LU83321A1 - Machine automotrice pour la regeneration de revetements routiers en conglomerat bitumineux,utilisant pour le chauffage du revetement un generateur a radiofrequence a micro-ondes couple avec au moins une antenne a guide d'ondes a fentes - Google Patents
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Description
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Machine automotrice pour la régénération de revêtements routiers en conglomérat bitumineux, utilisant pour le chauffage du revêtement un générateur à radiofréquence à micro-ondes couplé avec au moins une antenne à guide i 5 d'ondes à fentes ί | L'invention concerne une machine automotrice i î pour la régénération "in situ" de revêtements routiers en ! conglomérat bitumineux, utilisant pour le chauffage du ! * 10 revêtement un générateur à radiofréquence à micro-ondes { couplé avec au moins une antenne du type à guide d'ondes à fentes, capables d'irradier et de distribuer l'énergie produite vers le sol.
On sait qu’à l'abri de l'air et de la lumière, 15 le bitume conserve, pratiquement à l'infini, ses caractéristiques organoleptiques et rhéologiques naturelles.
Le conglomérat bitumineux utilisé pour les superstructures routières, essentiellement constitué par un mélange à chaud de pierrailles inertes et de bitume, suit en 5 20 tout point la loi susdite et conserve essentiellement toutes les caractéristiques rhéologiques acquises au moment de sa préparation et de son épandage sur le chantier.
La mise hors service des revêtements routiers I de ce type est provoquée normalement par la rupture par 25 usure des couches liées par le bitume. Il se forme ainsi i des fentes traversant les couches, où pénètrent de l'eau 1 et des poussières, qui créent des diaphragmes par lesquels le processus de détérioration est rendu irréversible. L'extension des ruptures entraîne la formation d'ornières et de 30 dëfoncements et nécessite des réparations qui finissent par ! rendre indispensables la démolition et la mise hors service f des couches de revêtements. Les résidus de la démolition d'un revêtement réchauffés par des moyens adéquats aux ; températures de leur préparation initiale (150°-180°C) et 35 remélangés, donnent des conglomérats bitumineux ayant des caractéristiques tout à fait semblables aux caractéristi-j’ ques initiales et produisent des revêtements présentant un i; · comportement et des résistances presque égales à ceux du i "f· premier revêtement.
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Jusqu'à présent, la régénération "in situ" desdits matériaux n'a jamais été réalisée avantageusement à l'échelle industrielle en raison de la difficulté de disposer de systèmes de chauffage qui n'altèrent pas les carac-5 téristiques du liant bitumineux.
On sait, en effet, que le bitume perd toutes ses qualités liantes ou une partie de celles-ci s'il est réchauffé à des températures supérieures à 200°C environ. De plus, le chauffage à ces températures, s'il est effectué en 10 présence d'air, donne lieu à des phénomènes d'oxydation qui altèrent les propriétés essentielles. Avec les systèmes connus jusqu'à présent, comme le bitume et les matières inertes sont des mauvais conducteurs, il faut, pour réchauffer correctement la masse des fragments, appliquer une ex-15 position prolongée à des sources indirectes de chaleur à basse température, de type traditionnel, ce qui rend pratiquement désavantageux tout appareillage pour la régénération "in situ" des matériaux et leur réemploi pour la réfection du revêtement routier endommagé.
20 Ceci explique pourquoi, jusqu'à présent, dans le cas d'interventions d'entretien de la surface du revêtement, surtout pour celles qui n'intéressent pas uniquement la partie supérieure, c’est-à-dire la couche d'usure, on applique encore la méthode de démolition du revêtement bitumineux, 25 par exemple grâce à un fraisage suivi par le déplacement et f le déchargement des matériaux démolis et la reconstruc tion du revêtement à l'aide d'un conglomérat bitumineux neuf, avec tous les inconvénients que cela comporte.
La présente invention concerne une machine auto-30 motrice pour la régénération "in situ" des revêtements routiers, qui utilise pour le chauffage du revêtement l'énergie produite par un générateur à radiofréquence à micro-ondes couplé avec au moins une antenne du type à guide d'ondes à fentes susceptible d'irradier et de distribuer l'énergie 35 produite vers le sol.
