| WO/2009/095145 | DEVICE FOR COMPACTING ROAD PAVING MATERIALS |
| JP04272304 | ROAD-FINISHER AND METHOD FOR LAYING ROAD CONSTRUCTION MATERIAL USING IT |
| WO/2011/095328 | CONCRETE SURFACE FINISHER |
| 1. | Bohlenheizung (1) für Straßenfertiger mit einem Bohlenkörper (9), gekennzeichnet durch : a) einen Heizbehälter (2), der in dem Bohlenkörper (9) angeordnet ist ; b) einer rotierbaren Welle (3) in dem Heizbehälter (2) und c) ein Fluid in dem Heizbehälter (2). |
| 2. | Bohlenheizung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluid verwendet wird, dessen Viskosität bei zunehmender Temperatur abnimmt. |
| 3. | Bohlenheizung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein Hydrauliköl ist. |
| 4. | Bohlenheizung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Scheiben (4) auf der Welle (3) angeordnet sind. |
| 5. | BohleShel2am4 _ (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Heizbehälter (2) Platten (5) zwisehen deScheiben (4) angebracht sind. |
| 6. | Bohlenheizung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) waagerecht in dem Heizbehälter (2) angeordnet ist ;. |
| 7. | Bohlenheizung (1) nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) senkrecht in dem Heizbehälter (2) angeordnet ist ;. |
| 8. | Bohlenheizung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) aus den Seitenwänden des Heizbehälters (2) herausgeführt sind und eine Kupplung (11) zur Verbindung der Wellen (3) zweier Bohlenheizungen (1) vorgesehen ist. |
| 9. | Bohlenheizung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch : Pumpenmittel (12) an der Welle (3) und mindestens eine Drosselvorrichtung (13,14), wobei das Fluid mittels der Pumpenmittel (12) durch die Drosselvorrichtung (13,14) gepumpt wird. |
| 10. | Bohlenheizung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der unteren, vorderen Ecke des Heizbehälters (2) Bleche zur Bildung eines Drosselraumes angebracht sind. |
| 11. | Bohlenheizung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Drosselschläuche (15) an dem Heizbehälter (2) angebracht sind wobei das Fluid durch die Drosselschläuche (15) geleitet wird. |
| 12. | Bohlenheizung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselschläuche (15) auf der Bodenplatte des Bohlenkörpers (9) verlegt sind. |
| 13. | Bohlenheizung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch : mindestens eine Wärmeabfuhrleitung (15), einen Ventilator (16) in dem Luftkanal der mindestens einen Wärmeabfuhrleitung (15), und mindestens eine Luftaustrittsdüse (17) an der mindestens einen Wärmeabfuhrleitung (15), wobei die mindestens eine Luftaustrittsdüse (17) so ausgerichtet ist, daß ein warmer Luftstrom auf die kritischen Bereiche der Bohle geleitet wird. |
| 14. | Bohlenheizung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Luftaustrittsdüsen (17) gegenüberliegenden Seiten des Luftkanals Kühlrippen (18) an den Wärmeabfuhrleitungen (15) angeschlossen sind. |
| 15. | Bohle für einen Straßenfertiger mit einer Bohlenheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. |
Herkömmliche Straßenfertiger haben eine Vortriebseinheit mit einer Einfüll- und Fördereinrichtung für das einzubauende Material, wie z. B. Schotter oder Asphalt, an der Frontseite. Am Heck ist eine Bohle zum gleichmäßigen Dosieren und Verdichten des Einbaumaterials vorgesehen. Die Bohle hat üblicherweise einen Schieber zum Dosieren des Einbaumaterials, Stampfer zum Verdichten des Materials und einen hinter dem Stampfer angeordneten Bohlenkörper zum weiteren Verdichten und Planen des Einbaumaterials. Für den Einbau von Asphalt muß die Bohle erwärmt werden, damit der Asphalt nicht anklebt. Hierbei sind besonders kritische Bereiche die Bodenplatte und die Verschleißleiste des Bohlenkörpers sowie die Stampfer.
Herkömmlicherweise wird die Bohle mit einer Gas- oder Dieselheizung beheizt. Hierzu wird Luft mit einem Brenner erhitzt und die heiße Luft in den Bohlenkörper geleitet.
Problematisch hierbei sind die Abgase, sowie Sicherheitsaspekte bei dem Umgang mit Gas. So sind in einigen Ländern Gasheizungen nicht zulässig.
Weiterhin ist bekannt, eine Elektroheizung vorzusehen.
Hierbei sind Heizelemente an der Bodenplatte des Bohlenkörpers und an der Stampferleiste angebracht.
Nachteilig ist ein zusätzlicher Generator erforderlich.
Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Bohlenheizung für Straßenferti ger zu schaffen, die preiswert und zuverlässig ist sowie Sicherheitsaspekte berücksichtigt. Die Bohlenheizung sollte außerdem eine ausreichende Heizleistung aufweisen und selbstgeregelt sein.
Die Aufgabe wird durch die Bohlenheizung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Es wurde überraschend festgestellt, daß das Prinzip der Flüssigkeitsreibung vorteilhaft für die Bohlenheizung verwendet werden kann. Dabei können die vorhandenen Aggregate für das Heizen verwendet werden, wobei über das vorhandene Hydrauliksystem ausreichend mechanische Energie zur Verfügung steht, die z. B. mit Hilfe eines Hydraulikmotors genutzt werden kann.
Ein in einem Heizbehälter befindliches Fluid kann auf zweierlei Weisen zur Umwandlung mechanischer Energie in Wärmeenergie verwendet werden.
Vorteilhaft ist die Verwendung des Prinzip der Reibung, wobei Scheiben auf einer Welle vorgesehen sind, die in
einem fluidgefüllten Heizbehälter rotieren. Bei dieser Lösung wird das Prinzip ausgenutzt, das bei der relativen Bewegung zweier paralleler Flächen an einer im Spalt vorhandenen Flüssigkeit Schubspannungen überwunden werden müssen. Dabei entsteht Flüssigkeitsreibung und es wird Wärme erzeugt. Hierbei tritt im Gegensatz zur Reibung von festen Körpern kein Verschleiß auf.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden zwischen jeweils zwei Scheiben feste Platten in dem Heizbehälter angebracht. Dadurch entsteht eine Relativbewegung zwischen den parallel ausgerichteten Platten und Scheiben. Befindet sich eine Flüssigkeit in dem Zwischenraum, so entsteht durch die Notwendigkeit der Überwindung der Schubspannungen Reibung und Wärme.
In einer anderen Ausführungsform sind die Scheiben und Platten in dem Behälter senkrecht angeordnet. Hierdurch ist ein größerer Scheibendurchmesser möglich und es kann eine höhere Heizleistung bei geringerer Scheibenzahl erzielt werden.
Es hat sich herausgestellt, daß mit Ausführungsformen unter Anwendung des Reibungsprinzips Leistungen von etwa 4, 5 kW bei Temperaturen von ca. 200°C pro Meter Bohlenbreite problemlos zu erreichen sind.
Eine andere Alternative ist die Verwendung eines Fluids unter Ausnutzung des sogenannten Druck-/Drosselprinzips.
Hierbei wird das Fluid durch einen verengten Kanal gepumpt.
An diesem Kanal entsteht in bekannter Weise eine Entropie und es wird Wärme erzeugt. In dieser Ausführungsform ist der Kanal vorteilhafterweise an der unteren, vorderen Ecke des Bohlenkörpers in der Nähe der Verschleißleiste und dem (den) Stampfer (n) angeordnet. An der Welle sind Pumpenmittel angeordnet, so daß ein Druck aufgebaut und das Fluid in den Kanal gepumpt wird.
Durch die Verwendung eines Fluids, dessen Viskosität mit zunehmender Temperatur abnimmt, stellt sich bei gleichbleibenden geometrischen Abmessungen und gleichbleibenden äußeren Einwirkungen des Heizkörpers vorteilhafterweise eine stabile Temperatur ein. Die Temperatur hängt ausschließlich von der Drehzahl der Welle ab, so daß eine einfache Regelung der Heizung ermöglicht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen : Figur 1 : Waagerechte Anordnung der Welle mit Scheiben in dem Heizbehälter, der in den Bohlenkörper eingebaut ist ; Figur 2 : Aufbau einer herkömmlichen Bohle; Figur 3 : Koppelung von zwei Heizbehältern in waagerechten Ausführungsform der Bohlenheizung ; Figur 4 : Senkrechte Ausführungsform der Bohlenheizung ; Figur 5 : Ausführungsform der Bohlenheizung nach dem Druck- /Drosselprinzip.
In der Figur 1 ist eine waagerechte Anordnung der Bohlenheizung 1 dargestellt. In dem Bohlenkörper 1 ist ein
Heizbehälter 2 vorgesehen, der mit einem Fluid gefüllt ist.
In dem Heizbehälter 2 ist eine Welle 3 waagerecht gelagert, auf der in kleinen Abständen viele Scheiben 4 montiert sind. Zwischen den Scheiben 4 sind Platten 5 angeordnet, die starr mit dem Heizbehälter 2 verbunden sind. Der Zwischenraum zwischen den Scheiben 4 und den Platten 5 ist mit einem hoch viskosen, temperaturbeständigem Fluid gefüllt. Die Welle 3 mit den Scheiben 4 ist seitlich aus dem Heizbehälter 2 herausgeführt, so daß die Welle 3 in Rotation versetzt werden kann. Wird die Welle 3 gedreht, dann müssen die Schubspannungen in dem Fluid überwunden werden. Es wird Arbeit verrichtet, die zu einer Erwärmung des Fluids und damit des gesamten Heizbehälters 2 führt.
Das zur Rotation notwendige Drehmoment kann über die Anzahl und den Durchmesser der Scheiben 4, sowie über die Viskosität des Fluids beeinflußt werden. An der oberen Seite des Heizbehälters 2 kann ein nicht gezeigter Ausgleichsbehälter angebracht werden, damit die Ausdehnung des Fluids nicht zu einem Druckanstieg führt. Der Durchmesser der Scheiben 4 ist bei dieser Ausführungsform im Verhältnis zur Länge der Welle 3 eher klein. Die Scheiben 4 und Platten 5 sind vorzugsweise aus Metall, können aber auch aus anderen Materialien, z. B. Kunststoff bestehen.
In der Figur 2 ist eine herkömmliche Bohle 6 dargestellt.
Das Einbaumaterial wird mit einem Dosierschieber 7 dosiert und anschließend mit Stampfern 8 verdichtet. Hinter den Stampfern 8 ist ein vorzugsweise vibrierenden Bohlenkörper 9 angeordnet. An der vorderen, unteren Kante des Bohlenkörpers 9 befindet sich eine Verschleißleiste 10. Die
erfindungsgemäße Bohlenheizung 1 wird in diesen Bohlenkörper 9 integriert. Dabei ist die Bohlenheizung 1 am vorderen, unteren Ende des Bohlenkörpers 9 angeordnet, so daß die Verschleißleiste 10 und die Stampfer 8 mit beheizt werden.
In der Figur 3 ist die Anordnung der einzelnen Heizbehälter 2, bzw. der Bohlenkörper 9 mit Hilfe einer Klauenkupplung 11 dargestellt. Es können aber gleichermaßen andere Kupplungsarten verwendet werden. Für diese Ausführungsform muß die Welle aus beiden Seiten des Heizbehälters 2 herausgeführt werden. Damit kann die Bohlenbreite auf einfache Weise verbreitert werden.
In der Figur 4 ist eine senkrechte Anordnung der Bohlenheizung 1 dargestellt. Der Heizbehälter 2 ist auch hier wiederum in dem Bohlenkörper 9 angeordnet. In dem Heizbehälter 2 ist eine senkrechte Welle 3 gelagert, an der wenige Scheiben 4 angebracht werden. Zwischen den Scheiben 4 sind Platten 5 vorgesehen, die starr mit dem Heizbehälter 2 verbunden sind. Auch hier ist der Zwischenraum mit einem hoch viskosen, temperaturbeständigen Fluid gefüllt. Die Welle 3 ist oben aus dem Heizbehälter 2 herausgeführt, so daß die Welle 3 in Rotation versetzt werden kann. Wird die Welle 3 gedreht, dann müssen auch hier Schubspannungen in dem Fluid überwunden werden und es wird Arbeit verrichtet, die zu einer Erwärmung des Fluids und damit des gesamten Heizbehälters 2 führt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Scheiben 4 im Verhältnis zur Länge der Welle 3 eher groß.
