Способ удаления снега, гололеда и влаги с дорожного покрытия и машина для его осуществления

 

Изобретение относится к эксплуатации и содержанию искусственных покрытий дорог и может быть использовано для очистки бетонных покрытий взлетно-посадочных полос аэродромов. Цель изобретения - повышение эффективности путем уменьшения потерь тепла. Способ удаления снега, гололеда и влаги с аэродромных покрытий осуществляют подачей на них высокотемпературного потока газов из сопла. При этом по контуру кожуха через распределительное сопло на покрытие поступает низкотемпературный поток газов, образуя газовую завесу по периметру кожуха. Теплоотдача высокотемпературного потока на обрабатываемую поверхность увеличивается, что повышает эффективность уборки покрытий . 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я Е 01 Н 5/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4786197/11 (22) 30.01.90 (46) 07.11.91, Бюл. hh 41 (75) А.Д.Козлов, В.М.Гаджиев, В.И.Орехов и

В.В.Рябкин (53) 625.768.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 224545, кл. Е 01 Н 5/10, 1 67.

Авторское свидетельство СССР

М 1143791, кл. Е 01 Н 5/10, 1983.

Авторское. свидетельство СССР

М 1201396, кл. Е 01 Н 5/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1194949, кл, Е 01 Н 5/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1418386, кл. E 01 Н 5/10, 1987. (54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ СНЕГА, ГОЛОЛЕДА И ВЛАГИ С ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ И

МАШИНА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области эксплуатации и содержания искусственных покрытий дорог и может быть использовано для очистки бетонных покрытий взлетно-посадочн ых полос аэродромов.

Известны способы удаления снега, гололеда и влаги с дорожных покрытий путем их обдува потоком теплоносителя, получаемого в теплогенераторах, в качестве которых используют турбореактивный авиадвигатель с компрессором (1Н41. При этом применяют механические уплотнения для предотвращения выхода (потерь) потока теплоносителя за пределы обрабатываемого дорожного полотна.

Недостатком этих способов является высокая стоимость применяемого оборудо,, Ы„„1690549 АЗ (57) Изобретение относится к эксплуатации и содержанию искусственных покрытий дорог и может быть использовано для очистки бетонных покрытий взлетно-посадочных полос аэродромов. Цель изобретения — повышение эффективности путем уменьшения потерь тепла. Способ удаления снега, гололеда и влаги с аэродромных покрытий осуществляют подачей на них высокотемпературного потока газов из сопла. При этом по контуру кожуха через распределительное сопло на покрытие поступает низкотемпературный поток газов, образуя газовую завесу по периметру кожуха. Теплоотдача высокотемпературного потока на обрабатываемую поверхность увеличивается, что повышает эффективность уборки покрытий. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил. вания (авиационных двигателей), сложность обслуживания, большой расход топлива, а также низкая эффективность по причине непродолжительного времени контакта потока с покрытием и несовершенства механического уплотнения, допускающего выход потока за пределы контура обрабатываемого дорожного покрытия.

Наиболее близким по;технической сущности и предлагаемому является способ удаления снега. гололеда и влаги путем обдува покрытия высоконагретым теплоносителем, требующий меньших затрат на осуществление (5)..

В соответствии с этим способом вместо дорогостоящего авиационного двигателя в качестве источника высоконагретых газов

1690549

20

30

40 используют недорогостоящие простые конструкции генераторов газового потока, работающих на жидком или газообразном топливе. Такие конструкции просты и по обслуживанию. В этом способе также используют механические средства предотвращения выхода газового потока за границы. обрабатываемого дорожного покрытия, При этом тепло высоконагретых газов аккумулируют путем охватывания потока газов кожухом, Известное устройство для удаления снега, гололеда и влаги с дорожного покрытия, в.частности аэродромного покрытия, содержит движитель с корпусом, генератор высокотемпературного теплоносителя с выходным патрубком и распределительным соплом для подачи газового потока по ширине обрабатываемого покрытия, прикрепленные с его боков шторки, задерживающие выход нагретых газов за пределы кожуха.

Недостатком известного способа и устройства является то, что они не обеспечивают надлежащей эффективности обработки дорожного покрытия вследствие высоких потерь тепла по причине большого выхода высоконагретых продуктов сгорания за пределы контура обрабатываемого полотна и сложность устройства герметизации кожуха.

