一种双层多步拌和的厂拌冷再生沥青混合料拌和设备的制作方法

本实用新型属于沥青混凝土常温拌和设备的制造和应用领域，特别是涉及一种双层多步拌和的厂拌冷再生沥青混合料拌和设备。

背景技术：

在过去的30年，我国开展了世界上规模最大的公路投资建设，截止到2015年底，公路通车总里程突破450万公里，其中高速公路通车里程达到10.8万公里，我国公路路网规模已居世界第一。大量公路设施的建设消耗了大量宝贵的自然资源，不仅破坏了自然环境，而且加重了资源环境承载负荷；自然资源逐渐枯竭，人类为争夺资源发生对立的现象越来越多；在公路设施的大、中修与改建中产生大量的废旧路面材料，大量的废旧材料通常采用填埋等措施进行处理，占用了有限的土地资源，对环境产生污染，同时造成了大量的资源浪费。

据初步统计，我国仅干线公路大中修工程，每年将产生沥青路面旧料达1.6亿吨，水泥路面旧料达3000万吨。然而，目前我国公路路面材料循环利用率不到30％，远低于发达国家90％以上利用率水平，距交通运输部《关于加快推进公路路面材料循环利用工作的指导意见》(交公路发[2012]489#)提出的到“十二五”末公路路面废旧材料循环利用率达到50％，高速公路旧路面材料循环利用率达到90％以上的目标也有不少的差距。为此，交通运输部“十二五”环保规划中提出将重点分别建设建筑垃圾循环利用示范公路、废旧沥青再生利用示范公路不低于1000公里。因此，加快公路路面废旧材料的循环利用工作已迫在眉捷，且对促进公路循环经济的发展，节约资源、降低排放及保护环境具有及其重要的意义。

沥青路面旧料循环再生利用的最主要途径有厂拌热再生和厂拌冷再生两类，由于沥青路面厂拌热再生旧料掺量一般不超过30％，难以消耗掉大量的沥青路面旧料。因此，旧料掺量高达80％左右的且节能减排效果显著的沥青路面厂拌冷再生技术越来越受到大家的重视，并随着冷再生技术的进步，冷再生混合料应用比例越来越高。

高性能沥青路面厂拌冷再生技术是指将回收的废旧沥青路面材料运至拌和厂，经破碎、筛分后以一定比例与新矿料、特种乳化沥青、水泥、水以及其它添加剂等材料在常温拌和均匀、常温铺筑形成路面结构层的一种再生技术。在早期的厂拌冷再生中，90％以上、甚至 100％是废旧沥青路面材料RAP，是把旧沥青路面材料当作“黑石头”来看待的，把RAP的级配当作矿料级配，这样配制的冷再生沥青混合料柔性有余而刚性不足，抗裂性能好但高温稳定性差，特别是在其上铺筑较厚的热拌沥青混合料面层时，冷再生层与热拌料层交界面处的一定厚度内的冷再生混合料在热辐射的作用逐渐被加热，使其性能向热拌混合料的性能转化；另一方面，在使用过程中，在荷载、温度、应力等各种因素作用下，随着时间的推移，冷再生混合料中添加的乳化沥青也逐渐与旧料中的沥青融合、渗透、相互转化，使整个冷再生混合料趋于彻底的均匀化，其性能也向热拌混合料性能转化，在这种情况下，冷再生混合料中真正的矿料级配就起着至关重要的作用。基于这种理论，现在在进行冷再生混合料设计时，可能在考虑RAP级配的同时，会更多地考虑整个冷再生混合料中的矿料级配。众所周知，废旧沥青混合料经过冷铣刨、破碎筛分后，其矿料级配比其原来在路上的级配要细得多，这就要求在进行冷再生设计时，需要加入较多比例的较粗颗粒的新的集料。如果把这些粗颗粒的新集料与旧沥青材料一起拌和，必然会导致新集料表面裹覆的沥青很少、沥青膜很薄，甚至产生大量的花白料，这就严重影响混合料的均匀性、使用性能也大打折扣，甚至不能成型。而传统的冷再生拌和设备就是这种一起拌和的生产工艺，根本满足不了现在对冷再生混合料均匀性、高性能的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有拌和设备的缺陷，提供一种简单、经济高效的使冷再生混合料具有均匀性和高性能的双层多步拌和沥青混合料的厂拌冷再生拌和设备。

