CN110106770B - 一种废旧沥青混合料集料低损伤分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种废旧沥青混合料集料低损伤分离装置。低损伤分离装置由纵横切割机、双辊分离机、储料仓、控制系统组成。纵横切割刀对回收大块状废旧沥青混凝土块进行等体积细化切割，双辊分离机实现对小体积的废旧沥青混凝土块挤压分离，储料仓实现储料、出料、隔离刺激性气味的功能，控制系统实现对废旧沥青混合料加热、切块、分离、筛选的整个操作流程的控制。该装置不但可实现废旧沥青混合料集料的低损伤分离，降低粗集料的破碎和细化，而且提高废旧沥青混合料集料利用的有效性，同时还没有噪音、灰尘，不会造成二次污染，通过控制系统在液晶显示屏上操作，方便简单。

Description

一种废旧沥青混合料集料低损伤分离装置

技术领域

本发明涉及一种废旧沥青混合料集料低损伤分离装置，这种分离装置能实现对道路废旧沥青混合料集料低损伤化切割、破碎以及分离，同时又可以提高RAP中集料之间的分离效果、降低旧沥青的损伤程度以及减少沥青、石料等不可再生资源的浪费。

背景技术

改革开放初期，我国经济持续快速发展，群众出行需求日益旺盛，国内外贸易规模不断扩大，但公路基础设施建设不能持续满足全社会生产流通和局部地区经济社会稳定发展，为破解公路基础设施所带来的瓶颈制约，国家加大对公路的修建力度。据《统计公报》数据显示，1988年，我国内地第一条高速公路上海至嘉定高速公路建成通车，2014年全国公路总里程达到446.39万公里，而高速公路通车里程已达10.6万公里，已经超越了美国的9.2万公里，居世界第一，到2017年末，全国公路总里程达到477.35万公里，是1984年末的5.2倍。其中高速公路就已达到13.65万公里。短短30年时间，我国公路建设突飞猛进，现如今通车里程已跃居世界第一，然而随着我国公路快速发展，环境保护、资源节约理念渐渐成为人们热烈讨论的话题。由于沥青混凝土路面相较于其他路面而言，它具有施工维修方便、行车舒适性好、延长轮胎使用寿命、节省燃油、快速开放交通等优势，几乎所有的公路都采用沥青混凝土路面，亦或者在原来的水泥、砂石路面上的更新加铺新的沥青混凝土罩面。据相关资料统计，2017年年底，我国四级及以上等级公路里程已达433.86万公里，占公路总里程90.9％，几乎都采用沥青混凝土路面，并且这一比值随沥青路面技术发展逐年渐增大。

根据我国沥青路面设计规范可知，我国沥青混凝土路面的设计年限为8～15年，但是随着城市规模不断扩大、重载交通比率不断增加、交通量增长率不断提高，沥青路面实际的使用年限一般不足10年，由于某些气候环境恶劣地区，沥青混凝土路面在早期时就呈现破坏状态，实际使用5～6年就需维修改造，有的甚至运营2～3年就开始出现裂缝、坑槽等破坏，这意味着每年将有大量的沥青路面需要进行大修、翻修甚至改建。在90年代中后期，随着早期修建的沥青路面进入大规模修建及修复阶段，此后，每年约有12％的沥青路面需要大修、翻修，废旧沥青混合料废弃量将达到每年220万吨之巨，而这个数字是以每年约15％的速度增长的，到2010年大、中修产生的废旧沥青混合料就达到数千万吨。对于翻挖、铣刨、翻修所产生的废旧沥青混合旧沥青混合料，大部分都是堆积在道路两侧和其它固定场地，或当作垃圾填埋废弃，这样既污染环境，又浪费了宝贵的资源。一方面沥青为气味较重的难降解物质，将造成周边环境严重污染；另一方面大量开采新石料，会导致森林植被减少，水土流失等，严重破坏生态环境，且造成资源的极大浪费，若通过再生利用则每年可节约材料费15亿元之多。因此，沥青混凝土再生技术的研究、推广和相关专用设备的开发，是符合我国道路可持续发展战略的重要手段，对降低建设成本、保护生态环境以及对我们国家的资源节约型、环境友好型的两型社会和可持续发展公路建设都有极大的意义，这将也是未来道路沥青路面技术发展的必然趋势。

