发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是:如何提供一种结构设计巧妙,操作使用方便,能够降低纤维爬杆绕轴的概率,有利于提高纤维分散率的纤维改性沥青混凝土的混合装置和混合方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:
一种纤维改性沥青混凝土的混合装置,其特征在于,包括用于加热沥青的加热机构,所述加热机构包括用于盛放沥青的盛料筒;所述盛料筒的正上方设置有拌合机构,所述拌合机构包括上架体和安装在所述上架体上的往复伸缩机构,所述往复伸缩机构的伸缩端竖向朝下地正对所述盛料筒的开口,所述往复伸缩机构的伸缩端上安装有拌合头,使所述拌合头可在所述往复伸缩机构的作用下沿轴向伸入和抽出所述盛料筒以对盛料筒内的沥青进行拌合。
上述结构中,混合沥青时,将分散的纤维均匀地投入到盛料筒内加热的沥青表面后,由于加热的沥青具有黏性,使得纤维粘连在沥青的表面。利用往复伸缩机构带动拌合头伸入盛料筒内,拌合头将沥青连同其表面的纤维一同向下压入沥青,拌合头正下方的沥青在拌合头的挤压下相下方传递压力,使底部的沥青沿横向朝四周流动,进而让周围的沥青表面升高,沥青表面在底部上升的沥青推挤下,由平面变成弧面,增加了沥青表面的面积,让均匀粘连在沥青表面的纤维进一步分散。同时,中部受到拌合头下压的位置形成凹陷,周围的沥青连通黏附的纤维向中间流动。而拌合头在往复伸缩机构的带动下向上抽出时,沥青的流动速度跟不上拌合头抽出的速度,使得抽出后的拌合头位置留有凹陷,四周的沥青进一步向中间流入,流动时,表面上黏附纤维的沥青会先流入并填满凹陷位置,填满凹陷后的沥青具有全新的表面,全新的表面只有部分黏附有纤维或都没有黏附纤维,可以黏附后续加入的分散纤维。
在上述拌合过程中,拌合头仅在纵向上对沥青施加挤压力,利用沥青自身的流动性带动黏附的纤维进行混合,整个拌合和混合过程中,拌合头不对沥青或纤维施加主动搅动,使得纤维和黏附的沥青之间形成相对稳定的从属关系,沥青流动到何处,其黏附的纤维也会流动至该处。这样,随着往复伸缩机构带动拌合头不断地往复运动,并且在拌合的过程中补充加入分散的纤维,让所有沥青在盛料筒内均匀流动,就能够实现纤维的均匀混合。避免高速旋转等主动搅拌过程中,纤维成团或爬杆绕轴的现象发生。
进一步的,所述往复伸缩机构设置有多个,且每个所述往复伸缩机构的伸缩端均安装有所述拌合头,所述拌合头的竖向投影均位于所述盛料筒内。
这样,可以通过多个往复伸缩机构带动拌合头分别对盛料筒内不同位置的沥青进行翻拌,从而能够更好地混合纤维和沥青。
进一步的,所述上架体上设置有水平移动装置,所述往复伸缩机构竖向安装在所述水平移动装置的移动部。
这样,就可以通过水平移动装置将往复伸缩机构移动到不同的位置,使拌合头能够对盛料筒内不同位置的沥青进行拌合,从而有利于纤维的均匀混合。
进一步的,所述水平移动装置包括两根相互平行且横向设置在上架体上的第一导轨,两根所述第一导轨上可移动地架设有托板,所述托板与所述上架体之间设置有第一直线驱动机构,所述第一直线驱动机构与所述第一导轨平行设置;所述托板上安装有两根相互平行且纵向设置的第二导轨,两根所述第二导轨上可移动地架设有安装板,所述安装板与所述托板之间设置有第二直线驱动机构,所述第二直线驱动机构与所述第二导轨平行设置;所述往复伸缩机构竖向安装在所述安装板上。
这样,通过第一直线驱动机构驱动托板沿横向移动,通过第二直线驱动机构驱动安装板沿纵向移动,就可以在水平方向上将拌合头移动到盛料筒内的任意位置,从而有利于实现对沥青的均匀混合。
进一步的,所述第一直线驱动机构和第二直线驱动机构为安装有驱动电机的滚珠丝杠;所述往复伸缩机构为伸缩气缸。
进一步的,所述拌合头的下端沿径向向外突出形成直径较大的拌合端。
这样,可以增加拌合头与沥青的接触面积,使沥青的流动更强,从而有利于进一步改善纤维与沥青的混合效果。
进一步的,所述拌合端整体呈平滑的水滴状。
