CN106896006B - 一种室内实验沥青快速加热提取设备 - Google Patents

Abstract

本专利申请属于沥青的熔化设备技术领域，一种用于室内实验的沥青快速加热提取设备，包括用于放置沥青储藏桶的底座，所述底座上设置有可上下升降的悬臂，该悬臂一端设有可旋转且可插入沥青储藏桶的空心轴、另一端设有沥青输出管，悬臂内部依次连接有抽取导管、抽取泵和沥青贮存仓，所述抽取导管与空心轴相通且通过旋转密封件连接，所述沥青输出管与沥青贮存仓连接；所述空心轴上设置有若干搅拌叶片，叶片内部安装有加热装置，叶片之间的空心轴周壁上开有若干沥青吸取孔。本发明可防止沥青离析、加热效率高且可快速导出达标沥青。

Description

一种室内实验沥青快速加热提取设备

技术领域

本发明属于沥青的熔化设备技术领域。

背景技术

沥青是沥青混凝土中的有机胶结料，由碳氢化合物及非金属（氧、硫、氮等）衍生物组成，通常能溶于三氯乙烯、笨等有机溶剂，在常温下呈胶凝态，只有在加热到软化点以上温度（130℃~165℃）使其变为流动状态后才可用于施工或者室内指标试验。

因此，在诸多沥青指标试验开始前，实验人员会将盛有胶凝态沥青的罐桶置于电炉上加热融化后再倒出使用。这种加热取用液态沥青的方法局限性较大，主要体现在以下方面：1、沥青主要由饱和分、芳香分、胶质、沥青质、聚合物等大分子组分，理想状态下，沥青的各个组成成分应该处于均匀分布状态，处于均匀状态时才能够保证沥青拥有较好的温感性、粘附性等材料性能。然而，沥青在形成凝胶态时，由于沥青内部各组分分子量和相对密度等不同，往往容易导致熔融沥青中分子量较重的成分如胶质下沉，较轻的芳香分等上浮，从而使沥青内部组分离析，同一试样中不同层位的沥青性能各异（例如：饱和分含量多的层位，沥青稠度较低，针入度变大；胶质含量较多的层位，黏度变大等），无法保证其体现出沥青原有的材料性能。采用传统的种局部加热的方式，加热不均匀，不同层位融化后的沥青成分不一致，仍旧没有解决沥青离析的问题，如用于沥青指标试验则测得沥青指标误差较大；2、这种加热方式由外至内，外部的加热装置或加热层有大部分的热量散失在空气孔，直接作用于沥青的热量较少（即加热效率低），最终导致沥青的融化速度较为缓慢；3、一般情况下，沥青温度超过其软化点（一般为65℃以上）以上，本身的胶凝状态就会打破，逐渐变为流动状态。但多数沥青（尤其是改性沥青）只有加热温度达到130~165℃之后才能体现出足够强的黏度，才能够开展沥青与集料的诸多性能试验（例如马歇尔一整套指标试验的前提是制件前沥青温度达到130℃及以上）；采用传统的加热方式，加热过程中无法准确控制加热温度，即使将沥青融化但仍达不到试验温度，则需要进行二次加热才能达标，而二次加热一方面拖延了试验进度，二是容易导致沥青老化、影响试验分析结果； 4、现有的导出融化沥青的方式是在罐桶底部设置出料口或者直接倾倒，而实际操作中，达到试验温度的融化沥青流动至罐体出料口或者等到积累到一定量可以倾倒时，温度通常降低至试验温度之下，即该方法无法快速地导出达到试验温度的融化沥青（达标沥青）。

发明内容

本发明意在提供一种防止沥青离析、加热效率高且可快速导出达标沥青的室内实验用沥青快速加热提取设备。

技术方案：一种用于室内实验的沥青快速加热提取设备，包括用于放置沥青储藏桶的底座，所述底座上设置有可上下升降的悬臂，该悬臂一端设有可旋转且可插入沥青储藏桶的空心轴、另一端设有沥青输出管，悬臂内部依次连接有抽取导管、抽取泵和沥青贮存仓，所述抽取导管与空心轴相通且通过旋转密封件连接，所述沥青输出管与沥青贮存仓连接；所述空心轴上设置有若干搅拌叶片，叶片内部安装有加热装置，叶片之间的空心轴周壁上开有若干沥青吸取孔。