Целью изобретения, является повышение эффективности обработки дорожного полотна за счет уменьшения потерь тепла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу удаления снега, гололеда и влаги с дорожного покрытия, В частности аэродромного, включающему в себя подачу на обрабатываемое покрытие под напором высокотемпературного теплоносителя в виде газового потока, расширенного до ширины обрабатываемой полосы, его переллещение вдоль этой полосы и задержку выхода потока за пределы обрабатываемой полосы, на обрабатываемое покрытие подают поток дополнительного теплоносителя, направленный перпендикулярно обрабатываемому покрытию по контуру высокотемпературного теплоносителя с его боковых и задней по направлениго движения сторон„ при этом температура дополнительного теплоносителя меньше температуры высокотемпературного теплоносителя.

Поставленная цель достигается также тем, что известное устройство (машина) для удаления снега, гололеда и влаги с дорожного покрытия, в частности аэродромного„ содержащее движитель с корпусом, генератор высокотемпературного теплоносителя с выходным патрубком и распределительным соплом, кожух, охватывающий сопло, снабжено состоящим из источника сжатого воздуха допол нител ьн ы м генератором газового потока теплоносителя, имеющего температуру, меньшую температуры высокотемпературного теплоносителя, сообщенного своим выходным отверстием с полостью между кожухом и корпусом, охватывающей последний с верхней, боковых и задней по направлению движению сторон. при этом сопло расположено над корпусом и под углом к обрабатываемой поверхности внаправлении движения,,механизмом для разрушения корки льда, закрепленным на кожухе со стороны передней по направлению движения стороны и перегородками, жестко связанными с корпусом, установленными в нем параллельно потоку газов высокотемпературного теплоносителя. Кроме того, поставленная цель достигается также и тем, что в машине согласно изобретению механизм для разрушения корки льда включает в себя секции металлических щеток, установленных с возможностью контакта с обрабатываемой поверхностью, а форма кожуха в плане тождественна форме в плане корпуса.

На фиг,1 представлена принципиальная схема, поясняющая способ; на фиг.2— машина для осуществления способа, продольный разрез; на фиг,3 — то же, вид сверху, на фиг.4 — то же, поперечный разрез; на фиг.5 — конструкции расп редел ител ь ного сопла в сочленении с корпусом с перегородками, аксонометрия, На фиг.1 штрихпунктирными линиями условно показаны контуры корпуса и кожуха машины. Горизонтальными линиями со стрелками показан поток высокотемпературного теплоносителя, обтекающего обрабатываемую поверхность дорожного покрытия, изображенную пересекающимися вертикальными и горизонтальными линиями и ограниченную линиями внутреннего контура (корпуса). П-образный контур, составленный из кружочков с крестиками, представляет поток дополнительного теплоносителя, направленный перпендикулярно обрабатываемому покрытию по контуру высокотемпературного теплоносителя с его боковых и задней по направлению движения сторон и имеющий температуру, меньaye температуры высокотемпературного теплоносителя. Заштрихованный в передней части фиг.1 прямоугольник представляет полосу дорожного покрытия, с которой начинаемся его обработка. Направление движения машины показано стрелкой А.

Участок дорожного покрытия при установившемся режиме по мере прохождения

1690549 уменьшению потерь тепла и повышению эффективности теплообмена между высоко- 25 температурным .теплоносителем и обрабатываемым покрытием.

Способ прошел опытные испытания при удалении льда с поверхности взлетной полосы при температурах наружного воэду- 30 ха от -15 С до -20 С, толщине корки льда

3 — 10 мм; Способ был реализован на установке, включающей генератор газового потока, работающий на дизельном топливе.

Температура высокотемпературного тепло- 35 носителя (продуктов сгорания) на его выходе составляла 800 — 900 С при напоре

110-120 кг/м . Поток продуктов сгорания

2 вводили под углом 120 к поверхности обрабатываемого покрытия в направлении пере- 40 мещения потока. В качестве дополни- тельного теплоносителя использовали воздух, подаваемый от вентилятора типа ВЦП6 со следующими параметрами: давление

182 кг/м, производительность 8300 м /ч. 45 з

Ширина захватываемой установкой полосы составляла 3 м.

50 над нлч машины проходит следущие ст дпи обрвботки; I — разрушение льда и доведение его до температуры плавления; II — плавление льда; III — испарение воды; IV — сушка поверхности покрытия (границы укаэанных стадий, естественно, не являются. четкими) .

