PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19937546C2 02.08.2001
Titel System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches, insbesondere eines Asphaltgemisches mit einem Paraffin-Anteil
Anmelder ATS Asphalttechnik GmbH, 65760 Eschborn, DE;
NMW Norddeutsche Mischwerke GmbH, 13597 Berlin, DE
Erfinder Krausse, Wilhelm, 16761 Hennigsdorf, DE;
Krämer, Klaus, 61476 Kronberg, DE
Vertreter Dr. Werner Geyer, Klaus Fehners & Partner, 80687 München
DE-Anmeldedatum 09.08.1999
DE-Aktenzeichen 19937546
Offenlegungstag 22.02.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.08.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.08.2001
IPC-Hauptklasse C10C 3/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches, insbesondere eines Asphaltgemisches, mit einem Paraffinanteil.

Im Sinne der Erfindung werden unter Paraffinen alle schmelzfähigen Wachse und Wachsgemische verstanden, denen in geringem Umfang auch weitere Zuschlagstoffe beigefügt sein können. Die Erfindung eignet sich besonders zur Zugabe von Paraffinen bei der Asphaltherstellung. Sie kann jedoch überall dort eingesetzt werden, wo zumindest zeitweilig ein Bedarf für eine mengen- und temperaturgenaue Paraffinzugabe besteht.

Die physikalischen Eigenschaften von Asphalt werden wesentlich durch das Bindemittel Bitumen mitbestimmt. Dessen Eigenschaften können durch Zugabe von Paraffin verändert werden, wobei der Paraffinanteil im Bitumen ein wichtiger charakteristischer Parameter ist.

Die Wirkungen des Paraffins hängen von dessen Kristallisationsfähigkeit und Kristallstruktur ab. Makrokristallines Paraffin kann ein dreidimensionales Netzwerk aufbauen und weiche Bitumen versteifen, deren Kolloidsystem aus in Maltenen dispergierten Asphaltenen überwiegend im Solzustand vorliegt. Wenn durch eine temperaturbedingte Einlösung des Paraffins in die Maltenphase das Netzwerk plötzlich abgebaut wird, kommt es zu einem vergleichsweise starken Steifigkeitsverlust des Bitumens. Mikrokristallines Paraffin baut kein Netzwerk auf und verursacht keine Viskositätsanomalie. Seine relativ weichen Kristalle wirken im Sprödtemperaturbereich plastifizierend und begünstigen die Fließfähigkeit des Bitumens.

Einer gezielten und flexibel einstellbaren Paraffinzugabe kommt daher bei der Asphaltherstellung ein große Bedeutung zu.

Aus dem Stand der Technik sind zwar bereits beheizbare Transportbehälter für flüssige Stoffe bekannt. Jedoch sind diese lediglich für eine einmalige Anlieferung eines Stoffes im temperierten Zustand ausgelegt, so daß diese Behälter nach einem Entleeren zu einer Abfüllstation zurückgebracht werden müssen. Die Heizleistung solcher Behälter ist dementsprechend nicht geeignet, Stoffe vor Ort auf eine gewünschte, höhere Betriebstemperatur zu bringen. Insbesondere ist eine genaue Dosierung der Abgabemenge oder eine gezielte Einhaltung eines engen Abgabetemperaturbereiches vor Ort mit solchen Transportbehältern nicht möglich.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Bereitstellung von Paraffin zu ermöglichen, die den oben beschriebenen Anforderungen gerecht wird, insbesondere eine mengen- und temperaturgenauere Paraffindosierung erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch ein System der eingangs genannten Art gelöst, das eine Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung mit einer Dosiereinheit zur Förderung einer einstellbaren Paraffinmenge aus einem Paraffintank in eine Stoffkomponente des Gemisches, eine Eingabevorrichtung zur Vorgabe eines gewünschten Paraffingehaltes in dem Gemisch, und eine Steuer und/oder Regelvorrichtung zur Einstellung der von der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung abzugebenden Paraffindosis in Abhängigkeit der angeförderten Menge der Stoffkomponente des Gemisches und des eingegebenen Paraffingehaltes aufweist.

Dies ermöglicht eine sehr genaue Einstellung der Menge des Paraffins. Die Paraffinzugabe in eine Stoffkomponente des chemischen Gemisches, d. h. vor deren Vermengung mit weiteren Gemischkomponenten, bewirkt eine gute Verteilung des Paraffins in der betreffenden Stoffkomponente. Im Falle eines Asphaltgemisches, bei dem die Paraffinzugabe in die Bindemittelphase erfolgt, ergibt sich hierdurch eine Verringerung der Prozeßtemperaturen um 20 bis 30°C in einem nachfolgenden Asphaltmischer, ohne daß durch die niedrigeren Temperaturen des thermischen Prozesses die Qualität des hergestellten Asphalts beeinträchtigt wird. Daraus resultiert ein beträchtliches Energieeinsparungspotential sowie eine Verminderung der herstellungsbedingten Emissionen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Paraffinzufuhr über eine Leitung in eine Zufuhrvorrichtung der Stoffkomponente des Gemisches stromauf oder am Eingang einer Gemischaufbereitungsvorrichtung. Diese besonders frühzeitige Zudosierung erlaubt die Ausnutzung von Mischungseffekten bei der Anforderung der Stoffkomponente und damit eine gute Durchmischung, so daß der Aufwand für zusätzliche mechanische Mischvorrichtungen gering gehalten werden kann.

