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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR DISTRIBUTING SPREADING MATERIAL THAT IS MIXED WITH A LIQUID AND DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/000241
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for distributing spreading material (grit) that is mixed with a liquid (saline solution) by means of a rotating disc spreader, to which the liquid and the spreading material are fed and the mixture is then dispersed centrifugally by said spreader. According to the invention, the ratio of the quantity of liquid to the quantity of spreading material is adapted based on one or more parameters that influence the uniformity of the distribution of the spreading material, in particular on the quantity (Q) of material to be spread per time unit and/or the spreading width (b or nT) and/or the granularity of the spreading material.

Inventors:
SEIDL RICHARD-PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/006910
Publication Date:
January 05, 2006
Filing Date:
June 25, 2004
Export Citation:
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Assignee:
KUEPPER WEISSER GMBH (DE)
SEIDL RICHARD-PETER (DE)
International Classes:
A01C17/00; E01H10/00; (IPC1-7): E01H10/00; A01C17/00
Domestic Patent References:
WO1994026979A11994-11-24
Foreign References:
EP1441074A22004-07-28
FR2359246A11978-02-17
DE8913447U11990-02-01
DE19845083A12000-04-27
EP0563805A11993-10-06
Attorney, Agent or Firm:
Klunker, Schmitt-nilson Hirsch (München, DE)
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Claims:
265 Patentansprüche
1. Verfahren zur Verteilung von mit Flüssigkeit vermengtem Streustoff mittels 270 einem rotierenden Streuteller zur Erzeugung eines Streuteppichs mit möglichst homogener Streustoffverteilung, wobei der Streustoff und die Flüssigkeit dem Streuteller zugeführt und von diesem abgeschleudert werden, während der Streuteller vorwärts bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Flüssigkeitsmenge zu Streustoff menge abhängig von mindestens einem 275 die Streustoffverteilung des Streuteppichs beeinflussenden Parameter, wie insbesondere die Streumenge Q und/oder die Streubreite b und/oder die Streustoffkörnigkeit, eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn 280 die Streumenge Q reduziert wird und umgekehrt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn die Streubreite b reduziert wird, und umgekehrt.
4. 4.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn die Streustoffkörnigkeit reduziert wird und umgekehrt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Flüssigkeit Sole und als Streustoff Streusalz eingesetzt werden. 290.
7. Vorrichtung zum Verteilen von mit Flüssigkeit vermengtem Streustoff zur Erzeugung eines Streuteppichs mit möglichst homogener Streustoffverteilung umfassend einen rotierenden Streuteller, eine Vorrichtung zum Zuführen des Streustoffs und der Flüssigkeit zum rotierenden Streuteller derart, dass der 295 Streustoff mit der Flüssigkeit vom rotierenden Streuteller abgeschleudert werden, um beim Vorwärtsbewegen des Streutellers einen Streuteppich er¬ zeugen zu können, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung, mit welcher das Verhältnis von Flüssigkeitsmenge zu Streustoff menge abhängig von mindestens einem die Streustoffverteilung beeinflussenden Parameter 300 eingestellt wird, wie insbesondere die Streumenge Q und/oder die Streubreite b und/oder die Streustoffkörnigkeit.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn die Streumenge Q reduziert wird, und umgekehrt. 305.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn die Streubreite b reduziert wird, und umgekehrt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Flüssigkeitsanteil 310 erhöht wird, wenn die Streustoffkörnigkeit reduziert wird und umgekehrt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Vorrichtung zum Ausstreuen von mit Sole vermengtem Streusalz für ein Winterdienstfahrzeug handelt. 315.
Description:
Verfahren zur Verteilung von mit Flüssigkeit vermengtem Streustoff und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung von mit Flüssigkeit ver- mengtem Streugut, insbesondere von mit Sole vermengtem Streusalz, mittels einem rotierenden Streuteller sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Obwohl die Erfindung nachfolgend im Zusammenhang mit der Streusalzverteilung im Winterdiensteinsatz beschrieben wird, ist sie auf diesen Einsatz nicht beschränkt. Auch andersartiges Streugut, welches zum Zwecke des Ausstreuens mit Feuchtigkeit vermengt wird, läßt sich vorteilhaft mit der nachfolgend erläuterten Erfindung ausstreuen.

