專利名稱：高效自清潔瀝青發(fā)泡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于道路施工機(jī)械，涉及一種瀝青噴嘴及發(fā)泡腔。
背景技術(shù)：
一般將瀝青加熱到160'C-18(TC，在專門的發(fā)泡腔內(nèi)與少量的水接觸，即可產(chǎn)生泡沫瀝青。 瀝青在發(fā)泡狀態(tài)，粘度會(huì)暫時(shí)性降低，體積會(huì)膨脹到原來的10-30倍。瀝青發(fā)泡狀態(tài)的特性使 得泡沫瀝青作為穩(wěn)定劑廣泛應(yīng)用在國外道路建設(shè)上。在使用性能上，它不僅可以使混合料強(qiáng) 度增強(qiáng)，還可以改善道路的韌性。從可持續(xù)發(fā)展角度講，它不僅能夠較大幅度節(jié)省瀝青用量， 還能夠充分利用道路工程所使用的瀝青混凝土回收料。
如圖1所示，檢索到專利號(hào)為200720013454. 8的實(shí)用新型專利，其名稱為泡沫瀝青發(fā)生 器。該專利主要介紹了一種瀝青路面冷再生機(jī)噴灑控制裝置，其發(fā)泡單元內(nèi)設(shè)有瀝青開閉控 制器13，控制器13安裝有保護(hù)套12，發(fā)泡單元內(nèi)的瀝青輸送管路14外表面罩有加熱保溫裝 置15，在瀝青輸送管路14下方設(shè)有發(fā)泡室16，發(fā)泡室16分別與水輸送系統(tǒng)管路以及壓縮空 氣系統(tǒng)管路連通。此泡沫瀝青發(fā)生器通過PLC控制系統(tǒng)按壓力大小控制瀝青開閉控制器13的 開閉以進(jìn)行瀝青發(fā)泡，其優(yōu)點(diǎn)是提高了瀝青發(fā)泡質(zhì)量，能在施工現(xiàn)場的工程設(shè)備上即時(shí)發(fā)泡， 但是這種泡沫瀝青發(fā)生器的瀝青噴口容易堵塞，造成不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效自清潔瀝青發(fā)泡裝置，其適用于瀝青發(fā)泡，即使熱瀝青 和水均勻接觸，通過直接接觸傳熱使水充分相變，繼而提高瀝青發(fā)泡的質(zhì)量，且在結(jié)構(gòu)上應(yīng) 適應(yīng)瀝青這樣的高粘度的非牛頓流體，不至于在瀝青發(fā)泡的過程中發(fā)生孔口堵塞。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是
一種瀝青發(fā)泡裝置，其包括瀝青管道、瀝青噴射控制開關(guān)、發(fā)泡腔、水噴嘴、空氣噴嘴， 該瀝青噴射控制開關(guān)為汽缸，汽缸活塞桿的錐形桿端延伸入瀝青管道的瀝青噴口相配合。該瀝青管道上方安裝有汽缸，汽缸上設(shè)有通氣孔。
該瀝青管道與發(fā)泡腔通過螺紋配合連接，中間開有斜槽通口，斜槽通口上方安裝有開有 瀝青噴口的瀝青孔板，所述的瀝青孔板的瀝青噴口即為瀝青管道的瀝青噴口 。
該發(fā)泡腔的底部固定有泡沫瀝青孔板，其上開有作為泡沫瀝青出口的偏心小孔。
該汽缸活塞桿上與瀝青管道密閉配合段設(shè)有密封圈。
該瀝青管道及發(fā)泡腔外表面設(shè)有電加熱元件及溫控器。
該水噴嘴與空氣噴嘴中心線異面或處于同一水平面，其夾角呈銳角；該瀝青的噴射方向
垂直于水和空氣的噴射方向。
本發(fā)明整體上采用分體結(jié)構(gòu)，在瀝青管路上方安置瀝青噴射控制開關(guān)，在瀝青管路下方 設(shè)置瀝青發(fā)泡腔，與瀝青管路采用螺紋連接，結(jié)構(gòu)簡單又緊湊。在瀝青管路和發(fā)泡腔之間是 瀝青孔板，這個(gè)瀝青孔板與發(fā)泡腔底部的泡沫瀝青孔板可以自由拆卸，方便更換不同尺寸的 噴口，以滿足不同的工藝要求。瀝青孔板上開設(shè)瀝青噴口，與汽缸活塞桿的端部連接的錐形 端桿相配，利用汽缸活塞的上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)端部的錐形端桿上下運(yùn)動(dòng)。非工作時(shí)，汽缸無須 通氣，錐形端桿插入瀝青孔板上的噴口，使瀝青無法進(jìn)入發(fā)泡腔，實(shí)現(xiàn)了關(guān)閉瀝青噴射的功
