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Title:
METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING A BINDER FOAM FOR PRODUCING ASPHALT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/089712
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a binder foam for producing asphalt. In a pressurized stream of heated binder, preferably bitumen, a liquid, which has a lower evaporation temperature under atmospheric pressure than the temperature of the heated binder stream, preferably water, is injected at an angle (α) of greater than 90° relative to the flow direction (S) of the binder stream such that a pressurized mixture stream of the binder with drops of liquid distributed therein or with drops of liquid distributed therein and vapor bubbles resulting from said drops is provided downstream of the injection point (D). The pressure of said mixture stream is then decreased, preferably to the atmospheric pressure, whereby the binder is foamed as a result of an evaporation of the drops of liquid contained in the binder and/or as a result of the expansion of the vapor bubbles resulting from the drops of liquid.

Inventors:
BIEDER ANDREA (CH)
WÄLCHLI FRITZ (CH)
Application Number:
PCT/CH2012/000273
Publication Date:
June 19, 2014
Filing Date:
December 12, 2012
Export Citation:
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Assignee:
AMMANN SCHWEIZ AG (CH)
International Classes:
C10C3/00; C08L95/00; E01C19/02; E01C19/45
Domestic Patent References:
WO1987002694A11987-05-07
WO2008023982A22008-02-28
WO2000068302A12000-11-16
Foreign References:
US4692350A1987-09-08
US5827360A1998-10-27
US3254045A1966-05-31
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
E. BLUM & CO. AG (CH)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Bindemittelschaumes für die Asphaltherstellung, insbesondere zur Herstellung von Schaumbitumen, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen eines Stromes aus erhitztem Bindemittel, insbesondere Bitumen, unter Überdruck; b) Bereitstellen einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, welche eine niedrigere Verdampfungstemperatur bei Atmosphärendruck aufweist als die Temperatur des bereitgestellten erhitzten Bindemittelstromes;

c) Eindüsen der Flüssigkeit unter Überdruck in den Bindemittelstrom, derart, dass stromabwärts von der Eindüsungsstelle ein Mischstrom unter Überdruck aus Bindemittel mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen oder mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen und aus diesen entstandenen Dampfblasen vorliegt; und

d) Herabsetzen des Druckes des Mischstromes, insbesondere auf Atmosphärendruck, zum Aufschäumen des Bindemittels infolge einer Verdampfung der in diesem enthaltenen Flüssigkeitstropfen und/oder Expansion der aus den Flüssigkeitstropfen entstandenen Dampfblasen,

wobei das Eindüsen der Flüssigkeit in den Bindemittelstrom unter einem Winkel (a) von grösser 90° zur Strömungsrichtung (S) des Bindemittelstromes erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Eindüsen der Flüssigkeit in den Bindemittelstrom unter einem Winkel ( ) von grösser 120°, insbesondere unter einem Winkel (a) von 180° zur Strömungsrichtung (S) des Bindemittelstromes erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Eindüsen der Flüssigkeit und dem Herabsetzen des Druckes des Mischstromes zum Aufschäumen des Bindemittels keine Durchmischung des Misch- Stromes mittels mechanischer Mischvorrichtungen, insbesondere statischer Mischer, erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Eindüsen der Flüssigkeit in den Bindemittelstrom in das Zentrum des Bindemittelstromes erfolgt .

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Flüssigkeit bereitgestellt und einge- düst wird, in welcher das Bindemittel unlöslich oder lediglich teilweise löslich ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeit unter einem Druck in den Bindemittelstrom eingedüst wird, welcher höher ist als der Druck im Bindemittelstrom an der Eindüsungsstelle

(D) , insbesondere mindestens 1 bar höher ist als der Druck im Bindemittelstrom an der Eindüsungsstelle (D) .

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Ein- düsungsdruck der Flüssigkeit derartig eingestellt wird, dass die Eindüsungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit mindestens doppelt so gross ist wie die Strömungsgeschwindigkeit des Bindemittelstromes im Bereich der Eindüsungsstelle (D) .

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Bindemittelstromes derartig eingestellt wird, dass zumindest in einem Teilbereich des Bindemittelstromes, insbesondere im Bereich der Eindüsungsstelle (D) , eine Dehnströmung vorliegt .

