CN111254781A - 一种适用于摊铺机的抗离析输料装置和抗离析输料方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于摊铺机的抗离析输料装置和抗离析输料方法，包括料槽和螺旋布料器，螺旋布料器的叶片轴上套设有螺旋叶片和若干个搅拌齿，所有的搅拌齿围绕叶片轴呈螺旋线分布，搅拌齿所在螺旋线与螺旋叶片所在螺旋线形成旋向相同的双螺旋线，搅拌齿对物料进行切割搅拌，螺旋叶片输送分布物料，两者结合把布料器变为搅拌器，使得物料在料槽的全宽度范围内均匀分布，料槽全断面的物料处于流动状态，避免结块成为死区，防止物料离析；料槽的卸料口由左侧端挡板、熨平板、右侧端挡板和柔性挡料板依次首尾相接组成四周封闭且上下贯通的料仓，卸料口被封闭，已拌物料与未拌物料形成上下对流，保证了物料混合的均匀度。

Description

一种适用于摊铺机的抗离析输料装置和抗离析输料方法

技术领域

本发明属于摊铺机施工设备领域，具体涉及一种适用于摊铺机的抗离析输料装置和抗离析输料方法。

背景技术

随着国家经济的发展和运输条件的不断完善，公路项目的建设规模和速度都达到了较大提高。由于公路路面施工具有投资规模大、建设周期长和使用寿命长的特点，所以对路面施工质量的要求非常高，作为施工企业必须要控制路面施工过程中影响其施工质量的因素，力争通过最低的成本得到最好的施工质量。

道路建设中，水泥混凝土和沥青混凝土是路面建设的主要材料，是将不同的原材料按照规定的配合比进行拌合，生产出符合质量要求的混合料。无论是道路的稳定土基层还是高等级沥青面层，都对混合料均匀性有很高的要求。对于沥青面层，混合料的粗、细骨料分布不均匀会导致面层泛油、车辙、剥落等病害；对于稳定土基层，骨料分布不均匀会导致基层强度不足，出现反射裂缝，使路面的使用性能下降、寿命减少。

混合料骨料离析产生的原因大致分为两种：

(1)混合料在搅拌站拌和过程中由于拌和不均产生的骨料离析；

(2)混合料在转运及摊铺的过程中由于自由运动而产生的骨料离析。

通过长期的观察研究，发现最后一道施工工序，即摊铺机作业过程中破坏了混合料的级配，因此如果能进行二次搅拌改进最后一道工序，就可以避免离析现象的出现。

众所周知，沥青混凝土摊铺机主要用于铺筑稳定层和沥青混凝土，是筑路施工的专用机械设备，其中，摊铺机后方的螺旋布料器担负着横向输送物料的任务，它设计的合理性及使用技术将直接影响摊铺机的生产能力和路面施工质量，是整机的关键部位。螺旋布料器的功能是把摊铺机料斗中热的混合料左右横向输送到摊铺机全幅宽度料槽中，动力传递路线为：液压马达→变速箱→链传动(齿轮传动)→螺旋轴体。其螺旋轴体左右两侧各成独立系统，既可以同时作业，又可以单独工作。左右叶片旋向相反以使混合料由中部向两侧输送，为控制料位高低，摊铺机上左右两侧设有料位传感器，是与物料接触的最后一道工序。因此，良好的布料质量对预防路面早期破坏和改善路面质量起到重要作用。

目前施工中，有一种解决骨料离析的方法是加入混合料转运车，经转运车对混合料进行再次搅拌后再用摊铺机进行摊铺，虽然对减少骨料离析有一定效果，但并未彻底解决骨料离析的根源。因为其搅拌后的物料最终要进入螺旋布料槽中这一环节，若螺旋布料这一环节不改进，此方案效果不佳，且这种施工方法增加了一台施工设备，造成成本增加，未能广泛应用。

发明内容

本发明实施方式的提供了一种适用于摊铺机的抗离析输料装置和抗离析输料方法，其目的是解决现有摊铺机在施工过程中存在的骨料离析的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于摊铺机的抗离析输料装置，包括设于摊铺机后方的料槽，料槽内安装有螺旋布料器，螺旋布料器至少包括叶片轴，叶片轴上套设有螺旋叶片，叶片轴上可拆卸地安装有若干个搅拌齿，所有的搅拌齿围绕叶片轴呈螺旋线分布，搅拌齿所在螺旋线与螺旋叶片所在螺旋线形成旋向相同的双螺旋线；料槽的卸料口由左侧端挡板、熨平板、右侧端挡板和柔性挡料板依次首尾相接组成四周封闭且上下贯通的用于释放物料的料仓。

