Un aparato de pavimentación de calzadas para aplicar material ligante de asfalto a la superficie de un terreno,

que comprende: un vehículo (20) que tiene un motor (30) y ruedas (28), cuyo vehículo (20) tiene unos extremos opuestos delantero y trasero (32, 34), y un sistema (36) de dispensación de material ligante de asfalto transportado por el vehículo (20), cuyo sistema (36) de dispensación de material ligante de asfalto comprende: (a ) un tanque (40) para contener material ligante de asfalto; (b) una barra rociadora (42) que tiene una pluralidad de boquillas (52) destinadas a rociar material ligante de asfalto, y (c) un mecanismo de bomba destinado a bombear material ligante de asfalto desde el tanque (40) a la barra rociadora (42); teniendo el aparato de pavimentación un sistema (38) de dispensación de material de áridos transportado por el vehículo (20), comprendiendo: (a ) una tolva de admisión (70) instalada en un lugar próximo al extremo delantero (32) del vehículo (20) y destinada a recibir material de áridos; (b) una tolva de descarga (72) instalada en un lugar próximo al extremo trasero (34) del vehículo (20), cuya tolva de descarga converge hacia una lumbrera de descarga (80) destinada a descargar material de áridos sobre la superficie del terreno; (c) un mecanismo transportador (74) que se extiende entre la tolva de admisión (70) y la tolva de descarga (72), cuyo mecanismo transportador (74) está destinado a transportar material de áridos desde la tolva de admisión (70) a la tolva de descarga (72); en el que la barra rociadora está situada entre la lumbrera de descarga y el extremo delantero, y el sistema de dispensación de material ligante de asfalto está separado del sistema de dispensación de material de áridos para que el material ligante de asfalto y el material de áridos no se mezclen antes de que el material de áridos se dispense a través de la lumbrera de descarga, y en el que todas las ruedas (28) ruedan sobre la superficie del terreno entre la barra rociadora /42) y el extremo delantero (32) de tal manera que no haya ruedas (28) que rueden sobre material ligante de asfalto y material de áridos que se descarguen por la barra rociadora (42) y a través de la tolva de descarga (72)

CAMPO DE APLICACIÓN DEL INVENTO

El presente invento se refiere en general a la industria de pavimentos de asfalto y, más particularmente, se refiere a aparatos y métodos de acondicionar y reacondicionar superficies de calzadas u otras superficies de pavimentos.

ANTECEDENTES DEL INVENTO

Las superficies de las calzadas usualmente son pavimentadas. En la construcción de nuevas calzadas, usualmente el pavimento se aplica a una base sin pavimentar una vez que ésta se ha nivelado y compactado. En el transcurso del tiempo, las calzadas en uso inevitablemente llegan a desgastarse y a necesitar reparación. Por ejemplo, se pueden desarrollar grietas en la superficie de la calzada, y/o la superficie puede llegar a hacerse demasiado lisa. Si se desarrollan grietas, la superficie deja de ser resistente al agua, y la calzada se deteriorará a pasos agigantados. Si la superficie llega a hacerse demasiado lisa, disminuyen la resistencia al derrape y la tracción para los vehículos.

Una técnica común para el mantenimiento de las superficies de las calzadas es una técnica conocida como “sellado con gravilla y asfalto”. Los procesos actuales de sellado con gravilla y asfalto utilizan un vehículo distribuidor de asfalto para aplicar un material de agente ligante de asfalto (por ejemplo asfalto líquido, asfalto emulsionado, material bituminoso fundido, material ligante de asfalto, etc y un vehículo subsiguiente esparcidor de gravilla y asfalto para distribuir material de áridos (por ejemplo, grava, arena, piedra triturada, vidrio reciclado, etc.). Así, en la práctica, el sellado con gravilla y asfalto se realiza por dos vehículos separados sobre la misma fracción de la calzada con el fin de aplicar un estrato único de pavimento a esa fracción.

El sellado con gravilla y asfalto es una técnica relativamente rápida y barata para el acondicionamiento o reacondicionamiento de la superficie de una calzada. Sin embargo, los procesos de sellado con gravilla y asfalto utilizados en la actualidad tienen varias deficiencias, como se detallará más adelante.

