DE3116874A1 - SELF-DRIVING MACHINE FOR THE REPAIR OF A BITUMINOUS MASS - Google Patents
SELF-DRIVING MACHINE FOR THE REPAIR OF A BITUMINOUS MASSInfo
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Description
PatentanwältePatent attorneys
Dipl.-Ing. E. Eder Dipl.-Ing. E. Eder
Dipl.-lng. K. SchieschkeDipl.-Ing. K. Schieschke
8000 München 40, Elisabeftslr. 348000 Munich 40, Elisabeftslr. 34
AUTOSTRADEAUTOSTRADE
Concessioni e Costruzioni Autostrade S.p.A.Concessioni e Costruzioni Autostrade S.p.A.
Rom/ItalienRome / Italy
Selbstfahrende Maschine zur Ausbesserung von aus einer bituminösen Masse bestehenden StraßendeckenSelf-propelled machine for the repair of road surfaces consisting of a bituminous mass
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstfahrende Maschine zur Ausbesserung von aus einer bituminösen Masse bestehenden Straßendecken, welche zur Erwärmung der Decke die durch einen Mikrowellenhochfrequenzgenerator erzeugte Wärme benutzt, welcher mindestens mit einer Antenne in Form eines geschlitzten Hohlleiters gekoppelt ist.The invention relates to a self-propelled machine for the repair of existing from a bituminous mass Road surface, which uses the heat generated by a microwave high-frequency generator to warm the surface, which is coupled to at least one antenna in the form of a slotted waveguide.
Bleibt Bitumen ohne Kontakt mit der Luft und wird außerdem vor Licht geschützt, so behält dieses Bitumen unverändert seine natürlichen Eigenschaften bei. Auch ein bituminöses Gemenge beim Straßenbau, welches aus einem Gemisch von verschiedenen Zusätzen und Bitumen besteht, bleibt im wesentlichen in seiner Beschaffenheit unverändert. Eine Beschädigung erfolgt lediglich beispielsweise durch Bruch der Straßendecken, welche mit Bitumen präpariert wurden. Hierbei können Risse und Spalten auftreten und die Belagschichten durchqueren. In derartige Risse können Wasser und Staub eindringen. Diese Risse verursachen in nachteiliger Weise Schaden. Durch weitere Ausdehnung und Ausbreitung der Risse infolge von Witterungseinflüssen ist die Erneuerung des Straßenbelages dann zu einem gewissen Zeitpunkt unbedingt erforderlich.If bitumen remains out of contact with the air and is also protected from light, this bitumen remains unchanged its natural properties. Also a bituminous mixture in road construction, which consists of a mixture of different Additives and bitumen remains essentially unchanged in its properties. Damage only takes place, for example, when the road surface, which has been prepared with bitumen, breaks. Here you can Cracks and crevices appear and traverse the pavement layers. Water and dust can penetrate these cracks. These cracks disadvantageously cause damage. By further expansion and spreading of the cracks as a result of the weather the renewal of the road surface is then absolutely necessary at a certain point in time.
Zur Ausbesserung benutzt man hierbei wiederum ein bituminöses Gemenge, welches die ähnlichen Eigenschaften besitzt wie die bereits vorhandene Straßendecke sowie die gleiche Widerstandsfähigkeit. Bis zum heutigen Zeitpunkt war es jedoch nicht möglich, an Ort und Stelle die Straßendecke in kostensparender Weise zu erneuern. Ein Teil dieser Schwierigkeit begründete sich auch darin, daß kein technisch wirksames Erwärmungsmittel vorlag, welches in der Lage ist, ohne Änderung der Eigenschaften des bituminösen Binders zu wirken.A bituminous mixture, which has similar properties, is used for repairs like the existing road surface and the same resistance. To this day, however, it has been it is not possible to renew the road surface on the spot in a cost-saving manner. Part of that difficulty was also based on the fact that there was no technically effective heating means which is able to do without Change the properties of the bituminous binder to act.
Der bisher durchgeführte Erwärmungsvorgang führte zu unerwünschter Oxydation, wodurch sich eine Veränderung der Eigenschaften des Bitumens ergab. Da außerdem Bitumen selbst ein schlechter Leiter ist, ist es erforderlich, über einen längeren Zeitraum Wärmeeinwirkungen zur Verfügung zu haben.The heating process carried out so far led to undesirable Oxidation, which resulted in a change in the properties of the bitumen. Since, in addition, bitumen itself is a is a poor conductor, it is necessary to have the effects of heat available over a longer period of time.
