高效自清潔瀝青發泡裝置的製作方法
2023-05-24 04:10:06
專利名稱：高效自清潔瀝青發泡裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於道路施工機械，涉及一種瀝青噴嘴及發泡腔。
背景技術：
一般將瀝青加熱到160'C-18(TC，在專門的發泡腔內與少量的水接觸，即可產生泡沫瀝青。 瀝青在發泡狀態，粘度會暫時性降低，體積會膨脹到原來的10-30倍。瀝青發泡狀態的特性使 得泡沫瀝青作為穩定劑廣泛應用在國外道路建設上。在使用性能上，它不僅可以使混合料強 度增強，還可以改善道路的韌性。從可持續發展角度講，它不僅能夠較大幅度節省瀝青用量， 還能夠充分利用道路工程所使用的瀝青混凝土回收料。
如圖1所示，檢索到專利號為200720013454. 8的實用新型專利，其名稱為泡沫瀝青發生 器。該專利主要介紹了一種瀝青路面冷再生機噴灑控制裝置，其發泡單元內設有瀝青開閉控 制器13，控制器13安裝有保護套12，發泡單元內的瀝青輸送管路14外表面罩有加熱保溫裝 置15，在瀝青輸送管路14下方設有發泡室16，發泡室16分別與水輸送系統管路以及壓縮空 氣系統管路連通。此泡沫瀝青發生器通過PLC控制系統按壓力大小控制瀝青開閉控制器13的 開閉以進行瀝青發泡，其優點是提高了瀝青發泡質量，能在施工現場的工程設備上即時發泡， 但是這種泡沫瀝青發生器的瀝青噴口容易堵塞，造成不便。
發明內容
本發明的目的在於提供一種高效自清潔瀝青發泡裝置，其適用於瀝青發泡，即使熱瀝青 和水均勻接觸，通過直接接觸傳熱使水充分相變，繼而提高瀝青發泡的質量，且在結構上應 適應瀝青這樣的高粘度的非牛頓流體，不至於在瀝青發泡的過程中發生孔口堵塞。
為達到以上目的，本發明所採用的解決方案是
一種瀝青發泡裝置，其包括瀝青管道、瀝青噴射控制開關、發泡腔、水噴嘴、空氣噴嘴， 該瀝青噴射控制開關為汽缸，汽缸活塞杆的錐形杆端延伸入瀝青管道的瀝青噴口相配合。該瀝青管道上方安裝有汽缸，汽缸上設有通氣孔。
該瀝青管道與發泡腔通過螺紋配合連接，中間開有斜槽通口，斜槽通口上方安裝有開有 瀝青噴口的瀝青孔板，所述的瀝青孔板的瀝青噴口即為瀝青管道的瀝青噴口 。
該發泡腔的底部固定有泡沫瀝青孔板，其上開有作為泡沫瀝青出口的偏心小孔。
該汽缸活塞杆上與瀝青管道密閉配合段設有密封圈。
該瀝青管道及發泡腔外表面設有電加熱元件及溫控器。
該水噴嘴與空氣噴嘴中心線異面或處於同一水平面，其夾角呈銳角；該瀝青的噴射方向
垂直於水和空氣的噴射方向。
本發明整體上採用分體結構，在瀝青管路上方安置瀝青噴射控制開關，在瀝青管路下方 設置瀝青發泡腔，與瀝青管路採用螺紋連接，結構簡單又緊湊。在瀝青管路和發泡腔之間是 瀝青孔板，這個瀝青孔板與發泡腔底部的泡沫瀝青孔板可以自由拆卸，方便更換不同尺寸的 噴口，以滿足不同的工藝要求。瀝青孔板上開設瀝青噴口，與汽缸活塞杆的端部連接的錐形 端杆相配，利用汽缸活塞的上下運動，帶動端部的錐形端杆上下運動。非工作時，汽缸無須 通氣，錐形端杆插入瀝青孔板上的噴口，使瀝青無法進入發泡腔，實現了關閉瀝青噴射的功
能；工作時，汽缸下端通氣，活塞向上移動，帶動錐形端杆從瀝青孔板的噴口拔出，管路中 的瀝青在一定的壓力下通過瀝青孔板上的噴口噴入發泡腔。同時解決了瀝青噴射通斷和噴口 堵塞問題。
由於採用了上述方案，本發明具有以下特點有效防止瀝青的結垢和堵塞，具有製造簡 單、成本低，實用性強等特點。
圖l為現有技術瀝青發泡發生器的結構示意圖。 圖2為瀝青噴嘴及發泡腔結構示意圖。 圖3為泡沫瀝青孔板仰視結構示意圖。 圖中標號說明
1-一汽缸 2_—汽缸通氣孔