Vorzugsweise ist eine Vormischvorrichtung für die Stoffkomponente mit dem Paraffin vorgesehen, in welche die Zufuhrvorrichtung der Stoffkomponente über eine Eindüsvorrichtung mündet. Dies erlaubt nicht nur eine gute Verteilung der Stoffkomponente in dem chemischen Gemisch, sondern gleichzeitig auch eine gute Verteilung des Paraffins.

Das erfindungsgemäße System ist vorzugsweise solchermaßen ausgebildet, daß es einfach an unterschiedliche Dosiervorrichtungen ankoppelbar ist. In einer besonderes günstigen Ausgestaltung wird die Zudosierung von Paraffin in eine Leitung der Stoffkomponente in Abhängigkeit des Volumenstromes der Stoffkomponente gesteuert, beispielsweise nach dem Saugstrahlprinzip oder auch durch eine meßtechnische Erfassung des Stoffkomponentenstromes und eine entsprechende Einstellung der Dosiereinheit in Abhängigkeit des Durchflusses.

Alternativ oder in Ergänzung hierzu erfolgt die Zudosierung von Paraffin in Bezug auf die Stoffkomponente des Gemisches massengesteuert, so daß das System auch in einem Chargenbetrieb diskontinuierlich gefahren werden kann.

In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Bitumenwaage mit einem Sammelbehälter vorgesehen. Die Steuer- und/oder Regelvorrichtung ist derart ausgebildet, daß vorbestimmte Mengen der Stoffkomponente und des Paraffins in den Behälter gefördert werden, und daß bei Erreichen einer vorbestimmten Gesamtmenge der Behälterinhalt zur Gemischaufbereitung über eine gemeinsame Förderleitung weitergeleitet wird. Zur Anforderung der Stoffkomponente und des Paraffins sind hingegen separate Leitungen vorgesehen. Dies erlaubt in einfacher Weise eine unabhängige Mengenüberwachung der einzelnen Bestandteile des Vorgemisches.

Zur Vermeidung von Oxidationen ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Paraffinzufuhrleitung stromauf der Wägevorrichtung unmittelbar in eine Stoffkomponentenzufuhrleitung mündet.

Zur Verbesserung der Durchmischung trägt weiterhin eine Förderpumpe, beispielsweise eine Zahnradpumpe oder Schraubenspindelpumpe bei, die in der Förderleitung zwischen dem Behälter der Wägevorrichtung und der Zufuhrvorrichtung der Stoffkomponente angeordnet ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das System modular aus einer chemischen Prozeßeinheit, insbesondere einer Asphaltaufbereitungsvorrichtung, und der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung gebildet. Die Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung ist als transportable Einheit an die chemische Prozeßeinheit an- und abkoppelbar.

Durch die modulare Ausbildung kann die erfindungsgemäße Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung schnell an einem beliebigen Ort zum Einsatz gebracht werden. Größere Anpassungsmaßnahmen können dort vermieden werden. Insbesondere ist es nicht nötig, eine technische Anlage, bei der lediglich ein vorübergehender Paraffinbedarf auftritt, dauerhaft mit entsprechenden Vorrichtungen auszurüsten. Trotzdem kann eine genaue, temperaturgesteuerte Dosierung von Paraffinen erreicht werden, beispielsweise um in einer Asphaltherstellungsvorrichtung das Bindemittel Bitumen bedarfsgerecht einzustellen. Da die erfindungsgemäße Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung als autarke Einheit am Aufstellungsort betrieben wird, kann der gefahrenträchtige Transport von heißem, flüssigen Paraffin vermieden werden. Zudem ist eine Erschmelzung auch erst vor Ort möglich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieses Gedankens sind der Paraffintank zum Aufschmelzen von Paraffin und zur Lagerung des aufgeschmolzenen Paraffins, eine Heizvorrichtung zur indirekten Beheizung des Inhaltes des Paraffintanks und die Dosiereinheit zur gesteuerten Abgabe von Paraffin aus dem Paraffintank gemeinsam an einem Rahmen unter Bildung einer transportablen Einheit gelagert. Dies erlaubt einen schnellen und flexiblen, ortsungebundenen Einsatz, was überall dort von Vorteil ist, wo lediglich zeitweilig ein Bedarf an Paraffin besteht. Die indirekte Beheizung des Paraffintanks bewirkt überdies eine besonders schonende Erhitzung des Paraffins sowie einen zusätzlichen Sicherheitsgewinn.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Optimierung der Transportfähigkeit der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung deren Rahmen in einen im wesentlichen quaderförmigen Container integriert, wobei der Paraffintank, die Heizvorrichtung und die Dosiervorrichtung in dem Container aufgenommen sind. Die Außenmaße des Containers entsprechen vorzugsweise den Maßen üblicher Transportcontainer, so daß herkömmliche Transportmittel verwendet werden können. Da der Transport ohne heißes Paraffin erfolgt, müssen keine besonderen Sicherheitsschutzmaßnahmen ergriffen werden. Der Container kann ohne Fundamente oder sonstige bauliche Vorbereitungen aufgestellt werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Dosiereinheit eine Förderpumpe zum Ansaugen von flüssigem Paraffin aus dem Paraffintank und zum Transport in eine Abgabeleitung auf, wobei der Förderpumpe in der Abgabeleitung ein Überströmventil mit einem einstellbaren Druckniveau nachgeschaltet ist, derart, daß überschüssiges Paraffin in den Paraffintank zurückgeleitet wird. Dies ermöglicht eine vollautomatische Umwälzung des flüssigen Paraffins auch dann, wenn gerade keine Abgabe erfolgt, wodurch, eine gleichmäßige Konsistenz und Temperatur des Paraffins gewahrt werden kann. Die Förderpumpe ist vorzugsweise eine Schraubenspindelpumpe, mit der sich eine besonders gute Dosiergenauigkeit erzielen läßt.

