CN109235200B - 一种文氏效应热沥青喷嘴组件及同步洒布热沥青摊铺机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种文氏效应热沥青喷嘴组件及同步洒布热沥青摊铺机。一种文氏效应热沥青喷嘴组件，包括气缸、电磁阀、喷嘴阀块和喷嘴；气缸具有缸体、活塞、活塞杆和弹簧，活塞滑动设置于缸体内，活塞杆与活塞连接；缸体开设有通气孔；活塞杆开设有沿其轴向的第一通孔，活塞杆上还开设有第二通孔，第二通孔与第一通孔和通气孔均连通；电磁阀与缸体的通气孔连通；喷嘴阀块具有沥青入口、连接口和喷口；沥青入口与热沥青输送管连接，热沥青输送管上设置有加热管，连接口与缸体连接，喷嘴阀块内设置有波纹管，活塞杆的自由端可伸至波纹管内，且波纹管可抵接于喷口上；喷嘴设置于喷嘴阀块的喷口上。本发明还公开了一种同步洒布热沥青摊铺机。
Description
技术领域
本发明涉及热沥青设备领域，特别是涉及一种文氏效应热沥青喷嘴组件及同步洒布热沥青摊铺机。
背景技术
热沥青，是指包括但不限于道路石油沥青、聚合物改性沥青、橡胶沥青等需要经过加热以达到工作和易性的沥青及其制品，即热沥青需经过加热，温度达到130-180℃，使其成流动状态，达到在工程上用于喷洒、泵送或与矿料拌和的性质。热沥青不包括在常温下呈液态的乳化沥青。通常，热沥青在洒布时的动力粘度为1.5-3.5Pa.s，相比于乳化沥青的粘度为0.1-0.3Pa.s，相者相差10倍以上，热沥青更为粘稠。
在沥青路面施工中，粘层、透层、封层广泛存在于沥青路面的结构当中，这些层一般都是洒布一层薄薄的热沥青或者乳化沥青，其作用主要是增强其上、下结构层的粘结力、防水、防止裂缝等功效。在常规的施工中，粘层、透层、封层的沥青洒布，通常是使用专用的沥青洒布车实现，由于沥青洒布车在施工时行走的速度比较快，通常可以达到20Km/h以上的速度，因此，要洒布一定数量的沥青(比如：1.0Kg/m2)，那么单位时间内的洒布量则相对比较大，此时使用压力泵连续喷洒就可使沥青获得理想的雾化效果，技术上相对简单、容易。
随着技术的进步，一体化同步洒布摊铺机的出现，把粘层(或封层)沥青的洒布与热拌沥青混合料的摊铺整合到同一部摊铺机上实现，避免了先用专用沥青洒布车先洒布粘层(或封层)，待这道工序完成后再使用普通沥青摊铺机铺筑沥青混合料层的烦锁与不利。同步施工对比传统施工方法，具有加快施工速度、简便施工程序、避免了两道施工工序所造成的交叉污染与破坏等不利影响、增加层间粘结力的优势。
然而，目前国内或国外投放到市场上的只有同步洒布乳化沥青的摊铺机，更具优势的具有同步洒布热沥青功能的摊铺机尚在研究当中。
专门的沥青洒布车与一体化沥青同步摊铺机所洒布的沥青喷洒技术问题是不一致的，这主要是两者所处的环境不同-行走速度。如上文所述，沥青洒布车施工时的行走速度可达20Km/h以上，折合300m/min以上。而摊铺机在施工时的行走速度一般为3-15m/min，所以沥青洒布车的速度是摊铺机速度的20倍以上。按照我国相关的技术规范或实际技术要求，粘层、封层的洒布量一般为0.3-1.2Kg/m2，这不会因为洒布设备的不同而改变。因此沥青洒布车要实现上述洒布量时，由于行走速度快，那么在单位时间内所需要喷洒的量也相应的要求大，在这种情况下，喷嘴的开口相对较大，使用压力泵连续喷洒就可使沥青获得理想的雾化效果，使得粘层或封层洒布均匀，技术上相对简单、容易。
具有同步沥青洒布功能的摊铺机，由于行走速度对比沥青洒布车非常慢，在单位面积洒布量不变的情况下，那么单位时间内的洒布量则非常小，因此要实现沥青良好的洒布雾化效果，则需要采取不同的技术手段。
同步洒布乳化沥青的摊铺机，由于乳化沥青在常温下的动力粘度较低，约为0.1-0.3Pa.s之间，流动性非常好，在工作时不易堵塞喷嘴，因此，即使使用与乳化沥青洒布车性能相同的连续性压力泵，喷嘴开孔比较小的情况下也可以实现单位时间内的小量洒布，同时保证雾化效果。
