EP0960239A1 - Vorrichtung zum bearbeiten von fahrbahnen, sowie vorrichtung zum erzeugen von schaumbitumen - Google Patents

Vorrichtung zum bearbeiten von fahrbahnen, sowie vorrichtung zum erzeugen von schaumbitumen

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EP0960239A1
EP0960239A1 EP97935553A EP97935553A EP0960239A1 EP 0960239 A1 EP0960239 A1 EP 0960239A1 EP 97935553 A EP97935553 A EP 97935553A EP 97935553 A EP97935553 A EP 97935553A EP 0960239 A1 EP0960239 A1 EP 0960239A1
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EP
European Patent Office
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bitumen
nozzle
water
injection
hot
Prior art date
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EP97935553A
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English (en)
French (fr)
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EP0960239B1 (de
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Thomas Bruns
Walter GRÜBER
Siegbert Dittmann
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Wirtgen GmbH
Original Assignee
Wirtgen GmbH
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Publication date
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Publication of EP0960239B1 publication Critical patent/EP0960239B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/06—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road
    • E01C23/065—Recycling in place or on the road, i.e. hot or cold reprocessing of paving in situ or on the traffic surface, with or without adding virgin material or lifting of salvaged material; Repairs or resurfacing involving at least partial reprocessing of the existing paving
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/50—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter
    • B05B15/52—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter for removal of clogging particles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/12—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for distributing granular or liquid materials
    • E01C19/16—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for distributing granular or liquid materials for applying or spreading liquid materials, e.g. bitumen slurries
    • E01C19/17—Application by spraying or throwing
    • E01C19/176—Spraying or throwing elements, e.g. nozzles; Arrangement thereof or supporting structures therefor, e.g. spray-bars

Definitions

  • the invention relates to a device for processing roadways according to the preamble of claim 1, and a device for producing foamed bitumen for road construction machines according to the preamble of claim 2.
  • Such devices are required for example in recycling machines for road construction.
  • a road construction machine in which the invention can be used is described, for example, in WO 96/24725.
  • a device for producing foamed bitumen for road construction machines, with at least one mixing device having an expansion chamber, in which hot bitumen can be brought together under pressure at a temperature of 180 ° C. and water via injection nozzles is known from WO 95/22661.
  • the device has a heatable foam reactor and heatable feed and distribution lines, the lines being additionally insulated.
  • Several nozzles are arranged side by side along a distribution line. This distribution line is over a pipeline network connected to a central foam reactor in which the bitumen foam is generated for all nozzles.
  • An agitator is also arranged in this foam reactor.
  • a disadvantage of the known device is that the bitumen foam has to travel a long way from the expansion chamber to the nozzles.
  • the invention has for its object to provide a device for processing roadways, as well as a device for generating foamed bitumen for road construction machines, with which an exact dosage of the foamed bitumen is possible, and with which the cleaning and maintenance effort is reduced to a minimum.
  • the invention advantageously provides that, in a device for processing roadways, a device for producing foamed bitumen with several mixing devices arranged next to one another with foam outlet nozzles is arranged on the hood of the work roll, so that the foamed bitumen emerging from the foam outlet nozzles is sprayed into the Working Chamber of the Ar beitswalze is directed and interferes with the granulated building material mixture from the work roll.
  • the hot bitumen is mixed from a bitumen tank via supply lines and a bitumen injection nozzle with water supplied from a water tank via a water injection nozzle in an expansion chamber of the mixing device.
  • Injecting the bitumen foam directly into the working chamber of the work roll has the advantage that the foamed bitumen can be mixed directly into the granulated building material mixture before the foam collapses.
  • the foamed bitumen is only generated shortly before it exits the foam outlet nozzles in an expansion chamber of a mixing device provided separately for each foam outlet nozzle.
  • the generation of the foamed bitumen shortly before it emerges from the foam outlet nozzle advantageously enables the foamed bitumen to be metered precisely.
  • the injection nozzle for hot bitumen has a plunger for the nozzle opening which is adapted to the nozzle cross section and which can be driven by a controller for periodic cleaning or closing of the nozzle opening.
  • the plunger is pushed through the nozzle 1 to 2 times per minute to clean the nozzle, so that the nozzle cross-section is always kept free. If the nozzle is to be closed, the plunger remains in the nozzle cross section.
  • Each nozzle can be controlled individually so that the working width, e.g. is selectable when crossing a lane several times.
  • a microprocessor control regulates the flow of hot bitumen and water depending on the speed of advance of the road construction machine. In this way it is ensured that the metering takes place with high accuracy and depending on the driving speed and that the ratio of foamed bitumen and granulated building material mixture is kept constant.