3-—組合密封圈 4-5-—瀝青孔板 6-7-一壓縮空氣噴嘴 8-9一-水噴嘴 11一-活塞杆
發泡腔體 泡沫瀝青孔板
4111-一錐形杆端 51-—瀝青噴口
61-一斜槽通口 81-—偏心小孔
具體實施例方式
以下結合附圖所示實施例對本發明作進一步的說明。
本發明結合計算流體力學，直接接觸傳熱等知識進行綜合分析，運用CFD (計算流體動 力學)軟體解析瀝青發泡腔內部的複雜流場，通過實驗和仿真相結合的手段確定發泡腔體的 形態、尺寸、位置以及結構參數。
本發明以影響瀝青發泡效果的關鍵部件為研究點，在多場耦合下，對腔體內部瀝青發泡 這個複雜的物理過程進行了建模，並運用商業軟體對其模擬仿真，從瀝青發泡的機理上找出 影響瀝青發泡的關鍵的結構要素，對其進行設計優化，確立發泡條件下發泡腔體的尺寸和形 態等，以達到最好的瀝青發泡效果。
本發明在瀝青管道4上面安置有汽缸1，汽缸1上設有通氣孔2,發泡腔6通過螺紋連接 固定在瀝青管道4的下端，在瀝青管道4與瀝青發泡腔6之間開有斜槽通口 61。斜槽通口 61 處放置一個瀝青孔板5，其上的瀝青噴口 51與汽缸活塞杆11相連的錐形杆端111相配，通 過控制汽缸1上下腔進氣，促使活塞杆11連帶錐形杆端111插入或拔出瀝青孔板5上的噴口 51,即控制了瀝青噴射的通和斷。活塞杆11平時處於關閉狀態(即圖l活塞杆狀態)，當 汽缸1的下腔通氣時，活塞杆11向上運動，打丌瀝青噴口 51。由於瀝青粘度相對較大，在 噴射中瀝青噴口51 (即瀝青孔板上的小孔)容易堵塞，這個結構好處在於利用控制汽缸活 塞杆11的上下運動，錐形杆端111打開或者關閉瀝青孔板上的瀝青噴口 51 (即瀝青最易結 始之處)，這樣的電控機械結構不僅起到了瀝青噴射的通斷作用，同時起到了機械清理殘留瀝 青的作用。瀝青發泡腔形態如圖l所示。在發泡腔6兩側分別安置水噴嘴9和壓縮空氣噴嘴 7，兩個噴嘴的中心同處於一個水平面上，兩噴嘴的夾角呈銳角(附圖中為方便說明清楚，並 沒有畫成銳角，以文字所述為主。兩噴嘴夾角設置為銳角主要是防止水的噴射能量與壓縮空 氣的能量抵制，避免空氣管路積液(指瀝青)可能造成的空氣管路堵塞)，而瀝青的噴射同時 垂直於水和空氣的導入方向(即幾何上兩個異面線的公垂線)。圖1中泡沫瀝青孔板8上開 有偏心小孔81，孔口尺寸確保瀝青發泡腔內部的壓力。發泡腔6內產生的泡沫瀝青就是從這 個偏心小孔81拋出，泡沫瀝青孔板8採用內六角螺紋連接的方式與發泡腔主體6相連接，具 體的結構型式見附圖2。為防止瀝青或泡沫瀝青在流動過程中迅速冷卻使其流動性差，因此在瀝青管道4及發泡腔體6外設有電加熱元件及溫控器(圖上未表示)，以實現預熱，在電加 熱元件外部包裹隔熱材料進行保溫，並防止人員燙傷。
當汽缸1下腔進氣時，錐形杆端111隨著汽缸活塞杆11提起，瀝青由瀝青管路4經瀝青 孔板5上的小孔51噴射進發泡腔6內，水和壓縮空氣分別在發泡腔6的兩側經水噴嘴9和空 氣噴嘴7以一定的壓力向腔內噴射。瀝青和水在壓縮空氣的作用下直接接觸換熱，由於瀝青 的溫度在150-180°C，超過了水的蒸汽潛熱，產生的水蒸汽被發泡腔內部的壓力壓入瀝青的 連續相，壓縮蒸汽被瀝青薄膜包裹，形成泡沫瀝青，泡沫瀝青從發泡腔6出來，由於外界的 大氣壓低於發泡腔6內部壓力，即低於被瀝青薄膜裹覆的壓縮蒸汽的壓力，故逐漸膨脹，直 到達到平衡或者破裂。
採用耐高溫的氟橡膠材料的組合密封圈3對汽缸進行保護，密封圈3安裝於汽缸活塞杆 11上與瀝青管道密閉配合段，該密封圈能夠避免熱瀝青進入汽缸，工作中，熱瀝青如果進入 汽缸，會造成汽缸不能正常工作，影響汽缸的使用功能，此處密封圈3起到保護汽缸的作用。