沥青路面再生利用技术是将需要翻修或废弃的旧沥青路面进行铣刨、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青、新集料等按一定比例重新拌和成混合料，满足一定的路用性能后重新铺筑于路面的一整套工艺，而这种工艺的新料部分利用以及现场的摊铺碾压施工工艺基本上相同，其差异来主要自于对旧料的回收和处理工艺。目前我国对废旧沥青混合料回收的处理方式是通过铣刨机对废旧沥青路面进行铣刨回收，然后将回收旧料在破碎机的作用下破碎使粒径达到要求粒径以下，这样的回收方式容易破坏原沥青混合料中石料的级配，矿质颗粒都明显地发生破碎，矿粉有不同程度的缺失，从而在实际回收RAP生产过程中产生着许多变异性无法确保再生沥青混合料的性能。近年来许多人对原路面材料进行回收、原材料回收状态对新沥青混合料的影响展开研究并取得突破性的结果。周水文、张晓华等人就RAP的集料密度进行实验发现，分离方法、老化程度对RAP有着重要影响，毛体积密度(G_sb)影响远大于集料密度，不同分离方法对矿料间隙率(VMA)造成不同的偏差，而这些都受RAP掺量的影响。

目前我国回收废旧沥青混合料的设备主要是铣刨机。铣刨机是沥青混凝土路面养护施工的主要设备之一，主要用于公路、城镇道路、机场、货场等沥青混凝土面层的开挖翻新，也可以用于清除路面拥包、油浪、网纹、车辙等缺陷，还可用来开挖路面坑槽及沟槽，以及水泥路面的拉毛及面层错台的铣平。采用铣刨机对原路面自动铣刨清除至指定厚度是废旧沥青路面回收的一种最普遍的方法，由于它工作效率高、施工工艺简单、铣削深度易于控制、操作方便灵活、机动性能好等而广泛用，但是，铣刨操作在现场会产生大量的粉尘且对原路面集料的破碎也比较多，不利于提高废旧沥青回收利用以及对沥青、矿料等不可再生资源的浪费，同时也对铣刨操作人员的身体健康带来不利；铣削转子是通过高速转动破碎结构层的，且对沥青混凝土路面上、中、下面层不能很好地分层，在实际回收RAP生产过程中存在着许多差异性，且传统所采用的粗犷式回收工艺对RAP级配破坏较大，这将导致RAP的性能变异性较大。为减小变异性，保持RAP级配完整性与粒径均匀性(与原路面级配相接近)，提高RAP掺配率，降低再生的难度，提高再生料的质量，需改进废旧沥青混合料的回收方式。因此本人提出了申请专利号2018105836732一种手推式沥青混凝土路面分层切割回收机和申请专利号2018105838704一种可调宽度沥青混凝土路面分层切割回收机，可实现废旧沥青混凝土面层的分层回收，提高废旧沥青混凝土材料的有效利用。由于分层切割回收机主要用于对废旧沥青路面的大块分层回收，没有考虑废旧沥青混合料集料的细化分离，因此，本发明是基于这两个发明专利的基础上进一步延伸拓展，提出了一种废旧沥青混合料集料低损伤分离装置，该装置可将前文两种分层切割回收机发明装置所回收的大块状废旧沥青混凝土块进行低损伤切割分离并回收集料，可有效提高RAP中集料之间的分离效果、降低废旧沥青混合料的损伤程度、减少沥青、石料等不可再生资源的浪费。

