Verfahren zur Verteilung von mit Flüssigkeit vermengtem Streustoff und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 Ein Verfahren zur Verteilung von mit Flüssigkeit (Sole) vermengten Streustoff (Streusalz) mittels einem rotierenden Streuteller, dem die Flüssigkeit und der Streustoff zugeführt und die von diesem abgeschleudert werden, sieht vor, das Verhältnis von Flüssigkeitsmenge zu Streustoffmenge abhängig von einem oder mehreren Parametern, die die Gleichmäßigkeit der Streustoffverteilung beeinflussen, anzupassen, insbesondere von der auszustreuenden Streumenge (Q) pro Zeiteinheit und/oder der Streubreite (b bzw. n_T) und/oder der Streustoffkörnigkeit.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung von mit Flüssigkeit vermengtem Streugut, insbesondere von mit Sole vermengtem Streusalz, mittels einem rotierenden Streuteller sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Obwohl die Erfindung nachfolgend im Zusammenhang mit der Streusalzverteilung im Winterdiensteinsatz beschrieben wird, ist sie auf diesen Einsatz nicht beschränkt. Auch andersartiges Streugut, welches zum Zwecke des Ausstreuens mit Feuchtigkeit vermengt wird, läßt sich vorteilhaft mit der nachfolgend erläuterten Erfindung ausstreuen.

[0002] Streusalz und Sole werden üblicherweise im Gewichtsverhältnis 70% zu 30% auf einen rotierenden Streuteller geleitet und aufgrund der dadurch auf sie einwirkenden Zentrifugalkräfte vom Streuteller abgeschleudert. Es entsteht ein sichelmondförmiges Streubild, wenn der Streuteller nicht vorwärtsbewegt wird (DE 40 39 795 C1, Fig. 4; DE 100 43 463 A1). Durch Vorwärtsbewegen der Streuvorrichtung, die üblicherweise auf die Ladefläche eines Winterdienstfahrzeuges montiert ist, entsteht ein sogenannter "Streuteppich". Der Aufbau der in der DE 100 43 463 A1 beschriebenen Streuvorrichtung ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders geeignet, und insoweit wird der Inhalt dieser Druckschrift auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht.

[0003] Als Sole kommen etwa 20%ige NaCl-Lösungen oder auch CaCl2-oder MgCl2-Lösungen in Betracht. Der Sole kommt dabei die primäre Bedeutung zu, das Salz anzufeuchten. Man geht davon aus, dass mit angefeuchtetem Salz die Tauwirkung schneller einsetzt. Durch die Verwendung von CaCl2-Lösungen verspricht man sich darüber hinaus eine Herabsetzung des Taupunkts des Streusalzes um einige Grad Celsius unter - 15° Celsius. Theoretisch reicht zu diesem Zweck eine Befeuchtung mit 3% Sole vollkommen aus. Da aber die Zeitspanne zwischen der Zusammenführung von Sole und Salz bis zum Abwurf der Sole-Salz-Mischung vom Streuteller zu kurz ist, um das Salz mittels lediglich 3% Sole derart zu durchmischen, dass das gesamte Salz optimal angefeuchtet ist, beträgt das Mischungsverhältnis üblicherweise 30 Gewichtsprozent Sole zu 70 Gewichtsprozent Salz. Die durch die Solezufuhr bewirkte Verdünnung und damit einhergehende Reduzierung des Gesamtwirkungsgrads des ausgestreuten Streuguts wird dabei in Kauf genommen.

[0004] Ein weiterer positiver Effekt der Streusalzanfeuchtung ist wesentlich für die Präventivstreuung, d.h. das Streuen auf trockenen Verkehrsflächen. Die Haftfähigkeit von feuchtem Streugut auf trockener Straße ist wesentlich höher als von trockenem Streugut, so dass die auf die Verkehrsfläche geschleuderten Salzkörner weniger weit springen und daher kontrollierter verteilt werden.

[0005] Ein grundsätzliches Anliegen beim Ausstreuen von Streugut besteht darin, einen möglichst gleichmäßigen Streuteppich zu erzeugen, d.h. einen Streuteppich, der über die gesamte Streubreite b eine möglichst konstante Streudichte s_D aufweist.