A menudo se desea que la superficie producida por el agente ligante y la piedra sea de un espesor de aproximadamente el de la piedra. Sin embargo, en la práctica se aplica piedra adicional más allá de lo que se requiere para producir un estrato de una piedra de espesor con el fin de conseguir que los neumáticos no capten piedras de la superficie recientemente tendida. Esto resulta en que se requiera piedra adicional, lo cual es caro desde el punto de vista de los materiales. En operación normal, el proceso de aplicación se detiene y reinicia con bastante frecuencia con el fin de suministrar piedra y agente ligante de asfalto al proceso. Las operaciones de detención y reiniciación crean usualmente una protuberancia o imperfección en la superficie, lo cual a manudo es inaceptable para tráfico de gran volumen, limitando así frecuentemente la aplicación del proceso de sellado con gravilla y asfalto a las aplicaciones de poco volumen de tráfico.

Otro problema que se plantea cuando se utilizan dos máquinas separadas estriba en que es difícil controlar apropiadamente el tiempo entre la aplicación del agente ligante de asfalto y del material de áridos. Es necesario controlar la separación apropiada entre el vehículo distribuidos de asfalto y el vehículo esparcidor de gravilla y asfalto. Si la temporización no se controla muy estrechamente, o se plantea un problema con un vehículo, el agente ligante puede comenzar a fraguar o a curar antes de que se apliquen los áridos. Esto reduce la eficacia del agente ligante en cuanto a la fijación de los áridos a la superficie de la calzada y podría causar el desalojo de piedras por el tráfico subsiguiente.

El documento WO 99/66132 describe una máquina de revestir superficies de calzadas para distribuir material de áridos. Sin embargo, la máquina de revestir no aplica un material ligante de asfalto. Una mezcladora mezcla la gravilla y el asfalto sueltos con betún y un material pulverulento para formar los áridos revestidos antes de ser dispensados por la máquina. El documento US 6079901 describe una pavimentadora para aplicar un material de unión líquido y material de pavimentación de hormigón bituminosos a una superficie del suelo. La pavimentadora no dispensa material de áridos.

BREVE SUMARIO DEL INVENTO

Un objetivo principal del invento es proveer un aparato de sellado con gravilla y asfalto en relación de asociación con los procesos actuales de sellado con gravilla y asfalto que pueden causar protuberancias o imperfecciones en una superficie acabada de carretera.

Otro objetivo del presente invento es proveer un aparato y un método de sellado con gravilla y asfalto que puedan reducir la cantidad de material de áridos necesaria para efectuar el acondicionamiento o reacondicionamiento deseados de una superficie de calzada.

Otro objetivo del presente invento es proveer un aparato y un método de sellado con gravilla y asfalto que pueda funcionar a una velocidad máxima que es

como mínimo sustancialmente la misma que en los actuales procesos de sellado con gravilla y asfalto o que de otro modo es económicamente factible. El presente invento provee un aparato de pavimentación de calzadas para aplicar material ligante de asfalto a la superficie de un terreno, que comprende:

un vehículo que tiene un motor y ruedas, cuyo vehículo tiene unos extremos opuestos delantero y trasero; y un sistema de dispensación de material ligante de asfalto transportado por el vehículo, cuyo sistema de dispensación de material ligante de asfalto comprende:

( a) un tanque para contener material ligante de asfalto;

(b) una barra de rociado que tiene una pluralidad de boquillas destinadas a rociar material ligante de asfalto; y

(c ) un mecanismo de bomba destinado a bombear material ligante de asfalto desde el tanque a la barra de rociado; teniendo el aparato de pavimentación un sistema de dispensación de material de áridos transportado por el vehículo, que comprende:

(a) una tolva de admisión instalada en un lugar próximo al extremo delantero del vehículo y destinada a recibir material de áridos;

(b) una tolva de descarga instalada en un lugar próximo al extremo trasero del vehículo, cuya tolva de descarga converge hacia una lumbrera de descarga destinada a descargar material de áridos sobre la superficie del terreno;

(c) un mecanismo de transportador que se extiende entre la tolva de admisión y la tolva de descarga, cuyo mecanismo de transportador está destinado a transportar material de áridos desde la tolva de admisión a la tolva de descarga; en el que la barra de rociado está situada entre la lumbrera de descarga y el extremo delantero y el sistema de dispensación de material ligante de asfalto está separado del sistema de dispensación de material de áridos de tal manera que el material ligante de asfalto y el material de áridos no se mezclen antes de que el material de áridos se dispense a través de la lumbrera de descarga, y

en el que todas las ruedas ruedan sobre la superficie del terreno entre la barra de rociado y el extremo delantero, de tal manera que no haya ruedas que rueden sobre el material ligante de asfalto ni sobre el material de áridos que sean descargados por la barra de rociado y a través de la tolva de descarga.

