专利名称：炼磨式改性沥青生产设备的制作方法
技术领域：
本发明属于道路及机场跑道铺面材料的制备设备技术领域。特别涉及一种用于路面的、将热塑性高分子聚合物与沥青混合的、改性沥青的生产设备。
随着高分子化学工业的发展，广泛大量地采用改性沥青新技术，是今后沥青混凝土路面，沥青混凝土飞机跑道，罩面应用的必然发展趋势。将沥青与热塑性高分子聚合物这两类相对不融的材料复合在一起并发挥出各自的固有特性，其关键是要有适合的加工设备。目前我国尚无专门用于路面的生产沥青与高分子聚合物热塑聚合物的设备。而国外此类的设备，其使用价格昂贵，不适宜我国国情。
本发明的目的就是要提供一种能够有效地实现热塑性高分子聚合物，特别是热塑性丁苯橡胶(SBS)与沥青的复合工艺的，生产用于路面改性沥青的，价格低廉的，符合我国国情的炼磨式改性沥青生产设备。
本发明是这样实现的，它将原样沥青输送计量装置、外掺剂输送计量装置、融混搅拌装置、研磨装置、成品输出装置、伴热装置以及控制装置都集中在一个拖挂底盘机架上。其特征是，它的融混搅拌装置采用三罐同体、卧轴搅拌式，其结构是由二个融混循环工作罐和一个改性沥青成品罐横向顺序排列，在罐体中心有一卧轴贯穿三罐，由设在卧轴一端的减速机构驱动，在卧轴上布有搅拌叶桨，其半径为罐体半径，在二个工作罐上分别开有原样沥青输入口，外掺剂输入口，融混沥青输出、输入口，在成品罐上开有成品沥青入口及输出口，在三个罐上还分别开有观察孔。在融混循环工作罐的上方通过支架设有外掺剂输送计量装置，由双螺旋输送机、料仓、计量装置及传感器组成，在料仓的料门处有孔状软管通往融混循环罐上的外掺剂输入口。原样沥青输入计量装置有沥青过滤器、原样沥青输送泵、沥青阀、高温高粘稠流量计、三通阀依次用带保温的管道连接，三通阀的另外二个接口由管道接往二个工作罐的原样沥青输入口。研磨装置设置在融混循环罐前方的机架上，炼磨机的进口通过一个三通阀与二个融混循环罐的融混沥青输出口相接，炼磨机的出口通过三通阀通往工作罐或成品罐的输入口。成品沥青输出装置为一个成品沥青输送泵，进口处设有沥青阀，通过管道与改性沥青成品罐的成品沥青输出孔相接，成品沥青输送泵的出口通往沥青混凝土拌合设备。所有连接管道均带有伴热系统，在炼磨机的上方通过支架置有热源供给装置，通过管道与伴热系统连接。整台设备由一液压泵站驱动所有阀件动作，操作显示控制机构，采用可编程控制(PLC)自动程序控制。
本发明的工作过程是，当整台设备的各工作系统达到合适的工作温度时即开始工作，闸阀开启，三通阀处在相应位置，搅拌装置开始动作，原样沥青输送泵启动运转，高温的沥青由管道经过沥青过滤器进入原样沥青输送泵，通过高温高粘稠流量计、三通阀、由融混循环罐原样沥青输入口进入一个融混循环工作罐，当计量达到要求时，闸阀关闭，原样沥青输送泵停止工作。原样沥青在工作罐中稍滞后，外掺剂由螺旋输送。机送入料仓，当计量合格后，料门开启，外掺剂由外掺剂输入口缓缓进入工作罐，与原样沥青在搅拌叶浆的驱动下进行融混。当融混达到规定时间时，工作罐的融混沥青输出口通过三通阀与炼磨机的进口接通，融混沥青进入炼磨机。在炼磨机内，经过高温、高压、高速撞击和剪切，使之颗粒破碎并融混，由出口通过管道、三通阀进入另一个融混循环工作罐，再搅拌融混后，再进入炼磨机。根据不同配方的要求，经反复循环研磨，直至达到规定的技术指标，其成品即改性沥青进入成品罐保存。成品沥青由成品沥青输送泵送往沥青混凝土拌合设备。