本实用新型的技术方案

一种双层多步拌和的厂拌冷再生沥青混合料拌和设备，包括一级搅拌缸和二级搅拌缸，所述一级搅拌缸设于二级搅拌缸的上方，并通过柔性连接装置与二级搅拌缸连接。

本实用新型结构紧凑：一级搅拌缸、二级搅拌缸上下布置，省去了一级搅拌缸输送到二级搅拌缸的皮带，占地面积少，且易于整体封装。

通过设计两级搅拌缸，对新集料在一级搅拌缸先进性预拌及处理，再与旧料在二级搅拌缸中进一步处理，大大提高了冷再生混合料的均匀性，使其具有更好的性能。

柔性连接装置能有效的防止上下搅拌缸发生共振。

本实用新型进一步包括以下优选的技术方案：

优选的技术方案中，一级搅拌缸的进出料方向与二级搅拌缸的进出料方向相对布置。

以便一级搅拌缸出料到二级搅拌缸后继续进行搅拌。

优选的技术方案中，所述一级搅拌缸和二级搅拌缸分别采用独立钢架支撑。

优选的技术方案中，所述一级搅拌缸和二级搅拌缸为双卧轴连续式搅拌机。

优选的技术方案中，所述一级搅拌缸和二级搅拌缸均配置水供应装置、乳化沥青供应装置、粉料添加装置、进料斗、加水管、乳化沥青添加管、出料口。

优选的技术方案中，所述柔性连接装置包括依次连接的一级搅拌缸下料口、上压板、橡胶尼龙皮带、下压板、转接料斗、转接料斗法兰板、橡胶垫、二级搅拌缸盖板。

优选的技术方案中，一级搅拌缸下料口与转接料斗之间设置橡胶尼龙皮带，橡胶尼龙皮带上下端分别通过压板将橡胶尼龙皮带用螺栓固定，在二级搅拌缸盖板和转接料斗法兰板之间设置橡胶垫。

橡胶尼龙皮带和橡胶垫的设计能有效防止一级搅拌缸和二级搅拌缸运转时产生共振。

优选的技术方案中，所述厂拌冷再生拌和设备进一步包括投料传感器装置，所述投料传感器装置包括角度传感器、转轴固定轴套、转轴、固定板、连接螺栓、调节板、皮带架；调节板上设有腰型孔。

角度传感器、转轴固定轴套、转轴、固定板、连接螺栓、调节板、皮带架依次连接。

优选的技术方案中，所述水供应装置包括水罐、截止阀、过滤器、水泵、变频电机、涡轮流量计、节流阀一、节流阀二、球阀、标定管、双喷管、单喷管。

优选的技术方案中，所述加水管包括双喷水管、球阀一、单喷水管、球阀二、涡轮流量计、连接法兰。

优选的技术方案中，所述乳化沥青添加管包括添加管一、球阀一、添加管二、球阀二、齿轮流量计。

优选的技术方案中，一级搅拌缸和二级搅拌缸进料端设置双喷水管，搅拌缸行程的中间位置布置单喷水管；每根喷水管沿管道子母线切割一条1mm宽的缝隙添加高压水；双喷水管喷水方向与水平方向成15°角斜向下喷在进料料帘上，其作用是在骨料进入搅拌缸时能迅速得到润湿；中间位置喷水管方向竖直向下，其作用是根据混合料的配比和拌合状态适当添加水。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型实现了新技术、高要求下的冷再生混合料的均匀性，具体通过先对粗的新集料进行单独的预拌和，使其在与旧沥青混合料拌和前，在新的粗颗粒集料表面均匀地粘附上一层沥青膜。为了实现上述目的，本实用新型对传统的拌和设备进行了彻底的重新设计，从 而达到新集料与乳化沥青首先进行单独的预拌和，然后旧路面材料进行润湿拌和均匀，最后两者一起与添加的再生剂与添加剂拌和至均匀的目的。本实用新型就是为适应这种要求而设计开发的全新结构的设备，它完整地实现了以上的所有功能要求。