En el mismo aparato se proveen un sistema de dispensación de material ligante de asfalto y un sistema de material de áridos. El material ligante de asfalto y el material de áridos no se mezclan dentro del aparato antes de la descarga.

El presente invento provee también un método de sellado con gravilla y asfalto de una superficie de calzada con un vehículo de pavimentación de calzadas, cuyo método comprende:

almacenar un suministro de material ligante de asfalto en un tanque del vehículo de pavimentación de calzadas; transportar material ligante de asfalto desde el tanque hasta una barra rociadora en el extremo trasero del vehículo de pavimentación de calzadas; rociar material ligante de asfalto desde la barra rociadora en un primer tramo sobre la superficie de calzada que forma un estrato de material ligante de asfalto sobre la superficie de calzada; almacenar un suministro de material de áridos en una tolva de admisión en el extremo delantero del vehículo de pavimentación de calzadas; transportar material de áridos desde la tolva de admisión hasta una tolva de descarga en el extremo trasero del vehículo de pavimentación de calzadas; descargar...

1. Un aparato de pavimentación de calzadas para aplicar material ligante de asfalto a la superficie de un terreno, que comprende:

un vehículo (20) que tiene un motor (30) y ruedas (28), cuyo vehículo (20) tiene unos extremos opuestos delantero y trasero (32, 34), y un sistema (36) de dispensación de material ligante de asfalto transportado por el vehículo (20), cuyo sistema (36) de dispensación de material ligante de asfalto comprende:

(a ) un tanque (40) para contener material ligante de asfalto;

(b) una barra rociadora (42) que tiene una pluralidad de boquillas (52) destinadas a rociar material ligante de asfalto, y

(c) un mecanismo de bomba destinado a bombear material ligante de asfalto desde el tanque (40) a la barra rociadora (42); teniendo el aparato de pavimentación un sistema (38) de dispensación de material de áridos transportado por el vehículo (20), comprendiendo:

(a ) una tolva de admisión (70) instalada en un lugar próximo al extremo delantero (32) del vehículo (20) y destinada a recibir material de áridos;

(b) una tolva de descarga (72) instalada en un lugar próximo al extremo trasero (34) del vehículo (20), cuya tolva de descarga converge hacia una lumbrera de descarga (80) destinada a descargar material de áridos sobre la superficie del terreno;

(c) un mecanismo transportador (74) que se extiende entre la tolva de admisión (70) y la tolva de descarga (72), cuyo mecanismo transportador (74) está destinado a transportar material de áridos desde la tolva de admisión (70) a la tolva de descarga (72); en el que la barra rociadora está situada entre la lumbrera de descarga y el extremo delantero, y el sistema de dispensación de material ligante de asfalto está separado del sistema de dispensación de material de áridos para que el material ligante de asfalto y el material de áridos no se mezclen antes de que el material de áridos se dispense a través de la lumbrera de descarga, y

en el que todas las ruedas (28) ruedan sobre la superficie del terreno entre la barra rociadora /42) y el extremo delantero (32) de tal manera que no haya ruedas (28) que rueden sobre material ligante de asfalto y material de áridos que se descarguen por la barra rociadora (42) y a través de la tolva de descarga (72).

2. El aparato de pavimentación de calzadas según la reivindicación 1, en el que el material ligante de asfalto y el material de áridos no se mezclan antes de su aplicación a la superficie del terreno.

3. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 1, que comprende además:

un conducto de admisión (46) en un lugar próximo a la tolva de admisión (70) que termina en un acoplamiento hidráulico (62), cuyo acoplamiento hidráulico

(62) está destinado a conectarse a un suministro de material ligante de asfalto, y una bomba (44) de admisión de asfalto que conecta el conducto de admisión

(46) al tanque (40) para bombear material ligante de asfalto al tanque (40).

4. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 3, en el que el mecanismo de bomba comprende una bomba (48) de descarga de asfalto interpuesta entre el tanque (40) y la barra rociadora (42).

5. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 4, que comprende además una junta giratoria (64) en el conducto de admisión (46) que permite la rotación del acoplamiento hidráulico (62).

6. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 1, que comprende además un acoplamiento mecánico (98) en el extremo delantero (32) del vehículo (20), cuyo acoplamiento mecánico (98) está destinado a fijarse y separarse selectivamente de un camión de abastecimiento (22) que transporta material de áridos para llenar la tolva de admisión (70).

7. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 1, que comprende además como mínimo un tornillo transportador (78) en la tolva de admisión

(70) que se extiende horizontalmente en ubicaciones situadas por encima de una parte delantera del mecanismo transportador (74) en un lugar próximo al extremo delantero (32), estando destinado el tornillo transportador (78) a esparcir el material de áridos recibido de un camión de abastecimiento (22) para aumentar la capacidad de contención efectiva de la tolva de admisión(70).

8. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 7, en el que la tolva de admisión (70) incluye unas alas de expansión (76) en los lados opuestos de la tolva de admisión (70) para aumentar la capacidad de contención de la tolva de admisión (70), cuyas alas de expansión (76) pivotan desde una posición baja, en la que se define un primer espaciamiento horizontal entre las alas de expansión (76), hasta una posición alta de trasporte, en la que se define un segundo espaciamiento horizontal entre las alas de expansión (76) que es menor que el primer espaciamiento horizontal, suficiente para permitir el transporte dentro de una sola banda de una calzada.

9. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 1, que comprende además una pluralidad de válvulas de control (54) fijadas a la barra rociadora (429, cada una de cuyas válvulas de control (54) controla el flujo de material ligante de asfalto hasta al menos una de las boquillas (52), teniendo las válvulas de control (54) unos estados abierto y cerrado para permitir e impedir el flujo de material ligante de asfalto a las boquillas individuales (52).

10. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 9, que comprende además:

una pluralidad de compuertas (82) que dividen la lumbrera de descarga (80) en una pluralidad de secciones, cuyas compuertas (82) tienen unos estados abierto y cerrado para permitir e impedir la descarga de material de áridos, y que comprende además:

un controlador que controla la apertura y el cierre de las válvulas de control (54) y las citadas compuertas configuran una anchura de

aplicación para material ligante de asfalto y material de áridos.

11. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 10, en el que el mecanismo transportador (74) comprende unos transportadores de cinta sinfín primero y segundo (88, 89), y en el que la tolva de descarga (72) comprende unas cajas de dispensación primera y segunda (86,87), comprendiendo además una rampa (92), cuyos transportadores de cinta sinfín primero y segundo (88, 89) se extienden diagonal y verticalmente hacia arriba desde el extremo delantero (32) hacia el extremo trasero (34) descargando material de áridos a través de la rampa (92), cuya rampa

(92) guía al material de áridos al interior de las cajas primera y segunda (86, 87, siendo las cajas (86, 87) desplazables horizontalmente expandiendo y contrayendo la lumbrera de descarga (80) entre unas anchuras de aplicación mínima y máxima para la lumbrera de descarga (80).

12. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 11, que comprende además unos brazos extensibles y retráctiles (56) en la barra rociadora

(42) que extienden la barra rociadora (42) una distancia sustancialmente equivalente a la máxima anchura de aplicación.

13. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 1, en el que la barra rociadora (42) es generalmente paralela a la lumbrera de descarga (80) y está espaciada enfrente de la lumbrera de descarga (80) entre aproximadamente 0,03 y alrededor de 3 metros (aproximadamente 0,1 y alrededor de 10 pies).

14. El aparato de pavimentación de calzadas de la reivindicación 1, en el que el aparato de pavimentación de calzadas aplica material ligante de asfalto y material de áridos a una velocidad máxima de entre aproximadamente 1,6 y alrededor de 24 kilómetros por hora (aproximadamente 1 y alrededor de 15 millas por hora).