能；工作時(shí)，汽缸下端通氣，活塞向上移動(dòng)，帶動(dòng)錐形端桿從瀝青孔板的噴口拔出，管路中 的瀝青在一定的壓力下通過瀝青孔板上的噴口噴入發(fā)泡腔。同時(shí)解決了瀝青噴射通斷和噴口 堵塞問題。
由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)有效防止瀝青的結(jié)垢和堵塞，具有制造簡 單、成本低，實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)瀝青發(fā)泡發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為瀝青噴嘴及發(fā)泡腔結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為泡沫瀝青孔板仰視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中標(biāo)號(hào)說明
1-一汽缸 2_—汽缸通氣孔
3-—組合密封圈 4-5-—瀝青孔板 6-7-一壓縮空氣噴嘴 8-9一-水噴嘴 11一-活塞桿
發(fā)泡腔體 泡沫瀝青孔板
4111-一錐形桿端 51-—瀝青噴口
61-一斜槽通口 81-—偏心小孔
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)，直接接觸傳熱等知識(shí)進(jìn)行綜合分析，運(yùn)用CFD (計(jì)算流體動(dòng) 力學(xué))軟件解析瀝青發(fā)泡腔內(nèi)部的復(fù)雜流場，通過實(shí)驗(yàn)和仿真相結(jié)合的手段確定發(fā)泡腔體的 形態(tài)、尺寸、位置以及結(jié)構(gòu)參數(shù)。
本發(fā)明以影響瀝青發(fā)泡效果的關(guān)鍵部件為研究點(diǎn)，在多場耦合下，對腔體內(nèi)部瀝青發(fā)泡 這個(gè)復(fù)雜的物理過程進(jìn)行了建模，并運(yùn)用商業(yè)軟件對其模擬仿真，從瀝青發(fā)泡的機(jī)理上找出 影響瀝青發(fā)泡的關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)要素，對其進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，確立發(fā)泡條件下發(fā)泡腔體的尺寸和形 態(tài)等，以達(dá)到最好的瀝青發(fā)泡效果。
本發(fā)明在瀝青管道4上面安置有汽缸1，汽缸1上設(shè)有通氣孔2,發(fā)泡腔6通過螺紋連接 固定在瀝青管道4的下端，在瀝青管道4與瀝青發(fā)泡腔6之間開有斜槽通口 61。斜槽通口 61 處放置一個(gè)瀝青孔板5，其上的瀝青噴口 51與汽缸活塞桿11相連的錐形桿端111相配，通 過控制汽缸1上下腔進(jìn)氣，促使活塞桿11連帶錐形桿端111插入或拔出瀝青孔板5上的噴口 51,即控制了瀝青噴射的通和斷?；钊麠U11平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)(即圖l活塞桿狀態(tài))，當(dāng) 汽缸1的下腔通氣時(shí)，活塞桿11向上運(yùn)動(dòng)，打丌瀝青噴口 51。