专利号为CN203583323U的中国发明专利公开了一种沥青洒布摊铺机用脉冲喷洒控制组件，该控制组件的主要技术特点是气缸在脉冲信号的作用下带动气缸的活塞杆实现“伸”、“缩”动作，实现类似间断性泵的作用，使乳化沥青产生压力，从而实现喷洒效果。该组件无法用来喷洒热沥青，原因主要有三方面：1、工作温度低。乳化沥青通常是在常温下使用，部分乳化沥青因工程需要，会加温至一定程(如80℃)使用，以增加破乳速度，但乳化沥青是沥青的水溶液，达到100℃时即沸腾，无法使用，所以其工作温度最高时不能达到沸腾温度，因此，在这种温度条件下，对组件的材料要求是不同的。该专利所提及的氟橡胶，此类材料型号较多，工作温度不高于100℃时，能达到稳定的使用状态，但如果工作温度为130-180℃，则不一定保证能达到稳定的使用状态。2、没有保温装置。热沥青在使用完毕后，必然有有部分残存在组件的缝隙、边角部位，待温度自然降到常温后，这些残存的沥青就变成了固态或半固态，堵塞渠道，以至于无法再次使用。3、喷洒介质粘度低。如上文所述，乳化沥青比热沥青在工作时的粘度低10倍以上，热沥青更为粘稠。由于该组件没有在喷洒介质(热沥青或乳化沥青)内部注入压缩气体，所产生的压力较小，将难以实现良好的雾化效果，不能达到工程上的技术要求。
热沥青洒布喷嘴的开孔较大，否则非常容易造成喷嘴堵塞。喷嘴开孔较大时，单位时间内喷洒的沥青较多，现有技术的同步洒布摊铺机对热沥青的洒布量很难进行精准控制，热沥青洒布作业要实现在单位时间内较小的喷洒量且要形成良好的雾化效果非常因难。因此，要想使热沥青得到良好的雾化效果，就必须使用新的原理。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种结构简单、喷洒介质粘度大、单位时间喷洒量小、洒布雾化效果好、控制精确的文氏效应热沥青喷嘴组件及同步洒布热沥青摊铺机。
本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件包括气缸、电磁阀、喷嘴阀块和喷嘴；
所述气缸具有缸体、活塞、活塞杆和弹簧，所述活塞滑动设置于所述缸体内，所述活塞杆与所述活塞连接，所述弹簧与所述活塞杆分设于所述活塞的两侧且所述弹簧与所述活塞连接；
所述缸体开设有用于引入压缩空气的通气孔；所述活塞杆自其中部向其自由端开设有沿其轴向的第一通孔，所述活塞杆的侧壁上还开设有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔连通，所述第二通孔随所述活塞杆的移动可与所述通气孔连通或断开连通；
所述电磁阀与所述缸体的通气孔连通；
所述喷嘴阀块具有沥青入口、连接口和喷口，所述连接口与所述喷口共线，所述沥青入口、连接口和喷口之间形成热沥青存储腔；
所述喷嘴阀块的沥青入口与热沥青输送管连接，所述热沥青输送管上设置有加热管，所述连接口与所述缸体连接，所述热沥青存储腔内设置有波纹管，所述波纹管的端部固定于所述连接口处，所述活塞杆的自由端可伸至所述波纹管内，且所述波纹管可抵接于所述喷口上；
所述喷嘴设置于所述喷嘴阀块的喷口上。
本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件在初始状态下，弹簧把活塞、活塞杆向一侧压迫，使连接活塞杆的波纹管抵接于喷口上，此时第二通孔与通气孔断开连通，喷嘴处于关闭状态；当电磁阀打开，向缸体中通入压缩空气时，在空气的压力下，推动活塞向弹簧一侧移动，同时压缩弹簧使弹簧增加储蓄势能，当活塞继续移动并使第二通孔与通气孔连通，压缩空气沿着第二通孔进入第一通孔快速喷射，当进入到喷嘴阀块时，与热沥青存储腔内的热沥青瞬间混合并从喷嘴喷出，与之同步，在活塞向弹簧一侧移动时，波纹管也随之与喷口分离，喷口打开，热沥青存储腔内的热沥青填充至喷口周围；当缸体内的压缩空气沿着第二通孔进入第一通孔后，压缩空气向喷口喷出，并使喷口周围形成负压吸附作用，从而将热沥青吸附到喷洒气流中，压缩空气与热沥青混合后同步喷出，实现文氏效应；当电磁阀关闭，缸体内的气体压力下降，弹簧在势能的作用下将活塞连同活塞杆、波纹管一同推移，直到使波纹管抵接至喷口上，喷嘴关闭，气体经电磁阀和活塞杆的第一通孔共同排出，恢复初始状态。