  • the water tank is arranged on the chassis.
  • a water tank arranged on the chassis has the advantage that no separate water supply is required.
  • the water in the water tank can also be used for other tasks, e.g. can be used to moisten the soil when compacting a road.
  • the expansion chamber is preferably circular in cross section, the butiumene injection nozzle being arranged coaxially with the expansion chamber.
  • the injection or injection devices for the water and / or the air nozzles water or air radially or tangentially into the free jet of the hot air emerging from the bitumen injection nozzle. eat bitumen. This creates a strong swirl in the expansion chamber with which an optimal foam quality can be generated.
  • the expansion chamber has an eccentrically arranged foam outlet nozzle.
  • Such an eccentrically arranged nozzle increases the turbulence of the foam bitumen and enables a higher expansion number with a longer half-life of the foam.
  • the mixing devices can be heated.
  • the heating is carried out by thermostatically controlled heating devices that maintain the optimal operating temperature before and during use, even in the event of interruptions.
  • a time-consuming rinsing of the mixing devices with the foam outlet nozzles can be omitted at the end of the work.
  • the generator for generating the heating current generates the full heating voltage when the drive motor is idling and keeps it constant even at higher speeds of the drive motor.
  • the generator has a hydraulic drive which can be set to a constant drive speed with the aid of a flow control valve.
  • Fig. 1 a road construction machine
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the microprocessor control for the foam generation process
  • Fig. 3 shows a flow diagram of the foamed bitumen components
  • Fig. 4 the tappet control
  • Fig. 5 a mixing device.
  • Fig. 1 shows the device for processing roadways with a machine frame 1 carried by two trolleys 2 and a driving station 3 consisting of a driver's cab.
  • the undercarriages 2 have two undercarriage axles which can be steered jointly or optionally individually at the front and rear ends of the machine frame 1.
  • a work roll 4 is arranged under a hood 8, which limits the work chamber 6 of the work roll 4 upwards and to the sides.
  • the hood 8 connected to the machine frame 1 has breaker bars 19 which can be pivoted about an axis parallel to the roll axis of the work roll 4.
  • breaker bars 19 which can be pivoted about an axis parallel to the roll axis of the work roll 4.
  • the hood 8 has a device 10 for producing foamed bitumen on its upper region.
  • bitumen hot at around 180 ° C is mixed with cold water. This causes the bitumen to foam, with the original volume of the components being around that Increased 20 times.
  • bitumen foam can be injected evenly into the working space 6 via a plurality of foam outlet nozzles 14 running parallel to the axis of the work roll 4 and thereby mixed into the granulated building material mixture.
  • the device 10 for producing foamed bitumen consists in particular of, for example, 16 mixing devices 12 arranged next to one another, which are connected to one another by a common supply line 16, 42 for hot bitumen.
  • the mixing devices 12 have a bitumen injection nozzle 18 which in the open state injects a bitumen free jet into an expansion chamber 26. Orthogonally to this free jet, water is injected radially or tangentially to the expansion chamber 26, which is circular in cross section, via a water injection nozzle 22 and air via an air injection device 24.
  • a strong swirling of the expanding foam volume is achieved in the expansion chamber, as a result of which a high expansion number of the foam bitumen and a longer half-life can be achieved.
  • the air is blown in at a pressure of 4 to 5 bar.
  • the foam outlet nozzle 14 is arranged eccentrically to the expansion chamber 26 and to the bitumen injection nozzle 18, whereby the swirling in the expansion chamber 26 is further increased.
  • the bitumen injection nozzle is periodically cleaned with the aid of a plunger 30, the plunger is driven microprocessor-controlled by a pneumatic drive device 32.
  • the plunger 30 can also be used to close the bitumen injection nozzle 18 if, for example, the foamed bitumen is to be sprayed on in a reduced width. This is useful, for example, for multi-lane, overlapping work.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the microprocessor control for controlling the foam formation process and the addition amounts, as well as the dosage of the foam bitumen.
  • the microprocessor 36 is connected to an electronic input / output unit 38 with a display 39.
  • the bitumen addition in% by weight and the water addition for the foaming process in% of the amount of bitumen can be set on the input / output unit 38.
  • the spray width can be set for overlapping work, ie individual foam outlet nozzles 14 can be switched off if desired. All operating and work data are shown on the display 39.
  • the microprocessor 36 is also connected to a printer 40 which prints out the work data for the purpose of documentation. Via a wheel sensor 41, the microprocessor 36 receives a speed signal proportional to the speed of advance of the machine, so that the foam bitumen components can be dosed as a function of the driving speed.
  • the microprocessor 36 generates a control signal for the drive motors 21, 23 for the bitumen suction pump for bitumen 20, and the water suction pump 24.