进一步地，叶片轴上套设的螺旋叶片为连续分布螺旋叶片，连续分布螺旋叶片按每旋转360°分割为一圈，每圈叶片具有两个分布于叶片轴两侧的谷峰，每个谷峰与每个搅拌齿关于叶片轴垂直正对。

优选地，叶片轴上套设的螺旋叶片为断续分布螺旋叶片，相邻两个断续分布螺旋叶片之间的断续处设有搅拌齿。

进一步地，搅拌齿包括半瓦，半瓦的内表面扣合于叶片轴，半瓦的外表面设置若干根齿条，每根齿条的一端固接于半瓦的外表面，另外一端为搅拌切割物料的自由端。

优选地，齿条与半瓦相接的端面为平面或弧形面，该平面或弧形面与半瓦的外表面相切，切面与叶片轴的轴向中心线形成夹角，同一根叶片轴上的所有夹角的角度相同。

进一步地，半瓦为将中空柱状体沿轴向剖开的半管状结构，其内表面贴合于叶片轴的轴壁；齿条呈扁平的板状结构，其板面所在平面与叶片轴的轴向中心线形成锐角的夹角。

本发明还保护了一种适用于摊铺机的抗离析输料方法：将抗离析输料装置安装于摊铺机后方，启动摊铺机，倾倒物料至满埋螺旋叶片，螺旋叶片输送物料至料槽的全幅宽度，料槽的下部物料沿横向运动并与上部物料形成上下对流，同时搅拌齿切割搅拌物料，使料槽内全断面的物料处于流动状态，最终通过熨平板进行整平和预压实。

进一步地，摊铺机的叶片轴上同时套设有连续分布螺旋叶片和断续分布螺旋叶片。

本发明的有益效果如下：

(1)在现有的螺旋布料器的叶片轴上增加搅拌齿，搅拌齿对物料进行切割搅拌，螺旋叶片输送分布物料，两者结合把布料器变为搅拌器，使得物料在料槽的全宽度范围内均匀分布，料槽全断面的物料处于流动状态，避免结块成为死区，保持物料移动的畅通性，进而防止物料的离析，保证路面施工质量。

(2)料槽内的物料即使满埋螺旋叶片，由于增加了柔性挡料板和左右侧端挡板，使得卸料口被封闭，料槽内的已拌物料与未拌物料形成上下对流，物料的运动为下部横向运动及上下部对流运动的复合运动，保证了物料混合的均匀度，即使提高叶片轴的转速，料槽内的整个骨料也不会产生高速筛分的离析现象。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是现有技术中摊铺机卸料口的结构示意图。

图2现有技术的连续式螺旋输料装置的结构示意图。

图3是现有技术的断续式螺旋输料装置的结构示意图。

图4是第一实施方式保护的螺旋输料装置的结构示意图。

图5是具有柔性挡料板的摊铺机的侧视图。

图6是连续分布螺旋叶片的结构示意图。

图7是断续分布螺旋叶片的结构示意图。

图8是搅拌齿的结构示意图。

图9是螺旋布料器的俯视图。

附图标记说明：

1.料槽；2.螺旋布料器；3.叶片轴；4.螺旋叶片；5.搅拌齿；6.左侧端挡板；7.熨平板；8.右侧端挡板；9.柔性挡料板；10.谷峰；11.半瓦；12.齿条；13.卸料口；

401.连续分布螺旋叶片；402.断续分布螺旋叶片。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的适用于摊铺机的抗离析输料装置的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

第一实施方式：

本发明的第一实施方式涉及一种适用于摊铺机的抗离析输料装置，包括设于摊铺机后方的料槽1，料槽1内安装有螺旋布料器2，螺旋布料器2至少包括叶片轴3，叶片轴3上套设有螺旋叶片4，叶片轴3上可拆卸地安装有若干个搅拌齿5，所有的搅拌齿5围绕叶片轴3呈螺旋线分布，搅拌齿5所在螺旋线与螺旋叶片4所在螺旋线形成旋向相同的双螺旋线。