Aufgrund der vorgenannten Nachteile war es daher erforderlich, die beschädigte, bituminöse Decke aufzubrechen und einzeln abzutransportieren und erst zu einem späteren Zeitpunkt die Straßendecke durch Auflage von neuem Bitumen auszubessern.Due to the aforementioned disadvantages, it was therefore necessary to break up the damaged bituminous pavement and separate it to be removed and the road surface to be repaired by laying new bitumen at a later point in time.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auf einfache und kostensparende Weise an Ort und Stelle eine Regenerierung des beschädigten Bitumens der Straßendecke ermöglicht.The object of the present invention is now to create a machine of the type mentioned at the outset, which is simple and enables the damaged bitumen of the road surface to be regenerated on site in a cost-saving manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Maschine ein fahrbares Gestell aufweist und mit Motor und Führungsmitteln ausgestattet ist, daß auf dem Gestell ein Elektroaggregat angeordnet ist zur Speisung des Hochfrequenzgenerators, daß Einrichtungen zum Abbau des vorher erwärmten Teils der auszubessernden Straßendecke und Einrichtungen zu deren Abfuhr und Abhebung vorgesehen sind, daß die Maschine mindestens eine homogenisierende und mischende Einrichtung mit gegendrehenden Schaufeln aufweist mit einem Behälter mit bituminösem Binder, der durch ein Rohr mit Düsen zur Speisung von Zusätzen in die Einrichtung verbunden ist, daß ein Behäl-This object is achieved in that the Machine has a mobile frame and is equipped with a motor and guide means that a The electrical unit is arranged to feed the high-frequency generator, that facilities for dismantling the previously heated part of the road surface and facilities to be repaired whose removal and removal are provided that the machine has at least one homogenizing and mixing device with counter-rotating blades with a container with bituminous binder, which is fed through a pipe with nozzles of additives in the device is connected, that a container
ter mit Dosierungsapparat zur Speisung von Zusätzen in die Einrichtung vorgesehen ist und daß eine Einrichtung zur Verteilung des behandelten und aus der homogenisierenden und mischenden Einrichtung ausgehenden Materials dient mit einer Platte zum Ausbreiten und ersten Andrücken des regenerierten,ter with dosing device for feeding additives into the Device is provided and that a device for distributing the treated and from the homogenizing and mixing device of outgoing material serves with a plate for spreading and first pressing of the regenerated,
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bituminösen Gemenges.bituminous mixture.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß eine gleichzeitige, einförmige und leicht regulierbare Erwärmung auf elektrischem Wege erzielt wird, wobei ein Mikrowellenhochfrequenzgenerator eingesetzt wird. Man kann weiterhin vorteilhafterweise die Dicke der zu regenerierenden Schicht regulieren. Die gesamte Maschine ist dimensionsmäßig gedrängt aufgebaut, wobei die Regenerierung an Ort und Stelle der Straßendecke erfolgen kann. Damit können Aufbruch-und Abtransportkosten vermieden werden. Weiterhin muß die Straßenbaustelle nicht über einen längeren Zeitraum gesperrt werden, sondern die gesamte Maschine arbeitet kontinuierlich, so daß der Verkehr daneben weiterfließen kann.This has the advantage that a simultaneous, uniform and easily adjustable heating on electrical Paths is achieved using a microwave high frequency generator. You can also advantageously Regulate the thickness of the layer to be regenerated. The dimensions of the entire machine are compact, with the Regeneration can be done on the spot of the road surface. In this way break-in and removal costs can be avoided. Furthermore, the road construction site does not have to be closed for a longer period of time, but the entire machine works continuously so that the traffic can continue to flow next to it.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further features of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention is described in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing. In the Drawing show:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der fahrbaren Maschine;Fig. 1 is a schematic side view of the drivable Machine;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Maschine nach Fig. i; Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A nach Fig. 1; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 1;Fig. 2 is a plan view of the machine of Fig. I; Fig. 3 is a section along the line A-A of Fig. 1; Fig. 4 is a section along the line B-B in Fig. 1;
Fig. 5 einen Schnitt durch die Maschine nach Fig.1 in Seitenansicht;FIG. 5 shows a section through the machine according to FIG. 1 in side view;
Fig. 6 die schematische Darstellung eines Hochfrequenzgenerators, welcher mit einem Erwärmungselement mit einer gespaltenen Wellenleitbahn gekoppelt ist.6 shows the schematic representation of a high-frequency generator which is equipped with a heating element with a split waveguide path is coupled.