Благодаря введению потока дополнительного теплоносителя с температурой, меньшей температуры высоконагретого теплоносителя, и под напором, большим напора последнего, создается плотная завеса по П-образному контуру, т.е. подобие механического уплотнения, С другой стороны, эта завеса отделяет высокотемпературный теплоноситель от окружающей среды с меньшим (атмосферным) давлением, в результате чего исключается их движение в поперечном и заднем направлениях. Поэтому весь поток высокотемпературного теплоносителя движется в заданном направлении, т.е. вперед в направлении движения машины в пределах обрабатываемой полосы дорожного покрытия. Это приводит к

Участок взлетной полосы шириной 3 м и длиной 6 м освобождался от льда в течение

10.c при скорости движителя 5 — 6 км/ч. Ширина зазора между кожухом и корпусом установки составляла 50 мм, а зазор между поверхностью ледяной корки взлетной полосы и кожухом составлял 30 мм. При движении установки наблюдалось истечение воздуха из зазора в виде сплошной завесы

П-образной формы, Температура воздуха в завесе на расстоянии 15-20 мм от низа кожуха составляла 30-40 С, 5

Устройство согласно изобретению иллюстрируется на примере машины для удаления снега, гололеда и влаги с аэроДромного покрытия (фиг,2 — 5), Указанная машина содержит движитель (не показан) и перемещаемое на колесах 1 по бетонному полотну 2 с коркой льда 3, газоструйное устройство 4, присоединенное к движителю посредством проушины 5. и механизм для разрушения корки льда 4, Газоструйное устройство 4 включает в себя установленный сверху на кожухе 6 генератор высокотемпературного теплоносителя 7, выполненный в виде размещенного в корпусе 8 нагревательного устройства (не показано) с входным 9 и выходным 10 патрубками и вентилятором 11 с меньшим напором. Далее газоструйное устройство включает в себя корпус 12. распределительное сопло 13 и дополнительный генератор газового потока теплоносителя, имеющего температуру, меньшую температуры высокотемпературного теплоносителя, сформированный вентилятором 14 с большим напором и полостью между корпусом 12 и кожухом 6, в канал а которой введен патрубок 15 вентилятора 14, Кожух 6 (фиг.2-4) представляет собой .собранную из металлических листов конструкцию, состоящую из двух связанных в единое целое частей, передняя из которых вытянута по длине и охватывает корпус 12, а задняя часть вытянута по ширине и охватывает распределительное сопла 13 с образованием упомянутой полости между корпусом 12 и соплом 13. Передняя часть, выполненная из плоских листов, содержит верхнюю горизонтальную стенку 16, переходящую в вертикальную стенку 17. Задняя часть сформирована криволинейной поверхностью 18. Далее стенки передней и задней частей переходят в две боковые стенки

19, На фиг.3 показаны единые стенки для передней и задней частей. Однако в соответствии с изобретением каждая часть корпуса может быть снабжена отдельными боковыми стенками. Криволинейная повер. хность, сформированная выпуклой по радиусу стенкой 20, переходит снизу в прямую стенку 21.

Полость между кожухом 6.и корпусом 12 сформирована системой сообщающихся .между собой каналов а, б и в, характеризуемых следующим образом: .канал а между стенками 16 и 22 является распределительным: из него дополнительный теплоноситель распределяется между каналом б и двумя боковыми каналами в; по длине канал а имеет переменное

1690549

45

55 сечение, а по ширине ограничен боковыми стенками 19; канал б, образованный выпуклыми по радиусу поверхностями кожуха 6 и сопла 13, является продолжением канала а, представляет собой формирующий канал для образования поперечной завесы дополнительного теплоносителя, выпускаемого наружу через щель г; канал б так же, как канал а, ограничен по ширине боковыми стенками 19; два боковых вертикальных канала в между боковыми поверхностями кожуха 6 и корпуса 12 (фиг.3 и 4)., ограниченных по дли-. не передней стенкой 17 и поверхностью 20 задней части 18, являются каналами, формирующими продольные завесы дополнительного теплоносителя, Совокупность каналов а, б и в формирует полость, охватывающую корпус 12 с боковых и задней по направлению движения сторон таким образом, что форма кожуха в плане тождественна форме в плане корпуса.

Соответственно эти каналы совместно со щелью r формируют завесу дополнительного теплоносителя, охватывающего поток высокотемпературного теплоносителя по

П-образному контуру.

Корпус 12 (фиг.2„4 и 5) выполнен таким образом, что совместно с передней стенкой

17 кожуха 6 образуе перевернутый вниз о крытый ящик с наклоненным по направлению движения к низу дном, сформированным стенкой 22. Корпус содержит также боковые стенки 23, заднюю стенку 24 и переднюю с енку 25, являющуюся частью передней стенки 17 кожуха. Задняя часть корпуса от верхней грани стенки 24 до заднего конца стенки 22 выполнена oTKpblToA, т.е. между стенкой 22, верхней гранью стенки 24 и поверхностями боковых стенок 23 образовано отверстие (не показано), через которое внутрь корпуса 12 введено и плотно закреплено в нем распределительное сопло

13..Полость корпуса 12 разделена жестко связанными с ним перегородками 26, установленными s нем под стенкой 22 с постоянным шагом параллельно потоку газов высокотемпературного теплоносителя, Спереди перегородки 26 прикреплены к передней стенке 25, а сзади введены в вырезы (не показаны), выполненные в сопле 13.