本实用新型所述厂拌冷再生拌和设备中，既能同时使用一级、二级搅拌缸一起生产满足要求的厂拌冷再生沥青混合料，又能单独使用二级搅拌缸，直接用单一均匀的材料拌制常温混合料。

本实用新型所述厂拌冷再生拌和设备中，能根据工艺要求，选择添加一种或两种再生剂或乳化沥青，也能选择同时添加如水泥和矿粉两种粉料添加剂。

使用本发明设备生产的沥青混合料均匀性好、使用性能高好。

本实用新型所述厂拌冷再生拌和设备，能保证骨料投进搅拌缸后骨料表面迅速被水充分润湿。然后喷洒再生剂-乳化沥青拌和，实际证明乳化沥青与混合料的裹附效果非常理想。

本实用新型计量精度高，高频率信号采集处理，闭环控制可靠性高：乳化沥青添加装置中，采用高精度的齿轮流量计带数显和数据反馈，使用闭环控制能实时调整流量输出，保证配比。水添加采用高精度的涡轮流量计带数据反馈，同样使用闭环控制能实时调整流量输出，保证配比要求。此外，管道设计流量校核接口，齿轮流量计和涡轮流量计可以定期校核。

本实用新型结构紧凑：一级搅拌缸、二级搅拌缸上下布置，省去了一级搅拌缸输送到二级搅拌缸的皮带，占地面积少，且易于整体封装。

本实用新型清洗方便：清洗水通过三通阀通往乳化沥青添加管道，当生产完成后，能快捷的清洗乳化沥青泵及管道系统；同时，可对一、二级搅拌缸分别设有清洗装置，方便对搅拌缸的清理。

以下参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型中一级搅拌缸下料至二级搅拌缸设计柔性连接装置示意图的一例；

图3是本实用新型中皮带输送机投料传感器装置示意图的一例；

图4是水供应装置示意图的一例；

图5是本实用新型中搅拌缸中加水管示意图的一例；

图6是本实用新型中搅拌缸中乳化沥青添加管示意图的一例。

图中，1、一级搅拌缸，2、一级搅拌缸水供应装置，3、一级搅拌缸沥青添加供应装置、4、一级搅拌缸粉料添加装置，5、一级搅拌缸进料斗，6、柔性连接装置，7、二级搅拌缸进料斗，8、二级搅拌缸，9、二级搅拌缸粉料添加装置，10、一级搅拌缸加水管，11、一级搅拌缸乳化沥青添加管，12、二级搅拌缸出料口，13、皮带，14、投料传感器装置，2’、二级搅拌缸水供应装置，3’、二级搅拌缸沥青添加供应装置、10’、二级搅拌缸加水管，11’、二级搅拌缸乳化沥青添加管

601、一级搅拌缸下料口，602、上压板，603、橡胶尼龙皮带，604、下压板，605、转接料斗，606、转接料斗法兰板，607、橡胶垫，608、二级搅拌缸盖板；

1401、角度传感器，1402、转轴固定轴套，1403、转轴，1404、固定板，1405、连接螺栓，1406、调节板，1407、皮带架；

201、水罐，202、截止阀，203、过滤器，204、水泵，205、变频电机，206、涡轮流量计，207、节流阀一，208、节流阀二，209、球阀，210、标定管，211、双喷管，212、单喷管；

1001、双喷水管，1002、球阀一，1003、单喷水管，1004、球阀二，1005、涡轮流量计，1006、连接法兰；

1101、添加管一，1102、球阀一，1103、添加管二、1104、球阀二，1105、齿轮流量计。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参考图示1，