发明内容：本发明是提出一种废旧沥青混合料集料低损伤分离装置。

本发明的目的是通过如下方式实现的：废旧沥青混合料集料低损伤分离装置由纵横切割机、双辊分离机、储料仓、控制系统组成。纵横切割机对回收大块状废旧沥青混凝土块进行等体积细化切割分离，双辊分离机实现对小体积的废旧沥青混凝土块挤压分离，储料仓实现储料、送料、隔离刺激性气味的功能，控制系统实现对废旧沥青混合料加热、切块、分离的整个低损伤分离操作流程的控制。控制系统位于储料仓机箱上方，其上装载有电源开关、液晶显示屏、电路控制板、温度传感器、温度控制器、动力加载驱动控制设备、定时控制设备、振动筛选控制设备，可实时调节RAP低损伤回收时的加热温度、动力加载速率和力度以及振动筛选频率，以便于提高回收废旧沥青混合料的工作效率。液晶显示屏上可进行RAP集料低损伤分离时的操作以及可呈现纵横切割机机箱内的温度显示、双辊分离机破碎分离废旧沥青混合料的时间和破碎力度、振动筛选时的时间和振动频率等显示。温度控制器控制微波加热装置的预热温度以及纵横切割刀切割分离前后所需温度，而温度传感器感知机箱内的温度变化，并将温度变化转换为电信号在液晶显示屏上显示，动力加载驱动设备则为纵横切割刀、双辊分离机和螺旋输送送机的操作施加动力，而振动筛选设备实现回收废旧沥青混合料的筛选功能。纵横切割机为箱型结构，机箱壳内两侧设置微波加热装置，其能在短时间内对废旧沥青混凝土较深内部进行均匀加热且造成的老化程度较小，而且还不会降低旧沥青的性能，可起到较好的低损伤加热效果；机箱内壳下部是格网形式的组合切割刀结构，其由切割刀面板、切割刀升降装置以及纵横排列的切割刀刀刃组成，可对回收大块状废旧沥青混凝土块进行细化的低损伤切割，切割刀下部机箱内壁两侧分别设置单轴摆动砧板，可实现单轴摆动砧板0至30°的范围单轴偏转以便于将已切割完成的废旧沥青混凝土通过大敞口物料通过口滑动到双辊分离机内；双辊分离机位于纵横切割刀的下方，其由橡胶破碎齿双辊分离机、螺旋输送机以及振动筛选网组成。橡胶破碎齿双辊分离机由两个外壁设有橡胶破碎齿及固定于机箱壁的旋转辊轮组成(所述旋转辊轮为同一水平对称排列于螺旋输送机两侧)，其破碎齿利用橡胶材料的高弹性可逆变形性能，通过破碎齿与RAP之间的挤压作用来达到降低旧料损伤、减少集料损耗的目的；螺旋输送机采用垂直式螺旋输送机，其由螺旋机本体、进出料口和驱动装置组成，可对未通过振动筛选网筛选的集料再次实现物料垂直输送，振动筛选网位于螺旋输送机两侧，其工作原理为当前现有的技术，因而文中不再描述，可实现竖直方向的振筛，保证物料振动筛选更加均匀，同时避免出现多颗集料胶结在一起的情况；而通过筛选的集料掉落到储料仓内，由于考虑到结构整体性以及环境问题，将储料仓设计为封闭的箱型结构，由支撑底座、循环滚动的集料传送带和出料口组成，可实现全天候室内外工作，其工作时可避免扬尘、刺激性气味以及集料淋湿。

本发明具有如下的有益效果：

1)提高废旧沥青混凝土中旧沥青的利用率，实现废旧沥青混凝土材料分粒径分类别的再生利用。

2)有多行列切割刀同时工作，可缩短工期，提高切割分离效率。

3)采用微波加热方式，可短时间穿透至较深的废旧沥青混凝土内部形成均匀加热且造成的老化程度较小。

4)双辊分离机的破碎齿采用橡胶材料，可降低集料的破坏，减少沥青、石料等不可再生资源的浪费。

5)螺旋输送机配合双辊分离机工作，可提升废旧沥青混合料的细化分离效果。

6)整个废旧沥青混合料颗粒回收过程都是在控制系统中操作，便于及时控制，减少误差。

7)没有噪音、灰尘、刺激气味传递到外界环境中，不会造成二次污染。

附图说明：下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种废旧沥青混合料集料低损伤分离装置的外部轮廓示意图。