Nach Fig. 1 besteht die selbstfahrende Maschine aus einem fahrbaren Gestell 1, welches auf Raupenketten 2 montiert ist. Weiterhin ist ein Motor 3 und eine Kabine 4 mit Führungs- und Lenkmitteln vorgesehen. Auf dem Gestell befindet sich weiterhin ein Generator 6 zur Erzeugung von Elektroenergie, ein Kraftstoffbehälter sowie ein Behälter 8 für Kühlwasser. Weiterhin ist ein Behälter 9 als Quelle für den hydraulischen Antrieb sowie ein Behälter 10 zur Lagerung des bituminösen Binders und ein Behälter 11 für Zusatzstoffe vorgesehen.According to FIG. 1, the self-propelled machine consists of a mobile frame 1 which is mounted on caterpillars 2. Furthermore, a motor 3 and a cabin 4 with guidance and steering means are provided. There is still on the frame a generator 6 for generating electrical energy, a fuel tank and a tank 8 for cooling water. Farther is a container 9 as a source for the hydraulic drive and a container 10 for storing the bituminous Binders and a container 11 for additives are provided.
Auf dem Gestell 1 ist weiterhin eine homogenisierende, mischende Einrichtung 12 nach Fig. 3 und 4 angeordnet. Diese Einrichtung 12 weist gegenläufig drehende Schrauben 13 auf, welche schräg angeordnet sind, damit das aus der vorderen Öffnung der Einrichtung 12 ankommende Material in das Innere geführt und zur Ausgangsöffnung transportiert wird. Vorher wird jedoch das Material erwärmt und durch Elemente 15 und 17 von der Straßendecke gelöst.A homogenizing, mixing device 12 according to FIGS. 3 and 4 is also arranged on the frame 1. This facility 12 has counter-rotating screws 13 which are arranged obliquely so that the incoming material from the front opening of the device 12 is guided into the interior and transported to the exit opening. Before that, however, the material is heated and through elements 15 and 17 of the Road surface solved.
Während seines Laufs durch die Einrichtung 12 wird das bituminöse Gemenge homogenisiert und gemischt und eventuell mit Zusätzen von Bitumen und Füllmaterial ausgestattet. Der Zusatz von Bitumen kann über Düsen 18 erfolgen, welche durch ein Rohr 19 aus einem Behälter 10 zugeführt werden. Durch die Düsen 18 kann gemäß Fig. 5 das Bitumen eingespritzt werden. Die Zufuhr von Zusatzstoffen erfolgt über eine Dosierungsschnecke 20, welche nach Fig. 5 im Behälter 11 angeordnet ist. Dieser Behälter 11 weist unterhalb der Dosierungsschnecke eine Anzahl von Löchern auf, durch welche die Zusatzstoffe in die Einrichtung 12 gelangen können.During its passage through the device 12, the bituminous mixture is homogenized and mixed and possibly with additives equipped with bitumen and filler material. The addition of bitumen can be done via nozzles 18, which through a Tube 19 are fed from a container 10. According to FIG. 5, the bitumen can be injected through the nozzles 18. The feed of additives takes place via a metering screw 20, which is arranged in the container 11 according to FIG. This container 11 has a number of holes below the metering screw through which the additives can get into the device 12.
Das unter dem Druck der gegenläufig drehenden Schaufeln 13 behandelte Material wird ohne Unterbrechung durch die Einrichtung 12 gefördert und über eineVerteilungsschnecke 21, welche ebenfalls im Gestell 1 gelagert ist, über die gesamte Breite der Straßendecke verteilt. Dieses Material wird damit aufgelegt und über die in Fig. 5 dargestellte Platte einer Druckbelastung unterzogen, so daß damit die fertige, regenerierte Straßendecke vorliegt.That under the pressure of the counter-rotating blades 13 treated material is conveyed without interruption through the device 12 and via a distribution screw 21, which is also stored in the frame 1, distributed over the entire width of the road surface. This material becomes so placed and subjected to a pressure load on the plate shown in FIG. 5, so that the finished, regenerated Road surface is present.
Das Gestell 1 weist im vorderen Bereich eine Winkelkonsole 23 gemäß Fig. 1 und 5 auf zur Unterstützung einer oder mehrerer Gruppen 24, welche zur Erwärmung einer Schicht der Straßendecke bestimmt sind.The frame 1 has in the front area an angle bracket 23 according to FIGS. 1 and 5 to support one or more Groups 24, which are intended for heating a layer of the road surface.
Diese Schicht besteht aus einem bituminösen Gemenge, wobei die Breite einer Gruppe 24 auf diese Schichtbreite abgestellt ist. Die Wirkung der Erwärmungsgruppe 24 ist je nach Tiefe und Temperatur regulierbar.This layer consists of a bituminous mixture, the width of a group 24 being based on this layer width is. The effect of the heating group 24 can be regulated depending on the depth and temperature.
In Fig. 6 ist eine derartige Gruppe 24 dargestellt. Je<Je Gruppe besteht aus einem Mikrowellenhochfrequenzoszillator 25. Dieser Oszillator 25 ist an einen Leistungszirkulator 26 angeschlossen, der drei Eingänge und einen koaxialen Ausgang aufweist. Der Zirkulator 26 ist mitseinem Eingang an eine Antenne, z.B. einen geschlitzten Hohlleiter 27, angeschlossen, der am anderen Ende durch einen Kurzschlußabschluß 28 abgeschlossen ist. Außerdem ist eine ohm'sche Last angeschlossen. Der Generator 25 wird mit entsprechender Spannung von der Stromversorgung 6 gespeist und er kann beispielsweise ein Dauerstrich-Magnetron sein, dessen Leistung im Millimeterwellenbereich liegt. Zur Abkühlung des Generators 25 ist ein Wasserkreislauf 30 vorgesehen, welcher mit dem Behälter 8 in Fig. 2 in Verbindung steht.Such a group 24 is shown in FIG. Each <each group consists of a microwave high frequency oscillator 25. This oscillator 25 is connected to a power circulator 26, which has three inputs and one coaxial output. The circulator 26 has its input to an antenna, e.g. a slotted waveguide 27, which is terminated at the other end by a short-circuit 28 is. An ohmic load is also connected. The generator 25 is supplied with the appropriate voltage from the power supply 6 and it can be, for example, a continuous wave magnetron, the power of which is in the millimeter wave range lies. A water circuit 30, which is connected to the container 8 in FIG. 2, is provided for cooling the generator 25 stands.
Der Leistungszirkulator 26 hat die Funktion, zu vermeiden, daß die Rückstrahlleistung zum Generator 25 wiederkehrt und damit einen negativen Betriebsablauf verursacht. Diese Rückstrahlleistung ist beispielsweise auf die unterschiedlichen Konstanten der Luftmittelverbreitung des Straßendeckenmaterials sowie auf die Rückstrahlung in der Antenne 27 zurückzuführen. Die Antenne 27 ist in Form eines geschlitzten Hohlleiters aus-The power circulator 26 has a function of preventing the reflected power returns to the generator 25 and thus causes a negative operating sequence. This reflected power is, for example, on the different constants of the air distribution of the pavement material as well as due to the reflection in the antenna 27. The antenna 27 is in the form of a slotted waveguide.
gebildet, wobei jeder Spalt einen elementaren Dipol besitzt. Diese Dipole werden so angeordnet, daß die Strahlung einförmig über die gesamte Länge der Wellenleitbahn verbreitet wird.formed, each gap having an elemental dipole. These dipoles are arranged so that the radiation is uniform is spread over the entire length of the waveguide path.
Nach einer alternativen, nicht näher dargestellten Ausführungsform kann auch eine Endanordnung vorgesehen sein. Diese Anordnung ist dann von Interesse, wenn die Leistung wiederverwendet werden soll, welche nicht von der Antenne ausgestrahlt werden kann.According to an alternative embodiment not shown in detail, an end arrangement can also be provided. This arrangement is of interest if the power is to be reused which is not radiated by the antenna can.
Die Antenne 27 ist mit zwei Ausweitungen versehen, welche über Flansche miteinander verbunden sind, wodurch sich eine raumsparende Anordnung ergibt. Alternativ kann jede Gruppe 24 durch zwei Erwärmungselemente gebildet werden, welche symmetrisch auf der gleichen Linie angeordnet sind.The antenna 27 is provided with two expansions which are connected to one another via flanges, whereby a space-saving Arrangement results. Alternatively, each group 24 can be formed by two heating elements, which are symmetrical are arranged on the same line.
Aus Sicherheitsgründen und zum Schutz der Bedienpersonen werden die Gruppen 24 durch eine Abschirmung nach außen geschützt. Diese Abschirmung besteht aus einer Modularkupferkappe 32, durch welche unerwünschte Strahlungsverluste vermiden werden. Diese Kappe 32 kann mit biegsamen Elementen integriert sein, welche beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen und gegen die Oberfläche der Straßendecke gerichtet sind.For safety reasons and to protect the operators, the groups 24 are protected from the outside by a shield. This shielding consists of a modular copper cap 32, through which undesired radiation losses are avoided. These Cap 32 can be integrated with flexible elements, which for example consist of a plastic and against the surface facing the road surface.