这样,可以使拌合端的表面更加平滑,在随往复伸缩机构伸入和抽出沥青时,拌合端与沥青的接触面积更大,从而可以避免拌合端的棱角对纤维形成垂直剪切而造成纤维在沥青内卷曲成团,有利于改善混合效果。
进一步的,所述加热机构包括下架体,所述下架体上设置有可转动的转盘,所述盛料筒同轴设置在所述转盘上;所述拌合头与所述盛料筒呈偏心设置。
这样,拌合头在往复伸缩机构的作用下对盛料筒内的沥青进行拌合时,可以通过转盘带动盛料筒慢速转动,从而使拌合头对盛料筒内不同位置的沥青和纤维进行混合。
进一步的,还包括加料机构,所述加料机构包括用于盛放待添加纤维的盛料箱,所述盛料箱上设置有进气口和出气口,且出气口上连接有输送管,所述输送管的另一端为朝向所述盛料筒的开口;所述盛料箱内还设置有用于将盛放的待添加纤维搅动以被扬起的扬尘机构,所述盛料箱或输送管上还设置有用于将盛料箱内的空气经由输送管吹至所述盛料筒内的送风机构。
由于盛放在盛料箱内的待添加纤维在扬尘机构的搅动下被扬起,使得盛料箱内的空气混合有待添加纤维,通过设置在盛料箱或输送管上的送风机构,将混合有待添加纤维的空气经由输送管吹送到盛料筒内,空气内混合的待添加纤维吹至热化沥青的表面,并被热化沥青黏附,而混合在空气内的待添加纤维更加分散,使得待添加纤维在沥青搅拌过程中,能够更加均匀地混合到沥青中,改善了待添加纤维的添加混合效果。
一种纤维改性沥青混凝土的混合方法,其特征在于,先获取如上所述的纤维改性沥青混凝土的混合装置,混合时,通过往复伸缩机构带动拌合头沿竖向伸入和抽出盛料筒,对沥青进行翻拌;在拌合头的翻拌过程中,将分散的纤维均匀地逐次投放到盛料筒内。
采用本发明的纤维改性沥青混凝土的混合装置和方法在混合PVA纤维与沥青时,将分散的纤维投入盛料筒内加热的沥青表面后,利用往复运动的拌合头伸入盛料筒内,拌合头将沥青表面的纤维向下压入沥青,同时,拌合头正下方的沥青在拌合头的挤压下向周围流动,使周围沥青的高度增加,盛料筒内沥青的表面形成中间低四周高的凹陷状,此时,纤维完成了在竖直方向的分布。随着拌合头在往复活塞式时向上抽出,由于沥青具有黏性,使得中部的沥青会随拌合头向上拉起,一旦拌合头抽出速度超过沥青的流动速度,拌合头与沥青脱离,此时,中部的高度仍然低于周围高度,周围的沥青带动纤维继续向低处和中部流动,从而实现中部沥青下压,周围沥青升高后向中部流动的翻拌,此种翻拌完成了纤维在水平方向的流动。随着拌合头不断地往复运动,并且在拌合的过程中补充加入分散的纤维,最终完成纤维和沥青的混合,使得本发明的纤维改性沥青混凝土的混合装置具有结构设计巧妙,操作使用方便,能够降低纤维爬杆绕轴的概率,有利于提高纤维分散率等优点,本发明方法具有能够降低纤维爬杆绕轴的概率,有利于提高纤维分散率等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1:
一种纤维改性沥青混凝土的混合装置,包括用于加热沥青的加热机构1,所述加热机构1包括用于盛放沥青的盛料筒11;所述盛料筒11的正上方设置有拌合机构2,所述拌合机构2包括上架体21和安装在所述上架体21上的往复伸缩机构22,所述往复伸缩机构22的伸缩端竖向朝下地正对所述盛料筒11的开口,所述往复伸缩机构22的伸缩端上安装有拌合头23,使所述拌合头23可在所述往复伸缩机构22的作用下沿轴向伸入和抽出所述盛料筒11以对盛料筒11内的沥青进行拌合。所述加热机构1包括下架体12,所述下架体12上设置有可转动的转盘13,所述盛料筒11同轴设置在所述转盘13上,本实施例中,所述转盘13通过减速机构连接有电机(图中未示出),所述转盘13在电机和减速机构的驱动下慢速转动;如图1所示,所述拌合头23与所述盛料筒11呈偏心设置;本实施例中,所述往复伸缩机构22为伸缩气缸。
还包括加料机构3,所述加料机构3包括用于盛放待添加纤维的盛料箱31,所述盛料箱31上设置有进气口和出气口,且出气口上连接有输送管32,所述输送管32的另一端为朝向所述盛料筒11的开口;所述盛料箱31内还设置有用于将盛放的待添加纤维搅动以被扬起的扬尘机构33,所述盛料箱31或输送管32上还设置有用于将盛料箱31内的空气经由输送管32吹至所述盛料筒11内的送风机构34。
