CN101487219A

CN101487219A - 高效自清洁沥青发泡装置

Info

Publication number: CN101487219A
Application number: CNA2009100470326A
Authority: CN
Inventors: 王安麟; 程海鹰; 王剑皖; 俞梓仪; 汪昱栋; 杨蓉
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2009-07-22

Abstract

一种高效自清洁沥青发泡装置，其包括沥青管道、沥青喷射控制开关、发泡腔、水喷嘴、空气喷嘴，该沥青喷射控制开关为汽缸，汽缸活塞杆的锥形杆端延伸入沥青管道的沥青喷口相配合。汽缸安装于沥青管道上方，非工作时，汽缸无须通气，锥形端杆插入沥青喷口，使沥青无法进入发泡腔，实现了关闭沥青喷射的功能；工作时，汽缸下腔通气，活塞向上移动，带动锥形端杆从沥青喷口拔出，管路中的沥青在一定的压力下通过沥青孔板上的喷口喷入发泡腔。本发明解决了沥青喷射通断和喷口堵塞问题，且其制造简单、实用性强、成本低。

Description

高效自清洁沥青发泡装置

技术领域

本发明属于道路施工机械，涉及一种沥青喷嘴及发泡腔。

背景技术

一般将沥青加热到160℃-180℃，在专门的发泡腔内与少量的水接触，即可产生泡沫沥青。沥青在发泡状态，粘度会暂时性降低，体积会膨胀到原来的10-30倍。沥青发泡状态的特性使得泡沫沥青作为稳定剂广泛应用在国外道路建设上。在使用性能上，它不仅可以使混合料强度增强，还可以改善道路的韧性。从可持续发展角度讲，它不仅能够较大幅度节省沥青用量，还能够充分利用道路工程所使用的沥青混凝土回收料。

如图1所示，检索到专利号为200720013454.8的实用新型专利，其名称为泡沫沥青发生器。该专利主要介绍了一种沥青路面冷再生机喷洒控制装置，其发泡单元内设有沥青开闭控制器13，控制器13安装有保护套12，发泡单元内的沥青输送管路14外表面罩有加热保温装置15，在沥青输送管路14下方设有发泡室16，发泡室16分别与水输送系统管路以及压缩空气系统管路连通。此泡沫沥青发生器通过PLC控制系统按压力大小控制沥青开闭控制器13的开闭以进行沥青发泡，其优点是提高了沥青发泡质量，能在施工现场的工程设备上即时发泡，但是这种泡沫沥青发生器的沥青喷口容易堵塞，造成不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效自清洁沥青发泡装置，其适用于沥青发泡，即使热沥青和水均匀接触，通过直接接触传热使水充分相变，继而提高沥青发泡的质量，且在结构上应适应沥青这样的高粘度的非牛顿流体，不至于在沥青发泡的过程中发生孔口堵塞。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种沥青发泡装置，其包括沥青管道、沥青喷射控制开关、发泡腔、水喷嘴、空气喷嘴，该沥青喷射控制开关为汽缸，汽缸活塞杆的锥形杆端延伸入沥青管道的沥青喷口相配合。