Will man die richtige Erwärmung des bituminösen Gemenges ohne erhöhte Temperatur erzielen, so lassen sich mehrere Gruppen verwenden. Diese sind hintereinander angeordnet nach Fig. 2, damit eine Vergrößerung der strahlenden Oberfläche erzielt wird. Jede Gruppe kann etwa 4,00 bis 4,50 m lang sein. Durch diese Länge ergibt sich eine Einwirkung auf die gesamte, zu regenerierende Straßendecke. Jede Gruppe ist hierbei etwa 50 cm breit.If you want to achieve the correct heating of the bituminous mixture without increased temperature, several groups can be created use. These are arranged one behind the other according to FIG. 2, so that an enlargement of the radiating surface is achieved will. Each group can be about 4 to 4 feet long. This length has an effect on the entire, zu regenerative road surface. Each group is about 50 cm wide.
Die gesamte fahrbare Maschine ist sehr kompakt aufgebaut, gut zu manövrieren und besitzt eine hohe Effektivität. Dank des Generators 6 ist die Maschine in der Lage, kontinuierlich zu arbeiten.The entire mobile machine is very compact, easy to maneuver and is highly effective. thanks to the Generator 6, the machine is able to work continuously.
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Zur Bewegung der Gruppen 24 sind hydraulische Elemente 34 vorgesehen, welche mit einer Konsole 23 nach Fig. 1 verbunden sind, wobei die ölhydraulik mit einer Quelle 9 in Verbindung steht. Die Fahrgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Maschine liegt bei etwa 4 m/min. Die Maschine arbeitet, wie ausgeführt, kontinuierlich. Das erwärmte, herausgebrochene, gesammelte und regenerierte bituminöse Gemenge wird durch die Einrichtung 12 in den hinteren Teil der Maschine bewegt und dort über die Einrichtung 21 und die Platte als regenerierter Straßenbelag wieder aufgetragen. Infolge der Anwendung des Mikrohochfrequenzgenerators, welcher mit einer gespaltenen Wellenleitbahn gekoppelt ist, ergibt sich eine Regulierung der Temperatur sowie der Dicke der zu erfassenden Straßendecke. Die Erwärmung der Schicht, welche unter der zu behandelnden Schicht liegt, ist vorteilhaft, weil eine totale oder partielle Erwärmung der Materialien, die die untere Schicht bilden, zu besseren Ergebnissen führt. Bei dem bekannten Stand der Technik ist diese Möglichkeit nicht gegeben, da hier die Wirkung sich nur auf eine Auflagedicke von etwa 3 bis 5 cm beschränkt. Demgegenüber wird durch die vorliegende Erfindung eine bessere Erwärmung und Bearbeitung der zu regenerierenden Straßendecke ermöglicht. Durch den Hobel 15 sowie durch den Schaber 17. und die Gleitbahn 14 wird das Material abgetragen und zu der Vorrichtung 12 bewegt. Da die Einrichtung 12 höhenverstellbar ausgebildet ist, wird in optimaler Weise das durch die beiden Elemente 15 und 17 herausgearbeitete Material abtransportiertund erneuert.Hydraulic elements 34 are provided for moving the groups 24, which are connected to a console 23 according to FIG. 1, the oil hydraulics being connected to a source 9 stands. The travel speed of the machine according to the invention is about 4 m / min. The machine works as stated, continually. The heated, broken out, collected and regenerated bituminous mixture is passed through the device 12 moved to the rear of the machine and there again via the device 21 and the plate as a regenerated road surface applied. As a result of the use of the micro high frequency generator, which is coupled with a split waveguide path is, there is a regulation of the temperature and the thickness of the road surface to be detected. The warming of the Layer which is under the layer to be treated is advantageous because a total or partial heating of the Materials that make up the bottom layer will give better results. In the known prior art, this is Possibility not given, since the effect here is only limited to a layer thickness of about 3 to 5 cm. In contrast the present invention provides better heating and processing of the road surface to be regenerated enables. By the plane 15 and by the scraper 17 and the slide 14, the material is removed and to the Device 12 moves. Since the device 12 is designed to be adjustable in height, this is optimally achieved by the two Elements 15 and 17 removed and removed material renewed.
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