[0006] Die Streustoffverteilung wird von zahlreichen Randbedingungen beeinflußt. Entsprechend zahlreich sind die in der Vergangenheit vorgeschlagenen Maßnahmen zur positiven Beeinflussung der Streustoffverteilung. Zahlreiche Vorschläge befassen sich beispielsweise mit der Ausgestaltung des Streutellers (DE 40 39 795 C1, DE 100 43 463 A1), andere mit der Art und dem Ort der Zuführung des Salzes und der Sole zum Streuteller (DE 39 37 675 C2, DE 44 29 188 A1).

[0007] Die heutzutage üblichen Tests zur Ermittlung der Streustoffverteilung werden typischerweise bei einer Fahrgeschwindigkeit v von 30 km/h, einer Streubreite b von 4 m und einer Streudichte s_D von 20 g/m² gefahren. Das ergibt eine Streumenge Q=v x b x s_d= 40 kg/min. Streubilder, die unter diesen Bedingungen eine homogene Streudichte über die Breite des Streuteppichs aufweisen, werden allgemein als akzeptabel anerkannt.

[0008] Allerdings ändert sich das Streubild bei geänderten Streuparametern erheblich. Ändert man beispielsweise die Streumenge Q derart, dass der Streuteller pro Zeiteinheit wesentlich mehr Streugut zu verteilen hat, und/oder ändert man die Streubreite b, indem man den Streuteller mit einer höheren Drehzahl n_T drehen läßt, so wirken sich diese Änderungen unmittelbar auf das Streubild aus. Das sichelmondförmige Streubild verlagert sich nicht nur seitlich, sondern auch innerhalb der sichelmondförmigen Kontur ändert sich die Streustoffverteilung. Bei vorwärts bewegter Streuvorrichtung stellt sich dann eine entsprechend inhomogene Streustoffverteilung über die Breite des Streuteppichs ein.

[0009] Beispielsweise führen eine Erhöhung der Streumenge Q ebenso wie eine Erhöhung der Drehzahl n_T zu einer Verlagerung des Streuteppichs in Richtung zum Fahrbahnrand, wenn der Drehteller von oben betrachtet im Uhrzeigersinn rotiert. Dies läßt sich durch entsprechende Justierung des Drehtellers zwar insoweit korrigieren, dass der Streuteppich wieder die gewünschte Streubreite der Fahrbahndecke abdeckt. Aufgrund der geänderten Streustoffverteilung innerhalb der sichelmondförmigen Kontur ergibt sich dennoch eine Querverteilung des Streuguts im Streuteppich, die zum Fahrbahnrand zunimmt. Bei niedrigen Streumengen Q und auch bei niedrigen Drehzahlen n_T ist dieser Effekt in umgekehrter Richtung zu beobachten.

[0010] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die Streustoffverteilung über die Streuteppichbreite auch bei sich ändernden Streuparametern, insbesondere bei sich ändernder Streumenge und/oder Streubreite, möglichst konstant zu halten.

[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Verhältnis der Flüssigkeits- bzw. Solemenge zur Streustoffmenge in Abhängigkeit von mindestens einem die Streustoffverteilung des Streuteppichs beeinflussenden Streuparameter angepaßt wird.

[0012] Streuparameter sind insbesondere solche variablen Einflußgrößen, die von außen vorgegeben sind und sich auf das Streubild auswirken, wie beispielsweise die vorgegebene Streumenge Q, Streudichte s_D (wirkt sich bei vorgegebener Fahrgeschwindigkeit v und Streuteppichbreite b unmittelbar auf die Streumenge Q aus), Fahrgeschwindigkeit v (wirkt sich bei vorgegebener Streudichte s_D und Streuteppichbreite b ebenfalls unmittelbar auf die Streumenge Q aus), Streubreite b (wirkt sich bei vorgegebener Streudichte s_D und Fahrgeschwindigkeit v ebenfalls unmittelbar auf Q aus) und Streuellerdrehzahl n_T (hängt unmittelbar von der eingestellten Streubreite b ab). Aber auch die Art des Streuguts kann als von außen vorgegebene, das Streubild beeinflussende variable Einflußgröße angesehen werden, insbesondere die Körnigkeit des Streuguts, wie beispielsweise grobkörniges Steinsalz einerseits und wesentlich feinkörnigeres Salinensalz andererseits. Weitere denkbare, von außen vorgegebene variablen Einflußgrößen sind die Temperatur des Streustoffs, die üblicherweise von der Umgebungstemperatur abhängig ist, der Feuchtigkeitszustand der Straße oder des Salzes und dergleichen, denn auch dadurch kann sich das Streuverhalten des Streuguts und demzufolge das Streubild ändern.