Vorzugsweise ist zur Abgabe gezielter Paraffinmengen die Dosiereinheit mit einem steuerbaren Absperrventil versehen, das in der Abgabeleitung angeordnet ist, und das zur Abgabe von Paraffin in Abhängigkeit eines Fördersignals geöffnet und geschlossen wird. Die Generierung des Fördersignals kann dabei in der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung oder auch extern erfolgen. Durch Schließen des Ventils wird der Abgabestrom unterbrochen. Hiermit läßt sich eine vollautomatische Chargierung im Sinne einer zyklischen Dosierung verwirklichen.

Alternativ hierzu weist die Dosiereinheit ein Durchflußventil auf, das in der Abgabeleitung angeordnet ist, und das zur Einstellung der Abgabemenge von Paraffin in Abhängigkeit eines Mengensignals gesteuert wird. Neben einer vollautomatischen Chargierung im Sinne einer zyklischen Dosierung kann auch eine sollwertgesteuerte, kontinuierliche Paraffinabgabe verwirklicht werden.

Im Fall einer Zudosierung in einen Stoffstrom werden Maßnahmen zur Gewährleistung eines konstanten Mischungsverhältnisses getroffen, beispielsweise durch eine Zuförderung nach dem Prinzip einer Saugrohrpumpe oder durch eine Erfassung der Fördermenge des Stoffstromes und eine entsprechende Betätigung des Ventils in der Abgabeleitung.

Zur Überwachung der abgegebenen Paraffinmenge und zur Einhaltung einer genauen Dosiermenge weist die Dosiereinheit eine Durchflußmeßvorrichtung auf, die in der Abgabeleitung angeordnet ist. Ein der Durchflußmenge entsprechendes Signal kann zur Rückkopplung in einer Regelungsvorrichtung für die Abgabemenge verwendet werden. Gleichfalls kann die abgegebene Paraffinmenge bestimmt und zusätzlich der Füllstand des Paraffintanks mitüberwacht werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Heizvorrichtung eine Kreislaufleitung mit einer sich in den Paraffintank erstreckenden Wärmetauschvorrichtung auf, die mit einem Wärmeträgerfluid befüllt ist. Die Heizvorrichtung weist weiterhin einen Erhitzer auf, an den die Kreislaufleitung angeschlossen ist. Als Wärmeträgerfluide kommen synthetische Thermalöle oder Thermalöle auf synthetischer Basis zum Einsatz. Vorzugsweise werden solche öle verwendet, die voll biologisch abbaubar und nicht- wassergefährdend sind. Durch die mittelbare Erhitzung des Paraffintanks kann eine besonders sichere und schonende Erhitzung und Temperierung des Paraffins erzielt werden. Störung der Heizvorrichtung werden von dem heißen Paraffintankinhalt ferngehalten.

Vorzugsweise weist die Kreislaufleitung eine die Wärmetauschvorrichtung überbrückende Verbindung auf, die außerhalb des Paraffintanks verläuft, wobei der überbrückenden Verbindung oder Leitung und der Wärmetauschvorrichtung ein Umschaltventil vorgeschaltet ist, derart, daß in Abhängigkeit eines die Temperatur in dem Paraffintank repräsentierenden Signals das Wärmeträgerfluid mittels des Umschaltventils entweder über die Wärmetauschvorrichtung oder aber über die überbrückende Verbindung unter Absperrung des jeweils anderen Teils zirkuliert wird. Hierdurch kann eine bei Bedarf schnelle Abschaltung der Wärmezufuhr zu dem Paraffintank erfolgen. Durch das Vorhalten des temperierten Wärmeträgerfluids kann genauso schnell auf einen kurzfristig erhöhten Wärmebedarf reagiert werden, beispielsweise bei der Nachfüllung von kälterem Paraffin im kontinuierlichen Betrieb. Zu diesem Zweck wird eine ausreichend bemessene Wärmeträgerfluidmenge vorgehalten und von der Heizvorrichtung auf Temperatur gehalten.

Zur Vermeidung der Bildung eines zündfähigen Gemisches und einer vorzeitigen Alterung des Wärmeträgerfluids ist der Wärmeträgerfluidkreislauf vorzugsweise nach außen abgeschlossen und inertgasüberlagert.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung zur Einstellung der Temperatur in dem Paraffintank und der mittels der Dosiervorrichtung abzugebenden Paraffinmenge in der transportablen Einheit vorgesehen, wodurch im Inselbetrieb ein genaue Dosierung bei präzise einhaltbaren Temperaturen möglich ist.

Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regelvorrichtung über eine Datenleitung mit einer externen Befehlszentrale koppelbar, beispielsweise mit der Meßwarte einer weiteren technischen Vorrichtung. In diesem Fall können die Eingabe- und Programmiervorrichtungen der externen Befehlszentrale auch für die Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung genutzt werden, so daß die entsprechenden Eingabe- und Programmiervorrichtungen an der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung auf ein Minimum reduziert werden können. Die Datenübertragung erfolgt dabei vorzugsweise über genormte Schnittstellen. In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Sollwerteingabevorrichtung lediglich in der Befehlszentrale vorgesehen.

Das System eignet sich besonders für die Asphaltherstellung, wobei dann das chemische Gemisch ein Asphaltgemisch und die Stoffkomponente ein Bindemittel, insbesondere Bitumen, ist. Zur Verbesserung der Gemischaufbereitung weist die Asphaltaufbereitungsvorrichtung eine mechanischen Vormischvorrichtung zum Vermengen des Paraffins mit dem Bindemittel auf, die vor einem eigentlichen, Asphaltmischer angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zur Asphaltaufbereitung mit einer Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung und einer Asphaltaufbereitungsvorrichtung.

Das System zur Asphaltaufbereitung nach dem Ausführungsbeispiel ist modular aus einer Asphaltaufbereitungsvorrichtung 34 und einer Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung 33 zusammengesetzt. Je nach den Anforderungen an den Asphalt kann Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung 33 der Asphaltaufbereitungsvorrichtung 34 zugeschaltet werden, um über eine Paraffinzugabe eine die Eigenschaften eines Asphaltgemisches gezielt einzustellen. Die Zugabe des Paraffins in das Asphaltgemisch erfolgt dabei vor dessen thermischer Aufbereitung in einem Asphaltmischer 35.

Zunächst wird die Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung 33 des Ausführungsbeispiels beschrieben. Diese umfaßt einen Paraffintank 17, eine Heizvorrichtung mit einem Erhitzer 29und einer Wärmeträgerkreislaufleitung 1, 2, und eine Dosiereinheit mit den Komponenten 6, 7, 12, 13, 14 und 18.

Sämtliche Elemente der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung 33 sind an einem Rahmen gelagert, der in einen quaderförmigen Container integriert ist, wobei die genannten Elemente innerhalb der Grenzen des Containers bleiben. Diese Grenzen sind in der Fig. 1 durch die gestrichelten Linien und das Bezugszeichen 33 schematisch angedeutet. Sie stellen gleichzeitig auch die Systemgrenzen der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung 33 dar. Die Außenmaße des Containers entsprechen den Maßen üblicher Normcontainer, so daß dieser mit herkömmlichen Transportmitteln bewegt werden kann. Zur Verbindung der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung 33 mit Teilen einer Asphaltaufbereitungs- bzw. - herstellungsvorrichtung 34 sind in oder an dem Container entsprechend geeignete Paraffinleitungsanschlüsse sowie Datenschnittstellen vorgesehen.

Der Paraffintank 17, dessen Volumen in der Größenordnung von etwa 800 bis 5000 Litern liegt, ist als wärmeisolierter Behälter mit Blechummantelung ausgeführt und über eine Paraffinsaugleitung 18 und eine beheizte Rücklaufleitung 14 mit einer Förderpumpe 13 der Dosiereinheit verbunden. Weiterhin ist im Bodenbereich des Tankinnenraumes eine Wärmetauschvorrichtung 16 in Form eines Lamellenheizregisters angeordnet, die in die bereits erwähnte Kreislaufleitung 1, 2 eingegliedert ist, die zu dem Erhitzer 29 der Heizvorrichtung läuft.

Zur Zufuhr von Paraffin und Zuschlagstoffen in den Paraffintank 17 ist seitlich an diesem eine Beschickungsschleuse 4 mit einer im Normalfall durch einen offenbaren Deckel abgedichteten Beschickungsöffnung vorgesehen. Das Paraffin kann beispielsweise in festem Zustand auch von Hand durch die Beschickungsschleuse 4 in den Paraffintank 17 eingeführt werden. Zusätzlich weist der Paraffintank 17 eine Zuflußleitung 15 für flüssige Stoffe auf, über die beispielsweise Fluxöle, flüssiges Paraffin oder sonstige flüssige Zuschlagsstoffe in den Paraffintank eingebracht werden können. Der Zuflußleitung 15 kann eine Vorrichtung zur Vortemperierung der Zuschlagstoffe vorgeschaltet werden, wobei die Beheizung mit Hilfe des Wärmeträgermediums der Heizvorrichtung erfolgen kann. Eine Befüllung mit Paraffingranulat kann auch über eine nicht dargestellte Förderschnecke erfolgen.

Weiterhin ist eine Tankentlüftung 5 vorgesehen. Zur Überwachung des Füllstandes kommen zwei in dem Paraffintank 17 angeordnete Sensoren 19, 20 zum Einsatz, die bei Unterschreiten eines minimalen Füllstandes und bei Überschreiten eines maximalen Füllstandes ansprechen und ein Warnsignal abgeben, sowie nötigenfalls eine weitere Beheizung oder Paraffinabgabe unterbrechen und die Anlage herunterfahren.