由于瀝青粘度相對較大，在 噴射中瀝青噴口51 (即瀝青孔板上的小孔)容易堵塞，這個(gè)結(jié)構(gòu)好處在于利用控制汽缸活 塞桿11的上下運(yùn)動(dòng)，錐形桿端111打開或者關(guān)閉瀝青孔板上的瀝青噴口 51 (即瀝青最易結(jié) 始之處)，這樣的電控機(jī)械結(jié)構(gòu)不僅起到了瀝青噴射的通斷作用，同時(shí)起到了機(jī)械清理殘留瀝 青的作用。瀝青發(fā)泡腔形態(tài)如圖l所示。在發(fā)泡腔6兩側(cè)分別安置水噴嘴9和壓縮空氣噴嘴 7，兩個(gè)噴嘴的中心同處于一個(gè)水平面上，兩噴嘴的夾角呈銳角(附圖中為方便說明清楚，并 沒有畫成銳角，以文字所述為主。兩噴嘴夾角設(shè)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(指瀝青)可能造成的空氣管路堵塞)，而瀝青的噴射同時(shí) 垂直于水和空氣的導(dǎo)入方向(即幾何上兩個(gè)異面線的公垂線)。圖1中泡沫瀝青孔板8上開 有偏心小孔81，孔口尺寸確保瀝青發(fā)泡腔內(nèi)部的壓力。發(fā)泡腔6內(nèi)產(chǎn)生的泡沫瀝青就是從這 個(gè)偏心小孔81拋出，泡沫瀝青孔板8采用內(nèi)六角螺紋連接的方式與發(fā)泡腔主體6相連接，具 體的結(jié)構(gòu)型式見附圖2。為防止瀝青或泡沫瀝青在流動(dòng)過程中迅速冷卻使其流動(dòng)性差，因此在瀝青管道4及發(fā)泡腔體6外設(shè)有電加熱元件及溫控器(圖上未表示)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)熱，在電加 熱元件外部包裹隔熱材料進(jìn)行保溫，并防止人員燙傷。
當(dāng)汽缸1下腔進(jìn)氣時(shí)，錐形桿端111隨著汽缸活塞桿11提起，瀝青由瀝青管路4經(jīng)瀝青 孔板5上的小孔51噴射進(jìn)發(fā)泡腔6內(nèi)，水和壓縮空氣分別在發(fā)泡腔6的兩側(cè)經(jīng)水噴嘴9和空 氣噴嘴7以一定的壓力向腔內(nèi)噴射。瀝青和水在壓縮空氣的作用下直接接觸換熱，由于瀝青 的溫度在150-180°C，超過了水的蒸汽潛熱，產(chǎn)生的水蒸汽被發(fā)泡腔內(nèi)部的壓力壓入瀝青的 連續(xù)相，壓縮蒸汽被瀝青薄膜包裹，形成泡沫瀝青，泡沫瀝青從發(fā)泡腔6出來，由于外界的 大氣壓低于發(fā)泡腔6內(nèi)部壓力，即低于被瀝青薄膜裹覆的壓縮蒸汽的壓力，故逐漸膨脹，直 到達(dá)到平衡或者破裂。
采用耐高溫的氟橡膠材料的組合密封圈3對汽缸進(jìn)行保護(hù)，密封圈3安裝于汽缸活塞桿 11上與瀝青管道密閉配合段，該密封圈能夠避免熱瀝青進(jìn)入汽缸，工作中，熱瀝青如果進(jìn)入 汽缸，會(huì)造成汽缸不能正常工作，影響汽缸的使用功能，此處密封圈3起到保護(hù)汽缸的作用。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)型式具有簡單、制造方便、安裝容易的特點(diǎn)，可根據(jù)泡沫瀝青生產(chǎn)量需求進(jìn) 行多個(gè)組合使用。高溫瀝青在瀝青管路中流動(dòng)，通過控制汽缸電磁閥的方向控制瀝青的開關(guān)。 當(dāng)汽缸處于工作狀態(tài)時(shí)，瀝青以湍流狀態(tài)噴射入瀝青發(fā)泡腔內(nèi)，在噴入的壓縮空氣作用下， 與同時(shí)噴入的水均勻接觸換熱并使水充分相變，得到膨脹倍數(shù)較高的泡沫瀝青，并且使其膨 脹持續(xù)時(shí)間較長。這樣產(chǎn)生的泡沬瀝青作為穩(wěn)定劑，在混合料拌合的過程中與礦料接觸和裹 覆性能好，能提高泡沫瀝青混合料的質(zhì)量，從而增強(qiáng)道路使用性能，延長道路使用壽命。
