一種高效泡沫瀝青發泡裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種泡沫瀝青發泡裝置，屬于筑路設備【技術領域】。該發泡裝置由瀝青管道、瀝青噴射開關、發泡腔、水霧化噴嘴、壓縮空氣噴嘴等結構組成。瀝青噴射開關選用氣缸驅動，氣缸活塞桿尾部為針狀結構，與瀝青噴射入口相配合，有自清潔效果。發泡腔上端的瀝青孔板中心開有瀝青噴射入口，發泡腔下端的承壓板中心開有瀝青噴射出口，出口為多孔設計，瀝青孔板及承壓板均可更換，以調節瀝青噴射壓力及流量。該裝置適用于各瀝青品種的發泡,有堵塞自清潔功能，且瀝青噴射出口的多孔設計提高了泡沫瀝青的半衰期和膨脹率，改善了瀝青發泡質量。該裝置不僅適用于工業生產，還適用于試驗研究，具有靈活多變、制造簡單、實用性強、成本低廉等特點。
【專利說明】一種高效泡沬瀝青發泡裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于筑路設備【技術領域】，特別涉及一種泡沫浙青的發泡裝置。
【背景技術】
[0002]泡沫浙青技術是一種新型環保冷再生技術，相比傳統筑路技術可節省浙青用量10-15%。隨著近年來我國公路陸續進入翻修階段，利用傳統技術對舊路面進行維護必將產生大量廢舊的浙青混合料廢棄，這不僅是對稀缺的石油資源的浪費，同時還將造成環境污染。泡沫浙青是在高溫浙青中加水滴形成蒸汽泡、產生連鎖反應、顯著提高膠合性能的新材料，泡沫浙青粘聚性強且穩定，混合料可以長時間儲存，可以冷碾壓。泡沫浙青技術可以將廢棄的舊路面材料回收利用于有一定路用性能的路面結構層中，這不僅節省了筑路成本，也達到了保護環境和節約資源的目的。
[0003]泡沫浙青裝備的核心是浙青的發泡裝置，國內已經在此方面公開了許多技術。由于泡沫浙青發泡過程的高度復雜性，裝置的各結構形狀尺寸的改變對發泡效果均有劇烈的影響，因此發泡技術對于發泡裝置本身要求極高。發泡裝置結構主要包括發泡腔體、浙青噴嘴、水噴嘴、空氣噴嘴、浙青出口以及浙青噴射驅動裝置等，其中浙青噴嘴、水噴嘴、空氣噴嘴的孔徑都非常細小，對環境的清潔度也有較高要求。而浙青是一種在高溫下的高粘度流體，并且在常溫冷卻后會固結成塊，因此在設備使用間隙，浙青往往會造成各噴嘴的堵塞，對設備的繼續使用造成嚴重影響。而浙青種類的繁多，也暴露出現有浙青發泡裝置的結構適應性過低，發泡效果不盡人意等諸多問題。因此，泡沫浙青技術急需一種發泡效果良好的，適應多種浙青品種并帶有防堵自清潔功能的發泡腔設計的裝置出現。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種節能環保的浙青發泡裝置，適應于各浙青品種，發泡效果良好，能夠在浙青發泡過程中防止裝置孔口堵塞。
[0005]為達到以上目的所采用的解決方案如下:
[0006]一種泡沫浙青發泡裝置，其包括浙青管道、浙青噴射控制開關及噴嘴，浙青管道與浙青噴射控制開關、發泡腔、水霧化噴嘴、壓縮空氣噴嘴配合安裝，水霧化噴嘴與壓縮空氣噴嘴中心線異面或處于同一水平面，其夾角呈銳角。
[0007]水噴嘴選用霧化噴頭，噴射角度為90-120°均可；壓縮空氣噴嘴與水霧化噴嘴中心線異面或處于同一水平面，其夾角呈銳角。
[0008]浙青噴射控制開關以氣缸驅動，氣缸活塞桿下端為針狀結構，浙青管道下焊接了一個開有倒錐狀斜槽通口的焊接件，優選的，錐角范圍為22°到25°，焊接件通過螺紋方式與發泡腔進行連接，活塞桿針狀部分經過倒錐狀斜槽通口插入或拔出浙青孔板，以實現浙青噴射的通斷。