Die zum Schmelzen und zur Temperierung des in dem Paraffintank 17 befindlichen Wachsgemisches erforderliche Wärmemenge wird von dem Erhitzer 29 der Heizvorrichtung bereitgestellt und über das Wärmeträgerfluid in der Kreislaufleitung 1, 2 übertragen. Die Temperierung des Wachsgemisches erfolgt stufenlos in einem Bereich bis etwa 150°C im Paraffintank 17. Die Vorlauftemperatur für das Wärmeträgerfluid des Lamellenheizregisters liegt bei maximal 200°C.

Zwischen der Zuleitung 1 der Kreislaufleitung in den Paraffintank 17 und der Ableitung 2 der Kreislaufleitung aus dem Paraffintank 17 ist eine die Wärmetauschvorrichtung 16 überbrückende Verbindung vorgesehen, die außerhalb des Paraffintanks liegt. Die überbrückende Verbindung ist hier als 3-Wege Motor-Umschaltventil 23 ausgebildet, das derart angesteuert ist, daß in Abhängigkeit eines die Temperatur in dem Paraffintank 17 repräsentierenden Signals das Wärmeträgerfluid in der Kreislaufleitung entweder über die Wärmetauschvorrichtung 16 oder aber über die Überbrückungsverbindung unter Absperrung des jeweils anderen Teils zirkuliert wird.

Die Kreislaufleitung ist weiterhin durch den Erhitzer 29 geführt, der hier als elektrischer, in seinem Leistungsbereich regelbarer Erhitzer ausgebildet. Das erhitzte Wärmeträgerfluid wird mittels einer in dem Kreislauf angeordneten Förderpumpe 24 zirkuliert, die in der Zulaufleitung 1 hinter einem Gasabscheider 27 angeordnet ist. Der Kreislauf ist weiterhin mit einem stickstoffüberlagerten Ausdehnungsbehälter 25 verbunden, so daß sich ein nach außen abgeschlossener und inertgasüberlagerter Wärmeträgerfluidkreislauf ergibt. Eine vorzeitige Alterung des Fluids wird damit vermieden. Als Wärmeträgerfluid wird hier vorzugsweise das Thermalöl ALS-BIPROTHERM der Anmelderin verwendet, das nicht- wassergefährdend ist.

Zur Beheizung der Armaturen und Paraffinleitungen der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung zweigen von dem Kreislauf 1, 2 weitere Leitungen ab, von denen in der Figur lediglich eine Zu- und eine Ableitung 21, 22 beispielhaft angedeutet sind.

Die Dosiervorrichtung der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung 33 weist eine Förderpumpe 13 als Dosierpumpe auf, die über die Saugleitung 18 flüssiges Paraffin aus dem Paraffintank 17 ansaugt und mit einem einstellbaren Druck in eine Abgabeleitung fördert. Der Förderpumpe 13, die hier als besonders genaue Schraubenspindelpumpe ausgebildet ist, ist in der Abgabeleitung ein Überströmventil 12 mit einem einstellbaren Druckniveau nachgeschaltet, so daß in der Abgabeleitung ein Druck im Bereich von etwa 4 bis 9 bar eingestellt werden kann. Überschüssiges Paraffin wird von dem Überströmventil 12 über die beheizte Rücklaufleitung 14 in den Paraffintank 17 zurückgeleitet. Die damit verbundene Zirkulation bewirkt eine gute Durchmischung des Tankinhaltes und erlaubt eine Abgabe von Paraffin mit gleichbleibender Zusammensetzung.

Dem Überströmventil 12 ist in der Abgabeleitung ein steuerbares Absperrventil 6 nachgeordnet. Dieses Absperrventil 6 ist ein Kugelhahn mit Schwenkantrieb, der zur Abgabe von Paraffin in Abhängigkeit eines Fördersignals geöffnet wird, um so eine bestimmte Paraffinmenge abzugeben. In einer Variante des Ausführungsbeispiels ist das Ventil 6 als Strömungsregelventil ausgebildet, das zur Einstellung der Abgabemenge von Paraffin in Abhängigkeit eines Mengensignals gesteuert wird, d. h. entsprechend weiter oder geringer geöffnet wird.

Weiterhin ist in der Abgabeleitung eine Durchflußmeßvorrichtung 7 vorgesehen, die ein dem Paraffinvolumenstrom entsprechendes Signal erzeugt, das je nach Bedarf beispielsweise zu Informationszwecken oder aber auch zur Steuerung oder Regelung der Paraffinabgabemenge ausgewertet wird.

Die eigentliche Abgabe des Paraffins nach außen erfolgt über eine beheizte Leitung 8, die durch ein Rückschlagventil 9 gegen ein Eindringen von Fremdstoffen gesichert ist. Die Beheizung der Leitung 8 kann wie auch bei allen anderen Leitungen oder Armaturen der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung über das Wärmeträgerfluid erfolgen. Alternativ können auch elektrisch beheizte Leitungen und Armaturen eingesetzt werden, deren Temperatur jeweils auf einem gewünschten Niveau gehalten wird.