Streusalz und Sole werden üblicherweise im Gewichtsverhältnis 70% zu 30% auf einen rotierenden Streuteller geleitet und aufgrund der dadurch auf sie einwirkenden Zentrifugalkräfte vom Streuteller abgeschleudert. Es entsteht ein sichelmondförmiges Streubild, wenn der Streuteller nicht vorwärtsbewegt wird (DE 4039795 C1, Fig. 4; DE 10043463 A1). Durch Vorwärtsbewegen der Streuvorrichtung, die üblicherweise auf die Ladefläche eines Winterdienst¬ fahrzeuges montiert ist, entsteht ein sogenannter "Streuteppich". DerAufbau der in der DE 10043463 A1 beschriebenen Streuvorrichtung ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders geeignet, und insoweit wird der Inhalt dieser Druckschrift auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ge¬ macht.

Als Sole kommen etwa 20%ige NaCI-Lösungen oder auch CaCI2-oder MgCI2- Lösungen in Betracht. Der Sole kommt dabei die primäre Bedeutung zu, das Salz anzufeuchten. Man geht davon aus, dass mit angefeuchtetem Salz die Tauwirkung schneller einsetzt. Durch die Verwendung von CaCI2-Lösun- gen verspricht man sich darüber hinaus eine Herabsetzung des Taupunkts des Streusalzes um einige Grad Celsius unter - 15° Celsius. Theoretisch reicht zu diesem Zweck eine Befeuchtung mit 3% Sole vollkommen aus. Da aber die Zeitspanne zwischen der Zusammenführung von Sole und Salz bis zum Abwurf der Sole-Salz-Mischung vom Streuteller zu kurz ist, um das Salz mittels le¬ diglich 3% Sole derart zu durchmischen, dass das gesamte Salz optimal ange- feuchtet ist, beträgt das Mischungsverhältnis üblicherweise 30 Gewichtsprozent Sole zu 70 Gewichtsprozent Salz. Die durch die Solezufuhr bewirkte Verdün¬ nung und damit einhergehende Reduzierung des Gesamtwirkungsgrads des ausgestreuten Streuguts wird dabei in Kauf genommen.

Ein weiterer positiver Effekt der Streusalzanfeuchtung ist wesentlich für die Präventivstreuung, d.h. das Streuen auf trockenen Verkehrsflächen. Die Haft¬ fähigkeit von feuchtem Streugut auf trockener Straße ist wesentlich höher als von trockenem Streugut, so dass die auf die Verkehrsfläche geschleuderten Salzkömer weniger weit springen und daher kontrollierter verteilt werden.

Ein grundsätzliches Anliegen beim Ausstreuen von Streugut besteht darin, ei¬ nen möglichst gleichmäßigen Streuteppich zu erzeugen, d.h. einen Streutep— pich, der über die gesamte Streubreite b eine möglichst konstante Streudichte sD aufweist.

Die Streustoffverteilung wird von zahlreichen Randbedingungen beeinflußt. Entsprechend zahlreich sind die in der Vergangenheit vorgeschlagenen Ma߬ nahmen zur positiven Beeinflussung der Streustoffverteilung. Zahlreiche Vor¬ schläge befassen sich beispielsweise mit der Ausgestaltung des Streutellers (DE 4039795 C1, DE 10043463 A1), andere mit der Art und dem Ort der Zu¬ führung des Salzes und der Sole zum Streuteller (DE 39 37 675 C2, DE 44 29 188 A1).