Описанное конструктивное решение корпуса позволило создать газораспределительнув камеру.

РаспределительнОе сопло 13 (фиг.2-5) выполнено в виде заглушенного с торцов распределительного коллектора, сформированного выпуклой по радиусу поверхностью 27, сопряженной с плоскими поверхностями 28 и 29, В верхнюю часть поверх5

35 ности 27 тангенциально пропущены патрубки 30 и 31 генератора высокотемпературного теплоносителя 7. Сопло расположено над корпусом 12 и введено в него через упомянутое отверстие с задней стороны корпуса своим выходным отверстием (щелью) 32 под углом к.обрабатываемой поверхности в направлении движения. В сопле 13 предусмотрены вырезы (не показаны), в которые вставлены с жестким закреплением упомянутые перегородки 26, При этом сопла 13 сопряжено под тупым углом со стенкой 22 корпуса 12, что обеспечивает минимальное сопротивление движению ниэкотемпературного теплоносителя от канала а к каналу б.

Механизм для разрушения корки льда 4 (фиг.2 и 3) закреплен на кожухе 6 со стороны передней по направлению движения машины стороны и выполнен следующим образом. Снаружи к передней стенке 17 у торца крышки 22 прикреплена горизонтальная полоса 33, к торцу которой прикреплена пластина 34, проходящая параллельно передней стенке 17. Полоса 33 и пластина 34 совместно со стенкой 25 формирует секции 35 для размещения металлических щеток 36. установленных с воэможностью контакта с обрабатываемой поверхностью 2.

Машина работает следующим образом, Выходящие иэ генератора высокотемпературного теплоносителя 7 высоконагретые продукты сгорания по патрубкам 30 и 31 тангенциально вводятся в верхнюю часть распределительного сопла 13, в результате чего происходит закручивание их потока и, следовательно, уменьшение торможения потока вследствие соударения с противоположной стороной сопла 13. Далее имеющий достаточную скорость и напор поток выходит через направленное книзу отверстие (щель) 32 иэ сопла, поступает в открытый снизу корпус 12 и из него направляется к обрабатываемому бетоннЬму покрытию 2, Вследствие этого происходит его соудареwe с поверхностью покрытия 2 в области с, максимальная отдача тепла покрытию и замедление потока, т.е. увеличивается продолжительность контакта обрабатываемого покрытия с продуктами сгорания и, как следствие, повышается эффективность его обработки.

Процесс обработки поверхности бетонного покрытия 2 от снега, влаги и льда начинается с переднего конца гаэоструйного устройства 4. От нагрузки, создаваемой установленным оборудованием, рамной конструкцией и пр., щетки 36, имеющие достаточную прочность и жесткость, разрушают корку 3 льда. При этом в установив50

55 шемся режиме к механическому воздействию добавляется эффект теплового воздействия на лед нагретых щеток. В результате облегчается процесс разрушения ледяной корки и тепловая обработка данного участка полотна начинается до того, как он будет охвачен кожухом 6, т.е. до того, как он будет обдуваться высокотемпературным потоком продуктов сгорания. По мере продвижения вперед газоструйного устройства 4 участок покрытия постепенно подвергается воздействию все более нагретого потока продуктов сгорания, .что обеспечивает последовательно нагрев корки льда до температуры плавления, плавление льда, испарение воды и сушку поверхности покрытия.

Эффективность тепловой обработки покрытия 2 в соответствии с предложенным решением повышается также тем, что высоконагретые продукты сгорания по выходу из щели 32 сопла 13 проходят через корпус 12 суженного к выходу сечения. Это создает подпор продуктов сгорания к обрабатываемой поверхности, "плотнее" прижимает их к ней, В результате повышается эффективность нагрева.