现有的螺旋布料器，分为两种，一种是连续式螺旋布料器，其是由连续叶片组成的连续螺旋线，然而在实际施工应用中，连续的螺旋线输料形式使输料量很难控制，只能通过控制螺旋轴的转速控制输料大小，不管是慢速还是快速旋转，物料始终在跟着螺旋线走，这样难免出现物料整体分布不均，造成料槽中间、两端堆积大量物料，如附图2所示；另外一种是非连续式螺旋布料器，它的螺旋线是断开的，如附图3所示，可减少螺旋旋转时的堆积程度，然而，此方式虽然降低了螺旋输送能力、减少了螺旋旋转时的堆积，但是空缺的部位物料不蠕动，易凝固结块，造成离析，影响路面施工质量。

针对上述问题，本实施方式的首要方案为：在叶片轴3上增加搅拌齿5，既能达到使物料充分搅拌、不停滞、不结块、不离析的要求，也能达到使螺旋布料器输料移动能力减缓的目的。

螺旋布料器的结构多样，本实施方式无法对所有的结构进行描述，因此选择了其中一种结构，即以图4所示结构为例，螺旋布料器具有双向输出轴，其中一个输出轴同轴连接左旋叶片轴，另外一个输出轴同轴连接右旋叶片轴，也就是说，两个叶片轴3的旋转方向相反，分别是顺时针转动和逆时针转动，每根叶片轴3上安装有若干个搅拌齿5，搅拌齿5与螺旋叶片4交错设置，当螺旋叶片4转动时，搅拌齿5也随之转动，螺旋叶片4的作用是搅拌并运输物料，由于物料满埋螺旋叶片4，容易造成物料堆积，无法实现全宽度范围内的均匀分布，而搅拌齿5则弥补了这一缺陷，它在螺旋叶片4搅拌的同时，对相邻两片螺旋叶片4之间的物料进行切割拌合，减少物料堆积的发生，进而确保物料在全宽度范围内的均匀分布。

需要说明的是，搅拌齿5的安装必须形成螺旋线，且搅拌齿5的螺旋线的旋向与螺旋叶片4所在螺旋线的旋向相同，即形成双螺旋线，双螺旋线下的搅拌可以减少物料的结块、离析、停滞等现象，进而减缓螺旋布料器的输料移动能力。

由于叶片轴3的转动和物料的摩擦，长时间的运行下，搅拌齿5不可避免地可能会出现磨损甚至损坏，因此需要对其进行更换，为了方便更换或者检修，本实施方式优选将搅拌齿5可拆卸地安装在叶片轴3上，例如通过螺钉连接，但并不仅限于此，也可以是其他可拆卸连接方式。

此外，传统摊铺机普遍采用的施工方法及螺旋布料方式为：

参照图1，螺旋输料槽料位低，集料最多只埋到螺旋叶片的三分之二，工作时仅半埋螺旋；螺旋输料槽料位不均衡、不均匀，在摊铺作业时仅靠提高螺旋轴转速满足大输料量的施工补料需求；没有封闭输料槽、为开放的输料槽。

然而，上述施工方法和布料方式存在的危害是：低料位高速旋转的离心作用必然造成大粒径物料的抛扬、造成大粒径物料向左右两侧分布，大粒径物料越远越多，横向离析越严重。

为了克服上述不足，本实施方式改造了原有的开放式输料槽，具体为，料槽1的卸料口13由左侧端挡板6、熨平板7、右侧端挡板8和柔性挡料板9依次首尾相接组成四周封闭且上下贯通的用于释放物料的料仓，如图5和图9所示。

摊铺机施工时，倾倒物料至满埋螺旋叶片4，使已拌物料与未拌物料形成上下对流，物料的运动为下部横向运动及上下部对流运动的复合运动，保证物料混合的均匀度，即使提高叶片轴3的转速，料槽1内的整个骨料也不会产生高速筛分的离析现象。

本实施方式增加了左侧端挡板6、右侧端挡板8和柔性挡料板9，使得螺旋布料器2在封闭空间强制挤压搅拌物料，提高了预密实度，改善前道工序离析，自身不产生离析。

本实施方式中，带搅拌齿5的螺旋布料器2在充满物料、封闭的料槽1内可充分搅拌物料，使料槽1内全断面的物料处于流动状态，避免结块成为死区，保持物料移动的畅通性。

第二实施方式：

与第一实施方式不同的是，叶片轴3上套设的螺旋叶片4为连续分布螺旋叶片401，连续分布螺旋叶片401按每旋转360°分割为一圈，每圈叶片具有两个分布于叶片轴3两侧的谷峰10，每个谷峰10与每个搅拌齿5关于叶片轴3垂直正对。

