Транспортирование и распределение битума. Классификация машин для транспортирования вяжущих материалов. (Тема 6.2)

Железнодорожная цистерна для перевозки битума
Для транспортирования битума по железной дороге применяются цистерны грузоподъемностью 50–60 т и более, или бункерные полувагоны грузоподъемностью 40–60 т (4-6 сек­ций по 10 т).

Бункерный полувагон для перевозки битума
Железнодо­рожные и автомобильные цистерны и бункерные полувагоны имеют, как правило, теплоизоляцию и устройства для разогре­ва битума (паром – змеевиками или острым паром, топочны­ми газами, электроэлементами или масляный подогрев). Бункерные полувагоны разогреваются паром, для пропуска которого имеют двойные стенки с расстоянием между ни­ми 40–50 мм.
Наполняют железнодорожные цистерны и бункеры полува­гонов на нефтеперерабатывающих заводах наливом сверху, че­рез люк, а автоцистерны или тоже наливом через верхние лю­ки, или с помощью насоса через приемный патрубок .

Установка для верхнего налива цистерн
Битум сливают из железнодорожных цистерн через специальное слив­ное устройство – клапан, помещенный в днище, к которому прикрепляют отводной шланг, или сливают непосредственно по лотку в хранилище. Бункерные полувагоны опоражнивают путем опрокидывания отдельно каждого бункера на широкий лоток, по которому содержимое бункера скатывается в храни­лище . Из автотранспортных средств битум сливают либо само­теком через патрубок для прикрепления шлангов ручных рас­пределителей, либо путем перекачки насосом. Для выгрузки битума из железнодорожных цистерн также применяют специальные насосно-перекачивающие установки. Перекачка битума в хранилища снижает потери при разгрузке и устраняет за­грязнение площадки.

Схема слива вяжущих при разгрузке
а – из железнодорожных цистерн; б – из бункерных полувагонов;
1 – цистерна-термос; 2 – бункерный полувагон; 3 – битумохранилище; 4 – насосная установка для подачи битума; 5 – слив битума; 6 – подача пара; 7 – передвижной парообразователь; 8 – донный битумонагреватель

На слив вяжущих из железнодорожной цистерны и бункер­ного вагона дается определенное время, но не больше 2 ч.
Из бункерных полувагонов вяжущие материалы разгру­жают опрокидыванием каждо­го бункера после того, как слой материала у его стенок расплавился от подогрева. При этом бункер освобождают от удерживаю­щих его крюков-зацепов. Бун­керы опрокидывают последо­вательно один за другим, что­бы не нарушать устойчивость вагона. После разгрузки бун­кер самостоятельно возвраща­ется в вертикальное положе­ние (рис. , б), его закрепляют и запирают крышки бункера.
Технологии разогрева паром, разогрев при помощи электрической погружной горелки, комплексы для разогрева и нижнего слива, комплексы для разогрева и верхнего слива нефтепродуктов имеют существенные недостатки:
требуется сложная инженерная инфраструктура (обусловлена применением пара в качестве теплоносителя);
большие потери тепла через внешние поверхности цистерны;
большая длительность процесса разогрева;
относительно высокая стоимость оборудования;
наличие остатков в бункере (около 2 т битума);
невозможность слива неисправных бункеров;
сложность конструкции системы слива нефтепродукта является фактором, повышающим стоимость и снижающим надежность установки.
По этим причинам объёмы перевозок в бункерных полувагонах сокращаются с каждым годом, а потребители обращают внимание на менее энергоёмкие и более производительные способы разогрева и слива битума.

Российскими специалистами был разработан и применен на практике новый комплекс для разогрева и слива битума, мазута, нефти и других темных нефтепродуктов из ж/д цистерн. Принцип действия комплекса основан на комбинированном использовании конвективного разогрева и струйно-механического перемешивания битума в пределах всего объема ж/д цистерны и дополнительного нагрева битума в системе внешних теплообменников.
Последовательность работы комплекса разогрева и слива битума и других вязких нефтепродуктов следующая:
В ж/д цистерну при помощи специального механизма опускается через верхнюю горловину устройство «игла», подогреваемое контуром горячего термального масла.
При температурном воздействии на твердый битум «игла» опускается внутрь цистерны и разогревает вокруг себя необходимый технический объем битума.
Разогретый до температуры текучести (100–110 °С) битум выкачивается из цистерны и прогоняется через внешний теплообменник (работающий также на горячем термальном масле), в котором температура битума достигается 150–160 °С и возвращается по отдельному контуру через форсунки в «игле» обратно в ж/д цистерну.
После этого во время процесса циркуляции битума из ж/д цистерны через внешний теплообменник обратно в цистерну устройство «игла» раскрывается внутри разогреваемой емкости, ускоряя процесс разогрева битума и не оставляя застойных зон внутри цистерны.
При завершении процесса разогрева битума «игла» в собранном положении извлекается из ж/д цистерны. После этого битум можно либо откачивать, либо сливать, минуя резервуары для обезвоживания битума, в промежуточные емкости или напрямую в автоцистерны битумовозов.