在要求单时间内喷洒量很小的条件下，活塞杆的第一通孔引入的压缩空气混入，压缩空气从第一通孔喷出时，第一通孔的开口附近会产生低压吸附作用，也就是我们通常说的文氏效应，从而使热沥青在没有压力的情况下被吸附到喷洒气流中，形成非常好的喷洒效果。
热沥青在喷嘴阀块内形成喷洒要求的形状，使热沥青雾化，以形成良好的喷洒效果；电磁阀的开关频率可以控制喷嘴的开启和关闭时间比，从而调节热沥青的洒布量。
进一步优选地，所述第二通孔沿所述活塞杆的径向开设。将所述第二通孔沿所述活塞杆的径向开设可以增加所述第二通孔与所述第一通孔的连通效果。
进一步优选地，所述喷嘴阀块的连接口处还设置有密封圈，所述波纹管的端部将所述密封圈压紧。设置密封圈可以增加喷嘴阀块的连接口的密封性。
进一步优选地，所述电磁阀通过过渡接头与所述缸体的通气孔连通。通过过渡接头将所述电磁阀和所述缸体的通气孔连通，可以使二者连接的更牢固，密封性更好。
进一步优选地，所述电磁阀为频率为0.1-50Hz的中低频电磁阀。频率为0.1-50Hz的中低频电磁阀可以在适合的频率下运行，实现对热沥青的脉冲喷洒。
进一步优选地，所述压缩空气的压力为0.2-1.0MPa。
进一步优选地，所述热沥青输送管输送至所述喷嘴阀块的沥青入口的热沥青温度为130-180℃。
进一步优选地，所述波纹管为聚四氟乙烯波纹管。聚四氟乙烯波纹管具有很强的抗氧化性、抗燃性和抗酸碱性，且具有优良的挠性和弹性。
相对于现有技术，本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件在要求单时间内喷洒量很小的条件下，活塞杆的第一通孔引入的压缩空气混入，压缩空气从第一通孔喷出时，第一通孔的开口附近会产生低压吸附作用，也就是我们通常说的文氏效应，从而使热沥青在没有压力的情况下被吸附到喷洒气流中，形成非常好的喷洒效果。
热沥青在喷嘴阀块内形成喷洒要求的形状，使热沥青雾化，以形成良好的喷洒效果；电磁阀的开关频率可以控制喷嘴的开启和关闭时间比，从而调节热沥青的洒布量。
本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件具有结构简单、喷洒介质粘度大、单位时间喷洒量小、洒布雾化效果好、控制精确等特点。
本发明还进一步提供了一种同步洒布热沥青摊铺机，包括上述任一项所述的文氏效应热沥青喷嘴组件。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件优选结构的结构示意图。
具体实施方式
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念。因此，有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
请参阅图1，图1是本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件优选结构的结构示意图。本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件包括气缸1、电磁阀2、喷嘴阀块3和喷嘴4。
具体地，所述气缸1具有缸体11、活塞12、活塞杆13和弹簧14，所述活塞12滑动设置于所述缸体11内，所述活塞杆13与所述活塞12连接，所述弹簧14与所述活塞杆13分设于所述活塞12的两侧且所述弹簧14与所述活塞12连接。