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Bindemittelstromes derartig ein¬ gestellt wird, dass über einen Grossteil der Erstreckung oder über die gesamte Erstreckung des Bindemittelstromes zwischen der Eindüsungsstelle (D) und der Stelle, an welcher der Druck der Mischströmung herabgesetzt wird zum Aufschäumen des Bindemittels, eine Dehnströmung vorliegt.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erstreckung des Bindemittelstromes zwischen der Eindüsungsstelle (D) und der Stelle, an welcher der Druck der Mischströmung herabgesetzt wird zum Aufschäumen des Bindemittels, derartig gewählt wird, dass sie einem Mehrfachen, insbesondere zwischen dem Fünfundzwanzigfachen und dem Fünfzigfachen des Durchmessers des Bindemittelstromes an der Eindüsungsstelle entspricht.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Herabsetzen des Druckes des Mischstromes zum Aufschäumen des Bindemittels über eine oder mehrere, insbesondere identische Schäumdüsen (3) erfolgt.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die eingedüste Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit 1 bis 8 Volumenprozent, bevorzugterweise 2 bis 4 Volumenprozent des Volumenstroms des Bindemittelstromes an der Eindüsungsstelle (D) entspricht.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Temperaturen und Drücke des Bindemittelstromes und der eingedüsten Flüssigkeit so gewählt werden, dass an der Eindüsungsstelle (D) ein Viskositätsverhältnis zwischen eingedüster Flüssigkeit und Bindemittel von grösser 0.5 vorliegt, bevorzugterweise von etwa 1.0.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Temperaturen des Bindemittelstromes und der eingedüsten Flüssigkeit sowie deren Mengenverhältnis so gewählt werden, dass die theoretische Mischtemperatur der Mischströmung für den Fall, dass die eingedüsten Flüssigkeitstropfen in der flüssigen Phase verbleiben, mindestens 30% über der Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit bei Atmosphärendruck liegt, bevorzugterweise mindestens 50%, noch bevorzugter mindestens 60% über der Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit bei Atmosphärendruck .

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Druck in der Mischströmung zwischen der Eindüsungsstelle (D) und der Stelle, an welcher der Druck der Mischströmung herabgesetzt wird zum Aufschäumen des Bindemittels, derartig eingestellt wird, dass die in der Mischströmung enthaltenen Flüssigkeitstropfen bis zu der letztgenannten Stelle flüssig sind und erst durch das Herabsetzen des Druckes der Mischströmung zum Aufschäumen des Bindemittels verdampfen.

16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als Bindemittel im Wesentlichen Bitumen und als Flüssigkeit im Wesentlichen Wasser verwendet wird .

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Bindemittelstrom bereitgestellt wird, welcher im Wesentlichen aus Bitumen besteht und eine Temperatur von mindestens 150°C aufweist.

18. Verfahren zur Herstellung von Asphalt, wobei ein mit dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche erhaltener Bindemittelschaum, insbesondere Schaumbitumen, mit erhitztem Gesteinssplitt vermischt wird.

19. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-17, umfassend:

a) einen Strömungskanal (1), der an einem ersten (5) seiner beiden Enden mit einer Zuführung für das aufzuschäumende Bindemittel, insbesondere Bitumen, verbunden oder verbindbar ist, zur Erzeugung einer Strömung unter Überdruck aus erhitztem Bindemittel im Strömungskanal (1) im bestimmungs- gemässen Betrieb,

b) Mittel (2) zum Eindüsen einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in die im bestimmungsgemässen Betrieb in dem Strömungskanal (1) erzeugte Strömung