Принципиальная гидравлическая схема комплекса
разогрева и слива битума из железнодорожных цистерн

Данный способ обладает следующими преимуществами:
упрощение конструкции;
быстрое время разогрева (за счет обеспечения циркуляции разогретого нефтепродукта в ж/д цистерне) и слива по сравнению с применяемыми в настоящее время способами, в т.ч. импортного производства 20–25%;
возможность организации слива без инженерных коммуникаций (отсутствие необходимости в строительстве эстакады со всей инфраструктурой, достаточно наличие ж/д тупика);
возможность слива продукта через верхний люк цистерны (без установки нижнего слива);
обеспечение слива битума с требуемыми температурными параметрами (90–150 °С) напрямую потребителю;
минимальное количество обслуживающего персонала (один оператор в смену);
возможность автоматизации управления установки;
при масляном разогреве теплоноситель обладает постоянными параметрами в отличие от пара, параметры которого могут меняться;
использование масла как теплоносителя дает возможность объединять битумное хранилище, битумоплавительные котлы, битумопроводы и другое потребное оборудование в одну систему по теплоносителю и тем самым увеличить КПД системы.
Автомобильные перевозки вяжущих материалов произво­дят в горячем или холодном состоянии при помощи автобитумовозов, автогудронаторов или автоцистерн (рисунок).

Классификация машин для транспортирования и распределения
вяжущих материалов автомобильным транспортом

Для распределения на поверхности дорожного покрытия битумных вяжущих материалов как горячих (битум, деготь), так и холодных (эмульсии, разжиженные битумы и дегти, мазут, нефть) ровным слоем в определенных количествах (от 0,5 л/м2 и более) предназначены гудронаторы.
Гудронаторы классифицируются по назначению – гудронаторы строительные и ремонтные. Строительные гудронаторы обычно имеют бак вместимостью 3000 л и выше (до 20000 л), а ремонтные – бак небольшой вместимостью (до 400 л). Гудронаторы бывают ручными, смонтированными на ручной двухколесной тележке (ремонтные); прицепными, смонтированными на авто­мобильном прицепе или на специальной тележке, присоединяе­мой к большегрузной цистерне; полуприцепными, смонтированными на полуприцепе седельного типа; самоходными, смонтированными на шасси грузового автомобиля (автогудронаторы).

Рабочие операции в автогудронаторе осуществляются с помощью насоса. Компрессорные гудронаторы наполняются в результате разрежения, создаваемого в цистерне с помощью компрес­сора, а распределение производится под давлением сжатого воздуха в цистерне.
Автогудронаторы применяют при постройке щебеночных и гравийных покрытий способами поверхностной обработки, пропитки и смешивания на месте. Они должны обеспечивать: забор материала на битумной базе из нагревателей битума и битумохранилищ; сохра­не­ние температуры битумного материала в цистерне при транспорти­ро­вании его без подогрева и подогрев материала до t=160–180 ºС; возможность транспортирования битумных материалов на значительные расстояния; равномерность распределения битумных материалов с точным регулированием норм разлива на единицу поверхности; распределение материала под давлением.
Основными частями гудронатора являются: цистерны для битумного материала; отопительная система; циркуляционно-распределительная система при подогреве и их распределение; битумный насос с приводом от коробки передач автомобиля или от отдельного двигателя; система управления; шасси, на котором установлены агрегаты.
Цистерна имеет теплоизолирующий слой, проложенный между стенками цистерны и кожухом для предохранения вяжущего материала от остывания. Внутри цистерны имеются перегородки для уменьшения силы удара жидкости о стенки во время движения автогудронатора. Сверху расположен загрузочный люк с фильтром. Цистерна имеет указатель уровня, термометр с выводом сигнала на панель. Внутри цистерны установлены жаровые трубы и сливная труба. Нагревательная система автогудронатора имеет две форсунки. Для разогрева битума в трубах и в насосе имеется переносная форсунка. Горячие газы, образующиеся при сгорании топлива, проходят по жаровым трубам, разогревают вяжущий материал и выходят через дымовую трубу.

Цистерна
1 - горловина; 2 - площадка; 3 - перегородки; 4 - уровнемер; 5 - термометр;
6 - жаровые трубы; 7 - слой утеплителя; 8 - подрамник с брусом; 9 - передние опоры;
10 - лестница; 11 - задние опоры; 12 - выпускные дымоходы жаровых труб.

13 - сливной кран; 14 - шиберный насос; 15 - горелки; 16 - труба заполнения цистерны через битумный насос; 17 - труба для сообщения внутренней полости цистерны с атмосферой.