图2是本发明一种废旧沥青混合料集料低损伤分离装置的剖切立面图。

图3是本发明纵横切割刀组合切割刀的结构示意图。

图4是本发明纵横切割刀组合切割刀的结构仰视图。

图5是本发明图1的A-A截面双辊分离机结构的立面剖视图。

图6是本发明螺旋输送机结构的剖切示意图。

图7是本发明振动筛选网的结构示意图。

图8是本发明双辊分离机橡胶破碎齿的结构示意图。

图9是本发明操作系统的平面图。

图中1.进料口 2.纵横切割机 21.纵横切割刀组合结构 211.切割机面板 212.切割机升降装置 22.单轴摆动砧板 221.单轴摆动轴承 23.微波加热装置 231.温度传感器24.物料通过口 3.双辊分离机 31.双辊分离机组合结构 311.辊轮轴 312.橡胶破碎齿3121.橡胶破碎齿金属杆轴 3122.橡胶破碎齿橡胶齿头 3123.橡胶破碎齿接头 313.辊轮驱动装置 32.螺旋输送机组合结构 321.输送机进料口 322.输送机出料口 323.输送机外壳 324.垂直轴承 325.螺旋叶 326.螺旋驱动装置 327.物料排出螺旋叶 33.振动筛选网331.振动装置 4.储料仓 41.集料传送带 5.控制系统 51.电源开关 52.工作状态显示灯53.液晶显示屏 54.温度控制显示键 55.切割机工作显示键 56.双辊分离机工作显示键57.单轴摆动砧板工作显示键 58.振动筛选网工作显示键 6.出料口 7.支撑底座。

具体实施方式：如图1所示，本发明是一种废旧沥青混合料集料低损伤分离装置。其工作分为二个阶段。

第一阶段：切割分离的初步低损伤分离阶段。如图9所示，首先通过操作系统5中液晶显示屏53打开电源开关51，然后在温度控制显示键54上调整微波加热装置23的工作参数来对纵横切割机机箱内进行预热准备工作，这样有利于短时间对废旧沥青混凝土内部形成均匀加热且微波加热对废旧沥青混凝土造成的老化程度比较小，不会损害旧沥青的性能，同时在预热过程中还可以对纵横切割刀体进行加热，可提高切割分离效率。下一步将回收的大块状废旧沥青混凝土从进料口1推入切割机机箱内，待大块状废旧沥青混凝土滑动到水平状态的单轴摆动砧22上时，等待几分钟，此时微波加热装置23须对冷冻、硬块的废旧沥青混凝土进行均匀加热以便于提高切割分离的工作效率。下一步打开纵横切割机工作显示键55和单轴摆动砧板工作显示键57，此时纵横切割刀组合结构21在纵横切割机升降装置212竖向驱动下，对已软化废旧沥青混凝土进行初步等体积细化切割分离的工作，然后单轴摆动砧板在驱动装置的作用下单侧向下30°倾斜，将已完成切割的废旧沥青混凝土从大敞口的物料通过口24滑动到双辊分离机3内。