  • the effective addition amounts of bitumen and water are reported back by the pumps 20 and 24 to the microprocessor for the purpose of regulation.
  • the pulse-clocked nozzle cleaning in each mixing device 12 is also controlled via a signal line 28.
  • a device for feeding in a water-cement suspension 46 can be provided, which can be arranged on the hood 8 parallel to the device for producing foamed bitumen 10.
  • the drive motor 50 of a suction pump 52 of the injection device for the water-cement suspension 46 is controlled via a signal line 48.
  • the connecting part 19 for the hot bitumen supply receives hot bitumen from the bitumen tank arranged on the chassis 2.
  • the suction pump 20 for bitumen is controlled by the microprocessor 36.
  • a temperature sensor 23 monitors the temperature of the hot bitumen in the feed line 16.
  • the hot bitumen is filtered in a bitumen filter 25.
  • a pressure sensor 27, which monitors the operating pressure, is arranged behind the bitumen filter 25.
  • the feed line 16 opens into a distributor line 42, which can also be designed as a ring line, so that bitumen that is not required can be recirculated into the bitumen tank.
  • the water pump 24 which draws water from a water tank located on the chassis 2, the water is fed to the water injection nozzles 22 via a water supply line 43 and a water valve 45 for two mixing devices 12. It can be provided that one water valve 45 in each case two non-adjacent mixing units directions 12 supplied.
  • Compressed air is supplied via a compressor 28 via an air supply line 44 and the air injection devices 24 under a pressure of, for example, 4 to 5 bar.
  • a separate mixing device 12 can be arranged at a lateral distance from the, for example, 16 mixing devices 12 arranged alongside one another along the distributor / ring line 42 for hot bitumen in such a way that it projects laterally beyond the work roll 4.
  • This further mixing device is used as a test nozzle in order to be able to carry out a quality check with regard to the foam quality at the beginning or during operation.
  • This test nozzle can be controlled manually separately.
  • Compressed air for cleaning the bitumen injection nozzle is also branched off from the same air compressor 28 or a separate compressor.
  • the compressed air is supplied to the pneumatic drive devices 32 for the plunger 30 via pneumatic valves 33.
  • the bitumen injection nozzle 18 of the test nozzle is also cleaned in the same cycle.
  • the bitumen suction pump 20, the feed lines 16, and the distribution and ring line 42, as well as the mixing devices themselves, in particular the bitumen injection nozzle 18, are provided with heating elements and temperature sensors.
  • the temperature sensors give a temperature signal to the microprocessor 36 or to a thermostat control.
  • the suction pump for bitumen, the feed lines 16, 42 and the mixing devices 12 are also insulated with thick walls in order to reduce heat losses and to optimize the maintenance of the optimal processing temperature.
  • a power generator is powered by a hydraulic motor.
  • the hydraulic motor for the generator receives its drive energy from a hydraulic pump, which is coupled to the internal combustion engine of the road construction machine.
  • the hydraulic motor for the power generator already generates an energy necessary for heating the device 10 for producing foamed bitumen when the internal combustion engine is idling.
  • the microprocessor-controlled device 10 for producing foamed bitumen allows the operation of all functions and the preselection of the addition quantities for hot bitumen, water and air, as well as the work-relevant parameters from the operator's station 3.
  • the microprocessor control system also enables the addition quantities to be regulated in proportion to the speed of advance.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Bearbeiten von Fahrbahnen mit einem selbstfahrenden Fahrwerk (2), mit einer Arbeitswalze (4), die von einer eine Arbeitskammer (6) bildenden Haube (8) umgeben ist, und mit einem Antriebsmotor für die für den Antrieb der Arbeitswalze (4) und den Fahrbetrieb benötigte Antriebsleistung, ist vorgesehen, dass die Haube (8) eine Einrichtung (10) zum Erzeugen von Schaumbitumen mit mehreren nebeneinander angeordneten Mischeinrichtungen (12) mit Schaumaustrittsdüsen (14) aufweist, dass heisses Bitumen aus einem Bitumentank über Zuführleitungen (16, 42) und einer Bitumeneinspritzdüse (18) gemeinsam mit aus einem Wassertank über eine Wassereinspritzdüse (22) zugeführtem Wasser unter Druck in einer Expansionskammer (26) der Mischeinrichtung (12) mischbar sind, und dass der aus den Schaumaustrittsdüsen (14) austretende Schaumbitumensprühstrahl in die Arbeitskammer (6) gerichtet ist und sich in das von der Arbeitswalze (4) granulierte Baustoffgemisch einmischt.

