CN103242878B - 沥青除气泡装置及其脱泡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青除气泡装置及其脱泡方法，利用气体在沥青中溶解度受压力影响的原理，采用一个圆柱形上容器和一个无上盖的圆柱形下容器，其中上容器的底部开设有至少一条极细的狭长通透缝隙，上容器侧壁底部圆周上与所述下容器侧壁顶部圆周上分别设有相互匹配的环形凹槽和环形凸沿，上、下容器通过该环形凹槽和凸缘插接成一体，两容器接触面之间使用硅胶密封垫圈密封，下容器侧壁上方开有一个排气管，采用真空泵对下容器进行抽真空的方法，使得上容器中沥青在气压差和自重的双重作用下，通过上容器的底部极细的狭长通透缝隙，流入下容器，其中的气泡在随沥青细流拉伸变形和气泡内外气压差的双重作用下不断破裂，并经真空泵抽吸排出。

Description

沥青除气泡装置及其脱泡方法

技术领域

本发明涉及一种沥青脱泡装置及沥青脱泡方法，特别涉及一种石油化工行业分析实验室用的沥青除气泡装置及其脱泡方法。

背景技术

石油化工行业分析实验中，经常需要对氧化沥青、脱油沥青进行分析检测。而分析检测实验试样的准备阶段常常需要除去沥青中的气泡，以确保分析结果能真实地反映沥青的实际性能。目前行业内大都采用将盛放沥青的容器直接加热至200℃左右，将溶解于沥青中的气泡因为受热致气体膨胀并不断上升至沥青液体表面，气泡破裂，气泡中的气体进入大气，从而达到去除沥青中的气泡的目的。但直接加热脱除沥青气泡的方法存在诸多问题：一是，需要耗用较长的时间且气泡脱除效果也不理想；二是，长时间的高温加热造成部分沥青的老化，进而影响后续的沥青化验分析数据的真实性和准确性。

中国专利申请CN101275940A公开了一种沥青混合料冻融劈裂试验真空饱水与浸方法，该方法较易解决混合料冻融劈裂试验真空饱水时大量气泡附着在试件表面，不易除去，影响冻裂劈裂试验结果，以及饱水后浸泡不充分的问题。该发明属于公路沥青路面的技术领域，未涉及实验室沥青除气泡的技术问题，也未提供相关的技术方案和技术思路。

中国专利申请CN201534949U公开了一种沥青加热恒温装置，其采用导热油加热器对沥青进行加热的方式，将沥青加热温度控制在一个有效的范围内，从而能有效的调整液化沥青的稠度、气泡，提高沥青混凝料的质量，使输出的沥青既有较好的流动性，又不会使沥青碳化；而且导热油管加热沥青不产生明火、不产生烟雾。该实用新型提供了一种能自动控制沥青温度，保持液态沥青恒温的沥青加热恒温装置，但未具体涉及沥青除气泡的技术主题，因而没有涉及如何既降低沥青加热温度又能有效除去沥青中的气泡的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术采用的直接加热脱除沥青气泡的方法存在因温度高、时间长，脱泡效果不好，以及容易造成长时间高温加热所致沥青部分老化的问题，本发明提供了一种沥青除气泡装置及采用本发明装置进行沥青脱泡的方法，采用该装置对沥青进行除气泡处理不仅可以在较低温度下对沥青有效除去溶于沥青中的气泡，而且避免可能出现的沥青因为长时间高温加热所致的部分老化的技术问题。

本发明的沥青除气泡装置，包括一个圆柱形上容器和一个无上盖的圆柱形下容器，上述上容器的底部开设有至少一条极细的狭长通透缝隙，其中上容器底部圆周上与所述下容器的顶部圆周上分别设有相互匹配的环形凹槽和环形凸沿，上容器与所述下容器通过相互匹配的环形凹槽和环形凸缘插接成一体、接触面通过硅胶密封垫圈密封；该沥青除气泡装置还包括有真空泵，下容器侧壁上方开有一个与容器外相通的排气管，下容器通过该排气管与上述真空泵连接；所述沥青除气泡装置还包括有硅橡胶加热器，所述硅橡胶加热器包裹在上、下容器的侧壁外圆周面上加热保温。