Дозировочно-распределительная система автогудронатора
1 – люк; 2 – краны; 3 – штуцер; 4 – трубопровод соответственно выдачи и приёмный;
5 – циркулярный кран; 6 – система обеспечения расхода на единицу длины; 7 – выходной вал; 8 – солнечные шестерни; 9 – ось сателлитов; 10 – расходометр; 11 – вариатор;
12 – опорное колесо; 13 – распределитель; 14 – битумный насос

Распределительная система автогудронатора позволяет выполнять следующие операции: перекачивать горячий или холодный вяжущий материал из котла в цистерну; перемешивать материал во время подогрева; распределять вяжущий материал через сопла распределительных труб; распределять вяжущий материал через ручной распределитель и с перепуском части его в цистерну; откачивать остатки вяжущего материала из распределительной системы; перекачивать вяжущий материал из одной емкости в другую; освобождать цистерну от остатков вяжущего материала. Распределительные трубы предназначены для равномерного разбрызгивания вяжущего материала по покрытию. В отверстия труб вставлены сопла. Распределительные трубы можно поднимать и опускать на нужную высоту, а так же поворачивать соплами вверх по окончании розлива, чтобы битум не затекал в сопла и не застывал в них.
Важным вопросом при конструировании гудронаторов является обеспечение возможности регулирования нормы удельного расхода битума при распределении.
Прицепные гудронаторы позволяют использовать для перевозки битума цистерны, более простые, чем у автогудронатора, и обслуживать одним гудронатором несколько цистерн. Прицепной распределитель битума имеет оборудование для розлива вяжущих материалов, двигатель, насос и распределительную систему. Принцип его работы не отличается от работы описанного выше автогудронатора. Распределитель соединен с цистерной гибким рукавом. Автоматическое устройство контроля удельного расхода битума представляет собой расходометр жидкости объемного типа. Расходометр включен в систему, через которую жидкость протекает из цистерны к распределительным трубам. При вращении ротора счетчика вращается тахогенератор и по шкале логометра, связанного с тахометром, определяют удельные расходы жидкости.

Распределительная система
1 - левая секция распределителя; 2 - поворотный шарнир левой секции; 3 - центральная секция; 4 - гидроцилиндр привода; 5 - правая секция распределителя; 6 - поворотный шарнир правой секции; 7 и 8 - битумные коммуникации; 9 и 10 - поворотные шарнирные соединения; 11 – гидроцилиндр подъема/опускания; 12 - кронштейн центральной секции.

Автобитумовоз предназначен для транспор­тиро­вания и разогрева битума и своей системы распределения не имеет. Он может работать с прицепным гудронатором.

Разбрызгиватель битумной эмульсии РБЭ-0,2
Разбрызгиватель битумной эмульсии может использоваться при асфальтировании, строительстве и ремонте автомобильных дорог для распыления битумной эмульсии полосой шириной 240 мм.
Разбрызгиватель обладает компактными размерами и является мобильным, что позволяет применять его для обработки асфальтовых покрытий относительно небольших площадей: парковочных зон, пешеходных переходов, велосипедных дорожек, дворовых территорий и т.п.
Разбрызгиватель битумной эмульсии РБЭ-0,2 состоит из емкости, рамы, защитного кожуха, прицепного устройства, двигателя внутреннего сгорания, редуктора, битумного насоса обратного клапана, бака для промывки системы, удочки и ящика для хранения шлангов. Наличие ручного распылителя существенно облегчает обработку труднодоступных мест.
Для проведения работ с использованием разбрызгивателя РБЭ-0,2 необходимо использовать эмульсию, только что взятую из хранилища. «Старая» эмульсия может содержать отложения, которые засоряют систему.
Конструкция изделия обеспечивает работоспособное состояние при эксплуатации в условиях окружающей среды при температуре окружающего воздуха от +10 °С до +40 °С и относительной влажности 98% при 25 °С.
Уровень эмульсии в емкости контролируется визуально через наливное отверстие, а температура материала – при помощи термометра.
Если технология проведения работ предусматривает температуру, отличную от той, которую имеет битумная эмульсия, то материал необходимо охладить или подогреть. Эмульсию загружают в емкость через наливное отверстие. После завершения работы остатки материала сливаются из системы.

Котёл-заливщик швов
Котел — заливщик швов MASSENZA, модель Sealmass М5 предназначен для плавления и поддержания в разогретом состоянии битумообразных заливочных материалов для последующей заливки швов и трещин в асфальто-бетонных покрытиях.
1. Плавильная емкость.
Емкость 500 л, масляный змеевик для предварительного плавления материала, косвенный подогрев термальным маслом с автоматическим контролем по температуре материала и термального масла. Корпус выполнен из высококачественной стали. Низкая погрузочная высота.
2. Двигатель.
HATZ 1D90C, 9,2 кВт при 2.800 об/мин с электростартером в шумозащитном исполнении
Характеристики: