CN110258274B - 具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机 - Google Patents

Abstract

一种具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机，气压系统由空压机、储气罐、安全阀、调压阀、二位四通手动换向阀、二位五通气控换向阀、二位二通机控换向阀、气缸、空气喷头等组成；液压系统由单向阀、溢流阀、球阀、蓄能器、沥青液压缸和流量自适应沥青喷头等组成；气缸活塞杆与沥青液压缸活塞杆固连，气缸带动沥青液压缸工作；流量自适应沥青喷头为：喷管经复位弹簧安装在导向支撑架上，导向支撑架通过双连杆与流量控制阀连接。本发明能够在不扩缝的情况下，对小裂缝进行吹缝和高压沥青喷射灌缝，且沥青喷射流量根据裂缝宽度自适应调节，具有工作效率更高、节省用料等特点。

Description

具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机

技术领域

本发明涉及用于路面养护的沥青灌缝装置，具体为一种具有沥青流量自适应增压喷射功能的灌缝机。

背景技术

裂缝是沥青路面的各类损害中最常见，最易发生的早期病害之一，并且会随着时间的增长而加重。雨水会通过裂缝渗透进地基中使地基变得松散，沥青路面在过往车辆的变化载荷下受力不均产生破坏，裂缝严重影响道路的使用寿命和通行质量。及时修补路面上的裂缝能遏制路面进一步地损坏，路面早期裂缝的宽度一般较小，目前，针对路面早期产生的小裂缝通常采用先扩缝再修补的方法，扩缝不仅增加了路面裂缝修补的成本，扩缝本身也会对路面造成二次损坏，且扩缝后的裂缝壁面过于平整，降低了沥青对裂缝壁面的粘附作用。

中国专利文献公开“节能型沥青灌缝机的沥青熔化箱结构”（CN102864734A）该灌缝机主要由机架、液化气罐搭载箱、液化气燃烧机构、熔化沥青引出箱、沥青搅扰机构和灌缝机构等组成，它采用液化气把沥青加热熔化成液体，再由灌缝机构用于路面裂缝的灌注修补。它不具有灌注压力、灌注流量的控制手段，仅靠人眼判断而进行沥青灌注操作，因而，存在沥青流量不能根据裂缝大小而自行调整的缺点。

现有灌缝机的灌缝压力较小，不能直接对小裂缝进行有效地灌缝，在灌缝时不能灵活地根据裂缝宽度大小自适应调节沥青喷射流量，给裂缝修补过程带来了不便。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的问题而提供一种兼具吹缝和沥青加压灌注、且能根据路面裂缝大小自动进行沥青灌注流量调整的具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机。

本发明的目的是这样实现的：一种具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机，由气压系统、液压系统以及流量自适应喷头组成；

气压系统：由电机驱动的空压机出口顺次连接过滤器、储气罐、安全阀、调压阀以及二位四通手动换向阀的进气口，再由二位四通手动换向阀的第一工作口经第四球阀连接至用于吹缝的空气喷头；二位四通手动换向阀的第二工作口连接至二位五通气控换向阀的进气口，二位五通气控换向阀的两个工作口分别连接至气缸的左腔和右腔；二位四通换向阀的第二工作口连接至二位二通机控换向阀的进气口，二位二通机控换向阀的工作口和另一个二位二通机控换向阀的进气口均连接至二位五通气控换向阀的控制口；二通四位手动换向阀的第二工作口串接第一球阀后经清洗管接入液压系统中，用于对液压系统进行高压空气清洗；

液压系统：沥青液压缸与气缸二者的活塞杆同轴固定连接，沥青液压缸的左腔和右腔分别连接第一单向阀的进口和第二单向阀的进口，第一、第二单向阀的出口经管道连接第三球阀后，再经另一管道连接至流量自适应喷头，上述管道上分别经支管连接有溢流阀和蓄能器，溢流阀出口下方设置有沥青油箱，上述清洗管外端向上同时接至第三、第四单向阀的进口，第三、第四单向阀的出口分别接至沥青液压缸的左腔和右腔，上述清洗管外端向下串接第二球阀后接至另一沥青油箱；

流量自适应喷头：由喷管部件和导向支撑架组装而成，喷管部件为：喷管由上部圆筒和下部圆锥形筒体连接组成，且圆锥形筒体底部形成开口，该圆筒上部有一板状环形台肩，筒体底部外缘上均布有多个板状台肩，流量控制阀的阀杆可转动地设置在环形左肩上方的筒体上，该阀杆垂直于且相交于筒体轴心线，流量控制阀的闸板固定在该阀杆上；导向支撑架为：支撑座为圆台形筒体，圆筒体经多根支撑条与下方的支撑座连为一体，圆筒体上设有固定杆；上述喷头部件活动地套装在导向支撑架内，喷管的多个板状台肩顶压在导向支撑架的圆筒体底部，复位弹簧呈压缩状态圈套在喷管上、且位于环形台肩底面与导向支撑架的圆筒体顶面之间，第一、第二连杆的一端相互铰接，第一连杆另一端与流量控制阀的阀杆外端相固联，第二连杆另一端铰接在导向支撑架的固定杆上。

所述板状台肩为四个，支撑条为四根；所述气缸活塞面积大于沥青液压缸活塞面积。

所述环形台肩和板状台肩的外径大于等于导向支撑架的圆筒体的外径；所述第三球阀与流量自适应喷头连接的另一管道为波纹管，该波纹管与流量自适应喷头的喷管连接。

所述支撑座的圆台形筒体的上部小端外径大于圆筒体外径；所述喷管的圆筒的外径小于导向支撑架的圆筒体内径。

所述复位弹簧未受外力时，第一、第二连杆的夹角小于180°而大于140°、且流量控制阀的闸板呈关闭状态。

所述第四球阀经软管连接至空气喷头；所述导向支撑架底部安装有4个万向轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明能通过气-液增压系统使用低压空气对沥青增压输出高压沥青，实现对小裂缝在不扩缝前提下的高压沥青喷射灌缝，避免了扩缝对路面的二次损坏；通过使用增压方式，系统部分元件可在较低压力下工作，因此，元件的使用寿命可以更长；系统中使用同一空压机为吹缝和沥青加压提供动力，简化了系统配置，使系统工作效率更高；通过调节气缸进气压力，可以灵活地控制沥青喷射压力；流量自适应沥青喷头能够根据裂缝的宽度大小自适应调节沥青喷射的流量（至于沥青加热装置，属现有技术，如CN2012202126388），使补缝操作更方便，沥青用料更节省。

本发明能够在不扩缝的情况下，对小裂缝进行吹缝和高压沥青喷射灌缝，且沥青喷射流量根据裂缝宽度自适应调节，具有工作效率更高、节省用料等特点。

附图说明

图1是本发明灌缝机沥青流量自适应增压喷射系统的整体结构示意图。

图2是本发明灌缝机沥青流量自适应增压喷射系统中流量自适应沥青喷头的整体结构示意图。

图3是本发明灌缝机沥青流量自适应增压喷射系统中流量自适应沥青喷头的喷管结构示意图。

图4是本发明灌缝机沥青流量自适应增压喷射系统中流量自适应沥青喷头的导向支撑架结构示意图。

图5是本发明灌缝机沥青流量自适应增压喷射系统中流量自适应沥青喷头工作的示意图（沥青喷射前）。

图6是本发明灌缝机沥青流量自适应增压喷射系统中流量自适应沥青喷头工作的示意图（沥青喷射时）。

具体实施方式

图中：1-电机；2-空压机；2a-过滤器；3-储气罐；4-安全阀；5-调压阀；6-二位四通手动换向阀；7-二位五通气控换向阀；8-气缸；9-二位二通机控换向阀；10-另一个二位二通机控换向阀；11-沥青液压缸；12，13，14，15-第一、第三、第二、第四单向阀；16，17，21，23-第一、第二、第三、第四球阀；18-沥青油箱；18a-另一沥青油箱；19-溢流阀；20-蓄能器；22-流量自适应沥青喷头，24-空气喷头；25-导向支撑架；26-复位弹簧；27-喷管；28-流量控制阀；29，30-第一、第二连杆，31-（路面）裂缝。

图1示出，一种具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机，由气压系统、液压系统以及流量自适应喷头22组成；

气压系统：由电机1驱动的空压机2出口顺次连接过滤器2a、储气罐3、安全阀4、调压阀5以及二位四通手动换向阀6的进气口，再由二位四通手动换向阀6的第一工作口经第四球阀23连接至用于吹缝的空气喷头24；二位四通手动换向阀6的第二工作口连接至二位五通气控换向阀7的进气口，二位五通气控换向阀7的两个工作口分别连接至气缸8的左腔和右腔；二位四通换向阀6的第二工作口连接至二位二通机控换向阀9的进气口，二位二通机控换向阀9的工作口和另一个二位二通机控换向阀10的进气口均连接至二位五通气控换向阀7的控制口；二通四位手动换向阀6的第二工作口串接第一球阀16后经清洗管接入液压系统中，用于对液压系统进行高压空气清洗；

液压系统：沥青液压缸11与气缸8二者的活塞杆同轴固定连接，沥青液压缸11的左腔和右腔分别连接第一单向阀12的进口和第二单向阀14的进口，第一、第二单向阀12、14的出口经管道连接第三球阀21后，再经另一管道连接至流量自适应喷头22，上述管道上分别经支管连接有溢流阀19和蓄能器20，溢流阀19出口下方设置有沥青油箱18，上述清洗管外端向上同时接至第三、第四单向阀13、15的进口，第三、第四单向阀的出口分别接至沥青液压缸11的左腔和右腔，上述清洗管外端向下串接第二球阀17后接至另一沥青油箱18a；

流量自适应喷头：由喷管部件和导向支撑架25组装而成，喷管部件为：喷管27由上部圆筒和下部圆锥形筒体连接组成，且圆锥形筒体底部形成开口，该圆筒上部有一板状环形台肩27a，筒体底部外缘上均布有多个板状台肩27b，流量控制阀28的阀杆可转动地设置在环形左肩上方的筒体上，该阀杆垂直于且相交于筒体轴心线，流量控制阀28的闸板固定在该阀杆上；导向支撑架25为：支撑座25c为圆台形筒体，圆筒体25a经多根支撑条25b与下方的支撑座25c连为一体，圆筒体25a上设有固定杆25d；上述喷头部件活动地套装在导向支撑架25内，喷管27的多个板状台肩27b顶压在导向支撑架的圆筒体底部，复位弹簧26呈压缩状态圈套在喷管27上、且位于环形台肩27a底面与导向支撑架25的圆筒体25a顶面之间，第一、第二连杆29、30的一端相互铰接，第一连杆29另一端与流量控制阀28的阀杆外端相固联，第二连杆30另一端铰接在导向支撑架25的固定杆25d上（参见图2、图3、图4）。

清洗管外端连接在第三、第四单向阀13、15出口与第一球阀进口之间。

板状台肩27b为四个，支撑条25b为四根；所述气缸8活塞面积大于沥青液压缸11活塞面积。

环形台肩27a和板状台肩27b的外径大于等于导向支撑架25的圆筒体25a的外径；所述第三球阀21与流量自适应喷头22连接的另一管道为波纹管，该波纹管与流量自适应喷头22的喷管27连接（波纹管与喷管连接，以配合喷管的伸缩运动）。

支撑座25c的圆台形筒体的上部小端外径大于圆筒体25a外径；所述喷管27的圆筒的外径小于导向支撑架25的圆筒体25a内径。

复位弹簧26未受外力时，第一、第二连杆29、30的夹角小于180°而大于140°、且流量控制阀28的闸板呈关闭状态。

第四球阀23经软管连接至空气喷头24（便于手持软管进行吹缝操作）；所述导向支撑架25底部安装有4个万向轮。

气压系统的空压机2动力传递分四路：第一路与过滤器2a、储气罐3、安全阀4、调压阀5、二位四通手动换向阀6按顺序依次连接至空气喷头，用于吹缝；第二路与过滤器2a、储气罐3、安全阀4、调压阀5、二位四通手动换向阀6、二位五通气控换向阀7按顺序依次连接至气缸8的左右两内腔，用于驱动气缸8运动，进而带动沥青液压缸11运动；第三路与过滤器、储气罐3、安全阀4、调压阀5、二位四通手动换向阀6按顺序依次连接至二位二通机控换向阀9的P口，二位二通机控换向阀9的A口与另一个二位二通机控换向阀10的P口和二位五通气控换向阀7的控制口连接在一起，用于实现气缸8的往复运动；第四路与过滤器、储气罐3、安全阀4、调压阀5、二位四通手动换向阀6、球阀16按顺序依次连接至液压系统管路中，气压系统通过拨动二位四通手动换向阀6以及开闭相应球阀，气压系统可以实现吹缝、驱动沥青液压缸、使用压缩空气清洗液压系统管路。

沥青液压缸11左腔分别与单向阀12的P1口和单向阀13的P2口连接，沥青液压缸11的油箱分别与单向阀14的P1口和单向阀15的P2口连接，单向阀13的P1口与单向阀15的P1口通过球阀17连接至沥青油箱18，单向阀12的P2口、单向阀14的P2口、溢流阀19以及蓄能器20通过球阀共同连接至流量自适应沥青喷头22，用于沥青喷射。

如图2，图3，图4所示，本发明灌缝机沥青流量自适应增压喷射系统中的流量自适应沥青喷头，由喷管27、流量控制阀28、复位弹簧26、导向支撑架25、连杆（29，30）。具体结构如下：

流量控制阀28安装在喷管27上，喷管27安装在导向支撑架25上，导向支撑架25通过连杆29、30与流量控制阀28连接，连杆29与流量控制阀28之间为固定连接，连杆29与连杆30之间为铰接，连杆30与导向支撑架25上的杆之间为铰接，用于根据裂缝宽度大小自适应调节沥青喷射流量。

工作过程及原理：

如图1所示，灌缝前，使用高压空气吹缝清理裂缝里的杂物，启动系统，拨动二位四通手动换向阀6使之位于右位，调压阀5调节压缩空气压力，打开球阀23，压缩空气由空压机2经空气喷头24喷出，进行吹缝。吹缝完成后，将沥青喷头22对准裂缝，进行沥青增压喷射，关闭球阀16、21、23，打开球阀17，拨动二位四通手动换向阀6使之位于左位，压缩空气由空压机2经二位五通气控换向阀7输送至气缸8的某一内腔，驱动气缸8运动，气缸8的活塞杆在行程两端触发两个二位二通机控换向阀9，10，控制二位五通气控换向阀7换向，实现气缸8的往复运动，气缸8的活塞杆与沥青液压缸11的活塞杆同轴固定连接，沥青液压缸11的活塞杆随气缸8的活塞杆做往复运动，打开球阀21，调压阀5调节沥青喷射压力，在单向阀（12,13,14,15）的控制下，实现沥青从沥青油箱吸入并增压输出至流量自适应沥青喷头22，对裂缝进行灌缝。如图5所示，在进行灌缝时，将流量自适应沥青喷头22放置于裂缝31的上方，使导向支撑架25下端面与地面接触，如图6所示，向下按压喷管27直至喷管27圆锥面与裂缝30两端壁面接触，喷管27与导向支撑架25之间产生相对位移，带动连杆29、30摆动，进而打开流量控制阀28，且产生相应开度，沥青开始由喷管27喷射进裂缝30，拖动流量自适应喷头22沿裂缝轨迹移动，在按压作用下，喷管27圆锥面始终保持与裂缝两侧壁面接触，流量控制阀28的开度随裂缝宽度大小变化而改变，使沥青喷射流量自动与裂缝宽度匹配，达到节省沥青用料的目的。在灌缝工作结束后，停止对喷管27按压，在复位弹簧26的作用下，流量控制阀28关闭，沥青停止喷射。灌缝完成后，关闭球阀17、21，打开球阀16，压缩空气进入液压管路进行清洗。清洗完成后，关闭所有球阀，关闭系统。

Claims (6)

1.一种具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机，其特征在于，由气压系统、液压系统以及流量自适应喷头（22）组成；

气压系统：由电机（1）驱动的空压机（2）出口顺次连接过滤器（2a）、储气罐（3）、安全阀（4）、调压阀（5）以及二位四通手动换向阀（6）的进气口，再由二位四通手动换向阀（6）的第一工作口经第四球阀（23）连接至用于吹缝的空气喷头（24）；二位四通手动换向阀（6）的第二工作口连接至二位五通气控换向阀（7）的进气口，二位五通气控换向阀（7）的两个工作口分别连接至气缸（8）的左腔和右腔；二位四通换向阀（6）的第二工作口连接至二位二通机控换向阀（9）的进气口，二位二通机控换向阀（9）的工作口和另一个二位二通机控换向阀（10）的进气口均连接至二位五通气控换向阀（7）的控制口；二通四位手动换向阀（6）的第二工作口串接第一球阀（16）后经清洗管接入液压系统中，用于对液压系统进行高压空气清洗；

液压系统：沥青液压缸（11）与气缸（8）二者的活塞杆同轴固定连接，沥青液压缸（11）的左腔和右腔分别连接第一单向阀（12）的进口和第二单向阀（14）的进口，第一、第二单向阀（12、14）的出口经管道连接第三球阀（21）后，再经另一管道连接至流量自适应喷头（22），上述管道上分别经支管连接有溢流阀（19）和蓄能器（20），溢流阀（19）出口下方设置有沥青油箱（18），上述清洗管外端向上同时接至第三、第四单向阀（13、15）的进口，第三、第四单向阀的出口分别接至沥青液压缸（11）的左腔和右腔，上述清洗管外端向下串接第二球阀（17）后接至另一沥青油箱（18a）；

流量自适应喷头：由喷管部件和导向支撑架（25）组装而成，喷管部件为：喷管（27）由上部圆筒和下部圆锥形筒体连接组成，且圆锥形筒体底部形成开口，该圆筒上部有一板状环形台肩（27a），筒体底部外缘上均布有多个板状台肩（27b），流量控制阀（28）的阀杆可转动地设置在环形左肩上方的筒体上，该阀杆垂直于且相交于筒体轴心线，流量控制阀（28）的闸板固定在该阀杆上；导向支撑架（25）为：支撑座（25c）为圆台形筒体，圆筒体（25a）经多根支撑条（25b）与下方的支撑座（25c）连为一体，圆筒体（25a）上设有固定杆（25d）；上述喷头部件活动地套装在导向支撑架（25）内，喷管（27）的多个板状台肩（27b）顶压在导向支撑架的圆筒体底部，复位弹簧（26）呈压缩状态圈套在喷管（27）上、且位于环形台肩（27a）底面与导向支撑架（25）的圆筒体（25a）顶面之间，第一、第二连杆（29、30）的一端相互铰接，第一连杆（29）另一端与流量控制阀（28）的阀杆外端相固联，第二连杆（30）另一端铰接在导向支撑架（25）的固定杆（25d）上。

2.根据权利要求1所述的具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机，其特征在于，所述板状台肩（27b）为四个，支撑条（25b）为四根；所述气缸（8）活塞面积大于沥青液压缸（11）活塞面积。

3.根据权利要求1所述的具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机，其特征在于，所述环形台肩（27a）和板状台肩（27b）的外径大于等于导向支撑架（25）的圆筒体（25a）的外径；所述第三球阀（21）与流量自适应喷头（22）连接的另一管道为波纹管，该波纹管与流量自适应喷头（22）的喷管（27）连接。

4.根据权利要求1所述的具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机，其特征在于，所述支撑座（25c）的圆台形筒体的上部小端外径大于圆筒体（25a）外径；所述喷管（27）的圆筒的外径小于导向支撑架（25）的圆筒体（25a）内径。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机，其特征在于，所述复位弹簧（26）未受外力时，第一、第二连杆（29、30）的夹角小于180°而大于140°、且流量控制阀（28）的闸板呈关闭状态。

6.根据权利要求5所述的具有加压和流量自适应功能的沥青路面灌缝机，其特征在于，所述第四球阀（23）经软管连接至空气喷头（24）；所述导向支撑架（25）底部安装有4个万向轮。

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