Cette machine est essentiellement constituée par un châssis automoteur, de préférence monté sur des che-j nilles, muni d'un moteur et de moyens de conduite sur lequel 5 -p sont prévus : ^_ - 3 - - un groupe électrogène capable d'alimenter au moins un regénérateur à radiofréquence à micro-ondes couplé * avec au moins une antenne du type à guide d'ondes à fentes susceptible d'irradier et de distribuer l'énergie produite 5 vers le sol, - des dispositifs pour la démolition de la partie du revêtement routier préalablement réchauffée, que l'on désire regénérer, - des dispositifs pour le déplacement et le 10 soulèvement à partir du sol des matériaux démolis, - au moins un dispositif homogénéisateur et mélangeur desdits matériaux, comportant de préférence des pales rotatives, - un réservoir de liant bitumineux raccordé à une 15 conduite pourvue d'injecteurs pour l'apport d'additions correctives éventuelles à l'intérieur du dispositif homogénéisateur et mélangeur, - un réservoir pour les charges, pourvu d'un doseur pour l'apport d'additions correctives éventuelles à 20 l'intérieur du dispositif homogénéisateur et mélangeur, - un dispositif de distribution des matériaux traités qui sortent du dispositif homogénéisateur et mélangeur, - une plaque finisseuse pour l'épandage et le 25 premier compactage du conglomérat regénéré.
Les avantages qui peuvent être obtenus grâce à l'emploi de la machine selon la présente invention sont : - le chauffage simultané, à une température uniforme et parfaitement réglable, de toute la masse soumise 30 au traitement en évitant l’inconvénient de l'insuffisance de la conductivité thermique qui lui est propre, grâce à l'utilisation de l'énergie émise par l'antenne couplée au générateur à radiofréquence à micro-ondes, " - le réglage de la profondeur de la couche du 35 revêtement de la chaussée que l'on désire regénérer, - les dimensions réduites du dispositif de chauffage par rapport à celles des dispositifs connus et, donc, j une plus grande maniabilité de la machine tout entière par 4? rapport à celles déjà connues, t f ^ - 4 - - la régénération "in situ" des revêtements routiers qui fait l'objet de l'intervention d'entretien, permettant de supprimer le coût du fraisage, du chargement et du déchargement des matériaux démolis, ainsi que de la 5 fourniture et du placement au sol du nouveau conglomérat nécessaire à la reconstruction du revêtement.
En outre, le temps nécessaire à l'opération est , extrêmement réduit et il n'y a pas d'interruptions entre les phases opératoires, de sorte qu'à la fin de la journée 10 on peut ouvrir de nouveau au trafic toute la chaussée. Il faut tenir compte aussi de la facilité de parquage de la machine sur les emplacements réservés le long de la route, en raison de son encombrement moins important.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in-15 vention apparaîtront à l'examen de la description et des dessins annexés où est représentée, à titre d’exemple indi- i catif mais non limitatif, une forme préférée de réalisation de la présente invention.
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La figure 1 montre, en vue latérale, la machine i 20 automotrice pour la régénération des revêtements routiers ; en conglomérat bitumineux selon la présente invention.
La figure 2 montre, en vue en plan, la machine Ü de la figure 1.
La figure 3 montre la machine de la figure 1 125 suivant la section transversale A-A.
La figure 4 montre la machine de la figure 1 suivant la section transversale B-B.
i'i I La figure 5 montre la machine de la figure 1 I i jj suivant la section longitudinale C-C de la figure 2.
j 30 La figure 6 montre, schématiquement, un groupe || générateur à radiofréquence couplé à une antenne du type à guide d'ondes à fentes selon la présente invention, ij Comme on peut le voir dans les figures 1 à 5, i] " la machine automotrice de l'invention est essentiellement i; 35 constituée par un châssis 1 robuste monté sur des chenil les 2, muni d'un moteur 3 et d'une cabine 4 comportant les moyens de conduite 5 nécessaires.
Sur ledit châssis 1 sont prévus également un groupe électrogène 6, un réservoir de carburant 7, un réser-
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- 5 - voir d'eau de refroidissement 8, un réservoir de liquide pour les commandes et transmissions hydrauliques 9, un réservoir de liant bitumineux 10 et un réservoir de matière de charge 11.
5 Dans l'intervalle entre les axes entre les lon gerons latéraux du châssis 1, est placé longitudinalement un dispositif homogénéisateur et mélangeur 12 à pales rotatives 13 ayant une inclinaison susceptible de convoyer vers l'intérieur les matériaux qui entrent par l'ouverture 10 antérieure du dispositif 12 et de le pousser vers l'ouverture postérieure de déchargement.
Le fond dudit dispositif est placé à courte distance du sol et présente à l'avant une rampe 14 destinée à recevoir et à acheminer vers l'ouverture antérieure dudit 15 dispositif 12 les matériaux précédemment réchauffés, comme on le verra dans la suite de la description, puis défoncés au moyen des briseurs (rippers) 15, déplacés vers l'axe longitudinal de la machine à l'aide de la vis ramasseuse 16 et soulevés par la lame racleuse 17.