[0009]針狀結構直徑與浙青孔板小孔直徑相配合。浙青孔板為可更換結構，置于浙青發泡腔上蓋板與倒錐狀斜槽通口之間。由于浙青孔板直接決定浙青噴射入口大小，因此選用相應的浙青孔板即可改變浙青噴射入口大小以適應各種實驗研究需求。
[0010]發泡腔底部安裝有一塊承壓板，該承壓板通過螺紋與發泡腔連接，承壓板上開有多個偏心小孔，即泡沫浙青出口，該承壓板可更換，以改變偏心小孔數及浙青出口大小，不安裝噴灑嘴。根據理論仿真及實驗驗證發現，以往技術安裝噴灑嘴于浙青噴射出口，會加速浙青泡沫的破裂，降低半衰期及膨脹率，降低泡沫浙青的物理性能；而未安裝噴灑嘴的浙青噴射單出口設計，生產出的浙青泡沫不夠穩定，半衰期較短；相比之下多孔出口結構解決了兩者的缺點，具有更加良好的發泡效果，多孔出口結構可細化浙青泡沫，并延長半衰期，產出浙青性能更加優越。
[0011]通過不同浙青孔板及承壓板的組合，可以方便實現發泡腔內部結構的改變，以改變浙青噴射的壓力及流量，適應各品種浙青的發泡，優化發泡效果。
[0012]換言之，一種泡沫浙青發泡裝置，其包括浙青管道、浙青噴射控制開關及噴嘴，浙青管道與浙青噴射控制開關、發泡腔、水霧化噴嘴、壓縮空氣噴嘴配合安裝，水霧化噴嘴與壓縮空氣噴嘴中心線異面或處于同一水平面，其夾角呈銳角。
[0013]進一步，浙青噴射控制開關以氣缸驅動，氣缸活塞桿下端為針狀結構，浙青管道下焊接了一個開有倒錐狀斜槽通口的焊接件，焊接件通過螺紋方式與發泡腔進行連接，活塞桿針狀部分經過倒錐狀斜槽通口插入或拔出浙青孔板，以實現浙青噴射的通斷。用該針狀結構可減小氣缸驅動阻力，便于操作，有防堵自清潔功能。
[0014]發泡腔上端的浙青孔板中心開有浙青噴射入口，置于發泡腔蓋板之上，發泡腔下端的承壓板中心開有浙青噴射出口，承壓板通過螺紋方式連接，二者均為可更換結構，以改變浙青噴射入口及出口的大小，實現發泡腔內部結構的變化，進而改變噴射流量及噴射壓力。
[0015]發泡腔底部的承壓板上開多個有偏心小孔，即為浙青噴射出口，該多孔結構有細化泡沫的功能。
[0016]本發明的有益效果是，使用該發泡裝置生產的泡沫浙青與集料拌和，可以提高粒料的剪切強度，降低對水的敏感性，且泡沫浙青混合料具有柔性性質和良好的抗疲勞特性，用其取代半剛性材料鋪筑道路的基層可以有效的減少反射裂縫。另外，拌制泡沫浙青混合料，只需將浙青加熱，而集料不需加熱，是在冷、濕狀態下與泡沫浙青拌和，可以節省大量的能源，不僅節能環保，且經濟效益顯著。
[0017]本發明與現有技術相比較，具有如下實質性特點和優點:首先，該設計有效防止了設備在運行時可能出現的各噴嘴的浙青結垢和堵塞，大大節約了設備使用過程中的維護時間，具有自清潔功能；其次，由于發泡腔的浙青噴射出入口及各噴嘴均為可更換結構，替換發泡腔的相應部件即可改變泡沫浙青的發泡條件，通過不同浙青孔板及承壓板的組合，以改變浙青噴射的壓力及流量，適應各品種浙青的發泡，優化發泡效果。因此該設備在能滿足工業泡沫浙青生產需求的同時，也可用于實驗室研究之用，具有靈活多變性。最后，發泡腔底部浙青出口的多孔結構設計，細化了浙青泡沫，提高泡沫浙青的膨脹率及半衰期，使泡沫浙青在混合料攪拌過程中裹覆和粘結礦料的性能更加優越。本發明整體上采用分體結構，制造的泡沫浙青發生裝置具有制造簡單，成本低，實用性好，靈活多變等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】[0018]圖1為本發明實施例泡沫浙青發生裝置結構主視示意圖；