所述缸体11开设有用于引入压缩空气的通气孔110；所述活塞杆13自其中部向其自由端开设有沿其轴向的第一通孔131，所述活塞杆13的侧壁上还开设有第二通孔132，所述第二通孔132与所述第一通孔131连通，所述第二通孔132随所述活塞杆13的移动可与所述通气孔110连通或断开连通。
所述电磁阀2与所述缸体11的通气孔110连通。
所述喷嘴阀块3具有沥青入口31、连接口32和喷口33，所述连接口32与所述喷口33共线，所述沥青入口31、连接口32和喷口33之间形成热沥青存储腔。
所述喷嘴阀块3的沥青入口31与热沥青输送管8连接，所述热沥青输送管8上设置有加热管9，所述连接口32与所述缸体11连接，所述喷嘴阀块3内设置有波纹管5，所述波纹管5的端部固定于所述连接口32处，所述活塞杆13的自由端可伸至所述波纹管5内，且所述波纹管5可抵接于所述喷口33上。
所述喷嘴4设置于所述喷嘴阀块3的喷口33上。
优选地，本实施例的所述第二通孔132沿所述活塞杆13的径向开设。将所述第二通孔132沿所述活塞杆13的径向开设可以增加所述第二通孔132与所述第一通孔131的连通效果。
所述喷嘴阀块3的连接口32处还设置有密封圈6，所述波纹管5的端部将所述密封圈6压紧。设置密封圈6可以增加喷嘴阀块3的连接口32的密封性。
本实施例的所述电磁阀2通过过渡接头7与所述缸体11的通气孔110连通。通过过渡接头7将所述电磁阀2和所述缸体11的通气孔110连通，可以使二者连接的更牢固，密封性更好。
所述电磁阀2优选地选用频率为0.1-50Hz的中低频电磁阀。频率为0.1-50Hz的中低频电磁阀可以在适合的频率下运行，实现对热沥青的脉冲喷洒。
优选地，所述电磁阀2引入的压缩空气的压力可以在0.2-1.0MPa之间。
所述热沥青输送管8输送至所述喷嘴阀块3的沥青入口31的热沥青温度为130-180℃，加热管9使热沥青存储腔内的热沥青、所述喷嘴阀块3及所述喷嘴4保持在温度130-180℃，并热力溶解所述喷嘴阀块3及所述喷嘴4内的过往残存的冷却凝固沥青，使渠道畅通。
本实施例的所述波纹管5优选地选用聚四氟乙烯波纹管。聚四氟乙烯波纹管具有很强的抗氧化性、抗燃性和抗酸碱性，且具有优良的挠性和弹性，其最高工作温度为250℃，大于热沥青温度。
需要指出的是，本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件尤其适用于热沥青的洒布作业。
本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件的工作原理：
(1)初始状态下，弹簧14把活塞12、活塞杆13向一侧压迫，使连接活塞杆13的波纹管5抵接于喷口33上，此时第二通孔132与通气孔110断开连通，喷嘴4处于关闭状态。
(2)当电磁阀2打开，向缸体11中通入压缩空气时，在空气的压力下，推动活塞12向弹簧14一侧移动，同时压缩弹簧14使弹簧14增加储蓄势能，当活塞12继续移动并使第二通孔132与通气孔110连通，压缩空气沿着第二通孔132进入第一通孔131快速喷射，当进入到喷嘴阀块3时，与热沥青存储腔内的热沥青瞬间混合并从喷嘴4喷出，与之同步，在活塞12向弹簧14一侧移动时，波纹管5也随之与喷口33分离，喷口33打开，热沥青存储腔内的热沥青填充至喷口33周围。
(3)当缸体11内的压缩空气沿着第二通孔132进入第一通孔131后，压缩空气向喷口33喷出，并使喷口33周围形成负压吸附作用，从而将热沥青吸附到喷洒气流中，压缩空气与热沥青混合后同步喷出，实现文氏效应。
(4)当电磁阀2关闭，缸体11内的气体压力下降，弹簧14在势能的作用下将活塞12连同活塞杆13、波纹管5一同推移，直到使波纹管5抵接至喷口上，喷嘴4关闭，气体经电磁阀2和活塞杆13的第一通孔131共同排出，恢复初始状态。
本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件适合应用于具有同步洒布热沥青功能的摊铺机。