Description

Vorrichtung zum Bearbeiten von Fahrbahnen, sowie Vorrichtung zum Erzeugen von Schaumbitumen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Fahrbahnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen von Schaumbitumen für Straßenbaumaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in Recyclingmaschinen für den Straßenbau benötigt . Eine Straßen- baumaschine, in der die Erfindung zur Anwendung kommen kann, ist beispielsweise in der WO 96/24725 beschrieben.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen von Schaumbitumen für Straßenbaumaschinen, mit mindestens einer eine Expansionskammer aufweisenden Mischeinrichtung, in der heißes Bitumen bei einer Temperatur von 180°C und Wasser über Einspritzdüsen unter Druck zusammenführbar sind, ist aus der WO 95/22661 bekannt. Die Vorrichtung weist einen beheizbaren Schaumreaktor sowie beheizbare Zuführ- und Verteilerleitungen auf, wobei die Leitungen zusätzlich isoliert sein können. Mehrere Düsen sind längs einer Verteilerleitung nebeneinander angeordnet. Diese Verteilerleitung ist über ein Leitungsnetz mit einem zentralen Schaumreaktor verbunden, in dem der Bitumenschaum für alle Düsen erzeugt wird. In diesem Schaumreaktor ist desweiteren ein Rührwerk angeordnet. Nachteilig ist bei der bekannten Vorrichtung, daß der Bitumenschaum einen langen Weg von der Expansions- kammer bis zu den Düsen zurücklegen muß. Dies hat zur Folge, daß der Schaum auf dem Weg zu den Düsen z.T. zerfällt, so daß desweiteren ein genaues Dosieren des Schaumbitumens nicht möglich ist. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die bekannte Vorrichtung nur teilweise beheizt wird, und daß insbesondere die Düsen nicht beheizt werden. Dies hat zur Folge, daß die Reinigung der Anlage einen hohen Zeitaufwand erfordert. Da die Reinigung mit Dieselkraftstoff erfolgt, entsteht darüber hinaus noch ein Entsorgungsproblem hinsichtlich des verschmutzten Kraftstoffes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Fahrbahnen, sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen von Schaumbitumen für Straßenbaumaschinen zu schaffen, mit der eine exakte Dosierung des Schaumbitumens möglich ist, und mit der der Reinigungs- und Wartungsaufwand auf ein Minimum reduziert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der Ansprüche 1, 2.
Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß bei einer Vorrichtung zum Bearbeiten von Fahrbahnen eine Einrichtung zum Erzeugen von Schaumbitumen mit mehreren nebeneinander angeordneten Mischeinrichtungen mit Schaumaus- trittεdüsen an der Haube der Arbeitswalze angeordnet ist, so daß das aus den Schaumaustrittsdüsen austretende Schaumbitumen Sprühstrahl in die Arbeitskammer der Ar- beitswalze gerichtet ist und sich in das von der Arbeitswalze granulierte Baustoffgemisch einmischt. Das heiße Bitumen wird aus einem Bitumentank über Zuführleitungen und eine Bitumeneinspritzdüse mit aus einem Wassertank über eine Wassereinspritzdüse zugeführtem Wasser in einer Expansionskammer der Mischeinrichtung gemischt.
Das Einspritzen des Bitumenschaums direkt in die Arbeits- kammer der Arbeitswalze hat den Vorteil, daß das Schaumbitumen unmittelbar in das granulierte Baustoffgemisch eingemischt werden kann, bevor der Schaum in sich zusammenfällt. Dabei wird das Schaumbitumen erst kurz vor Austritt aus den Schaumaustrittsdüsen in einer Expansionskammer einer für jede Schaumaustrittsdüse separat vorgesehenen Mischeinrichtung erzeugt. Die Erzeugung des Schaumbitumens erst kurz vor dem Austritt aus dem Schaumaustrittsdüsen ermöglicht es in vorteilhafter Weise das Schaumbitumen exakt zu Dosieren.
Bei der Vorrichtung zum Erzeugen von Schaumbitumen ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß die Einspritzdüse für heißes Bitumen einen dem Düsenquerschnitt angepaßten Stößel für die Düsenöffnung aufweist, der zum periodischen Reinigen oder Verschließen der Düsenöffnung über eine Steuerung antreibbar ist. Der Stößel wird zur Düsenreinigung l bis 2 mal je Minute durch die Düse hindurchgestoßen, so daß der Düsenquerschnitt stets freigehalten wird. Soll die Düse geschlossen werden, verbleibt der Stößel im Düsenquerschnitt. Jede Düse ist einzeln ansteuerbar, so daß die Arbeitsbreite, z.B. bei mehrfachem Überfahren einer Fahrbahn selektierbar ist.