Die heutzutage üblichen Tests zur Ermittlung der Streustoffverteilung werden typischerweise bei einer Fahrgeschwindigkeit v von 30 km/h, einer Streubreite b von 4 m und einer Streudichte SD von 20 g/m2 gefahren. Das ergibt eine Streumenge Q = v x b x Sd = 40 kg/min. Streubilder, die unter diesen Bedin- gungen eine homogene Streudichte über die Breite des Streuteppichs auf¬ weisen, werden allgemein als akzeptabel anerkannt. 70 Allerdings ändert sich das Streubild bei geänderten Streuparametern erheblich. Ändert man beispielsweise die Streumenge Q derart, dass der Streuteller pro Zeiteinheit wesentlich mehr Streugut zu verteilen hat, und/oder ändert man die Streubreite b, indem man den Streuteller mit einer höheren Drehzahl ΠT drehen 75 läßt, so wirken sich diese Änderungen unmittelbar auf das Streubild aus. Das sichelmondförmige Streubild verlagert sich nicht nur seitlich, sondern auch innerhalb der sichelmondförmigen Kontur ändert sich die Streustoffverteilung. Bei vorwärts bewegter Streuvorrichtung stellt sich dann eine entsprechend inhomogene Streustoffverteilung über die Breite des Streuteppichs ein. 80 Beispielsweise führen eine Erhöhung der Streumenge Q ebenso wie eine Er¬ höhung der Drehzahl ΠT ZU einer Verlagerung des Streuteppichs in Richtung zum Fahrbahnrand, wenn der Drehteller von oben betrachtet im Uhrzeigersinn rotiert. Dies läßt sich durch entsprechende Justierung des Drehtellers zwar in- 85 soweit korrigieren, dass der Streuteppich wieder die gewünschte Streubreite der Fahrbahndecke abdeckt. Aufgrund der geänderten Streustoffverteilung innerhalb der sichelmondförmigen Kontur ergibt sich dennoch eine Querver¬ teilung des Streuguts im Streuteppich, die zum Fahrbahnrand zunimmt. Bei niedrigen Streumengen Q und auch bei niedrigen Drehzahlen nτ ist dieser Effekt 90 in umgekehrter Richtung zu beobachten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die Streustoffverteilung über die Streuteppichbreite auch bei sich ändernden Streuparametern, insbesondere bei sich ändernder Streumenge und/oder Streubreite, möglichst konstant zu 95 halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Verhältnis der Flüs- sigkeits- bzw. Solemenge zur Streustoffmenge in Abhängigkeit von mindes¬ tens einem die Streustoffverteilung des Streuteppichs beeinflussenden Streu- oo parameter angepaßt wird. Streu parameter sind insbesondere solche variablen Einflußgrößen, die von außen vorgegeben sind und sich auf das Streubiid auswirken, wie beispiels¬ weise die vorgegebene Streumenge Q, Streudichte sD (wirkt sich bei vorge- 105 gebener Fahrgeschwindigkeit v und Streuteppichbreite b unmittelbar auf die Streumenge Q aus), Fahrgeschwindigkeit v (wirkt sich bei vorgegebener Streudichte SD und Streuteppichbreite b ebenfalls unmittelbar auf die Streu¬ menge Q aus), Streubreite b (wirkt sich bei vorgegebener Streudichte sD und Fahrgeschwindigkeit v ebenfalls unmittelbar auf Q aus) und Streuellerdrehzahl 110 nτ (hängt unmittelbar von der eingestellten Streubreite b ab). Aber auch die Art des Streuguts kann als von außen vorgegebene, das Streubild beeinflussende variable Einflußgröße angesehen werden, insbesondere die Körnigkeit des Streuguts, wie beispielsweise grobkörniges Steinsalz einerseits und wesentlich feinkörnigeres Salinensalz andererseits. Weitere denkbare, von außen vorge- 115 gebene variablen Einflußgrößen sind die Temperatur des Streustoffs, die üb¬ licherweise von der Umgebungstemperatur abhängig ist, der Feuchtigkeitszu¬ stand der Straße oder des Salzes und dergleichen, denn auch dadurch kann sich das Streuverhalten des Streuguts und demzufolge das Streubild ändern.

120 Die Erfindung basiert darauf, dass durch geeignete Anpassung des Sole- Streustoff- Verhältnisses die Streustoffverteilung innerhalb des Streubildes derart beeinflußbar ist, dass bei einer Veränderung eines oder mehrerer Streuparameter, insbesondere bei einer Veränderung von Q oder n-r, die unter normalen Umständen zu einer veränderten Querverteilung des Streuguts in- 125 nerhalb des sichelmondförmigen Streubildes führen würde, diese veränderte Querverteilung wieder zu einer annähernd homogenen Querverteilung des Streustoffs zurückführbar ist. Zwar lassen sich auch dadurch keine idealen Verhältnisse erzielen. Dennoch stellen die damit erzielten Ergebnisse gegen¬ über der derzeit vorherrschenden Technologie, bei der immer mit einem kon- 130 stanten Sole-Streustoff— Verhältnis von üblicherweise 30% zu 70% gearbeitet wird, eine wesentliche Verbesserung dar.

Geht man beim Streuen von grobkörnigem Steinsalz von den eingangs als ideal angenommenen Standardparametern v = 30 km/h, b = 4 m und s0 = 20 g/m2, 135 also einer Streumenqe Q von 40 kg/min aus, so ist es vorteilhaft, bei abneh- mender Streumenge Q und/oder abnehmender Streubreite b bzw. Streutel¬ lerdrehzahl nτ und/oder abnehmender Streustoffkörnigkeit den Soleanteil relativ zum Streustoffanteil zu erhöhen. Umgekehrt ist es vorteilhaft, den Soleanteil zu verringern, wenn die Parameter Q und/oder nτ und/oder die Körnigkeit anstei— 140 gen.