实践证明，使用本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件，通过输入压力为0.2-1.0MPa的空气，使用频率为0.1-50Hz的中低频电磁阀，借助加热管9使热沥青保温并溶解喷嘴阀块3及喷嘴4内的过往残存的固态沥青，在行走速度为3-15m/min的条件下，可以使动力粘度为1.5-3.5Pa.s的热沥青实现0.3-1.2Kg/m2的喷洒量及良好的雾化效果，满足工程上的技术要求。
相对于现有技术，本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件在要求单时间内喷洒量很小的条件下，活塞杆的第一通孔引入的压缩空气混入，压缩空气从第一通孔喷出时，第一通孔的开口附近会产生低压吸附作用，也就是我们通常说的文氏效应，从而使热沥青在没有压力的情况下被吸附到喷洒气流中，形成非常好的喷洒效果。
热沥青在喷嘴阀块内形成喷洒要求的形状，使热沥青雾化，以形成良好的喷洒效果；电磁阀的开关频率可以控制喷嘴的开启和关闭时间比，从而调节热沥青的洒布量。
本发明的文氏效应热沥青喷嘴组件具有结构简单、喷洒介质粘度大、单位时间喷洒量小、洒布雾化效果好、控制精确等特点。
本发明的同步洒布热沥青摊铺机，包括本实施例所述的文氏效应热沥青喷嘴组件。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种文氏效应热沥青喷嘴组件，其特征在于：包括气缸、电磁阀、喷嘴阀块和喷嘴；
所述气缸具有缸体、活塞、活塞杆和弹簧，所述活塞滑动设置于所述缸体内，所述活塞杆与所述活塞连接，所述弹簧与所述活塞杆分设于所述活塞的两侧且所述弹簧与所述活塞连接；
所述缸体开设有用于引入压缩空气的通气孔；所述活塞杆自其中部向其自由端开设有沿其轴向的第一通孔，所述活塞杆的侧壁上还开设有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔连通，所述第二通孔随所述活塞杆的移动可与所述通气孔连通或断开连通；
所述电磁阀与所述缸体的通气孔连通；
所述喷嘴阀块具有沥青入口、连接口和喷口，所述连接口与所述喷口共线，所述沥青入口、连接口和喷口之间形成热沥青存储腔；
所述喷嘴阀块的沥青入口与热沥青输送管连接，所述热沥青输送管上设置有加热管，所述连接口与所述缸体连接，所述热沥青存储腔内设置有波纹管，所述波纹管的端部固定于所述连接口处，所述活塞杆的自由端可伸至所述波纹管内，且所述波纹管可抵接于所述喷口上；
所述喷嘴设置于所述喷嘴阀块的喷口上；
所述第二通孔沿所述活塞杆的径向开设。
2.根据权利要求1所述的文氏效应热沥青喷嘴组件，其特征在于：所述喷嘴阀块的连接口处还设置有密封圈，所述波纹管的端部将所述密封圈压紧。
3.根据权利要求1或2所述的文氏效应热沥青喷嘴组件，其特征在于：所述电磁阀通过过渡接头与所述缸体的通气孔连通。
4.根据权利要求1或2所述的文氏效应热沥青喷嘴组件，其特征在于：所述电磁阀为频率为0.1-50Hz的中低频电磁阀。
5.根据权利要求1或2所述的文氏效应热沥青喷嘴组件，其特征在于：所述压缩空气的压力为0.2-1.0MPa。
6.根据权利要求1或2所述的文氏效应热沥青喷嘴组件，其特征在于：所述热沥青输送管输送至所述喷嘴阀块的沥青入口的热沥青温度为130-180℃。
7.根据权利要求1或2所述的文氏效应热沥青喷嘴组件，其特征在于：所述波纹管为聚四氟乙烯波纹管。
8.一种同步洒布热沥青摊铺机，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述的文氏效应热沥青喷嘴组件。
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