[0019]圖中:1、發泡腔主體，2、發泡腔連接件，3、浙青管道焊接件，4、浙青管道，5、上密封端蓋，6、氣缸支座，7、氣缸，8、氣缸活塞桿，9、下密封端蓋，10、浙青噴孔板，11、發泡腔上蓋板，12、壓縮空氣噴嘴，13、發泡腔承壓板，14、水霧化噴嘴。
[0020]圖2為圖1所示實施例的泡沫浙青發生裝置結構的俯視圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖所示實施例對本發明作進一步的說明。
[0022]如圖1所示，本浙青發泡裝置主要由氣缸7、浙青管道4、發泡腔主體1、壓縮空氣噴嘴12、水霧化噴嘴14、發泡腔承壓板13及出口組成。氣缸7位于浙青管道4上方，控制管道內浙青噴射入發泡腔的通斷。發泡腔1位于浙青管道4下方，發泡腔1兩側分別安裝有水霧化噴嘴14及壓縮空氣噴嘴12，發泡腔1上端為浙青噴射入口，下端為浙青噴射出口。
[0023]氣缸7驅動氣缸活塞桿8，氣缸7通過螺紋連接安裝在與浙青管道4焊接的密封端蓋上。密封端蓋分為上下結構，通過螺栓連接，方便氣缸維護，上密封端蓋5亦為氣缸活塞桿8的導向套，設有耐高溫密封圈密封，防止浙青外漏。氣缸活塞桿8通過氣缸7帶動，經過浙青管道4下方焊接件3的斜槽通口，插入下方的浙青孔板10。通過控制氣缸活塞桿8的上下運動，帶動尾部鋼針插入或拔出浙青孔板10上的噴口，以實現浙青噴射的通斷。由于浙青粘度相對較大，在噴射中浙青孔板10上的浙青噴口通常容易堵塞，這個結構好處在于:利用控制汽缸活塞桿8的上下運動，尾部鋼針打開或者關閉浙青孔板10上的浙青噴口(即浙青最易結垢之處)，這樣的電控機械結構不僅起到了浙青噴射的通斷作用，同時減小了氣缸驅動阻力，便于操作，也起到了機械清理殘留浙青的作用。
[0024]浙青發泡腔1結構為一圓柱體，兩側分別安裝有水霧化噴嘴14及壓縮空氣噴嘴12，水霧化噴嘴和空氣噴嘴為市場采購產品，此不贅述。兩噴嘴的噴嘴中心位于同一水平面上，兩噴嘴的夾角呈銳角，如圖2所示。兩噴嘴夾角設置為銳角主要是防止水的噴射能量與壓縮空氣的能量抵制，避免空氣管路積液(指浙青)可能造成的空氣管路堵塞。水霧化噴嘴14帶有霧化功能，噴射角可選為90-120°，以螺紋連接，方便拆卸及更換。壓縮空氣噴嘴12選用普通氣嘴即可在設備運行過程中的浙青暫停噴射階段，水霧化噴嘴14及壓縮空氣噴嘴12不斷向發泡腔內噴入壓縮空氣，以避免發泡腔內浙青倒流入水、氣噴嘴內，造成堵塞。
[0025]發泡腔上端的浙青孔板10被夾在浙青管道焊接件3與發泡腔上蓋板11之間，為可更換結構。當需要改變發泡腔浙青噴射入口尺寸時，只需要相應更換浙青孔板10即可，方便簡潔。浙青發泡腔1下端安裝有一發泡腔承壓板13，以螺紋方式連接，亦可更換。
[0026]發泡腔承壓板13中心為浙青噴射出口，浙青經發泡后從小孔拋出。通過不同浙青孔板及承壓板的組合，可以方便實現發泡腔內部結構的改變，以改變浙青噴射的壓力及流量，適應各品種浙青的發泡，優化發泡效果。
[0027]浙青發泡腔下端的發泡腔承壓板13中心開有多個偏心小孔15。傳統設計的浙青噴射出口均為單出口設計或為噴灑嘴設計，但經過理論建模仿真以及實驗驗證發現:單出口設計的發泡腔產生的浙青泡沫較易破裂，有較好的膨脹率，但半衰期過短；帶有噴灑嘴的發泡腔產生的泡沫浙青膨脹率較低，發泡效果不佳。而本發明采用的多孔設計有效解決的以前存在的問題，綜合了兩者的優點，使得產出的浙青泡沫細膩，具有良好的膨脹率及半衰期，大大的提高了泡沫浙青的物理特性。
[0028]為防止浙青或泡沫浙青在流動過程中迅速冷卻使其流動性差，進一步可在浙青管道4及發泡腔體I外設有電加熱元件及溫控器(圖上未表示)，以實現預熱；另外，在電加熱元件外部包裹隔熱材料進行保溫，并防止人員燙傷。