Одновременно вентилятором 14 в канал а нагнетается воздух с напором более высо,ким, чем напор продуктов сгорания. Из канала а воздух распределяется по заднему щелевому каналу б и двум боковым каналам в. При этом, благодаря сопряжению стенки

22 с участком поверхности 29 сопла 13 под тупым углом создается плавный переход поверхностей и при движении воздушного потока к заднему торцу сопла по каналу б в сторону выхода через нижнюю щель г происходит минимальное падение напора воздуха. Выходящий из щелевых каналов 6 и в воздух под давлением выше давления продуктов сгорания вытекает в виде сплошного потока, замыкается по П-образному периметру и создает заслон, плотно контактирующий с поверхностью обрабатываемого покрытия. Создается надежное уплотнение потока с покрытием при неровностях поверхности. В связи с тем, что упругость П-образного заслона выше напора продуктов сгорания, он оказывает достаточное сопротивление выходу продуктов сгорания за пределы кожуха в боковом и заднем направлениях. Кроме того, как уже отмечалось, заслон отделяет продукты сгорания от окружающей среды, т.е. от области атмосферного (более низкого) давления. Это обстоятельство также предотвращает выход продуктов сгорания за пределы кожуха. Такое решение проще и эффективнее известных решений, основанных на применении средств механической защиты, таких как, 5

45 например, установка шторок, уплотнигельных фартуков с прижимами и т.п.

Устройство предложенной системы каналов с нагнетаемым через них воздухом выполняет также защитную функцию. улучшая условия труда обслуживающего персонала и предохраняя его от ожогов, поскольку воздух охлаждает поверхность кожуха, отбирая от него тепло. При этом нагрев поверхности кожуха сравнительно невысок, порядка 30-40 С.

Кроме того, нагнетаемый через щели б и в воздух создает воздушную подушку, создает некоторый подъем и демпфирование газоструйного устройства 4. Таким образом, установка кожуха в соответствии с изобретением с образованием системы воздушных каналов позволяет, во-первых, интенсифицировать процесс теплообмена, во-вторых, повысить безопасность обслуживания и, в третьих, улучшить продвижение устройства по бетонному полотну.

Использование предлагаемого способа обработки дорожного покрытия и конструкции тепловой машины по сравнению с базовым способом и устройством, заключающимися в применении авиационного турбореактивного двигателя как источника горячих газов высокого напора, позволяет резко снизить капитальные и эксплуатационные затраты в связи с высокой стоимостью авиадвигателя и большим расходом топлива.

Кроме того, предлагаемое решение позволяет повысить эффективность теплообмена нагретыми газами и обрабатываемым покрытием, поскольку им исключаются утечки потока нагретых газов за пределы обрабатываемого покрытия.

По сравнению с известным способом, в котором предусматривается использование недорогостоящих устройств с применением теплогенераторов, работающих на жидком или газообразном топливе, предлагаемые способ и устройство позволяют повысить эффективность тепловой обработки покрытия за счет уменьшения потерь тепла, повысить безопасность обслуживания тепловой машины.

Формула изобретения

1. Способ удаления снега, гололеда и влаги с дорожного покрытия, в частности аэродромного, включающий в себя подачу на обрабатываемое покрытие под напором высокотемпературного теплоносителя в виде газового потока, расширенного до ширины обрабатываемой полосы покрытия, перемещение потока вдоль этой полосы и задержку выхода потока за пределы обрабатываемой полосы, от л и ч а ю шийся тем, 1690549 что, с целью повышения эффективности эа счет уменьшения потерь тепла, на обрабатываемое покрытие подают поток дополнительного теплоносителя, направленный перпендикулярно обрабатываемому покрытию по контуру высокотемпературного теплоносителя с его боковых и задней по направлению движения сторон, при этом температура дополнительного теплонбсителя меньше температуры высокотемпературного теплоносителя.

2.Машина для удаления снега, гололеда и влаги с дорожного покрытия, в частности аэродромного, содержащая движитель с корпусом, генератор высокотемпературного теплоносителя с выходным патрубком и распределительным соплом, кожух, охватывающий сопло, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет уменьшения потерь тепла, она снабжена включающим в себя источник сжатого воздуха дополнительным генератором газового потока теплоносителя, имеющего температуру, меньшую температуры высокотемпературного теплоносителя, сообщенного выходным отверстием с полостью между кожухом и корпусом, охватывающей

5 последний с верхней, боковых и задней по направлению движения сторон, при этом сопло расположено над корпусом и введено в него своим выходным отверстием под углом к обрабатываемой поверхности в на10 правлении движения, механизмом для разрушения корки льда, закрепленным на кожухе со стороны передней по направлению движения стороны, и перегородками, жестко связанными с корпусом, установлен15 ными в нем параллельно потоку газов высокотемпературного теплоносителя.

3. Машина по и 2, о тл и ч а ю ща я с я тем, что механизм для разрушения корки льда включает в себя секции металлических

20 щеток, установленных с возможностью контакта с обрабатываемой поверхностью, 4. Машина по п.2, отличающаяся тем, что форма кожуха в плане тождественна форме корпуса в плане, 1690549

1690549

Фиг.4