20 Pendant le passage à travers le dispositif 12, le conglomérat bitumineux détaché est homogénéisé et mélangé et éventuellement intégré en ajoutant du bitume et/ou des charges? le bitume est aspergé par le haut par une pluralité d'injecteurs 18 raccordés à une conduite 19 venant du 25 réservoir 10, et les charges sont alimentées en chute au moyen d'une vis doseuse 20 prévue à l'intérieur du réservoir 11 ä hauteur d'une saillie du réservoir qui présente sur le fond une pluralité de trous qui correspondent aux orifices prévus à cet effet dans une partie de la paroi su-30 périeure du dispositif 12.
Les matériaux ainsi traités grâce à l'action d'impulsion des pales rotatives 13 sont déchargés à travers l'ouverture postérieure du dispositif 12 et distribués par une vis de distribution 21, solidaire du châssis 1, sur 35 toute la largeur de la cavité ouverte par les briseurs 15. Ensuite, ces matériaux sont répandus et rendus compacts au moyen d'une plaque finisseuse 22, fixée elle aussi au I châssis 1.
jP Le châssis 1 présente à l'avant un support angu- \ - 6 - laire 23 capable de soutenir au moins un groupe 24 destiné au chauffage d'une couche du revêtement de la chaussée en conglomérat bitumineux de largeur égale à la longueur du groupe ou des groupes 24 et dont l'action peut être réglée 5 en profondeur et en température.
Comme on le voit sur la figure 6, chaque groupe 24 est essentiellement constitué par un oscillateur à radiofréquence à micro-ondes 25 couplé, par l'intermédiaire , d'un appareil de circulation de puissance 26 à trois portes 10 et à sortie en coaxiale, à une antenne du type à guide d'ondes à fentes 27 fermée à l'extrémité opposée à l'aide d'un bouchon de court-circuit 28.
L'appareil de circulation de puissance 26 est raccordé à une charge résistive 29.
15 L'oscillateur générateur de puissance 25 est alimenté à la tension désirée par le groupe électrogène 6 et, dans la forme de réalisation préférée donnée à titre d'exemple indicatif mais non limitatif, ledit générateur 25 consiste en un magnétron fonctionnant à ondes continues, gui 20 produit de la puissance dans la gamme des ondes millimétriques. Un circuit 25 à circulation d'eau 30, alimenté par le réservoir 8, est prévu pour le refroidissement du générateur.
L'appareil de circulation de puissance 26, du 25 type utilisé dans les ponts radio, a pour fonction d'empêcher que la puissance réfléchie, c'est-à-dire la partie de la puissance due à la diversité de la constante de transmission du milieu aérien et des matériaux qui constituent le revêtement de la chaussée ainsi qu'à la réflexion à l'intérieur de 30 l'antenne 27 ne revienne vers le générateur 25 en créant un mauvais fonctionnement, mais soit absorbée par la charge résistive de puissance 29.
L'antenne 27 est constituée par un guide d'ondes à fentes, dans lequel chaque fente 31 constitue un dipôle 35 élémentaire.
La disposition des dipôles doit être telle que la radiation est uniformément distribuée sur toute la lon-/ gueur du guide d'ondes.
..i^· Suivant une autre forme de réalisation, on peut - 7 - prévoir une terminaison finale (non représentée), c'est-à-dire qu'il pourrait être intéressant de réutiliser la puissance qui n'arrive pas à être irradiée par l'antenne.
Pour faciliter les transports de la machine 5 faisant l'objet de la présente invention et dans le but de réduire le champ d'action de l'antenne 27, celle-ci peut être réalisée en deux parties reliables par des brides.
En variante, chaque groupe 24 peut être réalisé avec deux antennes indépendantes disposées symétriquement 10 sur un même alignement.
Pour assurer la sécurité et surtout la protection du personnel occupé, les groupes 24 sont protégés au moyen d'une chape 32 en éléments modulaires en cuivre qui recouvre le haut de la structure, ouverte vers le sol afin 15 d'empêcher des fuites de radiations non désirées.
Ladite chape 32 peut être attachée à l'aide d'éléments flexibles 33, par exemple une bande renforcée de néoprène et/ou d'éléments similaires, appliqués, au-dessous de la périphérie de la chape 32.
20 Si on désire accélérer le chauffage du conglo mérat bitumineux sans augmenter la température, on peut prévoir l'emploi d'une pluralité de groupes 24 disposés longitudinalement l'un après l'autre, de façon à augmenter la superficie du revêtement routier exposée à la radiation. 25 De toute façon, dans la forme de réalisation décrite, la longueur totale de chaque groupe est d'environ 4 à 4,5 mètres, cette longueur étant nécessaire et suffisante pour opérer sur la totalité de la largeur de la voie autoroutière, tandis que sa largeur est de l'ordre d'envi-30 ron 50 cm.
