CN112743739B - 一种沥青蒸汽热循环发泡系统 - Google Patents

Abstract

一种沥青蒸汽热循环发泡系统，搅拌箱内设有搅拌杆和连接杆，搅拌杆分别设置在连接杆的两侧呈对称分布，搅拌杆和连接杆通过两端的传动齿轮和从动齿轮啮合传动，第一搅拌杆连接电动机、进气管和电动液压机，第二搅拌杆连接电动液压机和进气管，搅拌箱底部的两侧设有进料管和出料管，搅拌箱顶部连接水箱，水箱的底部侧面设有进水管，水箱的顶部设有集气球罐，集气球罐上设有气压计，输气管贯穿加热箱连接集气球罐和进气管，集气球罐和加热箱之间设有电子阀门，进气管和搅拌杆之间通过转动联轴器相连；本系统可实现沥青与水的精确配比并使水蒸气与沥青更加均匀的搅拌，提高了沥青的发泡质量并减少了能量的浪费。

Description

一种沥青蒸汽热循环发泡系统

技术领域

本发明涉及沥青生产加工领域，具体地涉及一种沥青蒸汽热循环发泡系统。

背景技术

泡沫沥青是在高温沥青中加水滴形成蒸汽泡，产生连锁反应、显著提高胶合性能的新材料，泡沫沥青的粘性和聚合性要强于普通的沥青，且发泡沥青可以长时间存储并可冷碾压，除此之外发泡沥青还有具有能减排、绿色环保等优点，受到国内外公路行业的广泛关注。

现有的沥青发泡工艺中，通常是将加热后的沥青放在搅拌室内与空气和水滴进行混合发泡，现有的发泡装置出水口通常是固定不动的，水滴通过同一部位持续喷出，此过程容易导致沥青发泡不均匀；发泡过程中以水滴的形式注入到沥青中很难控制注水量，造成沥青与水的配比失调，影响沥青发泡质量；沥青搅拌的过程也需要维持较高的温度（通常为180°C），这些热量除了维持沥青的温度外通常会被自然散发掉，浪费了较多的资源。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供一种沥青蒸汽热循环发泡系统，通过以水蒸气的替代水珠的出水形式与沥青充分混合，有利于合理控制注水量，实现沥青与水的精确配比；通过在搅拌装置上设置出水口可使水蒸气与沥青充分、均匀的搅拌提高沥青的发泡质量；通过利用沥青搅拌温度对水箱加热可实现对热能的循环利用，满足国家倡导绿色生产的要求。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种沥青蒸汽热循环发泡系统，包括搅拌装置部分和蒸汽装置部分，搅拌装置包括有搅拌箱，搅拌箱内设有第一搅拌杆和第二搅拌杆，搅拌箱的中线处设有连接杆，第一搅拌杆和第二搅拌杆分别设置在连接杆的两侧呈对称分布，搅拌杆前后两端固定连接有传动齿轮，连接杆的两端固定连接有从动齿轮，从动齿轮带动连接杆围绕连接杆的轴心转动，传动齿轮带动搅拌杆围绕搅拌杆的轴心转动，第一搅拌杆、第二搅拌杆和连接杆三者间通过两端的传动齿轮和从动齿轮啮合传动，第一搅拌杆的一端连接电动机，第一搅拌杆的另一端连接进气管和电动液压机，第二搅拌杆的一端连接电动液压机，第二搅拌杆的另一端连接进气管，搅拌箱底部的两侧设有进料管和出料管；

蒸汽装置包括有水箱，水箱的底部与搅拌箱的顶端固定连接，水箱的底部侧面设有进水管，水箱的顶部设置有出气管，出气管一端连接通水箱顶盖，出气管的另一端连通集气球罐的罐底，集气球罐上设有气压计，集气球罐的顶部设有输气管，输气管一端连通集气球罐的罐顶，输气管的另一端穿过加热箱后与进气管相连通，集气球罐和加热箱之间的输气管上设有电子阀门，进气管与第一搅拌杆和第二搅拌杆之间通过转动联轴器相连。