5 aus erhitztem Bindemittel, derart, dass stromabwärts von der Eindüsungsstelle (D) ein Mischstrom unter Überdruck aus Bindemittel mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen oder mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen und aus diesen entstandenen o Dampfblasen im Strömungskanal (1) vorliegt; und c) Mittel (3) zum Entlassen des Mischstroms aus Bindemittel mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen oder mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen und aus diesen entstandenen Dampfblasen aus dem Strömungskanal (1) unter einer insbesondere sprunghaften Herabsetzung des Druckes des Mischstromes, insbesondere auf Atmosphärendruck, zum Aufschäumen des Bindemittels infolge einer Verdampfung der in diesem enthaltenen Flüssigkeitstropfen und/oder einer Expansion der aus den Flüssigkeitstropfen entstandenen Dampfblasen,

wobei die Mittel (2) zum Eindüsen der Flüssigkeit derartig ausgebildet sind, dass die Flüssigkeit unter einem Winkel (a) von grösser 90° zur Strömungsrichtung (S) der im bestimmungsgemässen Betrieb in dem Strömungskanal (1) erzeugten Strömung aus erhitztem Bindemittel eingedüst werden kann.

20. Anlage nach Anspruch 19, wobei die Mittel (2) zum Eindüsen der Flüssigkeit derartig ausgebildet sind, dass die Flüssigkeit unter einem Winkel (ex) von grösser 120°, insbesondere unter einem Winkel (a) von 180°zur Strömungsrichtung (S) der im bestimmungsgemässen Betrieb in dem Strömungskanal (1) erzeugten Strömung aus erhitztem Bindemittel eingedüst werden kann.

21. Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis

20, wobei die Anlage zwischen den Mitteln (2) zur Eindü- sung der Flüssigkeit und den Mittel (3) zum Entlassen des Mischstroms aus dem Strömungskanal (1) zum Aufschäumen des Bindemittels keine mechanischen Mischvorrichtungen aufweist, insbesondere keine statischen Mischer.

22. Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis

21, wobei die Mittel (2) zum Eindüsen der Flüssigkeit derartig ausgebildet sind, dass die Flüssigkeit im Zentrum der Bindemittelströmung bzw. des Strömungskanals (1) eingedüst werden kann.

23. Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis

22, wobei die Erstreckung des Strömungskanals (1) zwi- sehen der Eindüsungsstelle (D) und der Stelle, an welcher der Druck der Mischströmung herabgesetzt wird zum Aufschäumen des Bindemittels, einem Mehrfachen, insbesondere zwischen dem Fünfundzwanzigfachen und dem Fünfzigfachen des Durchmessers des Strömungskanals (1) an der Eindüsungsstelle (D) entspricht.

24. Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die Mittel (3) zum Entlassen des Mischstroms aus dem Strömungskanal (1) zum Aufschäumen des Bindemittels eine oder mehrere, insbesondere identische

Schäumdüsen (3) umfassen.

25. Verwendung der Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis 24 zur Herstellung von Schaumbitumen.

Description:
Verfahren und Anlage zur Herstellung eines

Bindemittelschaums für die Asphaltherstellung

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittelschaums für die Asphaltherstellung, insbesondere zur Herstellung von Schaumbitumen, ein Verfahren zur Herstellung von Asphalt mit dem gemäss dem zuvor erwähnten Verfahren hergestellten Bindemittelschaum, eine Anlage zur Durchführung des erstgenannten Verfahrens sowie eine Verwendung der Anlage gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

STAND DER TECHNIK

Um den Energiebedarf und die C0 2 ~Emissionen bei der Asphaltherstellung zu reduzieren, wurden in den letzten Jahren verschiedene Technologien entwickelt. Eine von diesen Technologien ist die Herabsetzung der Asphaltmischtemperatur durch die Verwendung von Schaumbitumen. Durch das Aufschäumen des Bitumens wird dessen Volumen vorübergehend vergrössert und, damit einhergehend, dessen Viskosität vorübergehend herabgesetzt. Hierdurch muss der mit dem Bitumen zu Asphalt zu vermischende Gesteinssplitt weniger stark aufgeheizt werden, um eine vollständige Benetzung der Oberflächen der Splittkörner sicherzustellen. Entsprechend wird weniger Brennstoff benötigt und damit auch weniger C0 2 produziert.

Bei den heute bekannten Verfahren zur Herstellung von Bindemittelschaum für die Asphaltherstellung wird Wasser in einen heissen, unter Überdruck stehenden Bitumenstrom eingespritzt. Der so erhaltene Mischstrom aus Bitumen und Wasser wird, gegebenenfalls nachdem er vorgängig unter Druck einen Mischer durchlaufen hat, über Schäumdüsen auf Atmosphärendruck geführt, wobei das Bitu- men durch das Verdampfen des darin mitgeführten Wassers aufgeschäumt wird.