Es ist desweiteren bei einer Vorrichtung zum Erzeugen von Schaumbitumen vorgesehen, daß eine Mikroprozessorsteuerung die Mengenströme von heißem Bitumen und Wasser in Abhängigkeit der Vortriebsgeschwindigkeit der Straßenbaumaschine regelt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Dosierung mit hoher Genauigkeit und fahrgeschwindigkeitsabhängig erfolgt und daß das Verhältnis von Schaumbitumen und granuliertem Baustoffgemisch konstant gehalten ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Wassertank auf dem Fahrwerk angeordnet ist . Ein auf dem Fahrwerk angeordneter Wassertank hat den Vorteil, daß keine separate WasserZuführung erforderlich ist. Das in dem Wassertank befindliche Wasser kann zudem noch für andere Aufgaben z.B. zum Bodenbefeuchten beim Verdichten einer Fahrbahn verwendet werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß in die Expansionskammer jeder Mischeinrichtung zusätzlich Luft einblasbar ist. Das zusätzliche Einblasen von Luft verstärkt die Schaumbildung und ermöglicht eine Expansion des Schaumbitumens auf ca. das 20-fache des ursprünglichen Volumens. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß seitlich über die Arbeitswalze überstehend eine separat manuell einschaltbare Mischeinrichtung mit Schaumaustrittsdüse angeordnet ist . Diese zusätzlich vorgesehene Schaumaustrittsdüse dient dazu, zu Beginn oder während des Betriebes der Straßenbaumaschine die Schaumqualität zu überprüfen.
Die Expansionskammer ist vorzugsweise im Querschnitt kreisförmig, wobei die Butiumeneinspritzdüse koaxial zu der Expansionskammer angeordnet ist. Die Einspritz- bzw. Einblaseinrichtungen für das Wasser und/oder die Luft düsen Wasser bzw. Luft radial oder tangential in den aus der Bitumeneinspritzdüse austretenden Freistrahl des hei- ßen Bitumens ein. Dadurch entsteht eine starke Verwirbe- lung in der Expansionskammer, mit der eine optimale Schaumqualität erzeugt werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Expansionskammer eine exzentrisch angeordnete Schaumaustrittsdüse aufweist. Eine derartige exzentrisch angeordnete Düse verstärkt die Ver- wirbelung des Schaumbitumens und ermöglicht eine höhere Expansionszahl bei einer längeren Halbwertzeit des Schaumes .
Die Mischeinrichtungen sind beheizbar. Die Heizung erfolgt durch thermostat-geregelte Heizeinrichtungen, die die optimale Betriebstemperatur vor Beginn und während des Einsatzes, auch im Falle von Unterbrechungen einhalten. Ein aufwendiges Spülen der Mischeinrichtungen mit den Schaumaustrittsdüsen kann am Arbeitsende entfallen.
Der Generator zur Erzeugung des Heizstromes erzeugt bereits im Leerlauf des Antriebsmotors die volle Heizspannung und hält diese auch bei höheren Drehzahlen des Antriebsmotors konstant .
Hierzu weist der Generator einen hydraulischen Antrieb auf, der mit Hilfe eines Stromregelventils auf eine konstante Antriebsdrehzahl einstellbar ist .
Weitere vorteilhafte Merkmale sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Fig . 1 eine Straßenbaumaschine,
Fig . 2 eine schematische Darstellung der Mikroprozessorsteuerung für den Schaumerzeugungsprozeß,
Fig . 3 ein Fließschema der Schaumbitumenkomponenten,
Fig . 4 die Stößelsteuerung, und
Fig . 5 eine Mischeinrichtung.
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung zum Bearbeiten von Fahrbahnen mit einem von zwei Fahrwerken 2 getragenen Maschinenrahmen 1 und einem aus einer Fahrerkabine 3 bestehenden Fahrstand.
Die Fahrwerke 2 weisen am vorderen und hinteren Ende des Maschinenrahmens 1 zwei gemeinsam oder wahlweise einzeln lenkbare Fahrwerkachsen auf .
Unterhalb des Maschinenrahmens 1 ist eine Arbeitswalze 4 unter einer Haube 8 angeordnet, die die Arbeitskammer 6 der Arbeitswalze 4 nach oben und zu den Seiten hin begrenzt .
Die mit dem Maschinenrahmen 1 verbundene Haube 8 weist um eine zu der Walzenachse der Arbeitswalze 4 parallele Achse verschwenkbare Brecherleisten 19 auf . Eine detaillierte Beschreibung der in Fig. 1 gezeigten Straßenbaumaschine ist der WO 96/24725 zu entnehmen.