[0029]工作時，活塞桿8尾部鋼針隨著氣缸運動提起，浙青由浙青管路4經浙青孔板10上的小孔噴射進發泡腔I內，水和壓縮空氣分別在發泡腔I的兩側經水霧化噴嘴14和壓縮空氣噴嘴12以一定的壓力向腔內噴射。浙青和水在壓縮空氣的作用下直接接觸換熱，由于浙青的溫度在15(T180°C，超過了水的蒸汽潛熱，產生的水蒸汽被發泡腔內部的壓力壓入浙青的連續相，壓縮蒸汽被浙青薄膜包裹，形成泡沫浙青，泡沫浙青從發泡腔承壓板13中心的多個小孔拋出，由于外界的大氣壓低于發泡腔6內部壓力，即低于被浙青薄膜裹覆的壓縮蒸汽的壓力，故逐漸膨脹，直到達到平衡或者破裂。
[0030]本發明結構型式具有簡單、制造方便、安裝容易的特點，可根據泡沫浙青生產量需求進行多個組合使用。使用本發泡腔產生的泡沫浙青具有良好的半衰期及膨脹率，用該泡沫浙青作為穩定劑，在混合料拌合的過程中與礦料接觸和裹覆性能好，能提高泡沫浙青混合料的質量，從而增強道路使用性能，延長道路使用壽命。
[0031]本發明設計要點:采取分體結構，浙青孔板和泡沫浙青孔板可自行拆卸更換成不同尺寸的噴口，能滿足不同浙青品種所需不同的噴射壓力及噴射流量的工藝要求，發泡條件靈活多變，亦能用于泡沫浙青實驗研究中；通過控制汽缸活塞桿的上下運動帶動尾部焊接鋼針插入和拔出浙青噴口的動作實現浙青噴射的通和斷，該結構設計及機械運動減小了氣缸驅動阻力，還確保了對浙青孔板噴口的清理，防止堵塞；發泡腔的結構和形態，泡沫浙青噴射出口的多孔設計，及壓縮空氣噴嘴和水霧化噴嘴呈銳角噴射方向，均確保了產出泡沫浙青的優良品質。
[0032]上述的對實施例的描述是為便于該【技術領域】的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種泡沫浙青發泡裝置，其包括浙青管道、浙青噴射控制開關、發泡腔及噴嘴，其特征在于:所述噴嘴與針狀結構相配合以控制噴嘴的開關。
2.根據權利要求1所述的泡沫浙青發泡裝置，其特征在于:還包括水霧化噴嘴與壓縮空氣噴嘴，兩者的中心線異面或處于同一水平面，其夾角呈銳角。
3.根據權利要求1所述的泡沫浙青發泡裝置，其特征在于:發泡腔的浙青噴射出入口及各噴嘴均為可更換結構，替換發泡腔的相應部件即可改變泡沫浙青的發泡條件。
4.根據權利要求1所述的泡沫浙青發泡裝置，其特征在于:發泡腔底部浙青出口為多孔結構。
5.根據權利要求4所述的泡沫浙青發泡裝置，其特征在于:所述的多孔為偏心孔。
6.根據權利要求1所述的泡沫浙青發泡裝置，其特征在于:所述浙青噴射控制開關以氣缸驅動，氣缸活塞桿下端為針狀結構，浙青管道下固定連接了一個開有倒錐狀斜槽通口的連接件，連接件通過螺紋方式與發泡腔進行連接，活塞桿針狀部分經過倒錐狀斜槽通口插入或拔出浙青孔板，以實現浙青噴射的通斷。
7.根據權利要求1所述的泡沫浙青發泡裝置，其特征在于:發泡腔上端的浙青孔板中心開有浙青噴射入口，置于發泡腔蓋板之上，為可更換結構。
8.根據權利要求1所述的泡沫浙青發泡裝置，其特征在于:發泡腔下端的承壓板中心開有浙青噴射出口，承壓板通過螺紋方式連接，為可更換結構。
9.根據權利要求1所述的泡沫浙青發泡裝置，其特征在于:發泡腔底部的承壓板上開多個有偏心小孔，即為浙青噴射出口，該多孔結構有細化泡沫的功能。
【文檔編號】E01C19/02GK103806363SQ201210448764
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優先權日:2012年11月9日
【發明者】王安麟, 姜濤, 零霏, 龔啟偉, 張慧 申請人:同濟大學