[0013] Die Erfindung basiert darauf, dass durch geeignete Anpassung des Sole-Streustoff-Verhältnisses die Streustoffverteilung innerhalb des Streubildes derart beeinflußbar ist, dass bei einer Veränderung eines oder mehrerer Streuparameter, insbesondere bei einer Veränderung von Q oder n_T, die unter normalen Umständen zu einer veränderten Querverteilung des Streuguts innerhalb des sichelmondförmigen Streubildes führen würde, diese veränderte Querverteilung wieder zu einer annähernd homogenen Querverteilung des Streustoffs zurückführbar ist: Zwar lassen sich auch dadurch keine idealen Verhältnisse erzielen. Dennoch stellen die damit erzielten Ergebnisse gegenüber der derzeit vorherrschenden Technologie, bei der immer mit einem konstanten Sole-Streustoff-Verhältnis von üblicherweise 30% zu 70% gearbeitet wird, eine wesentliche Verbesserung dar.

[0014] Geht man beim Streuen von grobkörnigem Steinsalz von den eingangs als ideal angenommenen Standardparametern v = 30 km/h, b = 4 m und s_D = 20 g/m², also einer Streumenge Q von 40 kg/min aus, so ist es vorteilhaft, bei abnehmender Streumenge Q und/oder abnehmender Streubreite b bzw. Streutellerdrehzahl n_T und/oder abnehmender Streustoffkörnigkeit den Soleanteil relativ zum Streustoffanteil zu erhöhen. Umgekehrt ist es vorteilhaft, den Soleanteil zu verringern, wenn die Parameter Q und/oder n_T und/oder die Körnigkeit ansteigen.

[0015] Die physikalischen Hintergründe für diese Abhängigkeiten können nur vermutet werden. Die nachfolgenden Ausführungen sind daher lediglich als Erklärungsversuche zu verstehen.

[0016] Bei einer relativ kleinen Drehzahl n_T wirkt auf den Streustoff eine entsprechend geringere Fliehkraft, so dass er länger auf dem Drehteller verweilt und dementsprechend später abgeworfen wird. Die längere Verweildauer führt daher zur Verlagerung des Streuteppichs zur Fahrbahnmitte, aber gleichzeitig auch zum Verkleben und Verklumpen des Streustoffs auf dem Streuteller noch bevor er den Streuteller verlassen hat. Es wird vermutet, dass ein erhöhter Soleanteil Schmiermittelwirkung entfaltet, die zu einem früheren Abwurf und zur Verhinderung des Verklumpens des Streustoffs führt. Die durch die relativ kleine Drehzahl n_T verursachte Änderung der Streustoffverteilung wird dadurch zumindest teilweise wieder korrigiert.

[0017] Bei einer Erhöhung der Drehzahl n_T stellt sich eine entsprechende Verlagerung des Streuteppichs zum Fahrbahnrand ein. Die Querverteilung des Streustoffs innerhalb des sichelmondförmigen Streubildes läßt einseitig eine Anhäufung und Seebildung erkennen. Es wird vermutet, dass die Flüssigkeit überproportional schnell vom Drehteller abgeschleudert wird und dabei den Streustoff mitnimmt. Durch eine Reduzierung des Soleanteils läßt sich dieser Effekt zumindest teilweise korrigieren.

[0018] Soweit es den Parameter "Streumenge Q" betrifft, ändert sich dieser Parameter bei vorgegebener Streubreite b bzw. Streutellerdrehzahl n_T und vorgegebener Streudichte s_D mit der Geschwindigkeit v des Streufahrzeugs. Je schneller das Fahrzeug fährt, desto mehr Streustoff wird dem Drehteller pro Zeiteinheit zugeführt und von diesem abgeschleudert. Es wird vermutet, dass auch hier der Erhöhung oder Reduzierung des Soleanteils relativ zum Streustoffanteil im wesentlichen Schmierfunktion zukommt. Denn die Verlagerung des Streuteppichs zur Fahrbahnmitte bei relativ geringer Streumenge Q und zur Fahrbahnseite bei relativ hoher Streumenge Q ist auf einen entsprechend frühen bzw. späten Abwurf des Streustoffs vom Streuteller zurückzuführen, und dieser Effekt läßt sich durch Erhöhung des Soleanteils bei geringen Streumengen Q und durch Reduzierung des Soleanteils bei hohen Streumengen Q zumindest teilweise korrigieren.