Die Haube 8 weist an ihrem oberen Bereich eine Einrichtung 10 zum Herstellen von Schaumbitumen auf. Zur Herstellung von Schaumbitumen wird ca. 180°C heißes Bitumen mit kaltem Wasser vermischt. Dadurch schäumt das Bitumen auf, wobei das ursprüngliche Volumen der Komponenten sich um etwa das 20-fache erhöht.
Durch den Aufschaumprozeß, der mit Einblasen von Luft unterstützt werden kann, wird die Viskosität des Bitumen stark herabgesetzt. Der Bitumenschaum läßt sich aufgrund eines stark vergrößerten Volumens über mehrere parallel zur Achse der Arbeitswalze 4 verlaufende Schaumaustritts- düsen 14 gleichmäßig in den Arbeitsraum 6 einspritzen und dadurch in das granulierte Baustoffgemisch einmischen.
Die Einrichtung 10 zum Erzeugen von Schaumbitumen besteht im einzelnen aus beispielsweise 16 nebeneinander angeordneten Mischeinrichtungen 12 , die untereinander mit einer gemeinsamen Zuführleitung 16,42 für heißes Bitumen verbunden sind. Die Mischeinrichtungen 12 haben eine Bitumeneinspritzdüse 18, die im geöffneten Zustand einen Bitumenfreistrahl in eine Expansionskammer 26 einspritzt. Orthogonal zu diesem Freistrahl werden radial oder tangential zu der im Querschnitt kreisförmigen Expansionskammer 26 Wasser über eine Wassereinspritzdüse 22 und Luft über eine Lufteinblaseinrichtung 24 eingedüst. In der Expansionskammer wird dadurch eine starke Verwirbelung des expandierenden Schaumvolumens erreicht, wodurch eine hohe Expansionszahl des Schaumbitumens sowie eine längere Halbwertszeit erzielt werden kann. Die Luft wird beispielsweise unter einem Druck von 4 bis 5 bar eingeblasen.
Die Schaumaustrittsdüse 14 ist exzentrisch zur Expansions- kammer 26 und zur Bitumeneinspritzdüse 18 angeordnet, wodurch die Verwirbelung in der Expansionskammer 26 noch verstärkt wird.
Die Bitumeneinspritzdüse wird impulsgetaktet mit Hilfe eines Stößels 30 periodisch gereinigt, wobei der Stößel von einer pneumatischen Antriebseinrichtung 32 mikroprozessorgesteuert angetrieben wird. Der Stößel 30 kann auch dazu benutzt werden, die Bitumeneinspritzdüse 18 zu verschließen, wenn beispielsweise das Schaumbitumen in einer verringerten Breite aufgesprüht werden soll . Dies ist beispielsweise bei mehrspurigen, überlappenden Arbeiten sinnvoll .
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Mikroprozessorregelung zur Kontrolle des Schaumbildungsprozesses und der Zugabemengen, sowie der Dosierung des Schaumbitumens .
Der Mikroprozessor 36 ist mit einer elektronischen Eingabe-Ausgabeeinheit 38 mit einem Display 39 verbunden. An der Eingabe-Ausgabeeinheit 38 kann die Bitumenzugabe in Gew.% und die Wasserzugabe für den Schäumungsprozeß in % der Bitumenmenge eingestellt werden. Desweiteren kann die Sprühbreite für überlappendes Arbeiten eingestellt werden, d.h. einzelne Schaumaustrittsdüsen 14 können auf Wunsch abgeschaltet werden. Alle Betriebs- und Arbeitsdaten werden auf dem Display 39 angezeigt. Der Mikroprozessor 36 ist ferner mit einem Drucker 40 verbunden, der die Arbeitsdaten zwecks Dokumentation ausdruckt. Über ein Radsensor 41 erhält der Mikroprozessor 36 ein der Vortriebsgeschwindigkeit der Maschine proportionales Geschwindigkeitssignal, so daß die Dosierung der Schaumbitumenkomponenten in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit erfolgen kann. Der Mikroprozessor 36 erzeugt ein Steuersignal für die Antriebsmotoren 21,23 für die Bitumenansaugpumpe für Bitumen 20, sowie die Wasseransaugpumpe 24. Die effektiven Zugabemengen von Bitumen und Wasser werden von den Pumpen 20 und 24 an den Mikroprozessor zwecks Regelung zurückgemeldet . Über eine Signalleitung 28 wird desweiteren die impulsge- taktete Düsenreinigung in jeder Mischeinrichtung 12 gesteuert .
Neben der Einrichtung zum Erzeugen von Schaumbitumen kann, wie aus Fig. 2 ersichtlich eine Einrichtung zum Einspeisen einer Wasser-Zement-Suspension 46 vorgesehen sein, die parallel zu der Einrichtung zum Erzeugen von Schaumbitumen 10 an der Haube 8 angeordnet sein kann. Über eine Signal- leitung 48 wird der Antriebsmotor 50 einer Ansaugpumpe 52 der Einsprüheinrichtung für die Wasser-Zement-Suspension 46 angesteuert.