一种双层多步拌和的厂拌冷再生沥青混合料拌和设备，主要由一级搅拌缸1、二级搅拌缸8、柔性连接装置6、多个旧骨料和新骨料的骨料斗、两个粉料仓、一级皮带输送装置、一级搅拌缸进料斗5、一级搅拌缸水供应装置2、一级搅拌缸乳化沥青供应装置3、二级皮带输送装置、二级搅拌缸进料斗7、一级搅拌缸加水管10、一级搅拌缸乳化沥青添加管11、二级粉料添加装置9、成品皮带13、二级搅拌缸水供应装置，3’、二级搅拌缸沥青添加供应装置、10’、二级搅拌缸加水管，11’、二级搅拌缸乳化沥青添加管、成品料仓等组成。

该设备能满足复杂的沥青混合料厂拌冷再生多步拌和工艺，同时能实现添加两种液体添加剂(如乳化沥青)和两种粉料添加剂。设备工作原理说明如下：

一级搅拌缸工作原理：新集料由一级皮带输送装置通往一级搅拌缸进料斗5，在进料口设计高压喷射水幕，水幕喷射方向与水平方向成15°角斜向下，喷在进料帘上。使新骨料的表面能在搅拌缸内快速得到充分润湿，为附着再生剂(如乳化沥青)做好准备。在喷水管后两个螺旋叶片距离位置布置高压乳化沥青管，喷洒第一种液体添加剂(如乳化沥青)，液体添加剂与润湿的骨料搅拌均匀后添加第一种粉料添加剂继续进行搅拌，粉料添加口设置在距离乳化沥青喷洒管后六个螺旋叶片位置，粉料添加口后四个螺旋叶片位置再布置一根流量可调的高压液体添加剂管，补充液体添加剂，最后布置一根高压水管，补充适量雾化水，水、乳化沥青和粉料添加完成后继续搅拌形成的半成品料从柔性连接装置6导入到二级搅拌缸中间位置。

二级搅拌缸工作原理：二级搅拌缸比一级搅拌缸产能大且搅拌行程长。旧骨料由二级皮带输送装置通往二级搅拌缸进料斗7，同样在进料口设计高压喷射水幕，随后布置一根高压液体添加剂管，喷洒第二种液体添加剂。连接装置6设计在距离第二种液体添加剂喷洒管后六个螺旋叶片位置，一级搅拌缸中的半成品料进入二级搅拌缸与旧骨料混合搅拌。紧接着设计粉料添加装置9，添加第二种粉料添加剂。粉料添加口后四个螺旋叶片位置再布置一根流量可调的高压液体添加剂管，补充第二种液体添加剂，最后布置一根高压水管，补充适量雾化水，最终搅拌均匀的成品沥青混合料从出料口12落至成品皮带、输送到成品仓内。

参考图示2：

一级、二级搅拌缸层叠布置，若刚性连接，在设备运行时，容易产生共振。本实用新型中一级、二级搅拌缸采用独立钢架支撑，且一级搅拌缸下料至二级搅拌缸的设计采用柔性连接。柔性连接装置包括：一级搅拌缸下料口601、上压板602、橡胶尼龙皮带603、下压板604、转接料斗605、转接料斗法兰板606、橡胶垫607、二级搅拌缸盖板608。一级搅拌缸下料口601与转接料斗605之间采用橡胶尼龙皮带603，上下分别用压板将橡胶尼龙皮带用螺栓固定，能有效的防止上下搅拌缸发生共振，另外，在转接斗下方与二级搅拌缸中间添加橡胶密封防止漏料。