优选的，第一搅拌杆和第二搅拌杆的结构为内外双层结构，搅拌杆的内部分为搅拌内杆和搅拌外杆，搅拌内杆套接于搅拌外杆内；

搅拌外杆的表面设置有绞龙和传动齿轮，搅拌外杆与进气管通过转动联轴器相连，第一搅拌杆的搅拌外杆和电动机的传动轴相连并可带动搅拌外杆随电动机转动，搅拌内杆连接电动液压机并且可在搅拌外杆内滑动，搅拌外杆表面间隔设置有网状层，搅拌内杆上间隔设置有透气孔。

优选的，搅拌内杆为中空结构，搅拌内杆通过电动液压机带动可在搅拌外杆内活塞式移动，当搅拌内杆上的透气孔移动到搅拌外杆上的网状层后，搅拌内杆内部与外部相通，当搅拌内杆上的透气孔移动到搅拌外杆上的网状层以外的部位时，搅拌内杆上的透气孔处于闭合状态。

优选的，连接杆上设有扭矩传感器，扭矩传感器、电动机及电动液压机的控制系统、气压计、电子阀门和加热箱均通过控制电缆和计算机连接。

优选的，水箱和搅拌箱均采用导热性好的金属材质，水箱和搅拌箱箱体外壳为内中空结构，其内部填充有导热油。

优选的，加热箱内部设有加热电阻丝，输气管从加热箱一端进入其内部后通过加热电阻丝后再从另一端伸出。

优选的，电动机为可调式变频电动机。

一种沥青蒸汽热循环发泡系统，系统运行时包括以下步骤：

1、沥青通过进料管输送到搅拌箱内，电动机带动第一搅拌杆旋转搅拌，第一搅拌杆通过两端的传动齿轮和从动齿轮带动第二搅拌杆搅拌沥青，沥青搅拌时沥青温度较高，利用沥青搅拌时的温度加热搅拌箱上方的水箱，水箱内的水受热后变为水蒸气进入到集气球罐内，集气球罐内的水蒸气经过加热箱后被再次升温加压并进入进气管，进气管将水蒸气输送到第一搅拌杆和第二搅拌杆内；

2、搅拌杆的结构为内外双层结构，搅拌内杆通过电动液压机带动可在搅拌外杆内活塞式移动，当搅拌内杆上的透气孔移动到搅拌外杆上的网状层时，搅拌内杆的内部即与外部相通，搅拌内杆内的水蒸气进入到搅拌箱内与沥青混合发泡，当搅拌内杆上的透气孔移动到搅拌外杆上的网状层以外的部位时，搅拌内杆上的透气孔处于闭合状态，搅拌内杆内的水蒸气无法进入搅拌箱并停止发泡；

3、发泡过程中计算机实时监控连接杆上的扭矩传感器和集气球罐内的气压，当扭矩较大时，关闭电子阀门增大集气球罐中的内部气压并增大加热箱内加热电阻丝的发热功率以提高蒸汽压力，蒸汽压力提高后透气孔处蒸汽出气量增大，出水速度也得以增大；同样的原理，当扭矩较小时，打开电子阀门减小集气球罐内部气压并减小加热箱功率以减缓出水速度。

本专利可达到以下有益效果：

1、本系统通过设置蒸汽装置部分，可精确的控制蒸汽压力和出气量进而可以精确的控制出水量，通过计算机实施监控发泡过程，可精确控制水和沥青的混合比例，提高发泡沥青的成品质量；

2、本系统通过在搅拌杆上设置出水口，可使水蒸气与沥青充分混合并解决了普通设备对于沥青和水混合不均匀的问题；

3、本系统利用沥青搅拌过程中的余热对水箱进行加热并产生水蒸汽，此设计实现了对热能的循环利用，提高了能源的利用率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明整体结构拆解示意图；