Fig. 3 erläutert die Zusammenführung von Bitumen, Wasser und Luft in den Mischeinrichtungen 12. Das Anschlußteil 19 für die Heißbitumen-Zuführung erhält heißes Bitumen von dem auf dem Fahrwerk 2 angeordneten Bitumentank. Die Ansaugpumpe 20 für Bitumen wird wie bereits erwähnt von dem Mikroprozessor 36 gesteuert. Ein Temperatursensor 23 überwacht in der Zuführungsleitung 16 die Temperatur des heißen Bitumens. In einem Bitumenfilter 25 wird das heiße Bitumen gefiltert. Hinter dem Bitumenfilter 25 ist ein Drucksensor 27 angeordnet, der den Betriebsdruck überwacht. Die Zuführleitung 16 mündet in eine Verteilerleitung 42, die auch als Ringleitung ausgeführt werden kann, so daß nicht benötigtes Bitumen in den Bitumentank rezir- kulierbar ist.
Über die Wasserpumpe 24, die Wasser von einem auf dem Fahrwerk 2 befindlichen Wassertank ansaugt, wird über eine Wasserzufuhrleitung 43 und jeweils einem Wasserventil 45 für zwei Mischeinrichtungen 12 das Wasser den Wassereinspritzdüsen 22 zugeführt. Es kann vorgesehen sein, daß jeweils ein Wasserventil 45 zwei nicht benachbarte Mischein- richtungen 12 versorgt.
Über einen Kompressor 28 wird Preßluft über eine Luftzufuhrleitung 44 und den Lufteinblaseinrichtungen 24 unter einem Druck von beispielsweise 4 bis 5 bar zugeführt.
Mit seitlichem Abstand von den beispielsweise 16 nebeneinander entlang der Verteiler/Ringleitung 42 für heißes Bitumen angeordneten Mischeinrichtungen 12 kann eine separate Mischeinrichtung 12 derart angeordnet sein, daß sie über die Arbeitswalze 4 seitlich übersteht. Diese weitere Mischeinrichtung wird als Testdüse verwendet, um zu Beginn oder während des Betriebes eine Qualitätsüberprüfung bezüglich der Schaumqualität durchführen zu können. Diese Testdüse ist separat manuell ansteuerbar.
Von dem gleichen Luftkompressor 28 oder einem separaten Kompressor wird desweiteren Preßluft für die Reinigung der Bitumeneinspritzdüse abgezweigt . Die Preßluft wird über Pneumatikventile 33 den pneumatischen Antriebseinrichtungen 32 für die Stößel 30 zugeführt. Dabei wird im gleichen Takt auch die Bitumeneinspritzdüse 18 der Testdüse gereinigt .
Die Bitumenansaugpumpe 20, die Zuführleitungen 16, sowie die Verteil- und Ringleitung 42, sowie die Mischeinrichtungen selbst, insbesondere die Bitumeneinspritzdüse 18 sind mit Heizelementen und Temperaturfühlern versehen. Die Temperaturfühlern geben ein Temperatursignal an den Mikroprozessor 36 oder an eine Thermostatregelung. Die Ansaugpumpe für Bitumen, die Zufuhrleitungen 16,42, sowie die Mischeinrichtungen 12 sind außerdem dickwandig isoliert, um Wärmeverluste zu reduzieren und die Einhaltung der optimalen Verarbeitungstemperatur zu optimieren. Ein Stromgenerator wird mit Hilfe eines Hydraulikmotors angetrieben. Der Hydromotor für den Generator erhält seine Antriebsenergie von einer Hydropumpe, die mit dem Verbrennungsmotor der Straßenbaumaschine gekoppelt ist. Der Hydromotor für den Stromgenerator erzeugt bereits im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors eine für die Beheizung der Einrichtung 10 zum Erzeugen von Schaumbitumen notwendigen Energie .
Mit Hilfe eines Stromregelventils wird die Drehzahl des Hydromotors für den Stromgenerator konstant gehalten.
Die mikroprozessorgesteuerte Einrichtung 10 zum Erzeugen von Schaumbitumen erlaubt die Bedienung aller Funktionen und der Vorwahl der Zugabemengen für heißes Bitumen, Wasser und Luft, sowie der arbeitsrelevanten Parameter vom Fahrstand 3 aus .
Die Mikroprozessorsteuerung Regelung ermöglicht außerdem die Regelung der Zugabemengen proportional zur Vortriebs- geschwindigkeit .