通常地，在摊铺机的摊铺过程中，要求物料满埋螺旋，不得有断续现象，达到料槽在全宽度范围内均匀分布，防止物料的离析影响施工质量。然而，由于传统的螺旋输料装置是由连续叶片组成的连续螺旋线，在实际施工应用中，难免出现物料整体分布不均，造成料槽中间、两端堆积大量物料，如图2所示。

为了解决上述问题，参照图6，在叶片轴3上还安装了搅拌齿5，具体地，连续分布螺旋叶片401是由连续叶片组成的连续螺旋线，连续分布螺旋叶片401按每旋转360°分割为一圈，这样将连续分布螺旋叶片401分割为了若干圈相接的螺旋单体，每一个螺旋单体都具有两个交错分布于叶片轴3两侧的谷峰10，每个谷峰10的对面都有一个搅拌齿5，作为优选，每个谷峰10与每个搅拌齿5关于叶片轴3垂直正对，此设计的目的是使所有的搅拌齿5形成螺旋线，确保与连续分布螺旋叶片401所在螺旋线形成旋向相同的双螺旋线。

连续分布螺旋叶片401旋转搅拌物料时，搅拌齿5与连续分布螺旋叶片401同向旋转，增加物料的拌合性。

第三实施方式：

在第一实施方式的基础上，如图7所示，叶片轴3上套设的螺旋叶片4为断续分布螺旋叶片402，相邻两个断续分布螺旋叶片402之间的断续处设有搅拌齿5。

断续分布螺旋叶片402虽然可以解决连续分布螺旋叶片201存在的物料整体分布不均、料槽中间和料槽两端堆积大量物料的问题，但同时也带来了新的问题，即断续分布螺旋叶片402的断续处/空缺处的物料易凝固结块、不易移动，进而造成离析影响路面施工质量。

参照图7，断续分布螺旋叶片402是由若干个螺旋单体组成的，相邻的螺旋单体之间不连接，而是存在空缺，在这个空缺的位置安装了搅拌齿5，为了确保形成螺旋线，相邻的搅拌齿5交错分布于叶片轴3的两侧，断续分布螺旋叶片402旋转时，搅拌齿5切割搅拌物料，增加物料的流动性，减少了离析和结块。

第四实施方式：

在上述实施方式的基础上，参照图8，搅拌齿5包括半瓦11，半瓦11的内表面扣合于叶片轴3，半瓦11的外表面设置若干根齿条12，每根齿条12的一端固接于半瓦11的外表面，另外一端为搅拌切割物料的自由端。

如图8所示，半瓦11的外表面设置了五根齿条12，按照图8所示分布于半瓦11的外表面，每根齿条12呈扁平的板状，之所以优选板状，是为了减小与物料的接触面积，进而提高对物料的切割力，此形状仅是本实施方式的优选方案，但并不仅限于此，也可以是棒状结构等其他形状。

参照图8，齿条12的板面并不是垂直于叶片轴3的轴壁的，而是倾斜地安装于叶片轴3的轴壁，具体地，齿条12的板面所在平面与叶片轴3的轴向中心线形成锐角的夹角，此设计的目的是在增大齿条12的切割力的同时也能确保它可以形成螺旋线。

具体地，为了保持叶片轴3的原始结构，减少对叶片轴3的改动，本实施方式选择了半瓦11，半瓦11为将中空柱状体沿轴向剖开的半管状结构，其内表面贴合于叶片轴3的轴壁，如通过螺栓将半瓦11固定于叶片轴3的轴壁。

如图8所示，由于物料的阻力较大，齿条12在切割搅拌物料时，受到物料的阻力，可能出现松动，为了提高齿条12与半瓦11相接的牢固度，齿条12与半瓦11相接的端面为平面或弧形面，该平面或弧形面与半瓦11的外表面相切，切面与叶片轴3的轴向中心线形成夹角，同一根叶片轴3上的所有夹角的角度相同。

第五实施方式：

本实施方式提供了一种适用于摊铺机的抗离析输料方法：将抗离析输料装置安装于摊铺机后方，启动摊铺机，倾倒物料至满埋螺旋叶片4，螺旋叶片4输送物料至料槽1的全幅宽度，料槽1的下部物料沿横向运动并与上部物料形成上下对流，同时搅拌齿5切割搅拌物料，使料槽1内全断面的物料处于流动状态，最终通过熨平板7进行整平和预压实。