本發(fā)明設(shè)計(jì)要點(diǎn)采取分體結(jié)構(gòu)，瀝青孔板和泡沫瀝青孔板可自行拆卸更換成不同尺寸 的噴口，能滿足不同流量的工藝要求；通過控制汽缸活塞桿的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)錐形端桿插入和 拔出瀝青噴口的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)瀝青噴射的通和斷，這個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)還確保了對瀝青孔板噴口的清理；
發(fā)泡腔的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，泡沫瀝青噴口的偏心狀態(tài)，以及壓縮空氣噴嘴和水噴嘴呈銳角噴射方 向，確保瀝青發(fā)泡的質(zhì)量；采用耐高溫的氟橡膠材料的組合密封圈，滿足汽缸的保護(hù)作用， 以確保其能正常工作，并防止熱瀝青外漏，造成不必要的人員傷害。
上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉 本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng) 用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種瀝青發(fā)泡裝置，其包括瀝青管道、瀝青噴射控制開關(guān)、發(fā)泡腔、水噴嘴、空氣噴嘴，其特征在于該瀝青噴射控制開關(guān)為汽缸，汽缸活塞桿的錐形桿端延伸入瀝青管道的瀝青噴口相配合。
2、 如權(quán)利要求l所述的瀝青發(fā)泡裝置，其特征在于該瀝青管道上方安裝有汽缸。
3、 如權(quán)利要求l所述的瀝青發(fā)泡裝置，其特征在于該瀝青管道與發(fā)泡腔通過螺紋配合 連接，中間開有斜槽通口，斜槽通口上方安裝有開有瀝青噴口的瀝青孔板，所述的瀝青孔板 的瀝青噴口即為瀝青噴射孔。
4、 如權(quán)利要求1所述的瀝青發(fā)泡裝置，其特征在于該發(fā)泡腔的底部固定有泡沫瀝青孔 板，其上開有作為泡沫瀝青出口的偏心小孔。
5、 如權(quán)利要求1所述的瀝青發(fā)泡裝置，其特征在于該汽缸活塞桿上與瀝青管道密閉配 合段設(shè)有耐高溫組合密封圈。
6、 如權(quán)利要求1所述的瀝青發(fā)泡裝置，其特征在于該瀝青管道及發(fā)泡腔外表面設(shè)有電 加熱元件及溫控器。
7、 如權(quán)利要求l所述的瀝青發(fā)泡裝置，其特征在于該水噴嘴與空氣噴嘴中心線異面或 處于同一水平面，其夾角呈銳角；該瀝青的噴射方向垂直于水和空氣的噴射方向。
全文摘要
一種高效自清潔瀝青發(fā)泡裝置，其包括瀝青管道、瀝青噴射控制開關(guān)、發(fā)泡腔、水噴嘴、空氣噴嘴，該瀝青噴射控制開關(guān)為汽缸，汽缸活塞桿的錐形桿端延伸入瀝青管道的瀝青噴口相配合。汽缸安裝于瀝青管道上方，非工作時(shí)，汽缸無須通氣，錐形端桿插入瀝青噴口，使瀝青無法進(jìn)入發(fā)泡腔，實(shí)現(xiàn)了關(guān)閉瀝青噴射的功能；工作時(shí)，汽缸下腔通氣，活塞向上移動(dòng)，帶動(dòng)錐形端桿從瀝青噴口拔出，管路中的瀝青在一定的壓力下通過瀝青孔板上的噴口噴入發(fā)泡腔。本發(fā)明解決了瀝青噴射通斷和噴口堵塞問題，且其制造簡單、實(shí)用性強(qiáng)、成本低。
文檔編號(hào)E01C19/45GK101487219SQ20091004703
公開日2009年7月22日 申請日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者俞梓儀, 蓉 楊, 汪昱棟, 王劍皖, 王安麟, 程海鷹 申請人:同濟(jì)大學(xué)