Die beschriebene Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung 33 ist universell für verschiedene Dosiersysteme ausgebildet und kann daher für die Zudosierung in volumetrischen Dosiersystemen wie auch in gravimetrischen Dosiersystemen eingesetzt werden. Beide Möglichkeiten werden hier in Zusammenhang mit der Asphaltaufbereitungsvorrichtung 34 dargestellt, die im folgenden näher beschrieben wird.

Die Asphaltaufbereitungsvorrichtung 34 weist einen Asphaltmischer 35 auf, in dem die thermische Aufbereitung des Asphaltgemisches aus einem Bindemittel, d. h. Bitumen, und entstaubtem, mineralischen Material, d. h. körnigen Gesteinspartikeln, bei erhöhten Temperaturen erfolgt.

Dem eigentlichen Asphaltmischer 35 ist ein Rohrmischer 10 vorgeschaltet, in dem Bitumen als Bindemittel aufbereitet wird. Die Bitumenzufuhr erfolgt über eine Bitumenförderleitung 36, von der aus das Bindemittel in den Rohrmischer 10 eingedüst wird. Wird die Dosiervorrichtung der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung 33 eingeschaltet, so läuft die Förderpumpe 13 an. Nach öffnen des magnetisch betätigbaren Ventils 6 erfolgt über den Zeitraum der Bitumenförderung eine Paraffinzugabe proportional zum Bitumenvolumenstrom über die Leitung 8, bis das Ventil 6 geschlossen wird, woraufhin die Förderpumpe 13 zur Durchmischung des Paraffins in dem Paraffintank 17 weiterbetrieben werden kann. Durch diese frühzeitige Paraffinzufuhr in die Bitumenzuförderung zu dem Rohrmischer 10 der mechanischen Vormischstufe und die gute Verteilung des Paraffins in der Bindemittelkomponente des Asphaltgemisches läßt sich die Prozeßtemperatur in dem Asphaltmischer 35 um ca. 20 bis 30°C senken, was einen erheblichen Energieeinspareffekt mit sich bringt.

Neben einer kontinuierlichen Paraffinzufuhr ist auch ein diskontinuierlicher Betrieb möglich. Hierzu ist in der Asphaltherstellungsvorrichtung 34 eine Bitumenwaage 31 vorgesehen, der über die Bitumenleitung 37 Bitumen zugeführt wird. Dieser Bitumenleitung 37 kann wie bei dem oben beschriebenen kontinuierlichen Betrieb Paraffin über eine Leitung 8b zugeführt werden, wobei es jedoch auf eine volumetrische Proportionalität hinsichtlich des Bitumenstromes nicht notwendigerweise ankommt, da das Bitumen zunächst in einem Behälter der Waage 31 gesammelt wird. Eine kontinuierliche Zufuhr kann jedoch zu einer besseren Durchmischung beitragen. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann eine vorbestimmte Paraffinmenge auch über eine eigene Leitung 8a bzw. einen eigenen Stutzen direkt in den Behälter der Bitumenwaage 31 gefördert werden.

Bei der Paraffineinleitung über den separaten Stutzen besteht die Möglichkeit eines Sauerstoffkontaktes und damit einer Oxidation. Eine Paraffinzufuhr unter Sauerstoffausschluß läßt sich durch die zuvor genannte, unmittelbare Kopplung der Leitung 8b mit der Bitumenleitung 37 erreichen.

Die Zufuhr der Bitumenmenge und der Paraffinmenge kann gravimetrisch über die Bitumenwaage 31 gesteuert werden, wobei die Chargenzusammensetzung vorgegeben wird. In diesem Fall kann die Förderung des Bitumens und des Paraffins nacheinander erfolgen, wodurch der Gemischanteil jeder Komponente getrennt an der Bitumenwaage feststellbar ist. Bei einer zeitgleichen Befüllung des Waagenbehälters kann die Mengenüberwachung des Paraffins über die Durchflußmeßeinrichtung 7 durchgeführt werden. Vorteilhaft ist hierbei eine zyklische Schichtung des Paraffins und des Bitumens in dem Wiegebehälter der Bitumenwaage 31, um bereits in dem Wiegebehälter eine Vorvermischung zu erreichen. Das Absperrventil 6 wird hierzu entsprechend über eine Steuer- bzw. Regelungsvorrichtung getaktet, wobei die Durchflußparameter der Durchflußmeßeinrichtung 7 sowie gegebenenfalls weitere Signale der Bitumenwaage 31 verwendet werden, die der Masse oder dem Volumen von in dem Waagenbehälter befindlichen Fluid entsprechen.

Wird hingegen das Paraffin der Bitumenleitung 37 vor der Bitumenwaage 31 zugeführt, so erfolgt vorzugsweise eine volumetrische Zudosierung des Paraffins in den Bitumenstrom. An der Waage 31 wird dann lediglich das Gesamtgewicht einer Charge gemessen.

Die Abförderung aus dem Waagenbehälter erfolgt über Förderpumpen 32, wobei diese das Gemisch entweder direkt aus dem Behälter der Bitumenwaage 31 absaugen, oder aber mit einer Leitung gekoppelt sind, in die der Behälterinhalt nach öffnen einer Bodenentleerungsklappe 30 strömt. Die Förderpumpen 32 fördern das Gemisch wieder an den Eingang des Rohrmischers 10 bzw. in die Eindüsleitung zum Rohrmischer 10. Als Pumpen 32 können hier beispielsweise Zahnradpumpen oder Schraubenspindelpumpen verwendet werden.