La machine selon l'invention présente donc une meilleure cohésion que celles utilisant une source d'énergie traditionnelle, comme par exemple, celles à batteries de chauffage à rayons infrarouges, qui sont beaucoup plus 35 longues et difficilement manoeuvrables, particulièrement dans les virages.
Dans la forme de réalisation décrite, on a prévu un groupe électrogène 6 capable de débiter la puis-/ sance demandée.
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Pour la manoeuvre des groupes 24, on a prévu des vérins oléodynamiques 34 reliés au support 23 et alimentés par le liquide contenu dans le réservoir 8.
La vitesse d'avancement de la machine automotrice 5 ainsi conçue est prévue jusqu'à quatre mètres à la minute. Bien entendu, tous les éléments qui la composent sont di-i mensionnês de telle façon que le travail total soit réalisé 3 sans discontinuité, c'est-à-dire que la quantité de conglomérat bitumineux chauffé, défoncé, ramassé, soulevé, et qui ij 10 entre dans le dispositif homogénéisateur et mélangeur 12, en un certain laps de temps, déterminée en fonction de la vitesse d'avancement désirée, est telle que la même quanta tité de conglomérat bitumineux et de charges puisse être traitée en même temps par le dispositif 12 et donc déchar-15 gée, distribuée et rendue compacte, en réalisant ainsi la I ' régénération totale du revêtement de la chaussée. On met en évidence le fait que, avec l'emploi de groupes chauffants constitués par un générateur à radiofréquence à micro-ondes ; couplé avec une antenne à guide d'ondes à fentes, il est | 20 possible de régler la profondeur de la couche réchauffée, j et de faire en sorte que, sans modifier la température ni : la vitesse d'avancement de la machine, cette épaisseur soit ! plus grande que l'épaisseur de la couche que l'on désire effectivement défoncer pour la soumettre au traitement de i 25 mélange et d'homogénéisation.
ILe chauffage d'une couche plus profonde que celle qui doit être défoncée et traitée est avantageux car un chauffage total ou partiel des matériaux qui constituent la couche plus profonde permet la soudure de fentes éventuel-[; 30 lement présentes et/ou leur compactage, ce qui ne peut pas être réalisé avec l'emploi de sources d'énergie tradition-p nelles, dont l'action est limitée à une épaisseur de quel ques centimètres, en général de trois à cinq centimètres.
En outre, la couche supérieure traitée ne sera ‘ 35 pas simplement collée à la surface de la couche sous-jacente : mais on obtiendra, en définitive, une liaison parfaite , entre la couche supérieure et la couche sous-jacente, sans j pour cela modifier d'une façon appréciable la distribution jh des différentes granulométries des éléments inertes.
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Selon une autre caractéristique de la machine de la présente invention, il est prévu que la lame racleuse 17 et la rampe 14 puissent être soulevées afin que les matériaux déplacés par les vis ramasseuses et distribu-5 trices 16 et 21, puissent être directement rendus compacts par la finisseuse 22, sans passer à; travers le dispositif homogénëisateur et mélangeur 12, lorsque, selon le jugement exclusif de l'opérateur, un tel traitement d'homogénéisation et de mélange, avec ou sans adjonction de charges ou 10 de liant, n'apparaît pas nécessaire.