本发明的沥青除气泡装置中，狭长通透缝隙的作用是，在沥青通过狭长通透缝隙时，粘稠度很大的沥青将形成极细小的丝条形状，沥青的比表面积将得到十分显著的增大，这使得气泡从液态沥青内部上升至沥青液体表面的距离大大缩短，加之溶于沥青的气泡因在粘稠的沥青向下流动的过程中被极度拉伸导致气泡外围表面的液膜变薄、气泡的形状也因随粘稠沥青的流动而被拉伸变形；

采用真空泵对密闭状态下的下容器进行抽真空处理，一是利用上、下容器气压差，配合沥青的自重，使得粘稠度很高的沥青能通过上容器底壁极细的狭长通透缝隙不断流至下容器；二是通过真空抽吸，使得流动过程中溶解于沥青中的气泡在内外压差的作用下不断膨胀。

上述沥青中的气泡在气泡内、外压差和不断拉伸变形的双重作用下，在沥青向下流动过程中，沥青的比表面积极度增大，气泡不断变形、膨胀、包裹气泡的沥青厚度不断变薄，直至气泡由沥青液体内部完全上升至沥青液体外表面而破裂；

气泡破裂后释放出的气体进一步被真空泵抽吸，并经过排气管排出。

为保证沥青有一定的流动性，并使得加热后熔化的液态沥青中的气泡持续保持受热状态，以使其体积不断膨胀变大，所以在下容器与上容器的外壁使用硅橡胶加热器包裹进行加热和保温。

采用本发明的装置用于沥青除气泡处理，装置结构简单、沥青脱气泡效果好、省时间、易控制，整个沥青脱气泡的处理过程所需时间可根据需要进行一定程度的调节；

采用本发明的沥青除气泡装置进行沥青脱泡的方法，包括以下步骤：

将沥青加热至具有流动性的步骤；

使用硅橡胶加热器将上容器与下容器裹附好进行加热与保温步骤；

将提前加热至有流动性的沥青加入到上容器内步骤；

启动真空泵对下容器抽真空的步骤。

采用上述沥青除气泡方法，将沥青加热至具有流动性，以及实验过程中始终保持沥青具有流动性，是前提条件。所以本发明的沥青除气泡装置进行沥青脱泡的方法，首先需进行以下两个步骤：

将沥青加热至具有流动性的步骤；

使用硅橡胶加热器将上容器与下容器裹附好进行加热与保温步骤；

沥青脱泡过程中，由于沥青在上、下容器之间气压差及自重的双重作用下，形成极细小的粘稠丝状细流缓慢流动，沥青液体有效的比表面积得到十分显著的增大；溶于沥青中的气泡被拉伸变形、膨胀、包裹气泡的沥青厚度不断变薄，在真空泵不断抽吸导致气泡内外气压差不断增大的双重作用下，致沥青内部的气泡完全上升至液态沥青的外表面而破裂，气泡破裂后释放出的气体被真空泵不断抽吸排出。

采用本发明装置进行沥青脱泡的方法，由于其工作过程中，加有熔融状态沥青的上容器通过与下容器之间的凹槽与凸沿之间的卡合，与硅胶密封垫圈形成严密的密封配合，因此，下容器完全处于密封状态，大气不能进入下容器内，保证了下容器内部始终处于密闭状态；在真空泵的抽吸下，下容器内部的气压持续降低，当下容器的气压降低至一定程度时，上容器内的熔融状态的沥青在自重和上、下容器之间气压差的作用下，沥青通过极细的狭长通透缝隙缓慢流至下容器。