Selbstverständlich müssen nicht stets alle der dargestellten Dosiersysteme gleichzeitig zum Einsatz kommen. Vielmehr können diese auch einzeln oder in Unterkombination vorgesehen werden.

Alle Vorgänge zur Einstellung der Temperatur des Paraffins und des Wärmeträgerfluids sowie zur Einstellung der abzugebenden Paraffinmenge werden von einer nicht in der Zeichnung dargestellten Steuer- und/oder Regelvorrichtung übernommen, die in der transportablen Einheit, d. h. in der Paraffinschmelz- und dosiervorrichtung 33 vorgesehen ist.

Weiterhin sind geeignete Eingabevorrichtungen vorgesehen, mit denen die Zudosierung der Paraffinmenge stufenlos gewählt werden kann. Die Steuer und/oder Regelvorrichtung übernimmt dann, je nach dem ob eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Betriebsweise eingestellt ist, die Bestimmung der Paraffindosis sowie die dazu erforderliche Einstellung der Betriebsparameter, insbesondere die Einstellung des Ventils 6 und der Förderpumpen 13, 32, um das gewünschte Mischungsverhältnis zu gewährleisten. Überdies kann die Zugabetemperatur des Paraffins über entsprechende Eingabevorrichtungen gewählt werden. Die Steuer- und/oder Regelvorrichtung stellt dann die entsprechenden Temperaturen in dem Paraffintank 17, dem Wärmeträgerfluid sowie in der Leitungen und Armaturen ein und überwacht bzw. regelt die Temperaturen auf dem zugehörigen Niveau ein.

Die Anlage kann mit verschiedenen Bedienungsregimen konzipiert werden. Vorzugsweise werden alle Einstellmöglichkeiten an einem Ort, d. h. in einer Befehlszentrale konzentriert, wo auch die Anzeigen der Betriebsparameter zusammenlaufen. Die Befehlszentrale kann in dem Container oder auch in einem separaten Fernbedienungsmodul untergebracht werden, das als mobiles Bedienungstableau ausgebildet ist. Auch eine Duplizierung, d. h. die Verwendung einer containerintegrierten wie externen Befehlszentrale ist möglich, wobei diese dann über eine Datenschnittstelle miteinander koppelbar sind. Die externe Befehlszentrale kann beispielsweise zeitweilig in der Meß- bzw. Steuerwarte der Asphaltaufbereitungsvorrichtung 34 untergebracht werden.

In einer Variante mit einer externen Befehlszentrale kann die Programmierung von dort aus erfolgen. Dies hat den Vorteil, daß der Aufwand an Eingabevorrichtungen an der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung auf ein Minimum reduziert werden kann, d. h. auf die für die Sicherheit notwendigen Vorrichtungen. Eine Sollwerteingabe ist dann lediglich in der externen Befehlszentrale vorgesehen.

In der containerintegrierten und/oder externen Befehlszentrale erfolgt die Anzeige sämtlicher Temperaturwerte sowie die Auswertung des hier aus Zählimpulsen bestehenden Durchflußsignals der Paraffindurchflußmeßvorrichtung 7. Zudem können die Temperaturwerte von dort aus eingestellt werden.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Darstellung der Prozeßparameter über ein Display, das vorzugsweise alle Temperaturen sowie die Paraffindosis anzeigt. Weitere Informationen zur Chargenvorwahl oder Gesamtmengenangaben können optional realisiert werden. Eine Anzeige von Störungen erfolgt programmgesteuert durch die Ausgabe von Klartextanweisungen.


Anspruch[de]
  1. 1. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches, insbesondere eines Asphaltgemisches, mit einem Paraffinanteil, umfassend:

    eine Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung (33) mit einer Dosiereinheit (12, 13) zur Förderung einer einstellbaren Paraffinmenge aus einem Paraffintank (17) in eine Stoffkomponente des Gemisches,

    eine Eingabevorrichtung zur Vorgabe eines gewünschten Paraffingehaltes in dem Gemisch, und