En dernier lieu, il convient de constater qu'en raison de la disposition du fond du dispositif 12 à courte distance du sol, les matériaux qui proviennent de la démolition du revêtement en réfection entrent directement dans 15 ledit dispositif sans qu'il y ait lieu d'utiliser d'autres moyens de levage mécaniques que la rampe 14, ce qui procure un avantage considérable pour la vitesse et pour l'économie générale du travail. 1 t /
Claims (9)
1. Machine automotrice pour la régénération "in situ" des revêtements routiers en conglomérat bitumineux, 5 gui utilise pour le chauffage du revêtement l'énergie produite par un générateur à radiofréquence à micro-ondes couplé avec au moins une antenne du type à guide d'ondes à fentes, caractérisée par le fait qu'elle est essentiellement constituée par un seul châssis automoteur (1), de préférence 10 monté sur des chenilles (2), muni d'un moteur (3) et de moyens de conduite (5) sur lequel sont prévus : - un groupe électrogène (6) capable d'alimenter au moins un générateur à radiofréquence (25), couplé avec au moins une antenne du type à guide d'ondes à fentes (27) suscep-15 tible d'irradier et de distribuer l'énergie produite vers le sol, ? - des dispositifs (15) pour la démolition de la partie du revêtement routier préalablement réchauffée, que l'on désire régénérer, 20. des dispositifs (16, 17, 14) pour le déplacement et le ; soulèvement à partir du sol des matériaux démolis, - au moins un dispositif homogënëisateur et mélangeur (12) desdits matériaux, comportant de préférence des pales rotatives (13) , 25. un réservoir (10) de liant bitumineux raccordé à une con duite (19) pourvue d'injecteurs (18) pour l'apport d'additions correctives éventuelles à l'intérieur du dispositif homogénêisateur et mélangeur (12), - un réservoir (11) pour les charges, pourvu d'un doseur (20) 30 pour l'apport d'additions correctives éventuelles à l'intérieur du dispositif homogénêisateur et mélangeur (12), - un dispositif (21) distributeur des matériaux traités qui 1 sortent du dispositif homogénêisateur et mélangeur (12), - une plaque finisseuse (22) pour l'épandage et le premier 35 compactage du conglomérat bitumineux régénéré.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que chaque groupe (24) de chauffage d'une Γ partie du revêtement routier est essentiellement constitué y* ; ^ai" Un OSCii'1'ateUr a radiofréquence à micro-ondes (25) ( - 11 - couplé, par l'intermédiaire d'un appareil de circulation de puissance (26) à trois portes et à sortie en coaxiale, à une antenne (27) du type à guide d'ondes à fentes fermée à l'extrémité opposée à l'aide d'un bouchon de court-circuit 5 (28) , dans lequel chaque fente (31) constitue un dipôle élémentaire et la disposition des fentes est telle que la radiation est uniformément distribuée sur toute la longueur . du guide d'ondes et par le fait qu'il est aussi prévu une charge résistive (29) reliée à l'appareil de circulation 10 de puissance (26) et un circuit à circulation d'eau (30), alimenté par le réservoir (8), pour le refroidissement de l'oscillateur (25).
3. Groupe pour le chauffage d'une partie du revêtement routier selon la revendication 2, caractérisé 15 par le fait que l'oscillateur (25) consiste en un magnétron - qui fonctionne à ondes continues et qui produit de la puis sance dans la gamme des ondes millimétriques.
4. Groupe pour le chauffage d'une partie du revêtement routier selon les revendications 2 et 3, carac- 20 térisé par le fait que le guide d'ondes (27) est constitué par deux parties reliables par des brides.
5. Groupe pour le chauffage d'une partie du revêtement routier selon les revendications 2, 3 et 4, caractérisé par le fait qu'il est réalisé avec deux anten- 25 nés (de 25 à 31) montées symétriquement sur un même alignement.
6. Groupe pour le chauffage d'une partie du revêtement routier selon les revendications 2 à 5, caractérisé par le fait qu'il est protégé au moyen d'une 30 chape (32) , en éléments modulaires en cuivre qui recouvre le haut de tout l'ensemble, ouverte vers le sol de façon à empêcher des fuites de radiations non désirées, ladite chape (32) étant prolongée vers le bas par des éléments flexibles (33), par exemple une bande renforcée de nêoprène 35 et/ou d'éléments similaires appliquée à sa périphérie.
7. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le fond du dispositif homogénéisateur et mélangeur (12) est disposé à courte distance du sol, de V manière que les matériaux démolis par les briseurs (15), ‘"à-"·' - 12 - déplacés par la vis ramasseuse (16) et réunis par la lame racleuse (17), entrent directement dans le dispositif homo- * généisateur et mélangeur (12) sans qu'il soit nécessaire d'utiliser d'autres moyens de levage mécaniques que la ! 5 rampe (14) prévue en-dessous de l'embouchure dudit dispo- ! sitif (12). i 8. - Machine selon la revendication 1, carac- f : térisée par le fait que la lame racleuse (17) et la rampe (14) I peuvent être soulevées afin que les matériaux démolis par 10 les briseurs (15) et déplacés par la vis ramasseuse (16) ne soient pas soulevés du sol et passent en-dessous du | dispositif homogénëisateur et mélangeur (12) .
9. Machine selon la revendication 1, carac- i térisée par le fait que le groupe ou les groupes (24) pré- • 15 vus pour le chauffage sont réglables en hauteur et en orien tation au moyen de vérins (34) à commande oléodynamique • reliés au support (23).
10. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les groupes (24) prévus pour le 20 chauffage sont disposés en lignes parallèles, les uns après les autres. / ..—— Ü ^ ; j «J y i I· = i ! i j 1 t f [
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