图2为本发明整体结构剖面示意图；

图3为本发明搅拌装置结构示意图；

图4为本发明搅拌杆体结构示意图；

图5为发明搅拌杆气孔开启和闭合状态结构示意图；

图6为发明连接杆结构示意图。

图中：搅拌箱1、进料管2、出料管3、第一搅拌杆4、第二搅拌杆5、连接杆6、扭矩传感器601、传动齿轮7、从动齿轮8、电动机9、电动液压机10、联轴器11、进气管12、水箱13、进水管14、集气球罐15、气压计16、输气管17、加热箱18、加热电阻丝1801、计算机19、搅拌外杆20、网状层201、绞龙202、搅拌内杆21、透气孔211、电子阀门22。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种沥青蒸汽热循环发泡系统，包括搅拌装置部分和蒸汽装置部分，搅拌装置包括有搅拌箱1，搅拌箱1内设有第一搅拌杆4和第二搅拌杆5用于搅拌沥青，搅拌箱1的中线处设有连接杆6，第一搅拌杆4和第二搅拌杆5分别设置在连接杆6的两侧呈对称分布，搅拌杆前后两端固定连接有传动齿轮7，连接杆6的两端固定连接有从动齿轮8，从动齿轮8带动连接杆6围绕连接杆6的轴心转动，传动齿轮7带动搅拌杆围绕搅拌杆的轴心转动，第一搅拌杆4、第二搅拌杆5和连接杆6之间通过两端的传动齿轮7和从动齿轮8啮合传动，第一搅拌杆4的一端连接电动机9，第一搅拌杆4的另一端连接进气管12和电动液压机10，第二搅拌杆5的一端连接电动液压机10，第二搅拌杆5的另一端连接进气管12，搅拌箱1底部的两侧设有进料管2和出料管3；

蒸汽装置包括有水箱13，水箱13的底部与搅拌箱1的顶端固定连接，水箱13和搅拌箱1均采用导热性好的金属材质外壳，水箱13和搅拌箱1的箱体结构为内中空结构，其内部填充有导热油，搅拌箱1内的热量可通过箱体外壳和导热油及时的传导到水箱13内，水箱13的底部侧面设有进水管14，水箱13的顶部设置有出气管，出气管一端连接通水箱13顶盖，出气管的另一端连通集气球罐15的罐底，集气球罐15上设有气压计16，集气球罐15的顶部设有输气管17，输气管17一端连通集气球罐15的罐顶，输气管17的另一端穿过加热箱18后与进气管12相连通，集气球罐15和加热箱18之间的输气管17上设有电子阀门22用于控制集气球罐15出气口的闭合，加热箱18的内部设有加热电阻丝1801，输气管17从加热箱18的一端进入箱体内部，输气管17通过加热电阻丝1801再次升温加压后从加热箱18的另一端伸出；

进气管12与第一搅拌杆4和第二搅拌杆5之间通过转动联轴器11相连，通过转动联轴器11可使搅拌杆一端保持旋转并使进气管12一端保持静止。

如图3至图5所示，第一搅拌杆4和第二搅拌杆5的结构为内外双层结构，搅拌杆的内部分为搅拌内杆21和搅拌外杆20，搅拌内杆21套接于搅拌外杆20内；搅拌外杆20的表面设置有绞龙202和传动齿轮7，搅拌外杆20与进气管12通过转动联轴器11相连，输气管17中的水蒸气通过联轴器11可输送到搅拌杆中；

第一搅拌杆4的搅拌外杆20和电动机9的传动轴相连并可带动搅拌外杆20随电动机9转动，电动机9为可调式变频电动机，通过计算机19控制可调节搅拌速度；搅拌内杆21连接电动液压机10并且可在搅拌外杆20内滑动，搅拌外杆20表面间隔设置有网状层201，搅拌内杆21上间隔设置有透气孔211。

如图5所示，搅拌内杆21为中空结构，搅拌内杆21通过电动液压机10带动可在搅拌外杆20内活塞式移动，当搅拌内杆21上的透气孔211移动到搅拌外杆20上的网状层201后，搅拌内杆21内部与外部相通其内部的水蒸气即可与外界沥青混合发泡，当搅拌内杆21上的透气孔211移动到搅拌外杆20上的网状层201以外的部位时，搅拌内杆21上的透气孔211处于闭合状态，其内部的水蒸气停止与外界的沥青混合发泡。

如图1和图6所示，连接杆6上设有扭矩传感器601，扭矩传感器601、电动机9及电动液压机10的控制系统、气压计16、电子阀门22和加热箱18均通过控制电缆和计算机19连接，计算机19可实施监测发泡过程中设备的运行状态及材料状态，并根据状态及时的调整系统的搅拌速度和水蒸气的出水流量。