在沥青通过狭长通透缝隙时，粘稠度很大的沥青形成细丝状，沥青的比表面积将得到显著的增大，溶于其中的气泡因此被极度拉伸而变长，与此同时，上述气泡在其内外压差的作用下不断膨胀、包裹气泡的液膜不断变薄直至气泡破裂，气泡破裂后释放出的气体被真空泵抽吸、经排气管排出。

上述沥青脱泡方法，由于沥青除气泡过程中沥青的温度始终处于较低的温度，因此不会出现老化问题，与现有技术采用长时间高温加热方式，通过沥青中气泡受热而不断变大和从沥青内部不断上升至沥青液体表面最终破裂释放出气体，从而除去溶于沥青中的气泡的方法相比，采用本发明装置进行沥青脱泡的方法，避免了现有技术极易出现沥青因长时间高温加热所致的部分老化的技术问题。

从本发明的上述沥青除气泡方法的原理可以看出，在沥青的脱泡过程中，沥青有效的比表面积远远大于现有技术的直接加热方法下的有效比的表面积；溶于沥青中的气泡是在不断显著拉伸变细变长和因压差所至的不断膨胀的双重因素的作用下导致包裹气泡的液膜不断变薄直至气泡破裂，气泡破裂后的释放出的气体被及时抽吸排出。这与现有技术所采用的高温直接加热法仅仅只是利用气体受热而膨胀的原理，通过延长沥青加热的时间和提高沥青的温度，将溶解于沥青中的气泡通过加热，使得沥青中的气泡由于膨胀而不断上升至液态沥青的表面，进而直至气泡破裂，气泡破裂后释放出的气体直接进入环境大气中的沥青除气泡方法完全不同。

从上述沥青除气泡与现有技术采用的沥青除气泡的原理上的区别可以看出，采用本发明的沥青除气泡方法，气泡从沥青液体内部完全上升至沥青液体的外表面的过程中，沥青中的气泡需要经过的距离，其平均值远小于现有技术采用的对沥青进行直接加热，溶于沥青液体的气泡从沥青液体不断上升直至完全上升至沥青液体的外表面，其间沥青中的气泡所需要经过的距离的平均值。因此，采用本发明的沥青除气泡方法，其气泡更容易被脱出。实验结果表明，采用本发明的沥青除气泡方法的沥青气泡脱除率可以达到99%以上，远远高于现有技术所采用的直接加热法85%左右的气泡脱除率。

采用本发明的沥青除气泡方法，由于只需将沥青加热至具有良好的流动性状态并维持该温度进行保温，不需要将沥青加热至较高的温度，整个脱泡过程沥青温度较低。因此，也减少了沥青因高温加热过程中有害气体的产生，利于实验操作人员的健康。

因此，本发明相对于现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

图1是沥青除气泡装置脱泡流程的示意图；

图2是沥青除气泡装置组成部件的示意图；

图3是沿图2所示的A-A向的剖面结构示意图；

图4是上容器底壁上狭缝的示意图；

图5是下容器侧壁上方排气管的示意图。

具体实施方式

图2是沥青除气泡装置组成部件的示意图。图中所示的沥青脱气泡装置由上容器1，其底部开设有至少一条极细的狭长通透缝隙3、下容器2和下容器侧壁上方的排气管6组成，排气管6经管路9与真空泵8相连接；结合图2和图3可以看出，上容器底部侧壁上凹槽4与下容器顶部侧壁上的凸沿5相匹配，上、下容器之间有硅胶密封垫圈7。

图3是沿图2所示的A-A向的剖面结构示意图。图中所示，上、下容器侧壁接触面有相互配合的凹槽4和凸缘5。

图1是沥青除气泡装置脱泡流程的示意图。从图1也可以上下容器通过相互匹配的凹槽与凸沿插成一体式结构后整体形状。图1中所示，硅橡胶加热器10和硅橡胶加热器11分别包裹在上容器和下容器的外围圆周面上。

采用上述结构的沥青除气泡装置，其上容器1通过与下容器2之间的凹槽4与凸沿5之间的配合，并且上、下容器之间通过的硅胶密封垫圈7密封，因此，下容器2完全处于密封状态，气体不会进入下容器2内。在真空泵8的抽吸下，下容器2的气压持续降低，当下容器2的气压降低至一定程度时，上容器1内的熔融状态的沥青在自重和上与下容器之间气压差的作用下，沥青通过极细的狭长通透缝隙3缓慢流至下容器。在沥青通过狭长通透缝隙3时，沥青的比表面积将得到十分显著的增大，溶于沥青中的气泡是在不断显著拉伸变细变长和因压差所至的不断膨胀的双重作用下而破裂，气泡破裂后释放出的气体进一步被真空泵8抽吸，并经过排气管6排出。

上、下容器和下容器侧壁上方的排气管的材质均为316L不锈钢。

使用时，首先将硅胶密封垫圈7放置在下容器2顶部侧壁上的凸沿4上，将上容器1底部侧壁上的凹槽4对准下容器2顶部侧壁上的凸沿5安装到位，将真空泵8、管路9与下容器侧壁上方的排气管6依次连接好，随后使用硅橡胶加热器10和硅橡胶加热器11分别将上容器1与下容器2裹附好进行加热与保温；将提前加热至有流动性的需要处理的沥青加入到上容器内，然后启动真空泵进行沥青脱气泡处理。

在开启真空泵之前，由于上述粘稠状沥青的粘度很高，液态沥青不会从上容器底部的极细的狭长通透缝隙4流入到下容器内。

采用本发明的的沥青除气泡装置与直接加热方法进行沥青脱泡对比实验：

将1000克70号氧化沥青，加热至不超过120℃达到可流动状态，搅拌均匀平均分成两份样品：样品1与样品2。

其中样品2通过200℃传统加热的方法脱除气泡，样品1利用本发明中所述的方法脱除气泡，试验结果如下：

由上表可以看出，利用本发明中所述除气泡装置与方法脱除沥青中的气泡，不仅大大节约了预处理时间，而且从平行实验结果可知，利用本发明中所述方法经处理后的沥青样品检测数据较为稳定，而使用传统方法脱除沥青中气泡，则由于气泡脱除不彻底、长时间加热样品被老化等原因，使得分析结果重复性较差，不能表示沥青样品的真实性能。

Claims (3)

1.一种利用沥青除气泡装置进行沥青脱泡的方法，其特征在于，所述沥青除气泡装置包括一个圆柱形上容器和一个无上盖的圆柱形下容器，所述上容器的底部开设有至少一条极细的狭长通透缝隙，所述上容器底部圆周上与所述下容器的顶部圆周上分别设有相互匹配的环形凹槽和环形凸沿，所述上容器与所述下容器通过相互匹配的环形凹槽和环形凸缘插接成一体，所述沥青除气泡装置还包括有真空泵，所述下容器侧壁上方开有一个与容器外相通的排气管，所述排气管与所述真空泵连接；所述沥青除气泡装置还包括有硅橡胶加热器，所述硅橡胶加热器包裹在上、下容器的侧壁外圆周面上加热保温；所述上容器与所述下容器的环形凹槽和环形凸缘插接时，所述环形凹槽与所述环形凸缘的接触面之间通过硅胶密封垫圈密封；

所述沥青脱泡的方法，包括以下步骤：

将沥青加热至具有流动性的步骤；

使用硅橡胶加热器将上容器与下容器裹附好进行加热与保温步骤；

将提前加热至有流动性的沥青加入到上容器内步骤；

启动真空泵对下容器抽真空的步骤。

2.根据权利要求1所述的利用沥青除气泡装置进行沥青脱泡的方法，其特征在于，所述环形凹槽和环形凸缘至少为一条以上。

3.根据权利要求2所述的利用沥青除气泡装置进行沥青脱泡的方法，其特征在于，所述上、下容器及所述排气管的材质均为不锈钢316L。