混合沥青时,将分散的纤维放入盛料箱内,由于盛放在盛料箱内的待添加纤维在扬尘机构的搅动下被扬起,使得盛料箱内的空气混合有待添加纤维,通过设置在盛料箱或输送管上的送风机构,将混合有待添加纤维的空气经由输送管吹送到盛料筒内,空气内混合的待添加纤维吹至热化沥青的表面,并被热化沥青黏附,而混合在空气内的待添加纤维更加分散,从而使纤维能够均匀地落到热化沥青表面。
同时,拌合头在往复伸缩机构带动伸入盛料筒内,拌合头将沥青表面的纤维向下压入沥青,拌合头正下方的沥青在拌合头的挤压下向周围流动,使周围沥青的高度增加,盛料筒内沥青的表面形成中间低四周高的凹陷状,在沥青的流动下,周围的沥青向中部流动,如图2和图3所示;而拌合头在往复伸缩机构的带动下向上抽出时,由于沥青具有黏性,使得中部的沥青会随拌合头向上拉起,一旦拌合头抽出速度超过沥青的流动速度,拌合头与沥青脱离,此时,中部的高度仍然低于周围高度,周围的沥青带动纤维继续向低处流动,如图4所示;从而实现中部沥青下压,周围沥青升高后向中部流动的翻拌。由于拌合头在往复伸缩机构的作用下只具备轴向运动,而不具有旋转运动,使得纤维不会爬杆绕轴地缠绕,由于不存在高速旋转搅拌,也避免了纤维在沥青内缠绕成团。
由于拌合头在对沥青进行翻拌的过程中,待添加纤维不断地随空气送入盛料筒内,使沥青能够循序渐进地均匀混入纤维,从而保证纤维的均匀混合。另外,为了避免转盘的转动影响拌合头的翻拌,转盘采用间隙转动,即在拌合头抽出到位后,转盘带动盛料筒转动设定角度,由于拌合头23与所述盛料筒11呈偏心设置,使得拌合头能够对盛料筒内不同位置的沥青和纤维进行混合。
实施时,所述拌合头23的下端沿径向向外突出形成直径较大的拌合端。
这样,可以增加拌合头与沥青的接触面积,使沥青的流动更强,从而有利于进一步改善纤维与沥青的混合效果。
为了进一步改善效果,所述拌合端整体呈平滑的水滴状。这样,可以使拌合端的表面更加平滑,在随往复伸缩机构伸入和抽出沥青时,拌合端与沥青的接触面积更大,如图2~图4所示,从而可以避免拌合端的棱角对纤维形成垂直剪切而造成纤维在沥青内卷曲成团,有利于改善混合效果。
另外,由于加热状态下的沥青具有黏性,会黏附在拌合头表面,通常情况下,拌合头表面黏附的沥青厚度与沥青的黏性有关,黏性越大,黏附的沥青越多。为了减少拌合头表面黏附的沥青,具体实施时,所述拌合头采用不锈钢制成,并在表面涂上聚四氟乙烯,且内部设置有加热装置。通过聚四氟乙烯可以减少沥青的黏附,同时,在内部设置的加热装置可以让拌合头表面始终保持较高温度,一旦有沥青黏附在拌合头表面,拌合头就可以让该部分沥青保持温度或升高温度,让沥青的黏度较小,从而尽量避免沥青的黏附。
本实施例中,所述扬尘机构33包括可转动或摆动地设置在所述盛料箱31内的搅动头331和用于驱动所述搅动头331转动或摆动的驱动机构332,所述搅动头331位于所述盛料箱31的底部。
这样,搅动头在盛料箱底部摆动或转动过程中,搅动聚集在盛料箱底部的待添加纤维,扬起的待添加纤维混合在空气中通过输送管送入盛料筒内,而通过进气口补入的新鲜空气进入盛料箱后,与后续扬起的待添加纤维混合,从而持续对盛料筒进行加料。
具体的,为了便于制造,所述盛料箱31的底部贯穿设置有可转动的转轴,所述搅动头331设置在所述转轴朝向所述盛料箱31内的一端上,所述驱动机构332为安装在所述转轴另一端上的驱动电机。
这样,驱动电机通过转轴带动搅动头转动,从而搅动聚集在盛料箱底部的待添加纤维,从而将待添加纤维扬起,由于待添加纤维通常为短纤,而且此时的待添加纤维是干燥的,因而不会在搅动头的转动下产生缠绕。
实施时,所述搅动头331包括至少两个沿所述转轴的周向均布设置的摆杆,所述摆杆沿所述转轴的径向延伸设置,且所述摆杆的下侧贴近所述盛料箱31的底部。
这样,摆杆贴近底部可以保证摆杆可靠地搅动待添加纤维,确保待添加纤维能够尽可能多地被扬起。
本实施例中,所述盛料筒11的开口上方还设置有聚尘罩35,所述聚尘罩35上具有可供所述拌合头23和输送管32穿过的让位孔;所述聚尘罩35与所述盛料箱31的进气口之间连接有回收管36。