[0019] Insgesamt wird daher vermutet, dass der Sole eine besondere Funktion als Schmiermittel auf dem Streuteller zukommt und dass durch die Solemenge auch die Flugeigenschaften des Streustoffs beeinflußt werden. Da der Soleanteil üblicherweise ohnehin wesentlich größer ist, als es - wie eingangs erwähnt - theoretisch notwendig wäre, läßt sich durch die Solemengenänderung das Streubild wesentlich beeinflussen, ohne dass der notwendige Anfeuchtungsgrad dadurch in nennenswerter Weise beeinflußt wird.

[0020] Hinsichtlich der Abhängigkeit des optimalen Soleanteils von dem eingesetzten Streustofftyp, insbesondere von dessen Königkeit, wird vermutet, dass feinkörniger Streustoff, wie beispielsweise Salinensalz, die Feuchtigkeit besser bindet als grobkörniger Streustoff, wie beispielsweise Steinsalz. Dieses Verhalten wird auf die relativ größere zu benetzende Oberfläche der feinkörnigen Streustoffe zurückgeführt. Dementsprechend ist es vorteilhaft, feinkörnige Streustoffe mit relativ mehr Flüssigkeit auszustreuen als grobkörnige Streustoffe. Wegen der damit einhergehenden Verdünnung des feinkörnigen Salinensalzes wird dessen Tauwirkung zwar herabgesetzt, dies ist aber in Anbetracht des besseren Streuergebnisses hinnehmbar.

[0021] Die einzige anhängende Figur zeigt die Abhängigkeit des optimalen Soleanteils einerseits von der Streubreite b, die direkt abhängig ist von der Streutellerdrehzahl n_T, und andererseits von der Streumenge Q, welche ihrerseits abhängig ist von der Streudichte s_D der Fahrgeschwindigkeit v und der Streubreite b. Es ergibt sich eine dreidimensionale Kurvenschar, die eine gekrümmte Fläche bildet. Man erkennt, dass bei konstanter Streumenge Q der optimale Soleanteil, ausgedrückt in Gewichtsprozent, abnimmt, wenn die Streubreite b bzw. Streutellerdrehzahl n_T zunimmt. In entsprechender Weise wird erkennbar, dass bei konstanter Streubreite b bzw. Streutellerdrehzahl n_T der optimale Soleanteil abnimmt, wenn die Streumenge Q - beispielsweise aufgrund einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit - zunimmt.

[0022] Nicht dargestellt in dieser Figur ist die Abhängigkeit des optimalen Soleanteils von anderen Einflußfaktoren, wie z. B. von Streutellerradius, Flügellänge, - höhe, -erstreckungsrichtung und insbesondere von der Streugutkörnigkeit. Die in der Figur wiedergegebene, gekrümmte Fläche wurde für Steinsalz ermittelt, welches einen mittleren Korndurchmesser von 2 mm besaß, wobei 95 % der Körner in einem Durchmesserbereich von 0,16 bis 5 mm lagen. Die Korngröße von Salinensalz liegt deutlich darunter. Ein typisches Salinensalz hat beispielsweise einen mittleren Korndurchmesser von lediglich ca. 0,6 mm, wobei über 90 % der Körner in einem Durchmesserbereich von 0,3 bis 0,9 mm liegen. Für Streustoffe mit einer feineren Korngröße ergibt sich dann eine entsprechende Kurvenschar bzw. gekrümmte Fläche, welche oberhalb der in der Figur dargestellten Kurvenschar liegt. Die zugehörige Kurvenschar für grobkörnigen Streustoff liegt entsprechend unter der in der Figur dargestellten Kurvenschar.

[0023] Die in der Figur dargestellte Kurvenschar wurde anhand von Versuchen ermittelt. Dennoch sind diese Versuchsergebnisse lediglich beispielhaft zu verstehen, da unterschiedliche Randbedingungen zu anderen Ergebnissen führen können. Wesentlichen Einfluß auf das Streubild haben beispielsweise die Streutellerform, Art und Ort der Streugut- und/oder Solezuführung zum Streuteller und dergleichen. Jedoch ist davon auszugehen, dass auch bei insoweit geänderten Randbedingungen eine Korrektur der Streustoffverteilung durch geeignete Einstellung der Solemenge erreichbar ist, insbesondere durch eine Erhöhung der Solemenge mit abnehmender Streumenge Q und abnehmender Streubreite b bzw. Streutellerdrehzahl n_T sowie mit abnehmender Streustoffkorngröße.