Die physikalischen Hintergründe für diese Abhängigkeiten können nur vermutet werden. Die nachfolgenden Ausführungen sind daher lediglich als Erklä¬ rungsversuche zu verstehen. 145 Bei einer relativ kleinen Drehzahl ΠT wirkt auf den Streustoff eine entsprechend geringere Fliehkraft, so dass er länger auf dem Drehteller verweilt und dem¬ entsprechend später abgeworfen wird. Die längere Verweildauer führt daher zur Verlagerung des Streuteppichs zur Fahrbahnmitte, aber gleichzeitig auch zum 150 Verkleben und Verklumpen des Streustoffs auf dem Streuteller noch bevor er den Streuteller verlassen hat. Es wird vermutet, dass ein erhöhter Soleanteil Schmiermittelwirkung entfaltet, die zu einem früheren Abwurf und zur Ver¬ hinderung des Verklumpens des Streustoffs führt. Die durch die relativ kleine Drehzahl nτ verursachte Änderung der Streustoffverteilung wird dadurch zu- 155 mindest teilweise wieder korrigiert.

Bei einer Erhöhung der Drehzahl ΠT stellt sich eine entsprechende Verlagerung des Streuteppichs zum Fahrbahnrand ein. Die Querverteilung des Streustoffs innerhalb des sichelmondförmigen Streubildes läßt einseitig eine Anhäufung 160 und Seebildung erkennen. Es wird vermutet, dass die Flüssigkeit überpropor— tional schnell vom Drehteller abgeschleudert wird und dabei den Streustoff mitnimmt. Durch eine Reduzierung des Soleanteils läßt sich dieser Effekt zu¬ mindest teilweise korrigieren.

165 Soweit es den Parameter "Streumenge Q" betrifft, ändert sich dieser Parameter bei vorgegebener Streubreite b bzw. Streutellerdrehzahl nτ und vorgegebener Streudichte SD mit der Geschwindigkeit v des Streufahrzeugs. Je schneller das Fahrzeug fährt, desto mehr Streustoff wird dem Drehteller pro Zeiteinheit zu¬ geführt und von diesem abgeschleudert. Es wird vermutet, dass auch hier der 170 Erhöhung oder Reduzierung des Soleanteils relativ zum Streustoffanteil im wesentlichen Schmierfunktion zukommt. Denn die Verlagerung des Streutep¬ pichs zur Fahrbahnmitte bei relativ geringer Streumenge Q und zur Fahrbahn¬ seite bei relativ hoher Streumenge Q ist auf einen entsprechend frühen bzw. späten Abwurf des Streustoffs vom Streuteller zurückzuführen, und dieser Ef- 175 fekt läßt sich durch Erhöhung des Soleanteils bei geringen Streumengen Q und durch Reduzierung des Soleanteils bei hohen Streumengen Q zumindest teil¬ weise korrigieren.

Insgesamt wird daher vermutet, dass der Sole eine besondere Funktion als 180 Schmiermittel auf dem Streuteller zukommt und dass durch die Solemenge auch die Flugeigenschaften des Streustoffs beeinflußt werden. Da der Solean¬ teil üblicherweise ohnehin wesentlich größer ist, als es — wie eingangs erwähnt — theoretisch notwendig wäre, läßt sich durch die Solemengenänderung das Streubild wesentlich beeinflussen, ohne dass der notwendige Anfeuchtungs- 185 grad dadurch in nennenswerter Weise beeinflußt wird.

Hinsichtlich der Abhängigkeit des optimalen Soleanteils von dem eingesetzten Streustofftyp, insbesondere von dessen Königkeit, wird vermutet, dass fein¬ körniger Streustoff, wie beispielsweise Salinensalz, die Feuchtigkeit besser 190 bindet als grobkörniger Streustoff, wie beispielsweise Steinsalz. Dieses Ver¬ halten wird auf die relativ größere zu benetzende Oberfläche der feinkörnigen Streustoffe zurückgeführt. Dementsprechend ist es vorteilhaft, feinkörnige Streustoffe mit relativ mehr Flüssigkeit auszustreuen als grobkörnige-Streu- stoffe. Wegen der damit einhergehenden Verdünnung des feinkörnigen Sali— 195 nensalzes wird dessen Tauwirkung zwar herabgesetzt, dies ist aber in Anbe¬ tracht des besseren Streuergebnisses hinnehmbar.

Die einzige anhängende Figur zeigt die Abhängigkeit des optimalen Soleanteils einerseits von der Streubreite b, die direkt abhängig ist von der Streuteller- 200 drehzahl nτ, und andererseits von der Streumenge Q, welche ihrerseits ab¬ hängig ist von der Streudichte sD, der Fahrgeschwindigkeit v und der Streu¬ breite b. Es ergibt sich eine dreidimensionale Kurvenschar, die eine gekrümmte Fläche bildet. Man erkennt, dass bei konstanter Streumenge Q der optimale Soleanteil, ausgedrückt in Gewichtsprozent, abnimmt, wenn die Streubreite b 205 bzw. Streutellerdrehzahl ΠT zunimmt. In entsprechender Weise wird erkennbar, dass bei konstanter Streubreite b bzw. Streutellerdrehzahl ΠT der optimale So— leanteil abnimmt, wenn die Streumenge Q - beispielsweise aufgrund einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit - zunimmt.