Dabei variieren die Qualitäten der mit den bekannten Verfahren erhaltenen Bitumenschäume erheblich.

Um eine gute Benetzung des Gesteinssplitts beim Mischen und eine lange Einbauzeit des Asphalts zu erhalten, ist es wünschenswert, einen stark aufgeschäumten Bindemittelschaum mit möglichst feiner Blasenstruktur zu verwenden, da derartiger Schaum nur sehr langsam zusammenfällt und das Bindemittel dadurch relativ lange eine reduzierte Viskosität aufweist.

Derartiger Schaum lässt sich heute nur mit relativ aufwendigen Verfahren herstellen, z.B. bei welchen der Mischstrom aus Bitumen und Wasser vorgängig zum Aufschäumen durch einen statischen Mischer geführt wird. Hierdurch ergibt sich jedoch ein relativ grosser anlagentechnischer Aufwand, und die Wirtschaftlichkeit wird durch die Notwendigkeit der häufigen Reinigung/Wartung des Mischers negativ beeinflusst.

Mit den heute bekannten einfachen Verfahren, welche mit einfachen kostengünstigen Anlagen ohne Mischvorrichtungen durchzuführen sind, lässt sich hingegen die gewünschte Schaumqualität nicht erreichen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder zumindest teilweise vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüchen gelöst.

Entsprechend betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittelschaums, bevorzugterweise zur Herstellung von Schaumbitumen, für die Asphaltherstellung. Dabei werden als Ausgangsprodukte ein Strom aus einem erhitzten und unter Überdruck stehenden Bindemittel, z.B. Bitumen, sowie eine Flüssigkeit, z.B. Wasser, mit einer niedrigeren Verdampfungstemperatur bei Atmosphärendruck als die Temperatur des bereitgestellten Bindemittelstromes, bereitgestellt. Die Flüssigkeit wird über eine oder mehrere Düsen unter einem Winkel von grösser 90° zur Strömungsrichtung des Bindemittelstromes unter Überdruck in den Bindemittelstrom eingedüst, so dass stromabwärts von der Stelle der Eindüsung ein unter Überdruck stehender Mischstrom aus Bindemittel mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen bzw. mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen und aus diesen entstandenen Dampfblasen vorliegt. Weiter stromabwärts wird der Druck dieses Mischstromes so weit reduziert, bevorzugterweise auf Atmosphärendruck, dass es zum

Aufschäumen des Bindemittels infolge einer Verdampfung der in diesem enthaltenen Flüssigkeitstropfen und/oder infolge einer Expansion der aus den darin enthaltenen Flüssigkeitstropfen entstandenen Dampfblasen kommt.

Mit andere Worten ausgedrückt betrifft der erste Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittelschaumes für die Asphaltherstellung, bei welchem in einen unter Überdruck stehenden Strom aus erhitztem Bindemittel, bevorzugterweise Bitumen, eine Flüssigkeit, welche eine niedrigere Verdampfungstemperatur bei Atmosphärendruck aufweist als die Temperatur des erhitzten Bindemittelstromes, bevorzugterweise Wasser, un- ter einem Winkel von grösser 90° zur Strömungsrichtung des Bindemittelstromes eingedüst wird, derart, dass stromabwärts von der Eindüsungsstelle ein Mischstrom unter Überdruck aus Bindemittel mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen bzw. mit darin verteilten Flüssigkeits- tropfen und aus diesen entstandenen Dampfblasen vorliegt. Der Druck dieses Mischstromes wird sodann herabgesetzt, bevorzugterweise auf Atmosphärendruck, wodurch es zu einem Aufschäumen des Bindemittels infolge einer Verdampfung der in. diesem enthaltenen Flüssigkeitstropfen und/oder einer Expansion der aus den Flüssigkeitstropfen entstandenen Dampfblasen kommt. Es hat sich gezeigt, dass sich mit dem erfin- dungsgemässen Verfahren mit geringem anlagentechnischen Aufwand qualitativ hochwertige Bindemittelschäume mit feiner Blasenstruktur herstellen lassen, so dass es auch bei hohen Anforderungen an die Schaumqualität möglich wird, auf mechanische Mischvorrichtungen, wie z.B. statische Mischer, zur Durchmischung des Mischstromes aus Bindemittel mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen bzw. mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen und aus diesen entstandenen Dampfblasen zu verzichten, was auch einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens entspricht.