    eine Steuer und/oder Regelvorrichtung zur Einstellung der von der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung abzugebenden Paraffindosis in Abhängigkeit der angeförderten Menge der Stoffkomponente des Gemisches und des eingegebenen Paraffingehaltes.
  2. 2. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (8) zur Paraffinzufuhr vorgesehen ist, die stromauf oder am Eingang einer Gemischaufbereitungsvorrichtung (10, 35) in eine Zufuhrvorrichtung (36) der Stoffkomponente mündet.
  3. 3. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vormischvorrichtung (10) für die Stoffkomponente mit dem Paraffin vorgesehen ist, in welche die Zufuhrvorrichtung (36) der Stoffkomponente über eine Eindüsvorrichtung mündet.
  4. 4. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zudosierung von Paraffin in die Zufuhrvorrichtung (36) der Stoffkomponente in Abhängigkeit des Volumenstromes der Stoffkomponente gesteuert ist.
  5. 5. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zudosierung von Paraffin in Bezug auf die Stoffkomponente des Gemisches massengesteuert ist.
  6. 6. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wägevorrichtung (31) mit einem Sammelbehälter vorgesehen ist, und die Steuer- und/oder Regelvorrichtung derart ausgebildet ist, daß vorbestimmte Mengen der Stoffkomponente und des Paraffins in den Behälter gefördert werden, und daß bei Erreichen einer vorbestimmten Gesamtmenge der Behälterinhalt zur Gemischaufbereitung über eine gemeinsame Förderleitung weitergeleitet wird, wohingegen zur Anforderung der Stoffkomponente und des Paraffins separate Leitungen (37, 8a) vorgesehen sind.
  7. 7. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Paraffinzufuhrleitung (8b) stromauf der Wägevorrichtung (31) in eine Stoffkomponentenzufuhrleitung (37) mündet.
  8. 8. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung zwischen dem Behälter der Wägevorrichtung (31) und der Zufuhrvorrichtung (36) der Stoffkomponente stromauf oder am Eingang einer Gemischaufbereitungsvorrichtung (10, 35) eine Förderpumpe (32), insbesondere eine Zahnradpumpe oder Schraubenspindelpumpe, angeordnet ist.
  9. 9. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das System modular aus einer chemischen Prozeßeinheit, insbesondere einer Asphaltaufbereitungsvorrichtung (34), und der Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung (33) gebildet ist, wobei die Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung als transportable Einheit an die chemische Prozeßeinheit an- und abkoppelbar ist.
  10. 10. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch ein Asphaltgemisch und die Stoffkomponente ein Bindemittel, insbesondere Bitumen, ist.
  11. 11. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die transportable Paraffinschmelz- und -dosiervorrichtung (33) den Paraffintank (17) zum Aufschmelzen von Paraffin und zur Lagerung des aufgeschmolzenen Paraffins; eine Heizvorrichtung (1, 2, 29) zur indirekten Beheizung des Inhaltes des Paraffintanks; und die Dosiereinheit (12, 13,) zur gesteuerten Abgabe von Paraffin aus dem Paraffintank (17) aufweist, die gemeinsam an einem Rahmen unter Bildung einer transportablen Einheit gelagert sind.
  12. 12. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen in einen im wesentlichen quaderförmigen Container integriert ist, wobei der Paraffintank (17), die Heizvorrichtung und die Dosiereinheit (12, 13) in dem Container aufgenommen sind.
  13. 13. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinheit eine Förderpumpe (13) zum Ansaugen von flüssigem Paraffin aus dem Paraffintank (17) und zum Transport in eine Abgabeleitung (8, 8a, 8b) aufweist, wobei der Förderpumpe (13) in der Abgabeleitung ein Überströmventil (12) mit einem einstellbaren Druckniveau nachgeschaltet ist, derart, daß überschüssiges Paraffin in den Paraffintank (17) zurückgeleitet wird.
  14. 14. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung ein steuerbares Absperrventil (6) aufweist, das in der Abgabeleitung angeordnet ist, und das zur Abgabe von Paraffin in Abhängigkeit eines Fördersignals zum Öffnen und Schließen steuerbar ist.
  15. 15. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches, nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung ein Durchflußventil (6) aufweist, das in der Abgabeleitung angeordnet ist, und das zur Einstellung der Abgabemenge von Paraffin in Abhängigkeit eines Mengensignals gesteuert wird.
  16. 16. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinheit eine Durchflußmeßvorrichtung (7) aufweist, die in der Abgabeleitung angeordnet ist.
  17. 17. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung eine Kreislaufleitung (1, 2) mit einer sich in den Paraffintank (17) erstreckenden Wärmetauschvorrichtung (16) aufweist, die mit einem Wärmeträgerfluid befüllt ist, und die Heizvorrichtung einen Erhitzer (29) aufweist, an den die Kreislaufleitung (1, 2) angeschlossen ist.
  18. 18. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreislaufleitung (1, 2) eine die Wärmetauschvorrichtung (16) überbrückende Verbindung aufweist, die außerhalb des Paraffintanks (17) verläuft, wobei der überbrückenden Verbindung und der Wärmetauschvorrichtung (16) ein Umschaltventil (23) vorgeschaltet ist, derart, daß in Abhängigkeit eines die Temperatur in dem Paraffintank (17) repräsentierenden Signals das Wärmeträgerfluid mittels des Umschaltventils (23) entweder über die Wärmetauschvorrichtung oder aber über die überbrückende Verbindung unter Absperrung des jeweils anderen Teils zirkuliert wird.
  19. 19. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach, Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerfluidkreislauf (1, 2) nach außen abgeschlossen und inertgasüberlagert ist.
  20. 20. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und/oder Regelvorrichtung zur Einstellung der Temperatur in dem Paraffintank (17) und zur Einstellung der mittels der Dosiereinheit (12, 13) abzugebenden Paraffinmenge ausgebildet und in der transportablen Einheit angeordnet ist.
  21. 21. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und/oder Regelvorrichtung über eine Datenleitung mit einer externen Befehlszentrale koppelbar ist, die vorzugsweise in der chemischen Prozeßeinheit angeordnet ist.
  22. 22. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sollwerteingabevorrichtung lediglich in der Befehlszentrale vorgesehen ist.
  23. 23. System zur Aufbereitung eines chemischen Gemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Asphaltaufbereitungsvorrichtung (34) eine mechanischen Vormischvorrichtung (10) zum Vermengen von Paraffin mit dem Bindemittel aufweist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com