有益效果：本发明在空心轴上设有搅拌叶片，搅拌叶片内带有加热装置，使得搅拌叶片预热至一定温度后，空心轴也受热，控制悬臂下降直至空心轴与胶凝状态的沥青接触使其逐渐融化，空心轴继续下降破开固态沥青，待熔融沥青达到一定范围后启动搅拌叶片，使得沥青的各类成分混合均匀，边搅拌边加热；启动抽取泵，达到试验温度的融化沥青及时地通过沥青吸取孔进入空心轴内部，再由沥青输出管进入沥青贮存仓，再经过沥青输出管输出，及时地将达标沥青用于试验，保证了试验的快速进行。本发明的优势在于：①采用的由内至外的加热方式，搅拌叶片完全进入沥青内部，热量全部作用于沥青内部，散失在空气中的热量较少，沥青的加热效率较高；②加热和搅拌同时进行的方式，使得固态沥青中原本分层沉积的成分（油类、沥青质等）得到充分的混合，防止沥青发生离析，最大程度地保持沥青组分原样；③与热源（搅拌叶片和空心轴）直接接触的融化沥青最先达到试验温度，沥青吸取孔（位于搅拌叶片之间的搅拌轴上）吸取的沥青就是达到试验温度的融化沥青，沥青经过抽取导管进入沥青贮存仓，相较于传统的沥青导出方式，一是可以及时地将达到试验温度的融合沥青快速地导出用于试验；二是防止达标沥青过度加热，造成沥青组分发生异变；④本加热提取设备独立于沥青储藏桶之外，无需对沥青储藏桶做任何改进，适用于不同规格大小的沥青储藏桶，应用范围广。

进一步地，所述悬臂通过电控升降支座与底座连接，电控升降支座上设有微型电控平台；所述空心轴自由端上设置有接触式温度传感器、空心轴上安装有扭矩传感器，所述加热装置为加热模块；所述接触式温度传感器、扭矩传感器、抽取泵、加热模块均与微型电控平台电连接。接触式温度传感器可准确测量沥青储藏桶内部的沥青温度，将温度信息反馈至微型电控平台，微型电控平台从而调整加热模块的温度，使得搅拌的叶片的加热温度得到精确控制，防止因为无法控温导致的加热不够的情况，避免了二次加热，加快了试验进度，当接触式温度传感器检测到沥青达到试验温度后，微型电控平台控制抽取泵启动进行抽取；扭矩传感器将空心轴受到的扭矩信息传至至微型电控平台，微型电控平台根据扭矩大小判断空心轴附近沥青的融化范围，从而调整空心轴的旋转速度。

进一步地，所述悬臂上设置有伺服电机，伺服电机的输出轴上连接有主动齿轮，所述空心轴的轴身上固定有与主动齿轮啮合的从动齿轮，伺服电机能够在微型电控平台的操控下选择不同的转动频率和正转、反转、交替转等工作方式，通过齿轮结构带动空心轴旋转。

进一步地，所述底座上设置有用于对沥青储藏桶周壁进行限位的卡座，避免沥青储藏桶在搅拌叶片工作时发生移动；卡座内侧面固定有耐热橡胶垫，防止沥青储藏桶滑动。

进一步地，所述悬臂内部设置有包覆在抽取导管和沥青贮存仓外壁的保温层，保持沥青维持在试验温度，防止抽取的融化沥青在运输过程中冷却。

进一步地，所述空心轴的自由端的端头为尖头状，便于快速破入胶凝状的沥青中；所述搅拌叶片表面设置有若干截面为三角形的脊条，使得搅拌叶片转动时快速地破入周围的沥青中。

进一步地，所述沥青输出管上设置有挤压开关，因融化沥青的粘度较大，采用挤压力使得此类沥青快速流出。

附图说明

图1为本发明一种室内试验沥青快速加热提取设备的结构示意图。

具体实施方式

说明书附图中的附图标记包括：底座1、卡座1-1、耐热橡胶垫1-2；电控升降支座2、微型电控平台2-1；悬臂3、抽取导管3-1、抽取泵3-2、沥青贮存仓3-3；沥青输出管4、挤压开关4-1；空心轴5、从动齿轮5-1、旋转密封件5-2、沥青吸取孔5-3、扭矩传感器5-4、接触式温度传感器5-5；搅拌叶片6、加热模块6-2、脊条6-3；伺服电机7、主动齿轮7-1。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明：如图1所示，本发明一种室内试验沥青快速加热提取设备，包括底座1，该底座1上开有容纳沥青储藏桶的凹槽，该凹槽的周壁上均匀地焊接有四个竖直的卡座1-1，该卡座1-1为矩形条，卡座1-1的上端内侧面粘接有耐热橡胶垫1-2。沥青储藏桶的底部放置在凹槽内，而卡座1-1可以对沥青储藏桶的外壁进行限位，防止沥青储藏桶移动。

底座1上在凹槽的右侧通过螺栓固定有电控升降支座2，该电控升降支座2内安装有微型电控平台2-1，电控升降支座2表面上安装有微型电控平台2-1的显示屏。电控升降支座2上端通过螺栓安装有悬臂3，悬臂3的内部为安装腔，安装腔内从左至有固定有抽取导管3-1、抽取泵3-2和沥青贮存仓3-3，考虑到抽取泵3-2和沥青贮存仓3-3自重较大，为减少悬臂3承重，将抽取泵3-2和沥青贮存仓3-3固定在电控升降支座2的正上方。安装腔设置有包覆在抽取导管3-1和沥青贮存仓3-3外壁的保温层。