Der Durchmesser der Scheiben 4 und deren Anzahl haben direkte Auswirkung auf die Heizleistung. Diese berechnet sich wie folgt : Winkelgeschwindigkeit # = 2 * # * n/60 Reibungswiderstand an rotierenden Scheiben mit Flüssigkeiten in Gehäusen Re = S2 * da2/ (2 * ny) Drehmomentenbeiwerte, f (Re) cma=2 * n * da/ (a * Re), wenn Re<3*104 cmb=3, 78/Re, wenn 3*10 <Re<6*10 cmc=0, 0714/Re 1/5, wenn Re>6*105 Der jeweilige Drehmomentenbeiwert ist dann = cm Drehmoment M = cm * rho * Q2 / (2 * (da/2) 5 gesamtes Drehmoment M = M * i gesamt Leistung P = M * Q Es bedeuten : Dichte = rho kinematische Viskosität = ny Scheibenaußendurchmesser = da Abstand Gehäuse-Scheibe = a Drehzahl = n Anzahl der Scheiben = i Bei den vorgenannten beiden Ausführungsbeispielen ist es möglich, pro Meter der Bohlenbreite eine Leistung von etwa 4, 5 kW bei 200°C pro Meter Bohlenbreite zu erzeugen. Dies entspricht etwa der Leistung einer vergleichbaren Elektroheizung. Durch den Einbau des Heizbehälters 2 in dem
Winkel zwischen dem Bodenblech des Bohlenkörpers 9 und dem Stampfer 8, bzw. der Verschleißleiste 10 kann die Wärme direkt in diesem kritischen Bereich erzeugt werden.
In der Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel nach dem Druck-/ Drosselprinzip dargestellt. In dem Heizbehälter 2 ist wiederum eine Welle 3 mit Pumpenmitteln 12 angeordnet. In dem kritischen, zu beheizenden Bereich des Bohlenkörpers 9 ist z. B. mit Platten ein verengter Kanal 13 vorgesehen.
Durch die Pumpenmittel 12 wird ein Druck aufgebaut und das Fluid wird durch den verengten Kanal 13 gedrückt und dort gedrosselt. Es wird Entropie frei, die zur Wärme führt. Es ist besonders vorteilhaft, wenn weitere Drosselschläuche 14 an der Bohlenheizung 2 vorgesehen werden. Diese Drosselschläuche 14 bilden ebenfalls Drosseln und auch dort wird Wärme erzeugt. Mit diesen Drosselschläuchen 14 kann Wärme auch an die anderen Stellen der Bodenplatte des Bohlenkörpers 9 oder an weitere kritische Bereiche der Bohle geführt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung für die vorgenannten Ausführungsbeispiele besteht darin, daß ein Kühlkreislauf mit einer Wärmeabführleitung 15 und einem Ventilator 16 vorgesehen ist. Dann kann die überschüssige Wärme oberhalb der Bodenplatte abgeführt werden und mit einem Luftaustrittsdüse 17 als warmer Luftstrom an die Stampfer 8 bzw. andere kritische Bereiche der Bohle geführt werden. An den Stellen, an denen Wärme abgeführt werden soll, können zusätzlich Kühlrippen 18 vorgesehen sein, die mit den Wärmeabführleitungen 15 verbunden sind.
Es sollte vorzugsweise ein Fluid verwendet werden, dessen Viskosität mit zunehmender Temperatur abnimmt. Bei niedriger Temperatur ist damit eine hohe Viskosität vorhanden, so daß eine große Leistung zum Bewegen der Scheiben und zum Erzeugen von Reibung erforderlich ist. Im Laufe der Zeit erwärmt sich das Öl und die Viskosität nimmt ab. Dadurch ist eine niedrige Leistung erforderlich.
Straßenfertiger müssen vor Betrieb aufgeheizt werden und warm laufen. In diesem Stadium ist ausreichend Arbeitsleistung der Hydraulikaggregate vorhanden, die zur Rotation der Welle verwendet werden kann. Wenn die Heizung erwärmt ist, wird nur noch eine geringe Leistung benötigt, die bei den vorhandenen Aggregaten problemlos verfügbar ist. Durch die temperaturabhängige Viskosität stellt sich bei gleichbleibenden geometrischen Abmessungen und gleichbleibenden äußeren Einwirkungen des Heizkörpers eine stabile Temperatur ein. Diese Temperatur kann durch die Drehzahl der Welle geregelt werden. Damit ist keine Regelung der Heizung erforderlich. Lediglich die Drehzahl der Welle muß in Abhängigkeit von der gewünschten Temperatur eingestellt werden.