整个系统的工作原理如下：

1、沥青通过进料管2输送到搅拌箱1内，启动电动机9并带动第一搅拌杆4旋转搅拌沥青，第一搅拌杆4通过两端的传动齿轮7和从动齿轮8带动第二搅拌杆5共同搅拌沥青，沥青搅拌时沥青温度较高，可利用沥青搅拌时的温度加热搅拌箱1上方的水箱13，水箱内的水受热后变为水蒸气进入到集气球罐15内，集气球罐15内的水蒸气经过加热箱18后被再次升温加压并进入进气管12，进气管12将水蒸气输送到第一搅拌杆4和第二搅拌杆5内；

2、搅拌杆的结构为内外双层结构，搅拌内杆21通过电动液压机10带动可在搅拌外杆20内活塞式移动，当搅拌内杆21上的透气孔211移动到搅拌外杆20上的网状层201时，搅拌内杆21的内部即与外部相通，搅拌内杆21内的水蒸气进入到搅拌箱1内与沥青混合发泡，当搅拌内杆21上的透气孔211移动到搅拌外杆20上的网状层201以外的部位时，搅拌内杆21上的透气孔211处于闭合状态，搅拌内杆21内的水蒸气无法进入搅拌箱1并停止发泡；

3、发泡过程中计算机19实时监控连接杆6上的扭矩传感器601和集气球罐15内的气压，当扭矩较大时，关闭电子阀门22增大集气球罐15中的内部气压并增大加热箱18内加热电阻丝1801的发热功率以提高蒸汽压力，蒸汽压力提高后透气孔211处蒸汽出气量增大，出水速度也得以增大；同样的原理，当扭矩较小时，打开电子阀门22减小集气球罐15内部气压并减小加热箱18功率以减缓出水速度。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，在互不冲突的前提下，本发明记载的各项技术特征能够互相组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种沥青蒸汽热循环发泡系统，包括搅拌装置部分和蒸汽装置部分，其特征在于：搅拌装置包括有搅拌箱（1），搅拌箱（1）内设有第一搅拌杆（4）和第二搅拌杆（5），搅拌箱（1）的中线处设有连接杆（6），第一搅拌杆（4）和第二搅拌杆（5）分别设置在连接杆（6）的两侧呈对称分布，搅拌杆前后两端固定连接有传动齿轮（7），连接杆（6）的两端固定连接有从动齿轮（8），从动齿轮（8）带动连接杆（6）围绕连接杆（6）的轴心转动，传动齿轮（7）带动搅拌杆围绕搅拌杆的轴心转动，第一搅拌杆（4）、第二搅拌杆（5）和连接杆（6）三者间通过两端的传动齿轮（7）和从动齿轮（8）啮合传动，第一搅拌杆（4）的一端连接电动机（9），第一搅拌杆（4）的另一端连接进气管（12）和电动液压机（10），第二搅拌杆（5）的一端连接电动液压机（10），第二搅拌杆（5）的另一端连接进气管（12），搅拌箱（1）底部的两侧设有进料管（2）和出料管（3）；

蒸汽装置包括有水箱（13），水箱（13）的底部与搅拌箱（1）的顶端固定连接，水箱（13）的底部侧面设有进水管（14），水箱（13）的顶部设置有出气管，出气管一端连接通水箱（13）顶盖，出气管的另一端连通集气球罐（15）的罐底，集气球罐（15）上设有气压计（16），集气球罐（15）的顶部设有输气管（17），输气管（17）一端连通集气球罐（15）的罐顶，输气管（17）的另一端穿过加热箱（18）后与进气管（12）相连通，集气球罐（15）和加热箱（18）之间的输气管（17）上设有电子阀门（22），进气管（12）与第一搅拌杆（4）和第二搅拌杆（5）之间通过转动联轴器（11）相连；

