CN103806363A - 一种高效泡沫沥青发泡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泡沫沥青发泡装置，属于筑路设备技术领域。该发泡装置由沥青管道、沥青喷射开关、发泡腔、水雾化喷嘴、压缩空气喷嘴等结构组成。沥青喷射开关选用气缸驱动，气缸活塞杆尾部为针状结构，与沥青喷射入口相配合，有自清洁效果。发泡腔上端的沥青孔板中心开有沥青喷射入口，发泡腔下端的承压板中心开有沥青喷射出口，出口为多孔设计，沥青孔板及承压板均可更换，以调节沥青喷射压力及流量。该装置适用于各沥青品种的发泡,有堵塞自清洁功能，且沥青喷射出口的多孔设计提高了泡沫沥青的半衰期和膨胀率，改善了沥青发泡质量。该装置不仅适用于工业生产，还适用于试验研究，具有灵活多变、制造简单、实用性强、成本低廉等特点。

Description

一种高效泡沫沥青发泡装置

技术领域

本发明属于筑路设备技术领域，特别涉及一种泡沫沥青的发泡装置。

背景技术

泡沫沥青技术是一种新型环保冷再生技术，相比传统筑路技术可节省沥青用量10~15%。随着近年来我国公路陆续进入翻修阶段，利用传统技术对旧路面进行维护必将产生大量废旧的沥青混合料废弃，这不仅是对稀缺的石油资源的浪费，同时还将造成环境污染。泡沫沥青是在高温沥青中加水滴形成蒸汽泡、产生连锁反应、显著提高胶合性能的新材料，泡沫沥青粘聚性强且稳定，混合料可以长时间储存，可以冷碾压。泡沫沥青技术可以将废弃的旧路面材料回收利用于有一定路用性能的路面结构层中，这不仅节省了筑路成本，也达到了保护环境和节约资源的目的。

泡沫沥青装备的核心是沥青的发泡装置，国内已经在此方面公开了许多技术。由于泡沫沥青发泡过程的高度复杂性，装置的各结构形状尺寸的改变对发泡效果均有剧烈的影响,因此发泡技术对于发泡装置本身要求极高。发泡装置结构主要包括发泡腔体、沥青喷嘴、水喷嘴、空气喷嘴、沥青出口以及沥青喷射驱动装置等，其中沥青喷嘴、水喷嘴、空气喷嘴的孔径都非常细小，对环境的清洁度也有较高要求。而沥青是一种在高温下的高粘度流体，并且在常温冷却后会固结成块，因此在设备使用间隙，沥青往往会造成各喷嘴的堵塞，对设备的继续使用造成严重影响。而沥青种类的繁多，也暴露出现有沥青发泡装置的结构适应性过低，发泡效果不尽人意等诸多问题。因此，泡沫沥青技术急需一种发泡效果良好的，适应多种沥青品种并带有防堵自清洁功能的发泡腔设计的装置出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能环保的沥青发泡装置，适应于各沥青品种，发泡效果良好，能够在沥青发泡过程中防止装置孔口堵塞。

为达到以上目的所采用的解决方案如下：

一种泡沫沥青发泡装置，其包括沥青管道、沥青喷射控制开关及喷嘴，沥青管道与沥青喷射控制开关、发泡腔、水雾化喷嘴、压缩空气喷嘴配合安装，水雾化喷嘴与压缩空气喷嘴中心线异面或处于同一水平面，其夹角呈锐角。

水喷嘴选用雾化喷头，喷射角度为90~120°均可；压缩空气喷嘴与水雾化喷嘴中心线异面或处于同一水平面，其夹角呈锐角。

沥青喷射控制开关以气缸驱动，气缸活塞杆下端为针状结构，沥青管道下焊接了一个开有倒锥状斜槽通口的焊接件,优选的，锥角范围为22°到25°，焊接件通过螺纹方式与发泡腔进行连接，活塞杆针状部分经过倒锥状斜槽通口插入或拔出沥青孔板，以实现沥青喷射的通断。

针状结构直径与沥青孔板小孔直径相配合。沥青孔板为可更换结构，置于沥青发泡腔上盖板与倒锥状斜槽通口之间。由于沥青孔板直接决定沥青喷射入口大小，因此选用相应的沥青孔板即可改变沥青喷射入口大小以适应各种实验研究需求。

发泡腔底部安装有一块承压板，该承压板通过螺纹与发泡腔连接，承压板上开有多个偏心小孔，即泡沫沥青出口，该承压板可更换，以改变偏心小孔数及沥青出口大小，不安装喷洒嘴。根据理论仿真及实验验证发现，以往技术安装喷洒嘴于沥青喷射出口，会加速沥青泡沫的破裂，降低半衰期及膨胀率，降低泡沫沥青的物理性能；而未安装喷洒嘴的沥青喷射单出口设计，生产出的沥青泡沫不够稳定，半衰期较短；相比之下多孔出口结构解决了两者的缺点，具有更加良好的发泡效果，多孔出口结构可细化沥青泡沫，并延长半衰期，产出沥青性能更加优越。

通过不同沥青孔板及承压板的组合，可以方便实现发泡腔内部结构的改变，以改变沥青喷射的压力及流量，适应各品种沥青的发泡，优化发泡效果。

换言之，一种泡沫沥青发泡装置，其包括沥青管道、沥青喷射控制开关及喷嘴，沥青管道与沥青喷射控制开关、发泡腔、水雾化喷嘴、压缩空气喷嘴配合安装，水雾化喷嘴与压缩空气喷嘴中心线异面或处于同一水平面，其夹角呈锐角。

进一步，沥青喷射控制开关以气缸驱动，气缸活塞杆下端为针状结构，沥青管道下焊接了一个开有倒锥状斜槽通口的焊接件，焊接件通过螺纹方式与发泡腔进行连接，活塞杆针状部分经过倒锥状斜槽通口插入或拔出沥青孔板，以实现沥青喷射的通断。用该针状结构可减小气缸驱动阻力，便于操作，有防堵自清洁功能。

发泡腔上端的沥青孔板中心开有沥青喷射入口，置于发泡腔盖板之上，发泡腔下端的承压板中心开有沥青喷射出口，承压板通过螺纹方式连接，二者均为可更换结构，以改变沥青喷射入口及出口的大小，实现发泡腔内部结构的变化，进而改变喷射流量及喷射压力。

发泡腔底部的承压板上开多个有偏心小孔，即为沥青喷射出口，该多孔结构有细化泡沫的功能。

本发明的有益效果是，使用该发泡装置生产的泡沫沥青与集料拌和，可以提高粒料的剪切强度，降低对水的敏感性，且泡沫沥青混合料具有柔性性质和良好的抗疲劳特性，用其取代半刚性材料铺筑道路的基层可以有效的减少反射裂缝。另外，拌制泡沫沥青混合料，只需将沥青加热，而集料不需加热，是在冷、湿状态下与泡沫沥青拌和，可以节省大量的能源，不仅节能环保，且经济效益显著。

本发明与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：首先，该设计有效防止了设备在运行时可能出现的各喷嘴的沥青结垢和堵塞，大大节约了设备使用过程中的维护时间，具有自清洁功能；其次，由于发泡腔的沥青喷射出入口及各喷嘴均为可更换结构，替换发泡腔的相应部件即可改变泡沫沥青的发泡条件，通过不同沥青孔板及承压板的组合，以改变沥青喷射的压力及流量，适应各品种沥青的发泡，优化发泡效果。因此该设备在能满足工业泡沫沥青生产需求的同时，也可用于实验室研究之用，具有灵活多变性。最后，发泡腔底部沥青出口的多孔结构设计，细化了沥青泡沫，提高泡沫沥青的膨胀率及半衰期，使泡沫沥青在混合料搅拌过程中裹覆和粘结矿料的性能更加优越。本发明整体上采用分体结构，制造的泡沫沥青发生装置具有制造简单，成本低，实用性好，灵活多变等特点。

附图说明

图1为本发明实施例泡沫沥青发生装置结构主视示意图；

图中：1、发泡腔主体，2、发泡腔连接件，3、沥青管道焊接件，4、沥青管道，5、上密封端盖，6、气缸支座，7、气缸，8、气缸活塞杆，9、下密封端盖，10、沥青喷孔板，11、发泡腔上盖板，12、压缩空气喷嘴，13、发泡腔承压板，14、水雾化喷嘴。

图2为图1所示实施例的泡沫沥青发生装置结构的俯视图。

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。

如图1所示，本沥青发泡装置主要由气缸7、沥青管道4、发泡腔主体1、压缩空气喷嘴12、水雾化喷嘴14、发泡腔承压板13及出口组成。气缸7位于沥青管道4上方，控制管道内沥青喷射入发泡腔的通断。发泡腔1位于沥青管道4下方，发泡腔1两侧分别安装有水雾化喷嘴14及压缩空气喷嘴12，发泡腔1上端为沥青喷射入口，下端为沥青喷射出口。

气缸7驱动气缸活塞杆8，气缸7通过螺纹连接安装在与沥青管道4焊接的密封端盖上。密封端盖分为上下结构，通过螺栓连接，方便气缸维护，上密封端盖5亦为气缸活塞杆8的导向套，设有耐高温密封圈密封，防止沥青外漏。气缸活塞杆8通过气缸7带动，经过沥青管道4下方焊接件3的斜槽通口，插入下方的沥青孔板10。通过控制气缸活塞杆8的上下运动，带动尾部钢针插入或拔出沥青孔板10上的喷口，以实现沥青喷射的通断。由于沥青粘度相对较大，在喷射中沥青孔板10上的沥青喷口通常容易堵塞，这个结构好处在于：利用控制汽缸活塞杆8的上下运动，尾部钢针打开或者关闭沥青孔板10上的沥青喷口(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，同时减小了气缸驱动阻力，便于操作，也起到了机械清理残留沥青的作用。

沥青发泡腔1结构为一圆柱体，两侧分别安装有水雾化喷嘴14及压缩空气喷嘴12，水雾化喷嘴和空气喷嘴为市场采购产品，此不赘述。两喷嘴的喷嘴中心位于同一水平面上，两喷嘴的夹角呈锐角，如图2所示。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。水雾化喷嘴14带有雾化功能，喷射角可选为90~120°，以螺纹连接，方便拆卸及更换。压缩空气喷嘴12选用普通气嘴即可在设备运行过程中的沥青暂停喷射阶段，水雾化喷嘴14及压缩空气喷嘴12不断向发泡腔内喷入压缩空气，以避免发泡腔内沥青倒流入水、气喷嘴内，造成堵塞。

发泡腔上端的沥青孔板10被夹在沥青管道焊接件3与发泡腔上盖板11之间，为可更换结构。当需要改变发泡腔沥青喷射入口尺寸时，只需要相应更换沥青孔板10即可，方便简洁。沥青发泡腔1下端安装有一发泡腔承压板13，以螺纹方式连接，亦可更换。

发泡腔承压板13中心为沥青喷射出口，沥青经发泡后从小孔抛出。通过不同沥青孔板及承压板的组合，可以方便实现发泡腔内部结构的改变，以改变沥青喷射的压力及流量，适应各品种沥青的发泡，优化发泡效果。

沥青发泡腔下端的发泡腔承压板13中心开有多个偏心小孔15。传统设计的沥青喷射出口均为单出口设计或为喷洒嘴设计，但经过理论建模仿真以及实验验证发现：单出口设计的发泡腔产生的沥青泡沫较易破裂，有较好的膨胀率，但半衰期过短；带有喷洒嘴的发泡腔产生的泡沫沥青膨胀率较低，发泡效果不佳。而本发明采用的多孔设计有效解决的以前存在的问题，综合了两者的优点，使得产出的沥青泡沫细腻，具有良好的膨胀率及半衰期，大大的提高了泡沫沥青的物理特性。

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，进一步可在沥青管道4及发泡腔体1外设有电加热元件及温控器(图上未表示)，以实现预热；另外，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。

工作时，活塞杆8尾部钢针随着气缸运动提起，沥青由沥青管路4经沥青孔板10上的小孔喷射进发泡腔1内，水和压缩空气分别在发泡腔1的两侧经水雾化喷嘴14和压缩空气喷嘴12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，泡沫沥青从发泡腔承压板13中心的多个小孔抛出，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。

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。使用本发泡腔产生的泡沫沥青具有良好的半衰期及膨胀率，用该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，能满足不同沥青品种所需不同的喷射压力及喷射流量的工艺要求，发泡条件灵活多变，亦能用于泡沫沥青实验研究中；通过控制汽缸活塞杆的上下运动带动尾部焊接钢针插入和拔出沥青喷口的动作实现沥青喷射的通和断，该结构设计及机械运动减小了气缸驱动阻力，还确保了对沥青孔板喷口的清理，防止堵塞；发泡腔的结构和形态，泡沫沥青喷射出口的多孔设计，及压缩空气喷嘴和水雾化喷嘴呈锐角喷射方向，均确保了产出泡沫沥青的优良品质。

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，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种泡沫沥青发泡装置，其包括沥青管道、沥青喷射控制开关、发泡腔及喷嘴，其特征在于：所述喷嘴与针状结构相配合以控制喷嘴的开关。

2.根据权利要求1所述的泡沫沥青发泡装置，其特征在于：还包括水雾化喷嘴与压缩空气喷嘴，两者的中心线异面或处于同一水平面，其夹角呈锐角。

3.根据权利要求1所述的泡沫沥青发泡装置，其特征在于：发泡腔的沥青喷射出入口及各喷嘴均为可更换结构，替换发泡腔的相应部件即可改变泡沫沥青的发泡条件。

4.根据权利要求1所述的泡沫沥青发泡装置，其特征在于：发泡腔底部沥青出口为多孔结构。

5.根据权利要求4所述的泡沫沥青发泡装置，其特征在于：所述的多孔为偏心孔。

6.根据权利要求1所述的泡沫沥青发泡装置，其特征在于：所述沥青喷射控制开关以气缸驱动，气缸活塞杆下端为针状结构，沥青管道下固定连接了一个开有倒锥状斜槽通口的连接件，连接件通过螺纹方式与发泡腔进行连接，活塞杆针状部分经过倒锥状斜槽通口插入或拔出沥青孔板，以实现沥青喷射的通断。

7.根据权利要求1所述的泡沫沥青发泡装置，其特征在于：发泡腔上端的沥青孔板中心开有沥青喷射入口，置于发泡腔盖板之上，为可更换结构。

8.根据权利要求1所述的泡沫沥青发泡装置，其特征在于：发泡腔下端的承压板中心开有沥青喷射出口，承压板通过螺纹方式连接，为可更换结构。

9.根据权利要求1所述的泡沫沥青发泡装置，其特征在于：发泡腔底部的承压板上开多个有偏心小孔，即为沥青喷射出口，该多孔结构有细化泡沫的功能。

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