第二阶段：破碎分离的二次低损伤分离阶段。在液晶显示屏53的界面打开破碎机工作显示键56。进入到双辊分离机3内的小块状软化废旧沥青混凝土在辊轮驱动装置313所控制的橡胶齿双辊破碎机上相邻间橡胶破碎齿312挤压作用下进行低损伤破碎分离工作，而破碎齿采用的橡胶材料具有高弹性可逆变形性能，其与小块状废旧沥青混凝土挤压作用时不会破坏集料的整体结构，可达到降低旧料损伤、减少集料损耗的目的。此时废旧沥青混合料的集料仅仅是外部表观发生变化，而其内部中的沥青矿料等并没有发生破坏或者是较低损伤的破坏。下一步打开振动标准筛工作显示键58，此时位于螺旋输送机两侧的振动筛选网对第二次低损伤破碎分离的废旧沥青混合料进行筛选选择工作，如果废旧沥青混合料没有通过振动筛选网33的筛选作用，只能通过输送机进料口321进入到螺旋输送机32内，在螺旋驱动装置313的驱动作用下，旧料输送到螺旋输送机最上方被物料排出螺旋叶327从输送机出料口322甩出，至双辊分离机内重复上一步操作直到满足振动筛选网33的筛选要求为止，而通过筛选要求的废旧沥青混合料进入到储料仓4内，在集料传送带41的驱动作用下通过出料口6，从而回收到所需的低损伤废旧沥青混合料集料。

Claims (3)

1.一种废旧沥青混合料集料低损伤分离装置，其特征在于：低损伤分离装置由纵横切割机、双辊分离机、储料仓、控制系统组成，纵横切割机为箱型结构，纵横切割机机箱壳内两侧设置微波加热装置，纵横切割机机箱壳下部是格网形式的组合切割刀结构，由切割刀面板、切割刀升降装置以及纵横排列的切割刀刀刃组成，先将纵横切割机机箱内预热，然后将大块废旧沥青混凝土从纵横切割机机箱侧面的进料口推入纵横切割机机箱内，再加热到废旧沥青混凝土块呈软化状，这时纵横切割刀对其进行等体积细化切割分离，再将废旧沥青混凝土小块通过纵横切割机下部机箱内壁两侧分别设置的单轴摆动砧板滑落到双辊分离机内；双辊分离机位于单轴摆动砧板的下方，由橡胶破碎齿双辊分离机、螺旋输送机以及振动筛选网组成，螺旋输送机位于橡胶破碎齿双辊分离机之间，振动筛选网位于螺旋输送机两侧，橡胶破碎齿双辊分离机包括外壁的橡胶破碎齿及固定于双辊分离机机箱壁的旋转辊轮，将小块的沥青混凝土挤压分离成外部裹附没有发生破坏的沥青的粗细集料，集料通过振动筛选网落到储料仓，螺旋输送机采用垂直样式，由螺旋机本体、进出料口和驱动装置组成，可对未通过振动筛选网筛选的集料实现物料垂直输送到双辊分离机进行循环挤压分离；储料仓位于分离装置的最低端，为封闭的箱型结构，由支撑底座、循环滚动的集料传送带和出料口组成；控制系统位于储料仓机箱上方，包括电路控制板、温度控制器、定时控制设备、动力加载驱动控制、振动筛选控制设备以及液晶显示屏，液晶显示屏上有电源开关、工作状态显示灯、温度控制显示键、切割机工作显示键、双辊分离机工作显示键、单轴摆动砧板工作显示键、振动筛选网工作显示键，可实时调节废旧沥青混合料低损伤分离时的加热温度、动力加载速率和力度以及振动筛选频率。

2.根据权利要求1所述的废旧沥青混合料集料低损伤分离装置，其特征在于：纵横切割机下部机箱内壁两侧分别设置单轴摆动砧板，两摆动砧板长度同切割刀机箱长度，宽度为一半切割刀机箱宽度，可绕单轴摆动轴承转动，通过控制系统可实现0至30°范围内的单轴偏转，水平时作为大块废旧沥青混凝土的切割平台，切割后偏转卸料小块废旧沥青混凝土。

3.根据权利要求1所述的废旧沥青混合料集料低损伤分离装置，其特征在于：纵横切割机机箱壳内两侧设置的微波加热装置，对废旧沥青混凝土均匀加热，目的是软化废旧沥青混凝土块，不会损害旧沥青的性能，同时可以对纵横切割刀体进行加热，以便于提高切割分离的工作效率。

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