (2), munito di motore (3) e di mezzi di guida (5), su cui sono previsti: un gruppo (24) per il riscaldamento di uno strato di manto stradale, gruppo che é costituito da
— un gruppo elettrogeno (6) atto ad alimentare almeno un generatore in radiofrequenza (25) accoppiato ad almeno una antenna del tipo a guida d'onda fessurata (27), suscettibile di irradiare e distribuire verso terra l'energia prodotta;
— dispositivi (15) per la demolizione della porzione di pavimentazione, preventivamente riscaldata, che si desidera rigenerare;
— dispositivi (16, 17, 14) per la rimozione ed il sollevamento da terra dei materiali demoliti;
— almento un dispositivo omogeneizzatore e miscelatore (12) di detti materiali;
— un serbatoio (10) per il legante bituminoso, collegato mediante una tubazione (19) ad iniettori (18) per l'alimentazione di eventuali aggiunte correttive all'interno del dispositivo omogeneizzatore e miscelatore (12);
— un serbatoio (11) per il filler, provvisto di dosatore (20) per l'alimentazione di eventuali aggiunte correttive all'interno del dispositivo omogeneizzatore e miscelatore (12);
— un dispositivo (21) distributore dei materiali trattati uscenti dal dispositivo omogeneizzatore e miscelatore (12);
— una piastra finitrice (22) per la stesa e la prima compattazione del conglomerato bituminoso rigenerato.
2. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata da ciò che i mezzi di avanzamento (2) sono costituiti da cingoli e da ciò che il dispositivo omogeneizzatore e miscelatore (12) comprende pale ruotanti (13).
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RIVENDICAZIONI
3. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ogni gruppo (24) per il riscaldamento di una porzione di pavimentazione stradale comprende almeno un oscillatore in radiofrequenza a microonde (25) accoppiato, attraverso un circolatore di potenza (26) a tre porte con uscita in coassiale, ad una antenna (27) del tipo a guida d'onda fessurata chiusa all'estremità opposta mediante un tappo di corto circuito (28), in cui ogni fessura (31) rappresenta un dipolo elementare, la disposizione delle fessure essendo tale che la radiazione risulti uniformemente distribuita per tutta la lunghezza di detta guida d'onda, essendo altresì previsti un carico resistivo (29) collegato ad un circolatore di potenza (26) ed un circuito a circolazione d'acqua (30), alimentato dal serbatoio (8), per il raffreddamento dell'oscillatore (25).
4. Macchina secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che l'oscillatore (25) é un magnetron funzionante ad onda continua, atto a generare potenza nella gamma delle onde millimetriche.
5. Macchina secondo le rivendicazioni 3 e 4, caratterizzata dal fatto che la guida d'onda (27) del gruppo per il riscaldamento (24) é costituita da due spezzoni collegati mediante flange.
6. Macchina secondo le rivendicazioni 3, 4, 5 caratterizzata dal fatto che detto gruppo (24) é realizzato mediante due oscillatori in radiofrequenza a microonde (da 25 a 31) con antenna a guida d'onda fessurata montati simmetricamente su un medesimo allineamento.
7. Macchina secondo le rivendicazioni da 3 a 6, caratterizzata dal fatto che il gruppo per il riscaldamento (24) é schermato mediante un cappello (32) in elementi modulari di rame, che ricopre superiormente tutto l'insieme ed é aperto verso terra, in modo da evitare fughe di radiazioni non desiderate, detto cappello (32) essendo prolungato inferiormente mediante elementi flessibili (33), ad esempio una striscia rinforzata di neoprene applicata alla sua periferia.
8. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il fondo del dispositivo omogeneizzatore e miscelatore (12) é disposto a poca distanza da terra, così che i materiali demoliti dai rippers (15), rimossi dalla coclea raccoglitrice (16) e raccolti dalla lama rasante (17) entrino direttamente nel dispositivo omogeneizzatore e miscelatore (12) senza la necessità di ulteriori mezzi meccanici di sollevamento, ma solo mediante l'ausilio dello scivolo (14) previsto inferiormente all'imbocco di detto dispositivo (12).
9. Macchina operatrice secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che di detti dispositivi per la rimozione e il sollevamento da terra dei materiali demoliti, la lama rasante (17) e lo scivolo (14) sono sollevabili, così che i materiali demoliti dai rippers (15) e rimossi dalla coclea raccoglitrice (16) non vengano sollevati da terra e passino al disotto del dispositivo omogeneizzatore e miscelatore (12).
10. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il o i gruppi (24) per il riscaldamento sono regolabili in altezza ed orientamento, mediante martinetti (34) a comando oleodinamico collegati alla mensola (23).
11. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i gruppi (24) per il riscaldamento sono disposti in file parallele, uno dopo l'altro.
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