本發明結構型式具有簡單、製造方便、安裝容易的特點，可根據泡沫瀝青生產量需求進 行多個組合使用。高溫瀝青在瀝青管路中流動，通過控制汽缸電磁閥的方向控制瀝青的開關。 當汽缸處於工作狀態時，瀝青以湍流狀態噴射入瀝青發泡腔內，在噴入的壓縮空氣作用下， 與同時噴入的水均勻接觸換熱並使水充分相變，得到膨脹倍數較高的泡沫瀝青，並且使其膨 脹持續時間較長。這樣產生的泡沬瀝青作為穩定劑，在混合料拌合的過程中與礦料接觸和裹 覆性能好，能提高泡沫瀝青混合料的質量，從而增強道路使用性能，延長道路使用壽命。
本發明設計要點採取分體結構，瀝青孔板和泡沫瀝青孔板可自行拆卸更換成不同尺寸 的噴口，能滿足不同流量的工藝要求；通過控制汽缸活塞杆的上下運動帶動錐形端杆插入和 拔出瀝青噴口的動作實現瀝青噴射的通和斷，這個機械運動還確保了對瀝青孔板噴口的清理；
發泡腔的結構和形態，泡沫瀝青噴口的偏心狀態，以及壓縮空氣噴嘴和水噴嘴呈銳角噴射方 向，確保瀝青發泡的質量；採用耐高溫的氟橡膠材料的組合密封圈，滿足汽缸的保護作用， 以確保其能正常工作，並防止熱瀝青外漏，造成不必要的人員傷害。
上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉 本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應 用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技 術人員根據本發明的揭示，對於本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種瀝青發泡裝置，其包括瀝青管道、瀝青噴射控制開關、發泡腔、水噴嘴、空氣噴嘴，其特徵在於該瀝青噴射控制開關為汽缸，汽缸活塞杆的錐形杆端延伸入瀝青管道的瀝青噴口相配合。
2、 如權利要求l所述的瀝青發泡裝置，其特徵在於該瀝青管道上方安裝有汽缸。
3、 如權利要求l所述的瀝青發泡裝置，其特徵在於該瀝青管道與發泡腔通過螺紋配合 連接，中間開有斜槽通口，斜槽通口上方安裝有開有瀝青噴口的瀝青孔板，所述的瀝青孔板 的瀝青噴口即為瀝青噴射孔。
4、 如權利要求1所述的瀝青發泡裝置，其特徵在於該發泡腔的底部固定有泡沫瀝青孔 板，其上開有作為泡沫瀝青出口的偏心小孔。
5、 如權利要求1所述的瀝青發泡裝置，其特徵在於該汽缸活塞杆上與瀝青管道密閉配 合段設有耐高溫組合密封圈。
6、 如權利要求1所述的瀝青發泡裝置，其特徵在於該瀝青管道及發泡腔外表面設有電 加熱元件及溫控器。
7、 如權利要求l所述的瀝青發泡裝置，其特徵在於該水噴嘴與空氣噴嘴中心線異面或 處於同一水平面，其夾角呈銳角；該瀝青的噴射方向垂直於水和空氣的噴射方向。
全文摘要
一種高效自清潔瀝青發泡裝置，其包括瀝青管道、瀝青噴射控制開關、發泡腔、水噴嘴、空氣噴嘴，該瀝青噴射控制開關為汽缸，汽缸活塞杆的錐形杆端延伸入瀝青管道的瀝青噴口相配合。汽缸安裝於瀝青管道上方，非工作時，汽缸無須通氣，錐形端杆插入瀝青噴口，使瀝青無法進入發泡腔，實現了關閉瀝青噴射的功能；工作時，汽缸下腔通氣，活塞向上移動，帶動錐形端杆從瀝青噴口拔出，管路中的瀝青在一定的壓力下通過瀝青孔板上的噴口噴入發泡腔。本發明解決了瀝青噴射通斷和噴口堵塞問題，且其製造簡單、實用性強、成本低。
文檔編號E01C19/45GK101487219SQ20091004703
公開日2009年7月22日 申請日期2009年3月4日 優先權日2009年3月4日
發明者俞梓儀, 蓉 楊, 汪昱棟, 王劍皖, 王安麟, 程海鷹 申請人:同濟大學