Bevorzugterweise erfolgt das Eindüsen der Flüssigkeit in den Bindemittelstrom unter einem Winkel von grösser 120°, noch bevorzugter unter 180° zur Strömungsrichtung des Bindemittelstromes, d.h. in einer

Richtung schräg entgegen oder vollständig entgegen der Strömungsrichtung des Bindemittelstromes.

Ebenfalls bevorzugt ist es, dass das Eindüsen der Flüssigkeit in den Bindemittelstrom im Zentrum des Bindemittelstromes erfolgt.

Durch diese Massnahmen lässt sich eine besonders gute Verteilung der Flüssigkeit im Bindemittelstrom erreichen, wodurch sich die Schaumqualität weiter verbessern lässt.

Mit Vorteil wird eine Flüssigkeit bereitgestellt und eingedüst, in welcher das Bindemittel unlöslich oder lediglich teilweise löslich ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die gesamte eingedüste Flüssigkeitsmenge oder zumindest ein Grossteil davon als Treibmittel zum Aufschäumen des Bindemittels nutzbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Flüssigkeit unter einem Druck in den Bindemittelstrom eingedüst, welcher höher ist als der Druck im Bindemittelstrom an der Eindüsungsstelle, und zwar bevorzugterweise mindestens 1 bar höher ist als der Druck im Bindemittelstrom an der Eindüsungsstelle. Dabei ist es weiter bevorzugt, dass der Ein- düsungsdruck der Flüssigkeit derartig eingestellt wird, dass die Eindüsungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit mindestens doppelt so gross ist wie die Strömungsgeschwindigkeit des Bindemittelstromes im Bereich der Eindüsungs- stelle .

Es hat sich gezeigt, dass diese Massnahmen die Bildung feiner Flüssigkeitstropfen in der Bindemittelströmung begünstigen und damit eine weitere Verbesserung der Schaumqualität ermöglichen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Strömungsgeschwindigkeit des Bindemittelstromes derartig eingestellt, dass zumindest in einem Teilbereich des Bindemittelstromes, bevorzugterweise im Bereich der Eindüsungsstelle und mit Vorteil zusätzlich zumindest einen gewissen Teilbereich von der Eindüsungsstelle stromabwärts, eine Dehnströmung vorliegt .

Noch bevorzugter ist es dabei, dass über einen Grossteil der Erstreckung oder über die gesamte Er- streckung des Bindemittelstromes zwischen der Eindüsungsstelle und der Stelle, an welcher der Druck der Mischströmung herabgesetzt wird zum Aufschäumen des Bindemittels, eine Dehnströmung vorliegt.

Durch die Erzeugung einer Dehnströmung wird es möglich, die nach der Eindüsungsstelle im Bindemittelstrom mitgeführten Flüssigkeitstropfen weiter in kleinere Flüssigkeitstropfen aufzuteilen, was einer feinen Schaumstruktur des aus dem Mischstrom erzeugten Bindemittelschaums förderlich ist.

Mit Vorteil wird beim erfindungsgemässen Verfahren die Erstreckung des Bindemittelstromes zwischen der Eindüsungsstelle und der Stelle, an welcher der Druck der Mischströmung zum Aufschäumen des Bindemittels herabgesetzt wird, derartig gewählt wird, dass sie einem Mehrfachen, bevorzugterweise zwischen dem Fünfundzwanzigfachen und dem Fünfzigfachen des Durchmessers bzw. des hydraulischen Durchmessers des Bindemittelstromes an der Eindüsungsstelle entspricht. Eine derartige Dimensionierung hat sich als besonders praktikabel erwiesen.

Das Herabsetzen des Druckes des Mischstromes aus Bindemittel mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen bzw. mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen und aus diesen entstandenen Dampfblasen zum Aufschäumen des Bindemittels erfolgt bevorzugterweise über eine oder mehrere, bevorzugterweise identische Schäumdüsen, z.B. direkt in einen Asphaltmischer hinein. Die Verwendung von Düsen ermöglicht eine kontinuierliche Prozessführung und einen kontrollierten Druckabbau.