由于经由输送管吹进盛料筒内的待添加纤维无法全部被热化沥青黏附,仍然会有部分待添加纤维在空中漂浮,漂浮的纤维溢出既会污染环境,又会造成待添加纤维流失,无法确定待添加纤维的混合量。通过设置聚尘罩,利用气流重新回收到盛料箱内,就能够对添加待添加纤维前后的盛料箱重量计算出待添加纤维的混合量。
实施时,所述送风机构34为安装在所述盛料箱31的出气口上的风扇。
如图7所示,将一滴沥青投在实验仪器上,然后将其压扁,再分别往上下拉开,拉开后可以看到这个纤维层呈丝状,没有成团,没有缠绕在沥青内,说明混合效果好。图8和图9分别为采用本发明装置和方法混合制得的纤维沥青的断面示意图,图8中可明显看出上端的断面处具有呈丝状的纤维;图9的中部可以明显看出呈丝状的纹路,说明混合后的沥青未成团。
另外,为了让空气中漂浮的纤维能够更好地落到沥青表面,具体实施时,还可以设置静电除尘装置,所述静电除尘装置的放电电极设置在所述输送管32的中部位置,集尘电极连接在盛放沥青的盛料筒11上。这样,悬浮有纤维的空气经过放电电极时,气体被电离,纤维带负电荷,带负电荷的纤维随空气吹入盛料筒后,被带正电荷的沥青吸附,从而让纤维更好地落在沥青表面。
本实施例中,通过将拌合头23与所述盛料筒11呈偏心设置,同时让盛料筒可随转盘转动,从而让拌合头对不同位置的沥青进行翻拌。具体实施时,还可以采用如下两种结构:
结构1:将所述往复伸缩机构22设置多个,且每个所述往复伸缩机构22的伸缩端均安装有所述拌合头23,所述拌合头23的竖向投影均位于所述盛料筒11内,如图5所示,图5中采用5个拌合头23,且5个拌合头23在竖向上的投影均位于盛料筒内,图中往复伸缩机构22未示出。
这样,可以通过多个往复伸缩机构带动拌合头分别对盛料筒内不同位置的沥青进行翻拌,从而能够更好地混合纤维和沥青。
结构2:如图6所示,在所述上架体21上设置水平移动装置24,所述往复伸缩机构22竖向安装在所述水平移动装置24的移动部。具体的,所述水平移动装置24包括两根相互平行且横向设置在上架体21上的第一导轨,两根所述第一导轨上可移动地架设有托板,所述托板与所述上架体21之间设置有第一直线驱动机构,所述第一直线驱动机构与所述第一导轨平行设置;所述托板上安装有两根相互平行且纵向设置的第二导轨,两根所述第二导轨上可移动地架设有安装板,所述安装板与所述托板之间设置有第二直线驱动机构,所述第二直线驱动机构与所述第二导轨平行设置;所述往复伸缩机构22竖向安装在所述安装板上。具体的,所述安装板在水平垂直于第二导轨的方向上向外延伸呈悬臂板,所述往复伸缩机构22安装在悬臂板上。
这样,通过第一直线驱动机构驱动托板沿横向移动,通过第二直线驱动机构驱动安装板沿纵向移动,就可以在水平方向上将拌合头移动到盛料筒内的任意位置,从而有利于实现对沥青的均匀混合。为节省成本,所述第一直线驱动机构和第二直线驱动机构采用成熟结构的安装有驱动电机的滚珠丝杠。
实施例2:
与实施例1的主要区别在于扬尘机构的不同,本实施例中,所述扬尘机构33为设置在所述盛料箱31内的导风道,所述导风道的一端与所述进气口相连,另一端朝向所述盛料箱31的底部。
由于盛放在盛料箱内的待添加纤维在重力作用下通常会聚集在盛料箱的底部,盛料箱内的空气在送风机构的作用下吹至盛料筒内,必定会使外界的空气会从进气口经由导风道进入到盛料箱内,而导风道朝向盛料箱的底部,使得导风道内流入的空气会冲击聚集在盛料箱底部的待添加纤维,从而搅动待添加纤维以使纤维混入空气送至盛料筒。
实施时,所述导风道的下端沿所述盛料箱31底部的周向弯绕设置,且具有多个朝向所述盛料箱31的中部开设的吹气口。
这样,导风道流入的空气可以从盛料箱底部的边缘朝向中部吹出,搅动盛料箱内的待添加纤维。
为了更好地利用进气口流入的空气搅动改性剂,本实施例中,所述送风机构34为安装在所述盛料箱31的进气口上的风扇。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不以本发明为限制,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。