其中，摊铺机的叶片轴3上同时套设有连续分布螺旋叶片401和断续分布螺旋叶片402。

如图4所示，两根叶片轴3上的螺旋叶片4的结构是对称分布的，以右侧的叶片轴3为例，自左至右分别是连续分布螺旋叶片401、断续分布螺旋叶片402、断续分布螺旋叶片402和普通的无搅拌齿5的螺旋叶片4，驱动器带动叶片轴3旋转，由于靠近驱动器部分的物料堆积较多，因此选择了搅拌齿5密集的连续分布螺旋叶片401，考虑到物料摊铺的均匀性，物料的输送力自中心向两侧逐渐递减，因此在靠近端部的叶片轴3上安装了断续分布螺旋叶片402，而最端部的则是普通的无搅拌齿5的螺旋叶片4。

摊铺机的螺旋输料装置同时具有多段连续分布螺旋叶片和多段断续分布螺旋叶片，并可调整分布方式，确保全宽度方向上的均匀布料，且结构设计简单，安装使用方便，满足施工需求提高路面摊铺质量。

本实施方式充分利用传统螺旋输料器的原理而改进的带齿状的新型螺旋布料器，通过断续与连续的两种安装形式、并结合封闭式料仓、物料满埋螺旋的施工方法，彻底解决摊铺机布料作业施工中产生的物料离析难题，有效的提高施工效率，降低施工企业的施工成本，提高路面的铺筑施工质量。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种适用于摊铺机的抗离析输料装置，包括设于摊铺机后方的料槽(1)，料槽(1)内安装有螺旋布料器(2)，所述螺旋布料器(2)至少包括叶片轴(3)，叶片轴(3)上套设有螺旋叶片(4)，其特征在于：所述叶片轴(3)上可拆卸地安装有若干个搅拌齿(5)，所有的搅拌齿(5)围绕叶片轴(3)呈螺旋线分布，搅拌齿(5)所在螺旋线与螺旋叶片(4)所在螺旋线形成旋向相同的双螺旋线；

所述料槽(1)的卸料口(13)由左侧端挡板(6)、熨平板(7)、右侧端挡板(8)和柔性挡料板(9)依次首尾相接组成四周封闭且上下贯通的用于释放物料的料仓。

2.如权利要求1所述的适用于摊铺机的抗离析输料装置，其特征在于：所述叶片轴(3)上套设的螺旋叶片(4)为连续分布螺旋叶片(401)，连续分布螺旋叶片(401)按每旋转360°分割为一圈，每圈叶片具有两个分布于叶片轴(3)两侧的谷峰(10)，每个谷峰(10)与每个搅拌齿(5)关于叶片轴(3)垂直正对。

3.如权利要求1所述的适用于摊铺机的抗离析输料装置，其特征在于：所述叶片轴(3)上套设的螺旋叶片(4)为断续分布螺旋叶片(402)，相邻两个断续分布螺旋叶片(402)之间的断续处设有搅拌齿(5)。

4.如权利要求1或2或3所述的适用于摊铺机的抗离析输料装置，其特征在于：所述搅拌齿(5)包括半瓦(11)，半瓦(11)的内表面扣合于叶片轴(3)，半瓦(11)的外表面设置若干根齿条(12)，每根齿条(12)的一端固接于半瓦(11)的外表面，另外一端为搅拌切割物料的自由端。

5.如权利要求4所述的适用于摊铺机的抗离析输料装置，其特征在于：所述齿条(12)与半瓦(11)相接的端面为平面或弧形面，该平面或弧形面与所述半瓦(11)的外表面相切，切面与所述叶片轴(3)的轴向中心线形成夹角，同一根叶片轴(3)上的所有夹角的角度相同。

6.如权利要求4所述的适用于摊铺机的抗离析输料装置，其特征在于：所述半瓦(11)为将中空柱状体沿轴向剖开的半管状结构，其内表面贴合于叶片轴(3)的轴壁；所述齿条(12)呈扁平的板状结构，其板面所在平面与叶片轴(3)的轴向中心线形成锐角的夹角。

7.一种适用于摊铺机的抗离析输料方法，其特征在于：将抗离析输料装置安装于摊铺机后方，启动摊铺机，倾倒物料至满埋螺旋叶片(4)，螺旋叶片(4)输送物料至料槽(1)的全幅宽度，料槽(1)的下部物料沿横向运动并与上部物料形成上下对流，同时搅拌齿(5)切割搅拌物料，使料槽(1)内全断面的物料处于流动状态，最终通过熨平板(7)进行整平和预压实。

8.如权利要求7所述的适用于摊铺机的抗离析输料方法，其特征在于：所述摊铺机的叶片轴(3)上同时套设有连续分布螺旋叶片(401)和断续分布螺旋叶片(402)。

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