Die eingedüste Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit beträgt bevorzugterweise 1 bis 8 Volumenprozent, noch bevorzugter 2 bis 4 Volumenprozent des Volumenstroms des Bindemittelstromes an der Eindüsungsstelle. Derartige Mengenverhältnisse haben sich in der Praxis als besonders geeignet erwiesen.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Temperaturen und

Drücke des Bindemittelstromes und der eingedüsten Flüssigkeit so gewählt, dass an der Eindüsungsstelle ein Viskositätsverhältnis zwischen eingedüster Flüssigkeit und Bindemittel von grösser 0.5 vorliegt, bevorzugterweise von etwa 1.0. Hierdurch wird die Bildung feiner Flüssigkeitstropfen in der Bindemittelströmung begünstigt, was einer guten Schaumqualität zuträglich ist.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Temperaturen des Bindemittelstromes und der eingedüsten Flüssigkeit sowie deren Mengenverhältnis so gewählt, dass die theoretische Mischtemperatur der Mischströmung für den Fall, dass die eingedüsten Flüssigkeitstropfen in der flüssigen Phase verbleiben, mindestens 30%, bevorzugterweise mindestens 50%, und noch bevorzugter mindestens 60% über der Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit bei Atmosphärendruck liegt . In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Druck in der Mischströmung zwischen der Eindüsungsstelle und der Stelle, an welcher der Druck der Mischströmung herabgesetzt wird zum Aufschäumen des Bindemittels, derartig eingestellt, dass die in der Mischströmung enthaltenen Flüssigkeitstropfen bis zu der letztgenannten Stelle flüssig sind und erst durch das Herabsetzen des Druckes der Mischströmung zum Aufschäumen des Bindemittels verdampfen.

Es hat sich gezeigt, dass durch die beiden letztgenannten Verfahrensvarianten, insbesondere beim Herabsetzen des Druckes der Mischströmung auf Atmosphärendruck, eine besonders gute Schäumwirkung erzielt werden kann.

Als Bindemittel kommt bei dem erfindungsge- mässen Verfahren bevorzugterweise Bitumen zum Einsatz, mit oder ohne zusätzlichen Additiven, und als Flüssigkeit bevorzugterweise Wasser, ebenfalls mit oder ohne Zusatzstoffe. Derartige Ausgangsmaterialien sind in der Asphaltherstellung etabliert und seit Jahrzehnten bewährt.

Wird ein Bindemittelstrom bereitgestellt, welcher im Wesentlichen aus Bitumen besteht, so weist dieser bevorzugterweise eine Temperatur von mindestens 150°C auf. Bei derartigen Bitumentemperaturen kann als Flüssigkeit Wasser mit normaler Raumtemperatur verwendet werden, und es kann auf eine spezielle Wasservorwärmung verzichtet werden.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Asphalt. Dabei wird ein mit dem Verfahren gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung her- gestellter Bindemittelschaum, bevorzugterweise ein mit dem Verfahren hergestellter Bitumenschaum, mit erhitztem Gesteinssplitt und gegebenenfalls weiteren Komponenten vermischt .

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung. Die Anlage weist einen Strö- mungskanal auf, der an einem ersten seiner beiden Enden mit einer Zuführung für das aufzuschäumende Bindemittel, insbesondere Bitumen, verbunden oder verbindbar ist, zur Erzeugung einer Strömung unter Überdruck aus erhitztem Bindemittel im Strömungskanal im bestimmungsgemässen Be- trieb. Weiter umfasst die Anlage Mittel zum Eindüsen einer Flüssigkeit, bevorzugterweise Wasser, in die im bestimmungsgemässen Betrieb in dem Strömungskanal erzeugte Strömung aus erhitztem Bindemittel, so dass stromabwärts von der Eindüsungsstelle ein unter Überdruck stehender Mischstrom aus Bindemittel mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen bzw. mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen und aus diesen entstandenen Dampfblasen im Strömungskanal erzeugt werden kann. Die Mittel zum Eindüsen der Flüssigkeit sind derartig ausgebildet, dass die Flüs- sigkeit unter einem Winkel von grösser 90° zur Strömungsrichtung der im bestimmungsgemässen Betrieb in dem Strömungskanal erzeugten Strömung aus erhitztem Bindemittel eingedüst werden kann. Mit anderen Worten sind die Mittel zum Eindüsen der Flüssigkeit also derartig ausgebildet, dass die Flüssigkeit quer und/oder entgegen der Strömungsrichtung der im bestimmungsgemässen Betrieb in dem Strömungskanal erzeugten Strömung aus erhitztem Bindemittel eingedüst werden kann.