15. Un método de sellar con gravilla y asfalto una superficie de calzada con un vehículo (20) de pavimentación de calzadas, cuyo vehículo de pavimentación de calzadas comprende un extremo delantero (32) y un extremo trasero (34), cuyo método comprende:

almacenar un suministro de material ligante de asfalto en un tanque (40) del vehículo (20) de pavimentación de calzadas, transportar material ligante de asfalto desde el tanque (40) hasta una barra rociadora (42) situada en el extremo trasero (34) del vehículo (20) de pavimentación de calzadas; rociar material ligante de asfalto desde la barra rociadora (42) en un primer tramo sobre la superficie de la calzada formando un estrato de material ligante de asfalto (14) sobre la superficie de la calzada; almacenar un suministro de material de áridos en una tolva de admisión (70) situada en el extremo delantero (32) del vehículo (20) de pavimentación de calzadas; transportar material de áridos desde la tolva de admisión (70) hasta una tolva de descarga (72) situada en el extremo trasero (34) del vehículo (20) de pavimentación de calzadas; descargar material de áridos de la tolva de descarga (72) en un segundo tramo sobre el estrato de material ligante de asfalto; e impedir que se mezclen entre sí el material ligante de asfalto y el material de áridos antes de descargar el material de áridos y de rociar el material ligante de asfalto.

16. El método de la reivindicación 15, que comprende además:

proveer un camión de abastecimiento (22); enlazar el extremo delantero (32) del vehículo (20) de pavimentación de calzadas con el camión de abastecimiento (22) para que el camión de abastecimiento (22) y el vehículo (20) de pavimentación de calzadas se desplacen hacia delante al unísono, cuyo camión de abastecimiento incluye un tanque de suministro (142) de material ligante de asfalto y una tolva alargada de suministro (134) de material de áridos; y rellenar el tanque (40) con material ligante de asfalto y la tolva de adnisión (70) con material de áridos, en el que el rellenado se completa sin detener el vehículo de pavimentación de calzadas

17. El método de la reivindicación 16, que comprende además:

movilizar material de áridos del camión de abastecimiento (22) para rellenar la tolva de admisión (70) del vehículo (20) de pavimentación de calzadas por medio de un mecanismo transportador (138) de fondo activo en el camión de abastecimiento (22), y controlar el mecanismo transportador (138) de fondo activo por medio de un módulo de control (152) situado en un puesto (60) de operador en el vehículo

(20) de pavimentación de calzadas para controlar selectivamente el rellenado de la tolva de admisión (70).

18. El método de la reivindicación 17, en el que el camión de abastecimiento incluye una compuerta de cola (140), cuyo método comprende además:

extender el módulo de control (152) desde el camión de abastecimiento (22) hasta el puesto (60) del operador mediante la apertura de la compuerta de cola (140), estando soportado el módulo de control (152) por la compuerta de cola (140).

19. El método de la reivindicación 18, en el que la compuerta de cola (140) controla la descarga de material de áridos a la tolva de admisión (70), cuyo método comprende además:

extender un conducto de transferencia (156) desde el camión de abastecimiento

(22) hasta un puesto (60) de operador en el vehículo (20) de pavimentación de calzadas, y enganchar el conducto de transferencia (156) en un conducto de admisión (46) instalado en el puesto (60) del operador para transferir material ligante de asfalto al tanque (40).

20. El método de la reivindicación 19, que comprende además bombear material ligante de asfalto al tanque (40) por medio de una bomba de admisión (44) montada en el vehículo (20) de pavimentación de calzadas.

21. El método de la reivindicación 15, que comprende además:

controlar selectivamente las válvulas de control (54) en la barra rociadora (42) para variar el primer tramo y configurar una longitud seleccionada del primer tramo; y controlar selectivamente las compuertas (82) de la tolva de descarga (72) para variar el segundo tramo y configurar una longitud seleccionada del segundo tramo.

22. El método de la reivindicación 21, que comprende además:

variar la longitud de los tramos primero y segundo sustancialmente al unísono de tal manera que sustancialmente todo el material ligante de asfalto esté cubierto con material de áridos.

23. El método de la reivindicación 15, que comprende además:

soportar la totalidad del vehículo (20) de pavimentación de calzadas con unas ruedas (28) dispuestas enteramente enfrente del rociado de material ligante de asfalto y de la descarga de material de áridos de tal manera que ninguna rueda ruede sobre material ligante de asfalto rociado o material de áridos descargado.

24. El método de la reivindicación 15, en el que la descarga de material de áridos y el rociado de material ligante de asfalto están separados entre aproximadamente 0,03 y alrededor de 3 metros (aproximadamente 0,1 y alrededor de 10 pies).

25. El método de la reivindicación 15, en el que el aparato de pavimentación de calzadas rocía material ligante de asfalto y descarga material de áridos a una velocidad máxima de entre aproximadamente 1,6 y alrededor de 24 kilómetros por hora (entre aproximadamente 1 y alrededor de 15 millas por hora).