悬臂3左端上侧面螺纹连接有伺服电机7，伺服电机7的输出轴伸入安装腔内，且该输出轴自由端上平键连接有主动齿轮7-1。凹槽的正上方设有空心轴5，空心轴5上端伸入安装腔内并与抽取导管3-1通过旋转密封件5-2连接，空心轴5的伸入部外壁上平键配合有从动齿轮5-1，主动齿轮7-1与从动齿轮5-1啮合。空心轴5上安装有扭矩传感器5-4，空心轴5的下端为封闭的尖头，该尖头处固定有接触式温度传感器5-5。空心轴5的下部外壁上焊接有三片搅拌叶片6，搅拌叶片6表面带有若干截面为三角形的脊条6-3，脊条6-3竖向设置且截面面积由上至下逐渐减小。搅拌叶片6内带有加热腔，该加热腔内安装有加热模块6-2，本实施例中加热模块6-2为电热丝。搅拌叶片6之间的空心轴5周壁上开有若干沥青吸取孔5-3，沥青吸取孔5-3与空心轴5的空腔部位相通。

悬臂3右端安装有沥青输出管4，沥青输出管4的上端与沥青贮存仓3-3连接，沥青输出管4上安装有挤压开关4-1。接触式温度传感器5-5、扭矩传感器5-4、抽取泵3-2、加热模块6-2、伺服电机7均与微型电控平台2-1电连接。沥青加热温度信息可以实时显示于微型电控平台2-1显示器上。

本设备的使用方法的步骤如下：

1、准备沥青储藏桶：实验用的沥青储藏桶口径为18~22cm，桶高为22~25cm，桶内沥青容量约为5.5~6L，沥青顶面高度一般距桶顶5cm左右；操作人员将沥青储藏桶放入凹槽内，卡座1-1将沥青储藏桶卡紧；

2、预热并插入沥青储藏桶：微型电控平台2-1自动控制预热搅拌叶片6预热至70~80℃（约高于沥青软化点以上10℃）后，电控升降支座2控制空心轴5逐渐下降，使得搅拌叶片6进入沥青储藏桶并在离沥青顶面5cm处约停顿10秒，然后缓慢插入沥青桶内部，在插入的过程中控制搅拌叶片6温度上升到100~120℃；

3、搅拌：当搅拌叶片6插入沥青储藏桶约2/3的深度（指定搅拌区域）处，搅拌叶片6温度上升到≥130℃（即达到试验温度），在此停顿1~2min后缓慢转动搅拌叶片6。若在开始阶段搅动过程中设定的转速太快，使得扭矩传感器5-4测定的扭矩超过传感器自身安全测定扭矩范围的2/3左右，微型电控平台2-1自动控制伺服电机7降低转动速率。为避免扭矩过大的情况出现，在开始搅拌过程中叶片只能缓慢加速，最后达到正常转动速率。

4、沥青抽取：在搅拌叶片6转动的同时，搅拌叶片6附近的沥青率先达到试验温度（由接触式温度传感器5-5测量可知），微型电控平台2-1则控制抽取泵3-2对这部分的沥青进行抽取。

本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种用于室内实验的沥青快速加热提取设备，包括用于放置沥青储藏桶的底座，其特征在于：所述底座上设置有可上下升降的悬臂，悬臂通过电控升降支座与底座连接，该悬臂一端设有可旋转且可插入沥青储藏桶的空心轴、另一端设有沥青输出管，悬臂内部依次连接有抽取导管、抽取泵和沥青贮存仓，抽取泵和沥青贮存仓固定在电控升降支座的正上方；所述抽取导管与空心轴相通且通过旋转密封件连接，所述沥青输出管与沥青贮存仓连接；所述空心轴上设置有若干搅拌叶片，叶片内部安装有加热装置，叶片之间的空心轴周壁上开有若干沥青吸取孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于室内实验的沥青快速加热提取设备，其特征在于：所述电控升降支座上设有微型电控平台；所述空心轴自由端上设置有接触式温度传感器、空心轴上安装有扭矩传感器，所述加热装置为加热模块；所述接触式温度传感器、扭矩传感器、抽取泵、加热模块均与微型电控平台电连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于室内实验的沥青快速加热提取设备，其特征在于：所述悬臂上设置有伺服电机，伺服电机的输出轴上连接有主动齿轮，所述空心轴的轴身上固定有与主动齿轮啮合的从动齿轮。

4.根据权利要求3所述的一种用于室内实验的沥青快速加热提取设备，其特征在于：所述底座上设置有用于对沥青储藏桶周壁进行限位的卡座，该卡座内侧面固定有耐热橡胶垫。

5.根据权利要求4所述的一种用于室内实验的沥青快速加热提取设备，其特征在于：所述悬臂内部设置有包覆在抽取导管和沥青贮存仓外壁的保温层。

6.根据权利要求5所述的一种用于室内实验的沥青快速加热提取设备，其特征在于：所述空心轴的自由端的端头为尖头状，所述搅拌叶片表面设置有若干截面为三角形的脊条。

7.根据权利要求6所述的一种用于室内实验的沥青快速加热提取设备，其特征在于：所述沥青输出管上设置有挤压开关。

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