Die exakte Temperierung in Verbindung mit der periodischen Reinigung der Bitumeneinspritzdüsen gewährleistet eine hohe Dosiergenauigkeit und Funktionssicherheit. Ein Aufwendiges Spülen der Einrichtung 10 zum Erzeugen von Schaumbitumen kann am Arbeitsende entfallen.

Claims

Schutzansprüche
1. Vorrichtung zum Bearbeiten von Fahrbahnen mit einem selbstfahrenden Fahrwerk (2) , mit einer Arbeitswalze (4) , die von einer eine Arbeitskammer (6) bildenden Haube (8) umgeben ist, und mit einem Antriebsmotor für die für den Antrieb der Arbeitswalze (4) und den Fahrbetrieb benötigte Antriebsleistung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Haube (8) eine Einrichtung (10) zum Erzeugen von Schaumbitumen mit mehreren nebeneinander angeordneten Mischeinrichtungen (12) mit Schaumaustrittsdüsen (14) aufweist, daß heißes Bitumen aus einem Bitumentank über Zuführleitungen (16,42) und einer Bitumeneinspritzdüse (18) gemeinsam mit aus einem Wassertank über eine Wassereinspritzdüse (22) zugeführtem Wasser unter Druck in einer Expansions- kammer (26) der Mischeinrichtung (12) mischbar sind, und daß der aus den Schaumaustrittsdüsen (14) austretende Schaumbitumensprühstrahl in die Arbeitskammer (6) gerichtet ist und sich in das von der Arbeitswalze (4) granulierte Baustoffge- misch einmiseht.
2. Vorrichtung zum Erzeugen von Schaumbitumen für Straßenbaumaschinen, mit mindestens einer eine Expansionskammer aufweisenden Mischeinrichtung, in der heißes Bitumen und Wasser über Einspritzdüsen unter Druck zusammenführbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einspritzdüse (18) für heißes Bitumen einen dem Düsenquerschnitt angepaßten Stößel (30) für die Düsenöffnung aufweist, der zum periodischen Reinigen oder Verschließen der Düsenöffnung (34) über eine Steuerung antreibbar ist .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (18) für heißes Bitumen einen dem Düsenquerschnitt angepaßten Stößel (30) für die Düsenöfffnung aufweist, der zum periodischen Reinigen oder Verschließen der Düsenöffnung (34) über eine Steuerung antreibbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikroprozessorsteuerung (36) die Mengenströme von heißem Bitumen und Wasser in Abhängigkeit der Vortriebsgeschwindigkeit der Straßenbaumaschine regelt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassertank auf dem Fahrwerk (2) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich über die Arbeitswalze (4) überstehend eine separat manuell einschaltbare Mischeinrichtung (12) mit Schaumaustrittsdüse (14) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Expansionskammer (26) zusätzlich Luft einblasbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer (26) im Querschnitt kreisförmig ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer (26) koaxial zu der Bitumeneinspritzdüse (18) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Einspritz- bzw. Einblaseinrichtungen (22,38) das Wasser und/oder die Luft unter Druck radial oder tangential in den aus der Bitumeneinspritzdüse (18) austretenden Freistrahl des heißen Bitumens eindüsen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zu der Bitumeneinspritzdüse (18) koaxiale Expansionskammer (26) eine exzentrisch angeordnete Schaumaustrittsdüse (14) aufweist .
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroprozessorsteuerung (36) die Düsenreinigung durch Einführen des Stößels (30) in die Düsenöffnung (34) impulsgetaktet steuert.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtungen (12) beheizbar sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitungen (16) für heißes Bitumen zu den Bitumeneinspritzdüsen (18) und/oder der Bitumentank beheizbar und/oder isoliert sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugpumpe (20) für Bitumen beheizbar ist .
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung der Bitumeneinspritzdüsen, die Zuführleitungen (16) für Bitumen und/oder die Ansaugpumpe (20) elektronisch geregelt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb der Arbeitswalze (4) und/oder den Fahrbetrieb einen Generator zur Erzeugung eines Heizstromes für die Beheizung der Einrichtung (10) zum Erzeugen von Schaumbitumen antreibt, der bereits im Leerlauf des Antriebsmotors die erforderliche Heiz- energie liefert und diese auch bei höheren Drehzahlen konstant hält .
18. Vorrichtung nach Anspruch 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (16) für Bitumen zu den Bitumeneinspritzdüsen (18) aus einer Ringleitung (42) besteht, über die heißes Bitumen in den Bitumentank rezirkulierbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführleitung (16) ein Bitumenfilter (25) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Wasser-Zement-Suspension über eine weitere Einsprüheinrichtung (46) in die Arbeitε- kammer (6) einspritzbar ist.
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