第一搅拌杆（4）和第二搅拌杆（5）的结构为内外双层结构，搅拌杆的内部分为搅拌内杆（21）和搅拌外杆（20），搅拌内杆（21）套接于搅拌外杆（20）内；

搅拌外杆（20）的表面设置有绞龙（202）和传动齿轮（7），搅拌外杆（20）与进气管（12）通过转动联轴器（11）相连，第一搅拌杆（4）的搅拌外杆（20）和电动机（9）的传动轴相连并可带动搅拌外杆（20）随电动机（9）转动，搅拌内杆（21）连接电动液压机（10）并且可在搅拌外杆（20）内滑动，搅拌外杆（20）表面间隔设置有网状层（201），搅拌内杆（21）上间隔设置有透气孔（211）；

搅拌内杆（21）为中空结构，搅拌内杆（21）通过电动液压机（10）带动可在搅拌外杆（20）内活塞式移动，当搅拌内杆（21）上的透气孔（211）移动到搅拌外杆（20）上的网状层（201）后，搅拌内杆（21）内部与外部相通，当搅拌内杆（21）上的透气孔（211）移动到搅拌外杆（20）上的网状层（201）以外的部位时，搅拌内杆（21）上的透气孔（211）处于闭合状态。

2.根据权利要求1所述的沥青蒸汽热循环发泡系统，其特征在于：连接杆（6）上设有扭矩传感器（601），扭矩传感器（601）、电动机（9）及电动液压机（10）的控制系统、气压计（16）、电子阀门（22）和加热箱（18）均通过控制电缆和计算机（19）连接。

3.根据权利要求1所述的沥青蒸汽热循环发泡系统，其特征在于：水箱（13）和搅拌箱（1）均采用导热性好的金属材质外壳，水箱（13）和搅拌箱（1）箱体结构为内中空结构，其内部填充有导热油。

4.根据权利要求1所述的沥青蒸汽热循环发泡系统，其特征在于：加热箱（18）内部设有加热电阻丝（1801），输气管（17）从加热箱（18）一端进入其内部后通过加热电阻丝（1801）后再从另一端伸出。

5.根据权利要求1所述的沥青蒸汽热循环发泡系统，其特征在于：电动机（9）为可调式变频电动机。

6.根据权利要求1-5任一项所述的沥青蒸汽热循环发泡系统，其特征在于，系统运行时包括以下步骤：

1、沥青通过进料管（2）输送到搅拌箱（1）内，电动机（9）带动第一搅拌杆（4）旋转搅拌，第一搅拌杆（4）通过两端的传动齿轮（7）和从动齿轮（8）带动第二搅拌杆（5）搅拌沥青，沥青搅拌时沥青温度较高，利用沥青搅拌时的温度加热搅拌箱（1）上方的水箱（13），水箱内的水受热后变为水蒸气进入到集气球罐（15）内，集气球罐（15）内的水蒸气经过加热箱（18）后被再次升温加压并进入进气管（12），进气管（12）将水蒸气输送到第一搅拌杆（4）和第二搅拌杆（5）内；

2、搅拌杆的结构为内外双层结构，搅拌内杆（21）通过电动液压机（10）带动可在搅拌外杆（20）内活塞式移动，当搅拌内杆（21）上的透气孔（211）移动到搅拌外杆（20）上的网状层（201）时，搅拌内杆（21）的内部即与外部相通，搅拌内杆（21）内的水蒸气进入到搅拌箱（1）内与沥青混合发泡，当搅拌内杆（21）上的透气孔（211）移动到搅拌外杆（20）上的网状层（201）以外的部位时，搅拌内杆（21）上的透气孔（211）处于闭合状态，搅拌内杆（21）内的水蒸气无法进入搅拌箱（1）并停止发泡；

3、发泡过程中计算机（19）实时监控连接杆（6）上的扭矩传感器（601）和集气球罐（15）内的气压，当扭矩较大时，关闭电子阀门（22）增大集气球罐（15）中的内部气压并增大加热箱（18）内加热电阻丝（1801）的发热功率以提高蒸汽压力，蒸汽压力提高后透气孔（211）处蒸汽出气量增大，注水速度也得以增大；同样的原理，当扭矩较小时，打开电子阀门（22）减小集气球罐（15）内部气压并减小加热箱（18）功率以减缓注水速度。

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