Des weiteren umfasst die Anlage Mittel zum Entlassen des Mischstroms aus Bindemittel mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen bzw. mit darin verteilten Flüssigkeitstropfen und aus diesen entstandenen Dampfblasen aus dem Strömungskanal unter einer bevorzugterweise sprunghaften Herabsetzung des Druckes des Mischstromes, mit Vorteil auf Atmosphärendruck, wodurch ein Aufschäumen des Bindemittels infolge einer Verdampfung der in diesem enthaltenen Flüssigkeitstropfen und/oder einer Expansion der aus den Flüssigkeitstropfen entstandenen Dampfblasen erreicht werden kann. Bevorzugterweise umfassen die Mit- tel zum Entlassen des Mischstroms aus dem Strömungskanal zum Aufschäumen des Bindemittels eine oder mehrere, bevorzugterweise identische Schäumdüsen.

Mit der erfindungsgemässen Anlage lassen sich mit geringem anlagentechnischen Aufwand nach dem Verfahren gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung qualitativ hochwertige Bindemittelschäume mit feiner Blasenstruktur herstellen .

In einer bevorzugten Ausführungsform der Anlage sind die Mittel zum Eindüsen der Flüssigkeit derartig ausgebildet, dass die Flüssigkeit unter einem Winkel von grösser 120°, bevorzugterweise unter einem Winkel von 180° zur Strömungsrichtung der im bestimmungsgemässen Betrieb in dem Strömungskanal erzeugten Strömung aus erhitztem Bindemittel in diese Strömung eingedüst werden kann, d.h. in einer Richtung schräg entgegen oder voll- ständig entgegen der bestimmungsgemässen Strömungsrichtung des Bindemittelstromes.

Ebenfalls bevorzugt ist es, dass die Anlage derartig ausgebildet ist, dass das Eindüsen der Flüssigkeit in den Bindemittelstrom im Zentrum des Bindemittel- Stromes erfolgen kann.

Durch diese Massnahmen lässt sich eine besonders gute Verteilung der Flüssigkeit im Bindemittelstrom erreichen und die Schaumqualität weiter verbessern.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage weist diese zwischen den Mitteln zur Eindüsung der Flüssigkeit und den Mittel zum Entlassen des Mischstroms aus dem Strömungskanal zum Aufschäumen des Bindemittels keine mechanischen Mischvorrichtungen, wie z.B. statische Mischer, auf. Derartige Anlagen sind robust und betriebssicher sowie kostengünstig in der Anschaffung und im Unterhalt.

Die anspruchsgemässen Mittel zum Eindüsen der Flüssigkeit in die im bestimmungsgemässen Betrieb in dem Strömungskanal erzeugte Strömung aus erhitztem Bindemit- tel stellen keine mechanischen Mischvorrichtungen im anspruchsgemässen Sinne dar, auch wenn diese, insbesondere bei Eindüsungswinkeln von grösser als 90° und zentraler Eindüsung, durch Bauelemente wie Zuführungsleitungen und/oder Tragstrukturen die Strömung stromabwärts der Eindüsungsstelle durch Umlenkung beeinflussen können.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anlage entspricht die Erstreckung des Strömungskanals zwischen der Eindüsungsstelle und der Stelle, an welcher der Druck der Mischströmung im bestimmungsge- mässen Betrieb herabgesetzt wird zum Aufschäumen des Bindemittels, einem Mehrfachen, bevorzugterweise zwischen dem Fünfundzwanzigfachen und dem Fünfzigfachen des Durchmessers des Strömungskanals an der Eindüsungsstelle. Eine derartige Dimensionierung hat sich als besonders praktikabel für die Erzielung guter Schaumqualitäten erwiesen.

Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung der Anlage gemäss dem dritten Aspekt der Erfindung zur Herstellung von Schaumbitumen. Derartige Verwendungen solcher Anlagen sind besonders bevorzugt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Anlage;

Fig. 2 eine perspektivische Schnittdarstellung der Anlage aus Fig. 1; und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Anlage aus Fig. 1.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemässe Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, einmal in einer perspektivischen Draufsicht (Fig. 1) , einmal in einer perspektivischen Schnittdarstellung (Fig. 2) und einmal im Längsschnitt (Fig. 3) . Wie aus einer Zusammenschau dieser Figuren hervorgeht, weist die Anlage einen von hintereinander angeordneten und über Flanschpartien miteinander verbundenen Rohrabschnitten 4a, 4b, 4c gebildeten Strömungskanal 1 auf, der an seinem Zuführungsende 5 (das anspruchsge- mässe erste seiner beiden Enden) mit einem Flansch 6 versehen ist, welcher im bestimmungsgemässen Betrieb der Anlage der Ankopplung des Strömungskanals 1 an eine Zuführungsleitung (nicht gezeigt) dient, über welche unter Überdruck ein Strom aus erhitztem Bitumen in den Strö- mungskanal 1 eingespeist wird.

Angeordnet im Zentrum des ersten Rohrabschnitts 4a des Strömungskanals 1 ist eine zum Zuführungsende 5 hin gerichtete Düse 2, welche mit einer Zuführungsleitung 7 verbunden ist, über welche im bestim- mungsgemässem Betrieb der Anlage ein Strom aus Wasser unter Überdruck zur Düse 2 zugeführt wird, zur Eindüsung des Wassers in den heissen, unter Überdruck stehenden Bitumenstrom. Die Zuführungsleitung 7 verfügt über einen Wasseranschluss 8 zur Zuführung von Wasser unter Über- druck im bestimmungsgemässen Betrieb, einen Reinigungs- mittelanschluss 9 zur Zuführung von Reinigungsmittel, z.B. Druckluft, zwecks Reinigung der Düse 2 nach dem bestimmungsgemässen Betrieb sowie einen Drucksensor 10, mit welchem der Druck in der Zuführungsleitung 7 über- wacht werden kann. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, erfolgt die Eindüsung des Wassers in den Bitumenstrom aufgrund der Anordnung und Orientierung der Düse 2 im bestimmungsgemässen Betrieb im Zentrum des Strömungskanals 1, und damit im Zentrum des darin ge- führten Bitumenstromes, und unter einem Winkel α von

180° zur Strömungsrichtung S der im Strömungskanal 1 erzeugten Strömung aus erhitztem Bitumen. Durch das Ein- düsen des Wassers in den Bitumenstrom ergibt sich im bestimmungsgemässen Betrieb stromabwärts von der Eindü- sungsstelle D ein unter Überdruck stehender Mischstrora aus Bitumen mit darin fein verteilten Wassertropfen. Angeordnet am Ende des letzten Rohrabschnitts

4c des Strömungskanals 1 ist eine Schäumdüse 3, über welche der unter Überdruck stehende Mischstrom aus Bitumen mit darin verteilten Wassertropfen den Strömungskanal 1 im bestimmungsgemässe Betrieb verlässt und dabei im Druck auf Atmosphärendruck herabgesetzt wird, wobei er infolge einer Verdampfung der darin enthaltenen Wassertropfen und/oder einer Expansion der aus den Wassertropfen entstandenen Dampfblasen aufschäumt.

Wie aus den Figuren weiter zu erkennen ist, weist die Anlage zwischen der Düse 2 zur Wassereindüsung in den Bitumenstrom und der Schäumdüse 3 zum Entlassen des Mischstroms aus Bitumen und eingedüsten Wassertropfen aus dem Strömungskanal 1 keinerlei mechanischen Mischvorrichtungen oder Strömungshindernisse auf, sondern ist als glatte, geradlinige Rohrleitung ausgebildet.

Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann .