CN103882795B - 制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置 - Google Patents
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Abstract
制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置，包括用于剪切、分散加工产品的剪切乳化机或分散均质机（1）、用于盛装并加热介质的自动加热控温拌合容器（5）以及用于添加纳米粉末颗粒的计量控制系统，剪切乳化机或分散均质机（1）的拌合端伸入到自动加热控温拌合容器（5）内，计量控制系统通过送粉管（7）与自动加热控温拌合容器（5）连接。本发明具有操作简单、维护方便、效率高等特点，通过利用自动静电喷发器精确控制计量系统与实验剪切乳化机或射流分散均质机相结合解决了物料粉沫拌合不均匀、人工添加效率低易产生粉尘的问题。适合低、中、高黏度液体与纳米类粉末颗粒的乳化、分散、溶解和粉碎等使用。
Description
技术领域
本发明属于交通工程施工领域，尤其涉及一种制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置。
背景技术
沥青路面的宏观路用性能是由路面材料组成的微结构所决定的，通过改善胶结料以提高沥青混合料路用性能(尤其是抗车辙性能)已成为道路工程领域的研究热点。纳米类纳米粉末颗粒作为一种新型材料，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。该材料具有不同于其他材料的表面效应、体积效应、量子尺寸效应集宏观量子隧道效应，使其可以明显提高普通沥青胶结料的路用性能。基于上述特殊性质在传统材料中加入纳米粉体可以大大改善其性能或带来意想不到的性质，这已成为改善材料性能的一条重要途径。
近年来，纳米技术也逐渐渗透到交通建筑材料领域，道路工作者已开始尝试将纳米技术应用于改性沥青材料的研究和开发，以提高沥青路面的路用性能满足交通发展的需要。同时，随着纳米材料工业化生产的实现，将纳米材料应用于沥青路面，具有极大的潜在价值和收益前景。
纳米对沥青作用之所以不同于其它聚合物改性沥青，根本原因在于能够从微观结构上改善沥青，由于纳米材料的比表面积很大，表面能高，密度低于基体沥青密度，加入黏度较大的沥青中很容易漂浮堆积，易发生团聚。目前实验室制作纳米改性沥青主要依靠人工与机械相结合方式进行，从根本上不能避免纳米材料添加过程中产生的问题，以往研究发现试验室用沥青测试性能指标变异性大，不能良好评价其性能等。因此，如何使纳米效应充分发挥，使其在基体中能够完全剥离，分散均匀，避免团聚的发生，纳米材料的添加方、添加用量及加工剪切方等至关重要，也将是科学研究的重点。
综上所述，目前迫切需要一种集添加-拌合一体化加工装置，解决上述技术中存在缺陷，以便在适合条件下制作出高质量的纳米改性沥青，进而准确地研究其各项性能。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置。该装置能准确、连续进行工作，且能将纳米粉末颗粒的一次输送量、喷发时间等各项参数准确控制，其结构简单、使用方便、生产成本低，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置，包括用于剪切、分散加工产品的剪切乳化机、用于盛装并加热介质的自动加热控温拌合容器以及用于添加纳米粉末颗粒的计量控制系统，剪切乳化机的拌合端伸入到自动加热控温拌合容器内，计量控制系统通过送粉管与自动加热控温拌合容器连接。
所述剪切乳化机包括转轴、剪切头、用于驱动剪切头转动的调速电机和用于控制转轴转速及剪切头升降的控制面板，转轴的上端和下端分别与调速电机和剪切头连接，剪切头设在自动加热控温拌合容器内。
所述自动加热控温拌合容器包括保温外壁桶、内置桶和自动控温加热器，保温外壁桶顶部密封设有容器盖，内置桶顶部敞口放置在保温外壁桶内，自动控温加热器设在保温外壁桶底部，容器盖由两块半圆形盖板拼接组合而成，容器盖的中部开设有用于通过转轴的预留孔，容器盖的每块盖板上均设有一个把手和一个自动喷枪头，所述送粉管设有两根，每根送粉管的出口分别与一个自动喷枪头的进口连接。
所述计量控制系统包括支架，支架下部设有储粉桶，支架上部设有第一自动静电喷发器和第二自动静电喷发器，储粉桶内设有第一吸粉棒和第二吸粉棒，第一吸粉棒的出口、一根送粉管的进口和第一自动静电喷发器的喷口之间通过第一三通连接器连接，第二吸粉棒的出口、另一根送粉管的进口和第二自动静电喷发器的喷口之间通过第二三通连接器连接；第一自动静电喷发器和第二自动静电喷发器分别通过枪头气压管与两个自动喷枪头的进口连接；第一自动静电喷发器和第二自动静电喷发器分别通过粉桶气压管与第一三通连接器和第二三通连接器的一个接口连接；第一自动静电喷发器和第二自动静电喷发器分别通过枪头气压管与两个自动喷枪头的进口连接。
所述第一自动静电喷发器和第二自动静电喷发器上均设有用于调节储粉桶内气压的输送气压按钮、用于调整输送纳米粉末颗粒量的计量气压按钮、辅助气压按钮以及用于调节枪头电源参数的工作电压按钮和工作电流按钮。
所述自动控温加热器包括电源、继电器、温度传感器、用于调节试验温度的温度调节器和用于加热内置桶的电加热管，温度传感器设在保温外壁桶的内壁上用于监测内置桶内部温度，温度调节器的信号输出端连接有显示器。
采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明的结构简单，设计新颖，应用方便，把静电喷涂原理合理的与纳米材料特点相结合应用于改性沥青加工。
本发明使用时，通过准确设定自动静电喷发器的输送气压、辅助气压、计量控制压力等参数可将纳米粉末颗粒随加工拌合时间均匀分配到整个加工过程中，添加过程中剪切加工拌合不停止，避免了堆积性添加不易分散，易漂浮，人工添加不均匀等技术性难题，该添加过程能够精确到每次输送量、间隔时间等是其他添加方所不具备的。
本发明使用时，利用自动加热保温拌合容器形成了封闭空间，能够避免沥青长期搅拌过程中氧化老化，且该自动加热控温拌合容器利用了过渡加热、周围全部加热方解决了常规沥青容器局部加热方易老化问题，通过采用耐热、保温材料对介质进行保温，加工周期缩短，节约了能源。
本发明还可以应用于涂料、制药、食品、化工等行业，解决了纳米粉末颗粒易漂浮，解决了在投放过程中易产生粉尘，不易拌合、人工添加不精确等难题，本发明具有操作简单、维护方便、效率高等特点，通过利用自动静电喷发器精确控制计量系统与实验剪切乳化机或射流分散均质机相结合解决了物料粉沫拌合不均匀、人工添加效率低易产生粉尘的问题。适合低、中、高黏度液体与纳米类粉末颗粒的乳化、分散、溶解和粉碎等使用。本发明结构简单，设计新颖合理，工作可靠性高，使用寿命长，生产成本低，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明第一自动静电喷发器、储粉桶及喷枪头的结构示意图。
图3为本发明容器盖的俯视图。
图4为本发明中自动控温加热器的控制原理图。
附图标记说明：
1-剪切乳化机；1-1-剪切头；1-2-调速电机；1-3-控制面板；；1-4-转轴；2-容器盖；2-1-预留孔；2-2-把手；3-喷枪头；5-自动加热控温拌合容器；5-1-保温外壁桶；5-2-自动控温加热器；5-3-内置桶；6-介质（或沥青）；7-送粉管；7-1-第一三通连接器；7-2-第二三通链接器；8-储粉桶；8-1-第一吸粉棒；8-2-第二吸粉棒；8-3-纳米粉末颗粒；9-支架；10-第一自动静电喷发器；10-1-输送气压按钮，10-2-计量气压按钮（配料输送量）；10-3-辅助气压按钮；10-4-工作电压按钮；10-5工作电流按钮；11-第二自动静电喷发器；12-枪头电源；13-粉桶气压管；14-枪头气压管；15-电源；16-温度调节器；17-温度传感器；18-继电器；19-电加热管；20-显示器。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置，包括用于剪切、分散加工产品的剪切乳化机1、用于盛装并加热介质的自动加热控温拌合容器5以及用于添加纳米粉末颗粒的计量控制系统，剪切乳化机1的拌合端伸入到自动加热控温拌合容器5内，计量控制系统通过送粉管7与自动加热控温拌合容器5连接。
剪切乳化机1包括转轴1-4、剪切头1-1、用于驱动剪切头1-1转动的调速电机1-2和用于控制转轴1-4转速及剪切头1-1升降的控制面板1-3，转轴1-4的上端和下端分别与调速电机1-2和剪切头1-1连接，剪切头1-1设在自动加热控温拌合容器5内。工作之前需将剪切头1-1通过容器盖2预留孔2-1置于沥青6中。
自动加热控温拌合容器5包括保温外壁桶5-1、内置桶5-3和自动控温加热器5-2，保温外壁桶5-1顶部密封设有容器盖2，内置桶5-3顶部敞口放置在保温外壁桶5-1内，自动控温加热器5-2设在保温外壁桶5-1底部，容器盖2由两块半圆形盖板拼接组合而成，容器盖2的中部开设有用于通过转轴1-4的预留孔2-1，容器盖2的每块盖板上均设有一个把手2-2和一个自动喷枪头3，所述送粉管7设有两根，每根送粉管7的出口分别与一个自动喷枪头3的进口连接。
计量控制系统包括支架9，支架9下部设有储粉桶8，支架9上部设有第一自动静电喷发器10和第二自动静电喷发器11，储粉桶8内设有第一吸粉棒8-1和第二吸粉棒8-2，第一吸粉棒8-1的出口、一根送粉管7的进口和第一自动静电喷发器10的喷口之间通过第一三通连接器7-1连接，第二吸粉棒8-2的出口、另一根送粉管7的进口和第二自动静电喷发器11的喷口之间通过第二三通连接器7-2连接；第一自动静电喷发器10和第二自动静电喷发器11分别通过枪头气压管14与两个自动喷枪头3的进口连接。
第一自动静电喷发器10和第二自动静电喷发器11上均设有用于调节储粉桶8内气压的输送气压按钮10-1、用于调整输送纳米粉末颗粒8-3量的计量气压按钮10-2、辅助气压按钮10-3以及用于调节枪头电源12参数的工作电压按钮10-4和工作电流按钮10-5。
自动控温加热器5-2包括电源15、继电器18、温度传感器17、用于调节试验温度的温度调节器16和用于加热内置桶5-3的电加热管19，温度传感器17设在保温外壁桶5-1的内壁上用于监测内置桶5-3内部温度，温度调节器16的信号输出端连接有显示器20。温度调节器16的输入端与温度传感器17相接，温度调节器16的输出端与继电器18相接，电加热管19通过继电器18与电源15相接，电加热管19周围添置热传递好、耐热保温优良的材料（如石棉）等通过过渡加热方避免局部温度过高等现象出现，保温材料的填充避免了热量散失，节约能源。
以下详细阐述本发明的操作过程：本发明用于制作改性沥青，主要以纳米粉末颗粒为添加剂的添加-拌合一体化装置。使用时，根据预计制作改性沥青用量、添加剂用量及加工方、拌合时间等设定第一自动静电喷发器10和第二自动静电喷发器11中的输送气压按钮10-1、调整输送粉末颗粒8-3的计量气压按钮10-2、辅助气压按钮10-3及工作电压按钮10-4、工作电流按钮10-5，调整之后，按照要求在储粉桶8添加适量纳米粉末原材料8-3。然后，打开容器盖2取出自动加热保温拌合容器5中的内置桶5-3加入设定量的基体沥青6，随之将盛有基体沥青6的内置桶5-3放置于自动加热保温拌合容器5，将容器盖2封闭于自动加热保温拌合容器5，同时打开自动加热保温拌合容器5底部的自动控温加热器5-2中电源15，并利用温度调节器16进行制作温度调整，等待基体沥青6适合用于加工拌合状态注意在基体沥青升温过程中，需每间隔一定时间利用玻璃棒或铁制胶棒通过容器盖2中预留孔2-1搅拌基体沥青，提高基体沥青受热均匀性，节约加工拌合时间。温度达到设定制作范围，基体沥青处于适合加工状态，利用剪切乳化机1的控制面板1-3把剪切头1-1通过预留孔2-1下沉到基体沥青6中，剪切头1-1下沉深度需与基体沥青量6、内置桶直径及剪切头1-1的工作半径相结合进行设定，随后开打控制面板1-3电源，调整调速电机1-2的适合加工转速，等待剪切乳化机1处于稳定的加工拌合状态，打开第一自动静电喷发器10和第二自动静电喷发器11的开关按钮，整个加工过程中纳米粉末材料处于自动添加-拌合状态，等待改性沥青加工完毕，关闭电源即可。
上述实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置，其特征在于：包括用于剪切、分散加工产品的剪切乳化机（1）、用于盛装并加热介质的自动加热控温拌合容器（5）以及用于添加纳米粉末颗粒的计量控制系统，剪切乳化机（1）的拌合端伸入到自动加热控温拌合容器（5）内，计量控制系统通过送粉管（7）与自动加热控温拌合容器（5）连接；
所述剪切乳化机（1）包括转轴（1-4）、剪切头（1-1）、用于驱动剪切头（1-1）转动的调速电机（1-2）和用于控制转轴（1-4）转速及剪切头（1-1）升降的控制面板（1-3），转轴（1-4）的上端和下端分别与调速电机（1-2）和剪切头（1-1）连接，剪切头（1-1）设在自动加热控温拌合容器（5）内。
2.根据权利要求1所述的制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置，其特征在于：所述自动加热控温拌合容器（5）包括保温外壁桶（5-1）、内置桶（5-3）和自动控温加热器（5-2），保温外壁桶（5-1）顶部密封设有容器盖（2），内置桶（5-3）顶部敞口放置在保温外壁桶（5-1）内，自动控温加热器（5-2）设在保温外壁桶（5-1）底部，容器盖（2）由两块半圆形盖板拼接组合而成，容器盖（2）的中部开设有用于通过转轴（1-4）的预留孔（2-1），容器盖（2）的每块盖板上均设有一个把手（2-2）和一个自动喷枪头（3），所述送粉管（7）设有两根，每根送粉管（7）的出口分别与一个自动喷枪头（3）的进口连接。
3.根据权利要求2所述的制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置，其特征在于：所述计量控制系统包括支架（9），支架（9）下部设有储粉桶（8），支架（9）上部设有第一自动静电喷发器（10）和第二自动静电喷发器（11），储粉桶（8）内设有第一吸粉棒（8-1）和第二吸粉棒（8-2），第一吸粉棒（8-1）的出口、一根送粉管（7）的进口和第一自动静电喷发器（10）的喷口之间通过第一三通连接器（7-1）连接，第二吸粉棒（8-2）的出口、另一根送粉管（7）的进口和第二自动静电喷发器（11）的喷口之间通过第二三通连接器（7-2）连接；第一自动静电喷发器（10）和第二自动静电喷发器（11）分别通过枪头气压管（14）与两个自动喷枪头（3）的进口连接；第一自动静电喷发器（10）和第二自动静电喷发器（11）分别通过粉桶气压管（13）与第一三通连接器（7-1）和第二三通连接器（7-2）的一个接口连接；第一自动静电喷发器（10）和第二自动静电喷发器（11）分别通过枪头气压管（14）与两个自动喷枪头（3）的进口连接。
4.根据权利要求3所述的制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置，其特征在于：所述第一自动静电喷发器（10）和第二自动静电喷发器（11）上均设有用于调节储粉桶（8）内气压的输送气压按钮（10-1）、用于调整输送纳米粉末颗粒（8-3）量的计量气压按钮（10-2）、辅助气压按钮（10-3）以及用于调节枪头电源（12）参数的工作电压按钮（10-4）和工作电流按钮（10-5）。
5.根据权利要求2所述的制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌合装置，其特征在于：所述自动控温加热器（5-2）包括电源（15）、继电器（18）、温度传感器（17）、用于调节试验温度的温度调节器（16）和用于加热内置桶（5-3）的电加热管（19），温度传感器（17）设在保温外壁桶（5-1）的内壁上用于监测内置桶（5-3）内部温度，温度调节器（16）的信号输出端连接有显示器（20）。
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- 2014-02-25 CN CN201410063990.3A patent/CN103882795B/zh not_active Expired - Fee Related
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