一级、二级输送皮带投料时序控制原理：保证一级缸和二级缸精准匹配投料很关键，精准的投料时机控制，能极度减少设备在开启和关闭时产生不符合配比的混合料。以二级搅拌缸中一级搅拌缸落料位置为匹配点，建立数学模型，设定一级输送皮带和二级输送皮带传送速度ν，一级输送皮带有效皮带输送距离L1，二级输送皮带有效皮带输送距离L2，搅拌缸双卧轴螺旋 前进速度υ，一级搅拌缸有效推进轴向距离L3，一级搅拌缸有效推进轴向距离L4，一级搅拌缸混合料推进效率n1，二级搅拌缸混合料推进效率n2，二级输送皮带投料延时开启和延时关闭时间差Δt，根据时间点匹配，则：

Δt＝[L2/ν+L3/(n2*υ)]-[L1/ν+L3/(n1*υ)]

按照以上数据模型设计控制程序，调试过程中可以修正n1和n2系数，计算得出确定的Δt值。

参考图示3：

粉料和液体添加控制方式:在一级、二级输送皮带进搅拌缸末端设计一个投料传感器装置，传感器的组成参考图示3：角度传感器1401，转轴固定轴套1402，转轴1403，固定板1404、连接螺栓1405、调节板1406、皮带架1407。调节板上设计腰型孔可上下调节，保证皮带在空载状态下与调节板下沿的间隙为10～15mm。工作原理如下：

皮带空载时，调节板在重力作用下，处于竖直静止状态，当皮带上有骨料传输时，骨料会推动调节板带动转轴旋转，角度传感器便会检测到信号并输出给控制程序处理。再通过实际调试过程中对延时时间的校核，确定水、乳化沥青、粉料的延时时间t1、t2、t3。

参考图示4：

本设备上、下搅拌缸均可添加水，水供应装置2主要包括水罐(201)、截止阀(202)、过滤器(203)、水泵(204)、变频电机(205)、涡轮流量计(206)、节流阀一(207)、节流阀二(208)、球阀(209)、标定管(210)、双喷管(211)、单喷管(212)等。其液压原理如下：

设备工作的第一步，标定流量：保证流量计的准确度。关闭节流阀一(207)和节流阀二(208)，打开截止阀(202)和球阀(209)，开启电机(205)用一个已知重量的液体容器盛放从标定管(210)流出的水，一定时间后电机停止，称量得出水的实际流量，再校核流量计，即标定完成。

流量控制方法：根据产能和配比确定理论添加流量Q1，控制系统先对应理论添加量给予变频电机(205)一个启动频率，实际流量Q2通过涡轮流量计(6)采集数据信号并反馈给控制系统，通过系统运算并判断实际流量Q2与理论流量Q1的偏差是否在设定允许误差范围内，若偏差值在允许值范围内，则保持电机给定频率不变。若偏差值超出允许范围，根据Q1、Q2值分析对比，系统自动调整电机频率，直至偏差在允许范围内。流量计的数据采集频率越高，系统运算处理越快，调整实际流量达到稳定的输出时间则越短，配比则越精准。

本发明设备可同时添加两种液体添加剂，管路原理与水的添加原理基本相同，但有两个特 别之处：第一、添加两种液体添加剂时，使用两个液体添加剂储存罐；第二、在液体添加泵的吸入口配备三通阀，三通阀的旁路清洗管道接入水罐吸水。

参考图示5：

加水管10包括，双喷水管1001、球阀一1002、单喷水管1003、球阀二1004、涡轮流量计1005、连接法兰1006及其它管路连接件。双喷水管1001和单喷水管1003均采用无缝钢管，单喷水管正下方切割一条宽为1mm的轴向长缝。双喷水管切割缝的方向为朝向进料口与水平方向成15°角，水通过缝隙喷洒添加。双喷水管1001与外部管道采用法兰连接，连接法兰1006上设计圆弧腰型孔，可以小范围调整双喷水管喷水的角度。

参考图示6：

乳化沥青添加管11包括，添加管一1101、球阀一1102、添加管二1103、球阀二1104、齿轮流量计1105及其他管路连接件。添加管均采用无缝钢管，在钢管的正下方切割一条宽为1mm的轴向长缝，乳化沥青通过缝隙喷洒添加。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。