该沥青管道上方安装有汽缸，汽缸上设有通气孔。

该沥青管道与发泡腔通过螺纹配合连接，中间开有斜槽通口，斜槽通口上方安装有开有沥青喷口的沥青孔板，所述的沥青孔板的沥青喷口即为沥青管道的沥青喷口。

该发泡腔的底部固定有泡沫沥青孔板，其上开有作为泡沫沥青出口的偏心小孔。

该汽缸活塞杆上与沥青管道密闭配合段设有密封圈。

该沥青管道及发泡腔外表面设有电加热元件及温控器。

该水喷嘴与空气喷嘴中心线异面或处于同一水平面，其夹角呈锐角；该沥青的喷射方向垂直于水和空气的喷射方向。

本发明整体上采用分体结构，在沥青管路上方安置沥青喷射控制开关，在沥青管路下方设置沥青发泡腔，与沥青管路采用螺纹连接，结构简单又紧凑。在沥青管路和发泡腔之间是沥青孔板，这个沥青孔板与发泡腔底部的泡沫沥青孔板可以自由拆卸，方便更换不同尺寸的喷口，以满足不同的工艺要求。沥青孔板上开设沥青喷口，与汽缸活塞杆的端部连接的锥形端杆相配，利用汽缸活塞的上下运动，带动端部的锥形端杆上下运动。非工作时，汽缸无须通气，锥形端杆插入沥青孔板上的喷口，使沥青无法进入发泡腔，实现了关闭沥青喷射的功能；工作时，汽缸下端通气，活塞向上移动，带动锥形端杆从沥青孔板的喷口拔出，管路中的沥青在一定的压力下通过沥青孔板上的喷口喷入发泡腔。同时解决了沥青喷射通断和喷口堵塞问题。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：有效防止沥青的结垢和堵塞，具有制造简单、成本低，实用性强等特点。

附图说明

图1为现有技术沥青发泡发生器的结构示意图。

图2为沥青喷嘴及发泡腔结构示意图。

图3为泡沫沥青孔板仰视结构示意图。

图中标号说明：

1---汽缸 2---汽缸通气孔

3---组合密封圈 4---沥青管道

5---沥青孔板 6---发泡腔体

7---压缩空气喷嘴 8---泡沫沥青孔板

9---水喷嘴 11---活塞杆

111---锥形杆端 51---沥青喷口

61---斜槽通口 81---偏心小孔

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

本发明结合计算流体力学，直接接触传热等知识进行综合分析，运用CFD(计算流体动力学)软件解析沥青发泡腔内部的复杂流场，通过实验和仿真相结合的手段确定发泡腔体的形态、尺寸、位置以及结构参数。

本发明以影响沥青发泡效果的关键部件为研究点，在多场耦合下，对腔体内部沥青发泡这个复杂的物理过程进行了建模，并运用商业软件对其模拟仿真，从沥青发泡的机理上找出影响沥青发泡的关键的结构要素，对其进行设计优化，确立发泡条件下发泡腔体的尺寸和形态等，以达到最好的沥青发泡效果。

本发明在沥青管道4上面安置有汽缸1，汽缸1上设有通气孔2，发泡腔6通过螺纹连接固定在沥青管道4的下端，在沥青管道4与沥青发泡腔6之间开有斜槽通口61。斜槽通口61处放置一个沥青孔板5，其上的沥青喷口51与汽缸活塞杆11相连的锥形杆端111相配，通过控制汽缸1上下腔进气，促使活塞杆11连带锥形杆端111插入或拔出沥青孔板5上的喷口51，即：控制了沥青喷射的通和断。活塞杆11平时处于关闭状态(即图1活塞杆状态)，当汽缸1的下腔通气时，活塞杆11向上运动，打开沥青喷口51。由于沥青粘度相对较大，在喷射中沥青喷口51(即沥青孔板上的小孔)容易堵塞，这个结构好处在于：利用控制汽缸活塞杆11的上下运动，锥形杆端111打开或者关闭沥青孔板上的沥青喷口51(即沥青最易结垢之处)，这样的电控机械结构不仅起到了沥青喷射的通断作用，同时起到了机械清理残留沥青的作用。沥青发泡腔形态如图1所示。在发泡腔6两侧分别安置水喷嘴9和压缩空气喷嘴7，两个喷嘴的中心同处于一个水平面上，两喷嘴的夹角呈锐角(附图中为方便说明清楚，并没有画成锐角，以文字所述为主。两喷嘴夹角设置为锐角主要是防止水的喷射能量与压缩空气的能量抵制，避免空气管路积液(指沥青)可能造成的空气管路堵塞)，而沥青的喷射同时垂直于水和空气的导入方向(即：几何上两个异面线的公垂线)。图1中泡沫沥青孔板8上开有偏心小孔81，孔口尺寸确保沥青发泡腔内部的压力。发泡腔6内产生的泡沫沥青就是从这个偏心小孔81抛出，泡沫沥青孔板8采用内六角螺纹连接的方式与发泡腔主体6相连接，具体的结构型式见附图2。为防止沥青或泡沫沥青在流动过程中迅速冷却使其流动性差，因此在沥青管道4及发泡腔体6外设有电加热元件及温控器(图上未表示)，以实现预热，在电加热元件外部包裹隔热材料进行保温，并防止人员烫伤。

当汽缸1下腔进气时，锥形杆端111随着汽缸活塞杆11提起，沥青由沥青管路4经沥青孔板5上的小孔51喷射进发泡腔6内，水和压缩空气分别在发泡腔6的两侧经水喷嘴9和空气喷嘴7以一定的压力向腔内喷射。沥青和水在压缩空气的作用下直接接触换热，由于沥青的温度在150-180℃，超过了水的蒸汽潜热，产生的水蒸汽被发泡腔内部的压力压入沥青的连续相，压缩蒸汽被沥青薄膜包裹，形成泡沫沥青，泡沫沥青从发泡腔6出来，由于外界的大气压低于发泡腔6内部压力，即低于被沥青薄膜裹覆的压缩蒸汽的压力，故逐渐膨胀，直到达到平衡或者破裂。

采用耐高温的氟橡胶材料的组合密封圈3对汽缸进行保护，密封圈3安装于汽缸活塞杆11上与沥青管道密闭配合段，该密封圈能够避免热沥青进入汽缸，工作中，热沥青如果进入汽缸，会造成汽缸不能正常工作，影响汽缸的使用功能，此处密封圈3起到保护汽缸的作用。

本发明结构型式具有简单、制造方便、安装容易的特点，可根据泡沫沥青生产量需求进行多个组合使用。高温沥青在沥青管路中流动，通过控制汽缸电磁阀的方向控制沥青的开关。当汽缸处于工作状态时，沥青以湍流状态喷射入沥青发泡腔内，在喷入的压缩空气作用下，与同时喷入的水均匀接触换热并使水充分相变，得到膨胀倍数较高的泡沫沥青，并且使其膨胀持续时间较长。这样产生的泡沫沥青作为稳定剂，在混合料拌合的过程中与矿料接触和裹覆性能好，能提高泡沫沥青混合料的质量，从而增强道路使用性能，延长道路使用寿命。

本发明设计要点：采取分体结构，沥青孔板和泡沫沥青孔板可自行拆卸更换成不同尺寸的喷口，能满足不同流量的工艺要求；通过控制汽缸活塞杆的上下运动带动锥形端杆插入和拔出沥青喷口的动作实现沥青喷射的通和断，这个机械运动还确保了对沥青孔板喷口的清理；发泡腔的结构和形态，泡沫沥青喷口的偏心状态，以及压缩空气喷嘴和水喷嘴呈锐角喷射方向，确保沥青发泡的质量；采用耐高温的氟橡胶材料的组合密封圈，满足汽缸的保护作用，以确保其能正常工作，并防止热沥青外漏，造成不必要的人员伤害。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种沥青发泡装置，其包括沥青管道、沥青喷射控制开关、发泡腔、水喷嘴、空气喷嘴，其特征在于：该沥青喷射控制开关为汽缸，汽缸活塞杆的锥形杆端延伸入沥青管道的沥青喷口相配合。

2、如权利要求1所述的沥青发泡装置，其特征在于：该沥青管道上方安装有汽缸。

3、如权利要求1所述的沥青发泡装置，其特征在于：该沥青管道与发泡腔通过螺纹配合连接，中间开有斜槽通口，斜槽通口上方安装有开有沥青喷口的沥青孔板，所述的沥青孔板的沥青喷口即为沥青喷射孔。

4、如权利要求1所述的沥青发泡装置，其特征在于：该发泡腔的底部固定有泡沫沥青孔板，其上开有作为泡沫沥青出口的偏心小孔。

5、如权利要求1所述的沥青发泡装置，其特征在于：该汽缸活塞杆上与沥青管道密闭配合段设有耐高温组合密封圈。

6、如权利要求1所述的沥青发泡装置，其特征在于：该沥青管道及发泡腔外表面设有电加热元件及温控器。

7、如权利要求1所述的沥青发泡装置，其特征在于：该水喷嘴与空气喷嘴中心线异面或处于同一水平面，其夹角呈锐角；该沥青的喷射方向垂直于水和空气的喷射方向。