210 Nicht dargestellt in dieser Figur ist die Abhängigkeit des optimalen Soleanteils von anderen Einflußfaktoren, wie z. B. von Streutellerradius, Flügellänge, —höhe, — erstreckungsrichtung und insbesondere von der Streugutkörnigkeit. Die in der Figur wiedergegebene, gekrümmte Fläche wurde für Steinsalz er¬ mittelt, welches einen mittleren Korndurchmesser von 2 mm besaß, wobei 215 95 % der Körner in einem Durchmesserbereich von 0,16 bis 5 mm lagen. Die Korngröße von Salinensalz liegt deutlich darunter. Ein typisches Salinensalz hat beispielsweise einen mittleren Korndurchmesser von lediglich ca. 0,6 mm, wobei über 90 % der Körner in einem Durchmesserbereich von 0,3 bis 0,9 mm liegen. Für Streustoffe mit einer feineren Korngröße ergibt sich dann eine ent— 220 sprechende Kurvenschar bzw. gekrümmte Fläche, welche oberhalb der in der Figur dargestellten Kurvenschar liegt. Die zugehörige Kurvenschar für grob¬ körnigen Streustoff liegt entsprechend unter der in der Figur dargestellten Kurvenschar.

225 Die in der Figur dargestellte Kurvenschar wurde anhand von Versuchen ermit¬ telt. Dennoch sind diese Versuchsergebnisse lediglich beispielhaft zu verstehen, da unterschiedliche Randbedingungen zu anderen Ergebnissen führen können. Wesentlichen Einfluß auf das Streubild haben beispielsweise die Streuteller¬ form, Art und Ort der Streugut— und/oder Solezuführung zum Streuteller und 230 dergleichen. Jedoch ist davon auszugehen, dass auch bei insoweit geänderten Randbedingungen eine Korrektur der Streustoffverteilung durch geeignete Einstellung der Solemenge erreichbar ist, insbesondere durch eine Erhöhung der Solemenge mit abnehmender Streumenge Q und abnehmender Streubreite b bzw. Streutellerdrehzahl nτ sowie mit abnehmender Streustoffkorngröße. 235 Eine Streuvorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens umfaßt, abgesehen von dem rotierenden Streuteller und abgesehen von einer Vorrichtung zum Zuführen des Streustoffs und der Flüssigkeit zu dem rotie¬ renden Streuteller, eine Steuerungseinrichtung, mit welcher das Verhältnis von 240 Flüssigkeitsmenge zu Streustoffmenge abhängig von einer oder mehreren die Streustoffverteilung des Streuteppichs beeinflussenden Einflußgrößen ein¬ stellbar ist. Dies ist digitaltechnisch ohne weiteres möglich.

Der Bediener im Führerhaus eines Winterdienststreufahrzeuges stellt über eine 245 Bedienerführung einerseits die Streubreite b des Streuteppichs ein und ande¬ rerseits die Streudichte sD, mit der der Streuteppich auf der Verkehrsfläche verteilt werden soll. Aus diesen beiden Angaben unter Berücksichtigung der automatisch erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit v wird computergestützt die Streumenge Q bestimmt, welche dem Streuteller durch die Zuführvorrichtung 250 pro Zeiteinheit zugeführt wird. Aus der vorgegebenen Streubreite b wird die dazu korrespondierende Streutellerdrehzahl ΠT ebenfalls automatisch bestimmt und eingestellt.

Die Informationen "Streubreite b" und "Streumenge Q" liegen somit in der 255 Steuereinrichtung bereits vor, so dass auf deren Basis durch Vergleich mit der in einem digitalen Speicher abgelegten Kurvenschar gemäß der Figur die dem Streustoff zuzuführende optimale Solemenge ableitbar ist. Anstelle der Kur¬ venschar können auch lediglich eine entsprechend große Anzahl von Ein¬ stellwerten gespeichert sein. Über geeignete, dem Fachmann geläufige Maß- 260 nahmen, wird dann die Solezufuhr entsprechend dem ermittelten optimalen Wert eingestellt und bei sich ändernden Einflußgrößen (Streumenge-,Q, Streubreite b, Streustoffkorngröße, ...) entsprechend gedrosselt oder erhöht.