[0024] Eine Streuvorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens umfaßt, abgesehen von dem rotierenden Streuteller und abgesehen von einer Vorrichtung zum Zuführen des Streustoffs und der Flüssigkeit zu dem rotierenden Streuteller, eine Steuerungseinrichtung, mit welcher das Verhältnis von Flüssigkeitsmenge zu Streustoffmenge abhängig von einer oder mehreren die Streustoffverteilung des Streuteppichs beeinflussenden Einflußgrößen einstellbar ist. Dies ist digitaltechnisch ohne weiteres möglich.

[0025] Der Bediener im Führerhaus eines Winterdienststreufahrzeuges stellt über eine Bedienerführung einerseits die Streubreite b des Streuteppichs ein und andererseits die Streudichte s_D, mit der der Streuteppich auf der Verkehrsfläche verteilt werden soll. Aus diesen beiden Angaben unter Berücksichtigung der automatisch erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit v wird computergestützt die Streumenge Q bestimmt, welche dem Streuteller durch die Zuführvorrichtung pro Zeiteinheit zugeführt wird. Aus der vorgegebenen Streubreite b wird die dazu korrespondierende Streutellerdrehzahl n_T ebenfalls automatisch bestimmt und eingestellt.

[0026] Die Informationen "Streubreite b" und "Streumenge Q" liegen somit in der Steuereinrichtung bereits vor, so dass auf deren Basis durch Vergleich mit der in einem digitalen Speicher abgelegten Kurvenschar gemäß der Figur die dem Streustoff zuzuführende optimale Solemenge ableitbar ist. Anstelle der Kurvenschar können auch lediglich eine entsprechend große Anzahl von Einstellwerten gespeichert sein. Über geeignete, dem Fachmann geläufige Maßnahmen, wird dann die Solezufuhr entsprechend dem ermittelten optimalen Wert eingestellt und bei sich ändernden Einflußgrößen (Streumenge Q, Streubreite b, Streustoffkorngröße, ...) entsprechend gedrosselt oder erhöht.

Ansprüche

1. Verfahren zur Verteilung von mit Flüssigkeit vermengtem Streustoff mittels einem rotierenden Streuteller zur Erzeugung eines Streuteppichs mit möglichst homogener Streustoffverteilung, wobei der Streustoff und die Flüssigkeit dem Streuteller zugeführt und von diesem abgeschleudert werden, während der Streuteller vorwärts bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Flüssigkeitsmenge zu Streustoffmenge abhängig von mindestens einem die Streustoffverteilung des Streuteppichs beeinflussenden Parameter, wie insbesondere die Streumenge Q und/oder die Streubreite b und/oder die Streustoffkörnigkeit, eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn die Streumenge Q reduziert wird und umgekehrt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn die Streubreite b reduziert wird, und umgekehrt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn die Streustoffkörnigkeit reduziert wird und umgekehrt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Flüssigkeit Sole und als Streustoff Streusalz eingesetzt werden.

6. Vorrichtung zum Verteilen von mit Flüssigkeit vermengtem Streustoff zur Erzeugung eines Streuteppichs mit möglichst homogener Streustoffverteilung umfassend einen rotierenden Streuteller, eine Vorrichtung zum Zuführen des Streustoffs und der Flüssigkeit zum rotierenden Streuteller derart, dass der Streustoff mit der Flüssigkeit vom rotierenden Streuteller abgeschleudert werden, um beim Vorwärtsbewegen des Streutellers einen Streuteppich erzeugen zu können, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung, mit welcher das Verhältnis von Flüssigkeitsmenge zu Streustoffmenge abhängig von mindestens einem die Streustoffverteilung beeinflussenden Parameter eingestellt wird, wie insbesondere die Streumenge Q und/oder die Streubreite b und/oder die Streustoffkörnigkeit.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn die Streumenge Q reduziert wird, und umgekehrt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn die Streubreite b reduziert wird, und umgekehrt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Flüssigkeitsanteil erhöht wird, wenn die Streustoffkörnigkeit reduziert wird und umgekehrt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Vorrichtung zum Ausstreuen von mit Sole vermengtem Streusalz für ein Winterdienstfahrzeug handelt.

Zeichnung