本发明的优点是集机、电、液、热于一体，整台设备可在任何地区随机移动，适合野外流动性施工要求；生产全过程人、机界面操作方便，由可编程控制(PLC)程序自动控制，亦可手动控制；其融混搅拌装置为三罐同体，通轴卧式，搅拌结构紧凑，表面积小，热量损失少，搅拌叶片面积大，整罐搅拌，易融混升温；所采用炼磨机为自吸式，多道、动静磨盘，交错齿道，通道通径不等，相对可调，相对位移转动，使每次循环均达到液流递增式，高压高温、高线速射流撞击剪切，确保了混合物在高温裂解条件下极度均化，颗粒细化；外掺剂由双螺旋输送机输送，一次投料，分批次计量，连续工作；采用的沥青输送泵的螺旋摆动叶片的运动轨迹为一共轭曲线，其流量可达每小时30多立方；采用的沥青阀为板式闸阀，因而其壳体不需设夹层保温，整个阀体重量轻，阀体簿，阀心为板状，用不锈钢材质，耐油、耐高温；采用本发明生产的改性沥青其外掺剂输出的粒径小于0.015毫米的达95％。
图1为本发明结构布置示意图。
图2为本发明工作流程示意及融混搅拌装置结构示意图。
图3为炼磨机结构示意图。
图4为炼磨机动盘和定盘的轴向剖面图。
图5为图4的A-A剖视、炼磨机动盘端面齿道布置图。
图6为图4的B-B剖视、炼磨机定盘端面齿道布置图。
图7为板式闸阀结构示意图。
其中1-挂车；2-板式闸阀；3-成品沥青输送泵；4-原样沥青输送泵；5-板式闸阀；6-沥青过滤器；7-炼磨机；8-液压泵站；9-高温高粘稠沥青流量计；10-三通阀；11-三通阀；12-螺旋输送机；13-料仓；14-压力传感器；15-称量装置；16-融混搅拌装置；17-板式闸阀；18-三通阀；19-三通阀；20-罐体中隔断；21-融混循环工作罐；22-融混循环工作罐；23-成品沥青罐；24-卧轴；25-矩形搅拌叶浆；26-法兰；27-自吸式润滑立式减速机；28-热源供给装置；29-操作显示控制装置；30-沥青输入口；31-融混沥青输入口；32-外掺剂输入口；33-沥青输出口；34-沥青输出口；35-成品沥青输入口；36-成品沥青输出口；37-外掺剂输入口；38-沥青输入口；39-融混沥青输入口；40-炼磨机主轴；41-恒定转子；42-第-道锥形动盘；43-第二道动盘；43.a-齿刀；43.b-齿刀槽；44-第三道动盘；44.a-齿刀；44.b-齿刀槽；45-第四道动盘；45.a-齿刀；45.b-齿刀槽；46-环形定子；47-第二道定盘；47.a-齿刀；47.b-齿刀槽；48-第三道定盘；48.a-齿刀；48.b-齿刀槽；49-第四道定盘；49.a-齿刀；49.b-齿刀槽；50-第一道筒形定盘；51-腔体；52-旋转推进叶片；53-炼磨机机壳；54-腔体；55-机盖；56-吊耳；57-放气塞；58-低位排污孔；60-板式闸阀壳体；61-阀芯；62-驱动装置；63-镶体；64-密封圈；65-驱动杆；66-双头螺柱；67-双头螺柱及螺母；68-装料压板。
下面给出本发明的实施例，并结合附图进一步详细描述本实用新型的结构。
如图1所示，选择符合国际标准的挂车1作为设备基座，整个设备的长宽高均在国际规范允许范围内，挂车1备有四个升降支腿可将整个设备支起，使车胎免受重压。该设备由原样沥青输送计量装置、外掺剂输送计量装置、融混搅拌装置、研磨装置、成品沥青输出装置、伴热系统及其供热装置、以及整机的操作控制装置组成。如图1、图2所示，本发明的特征是，其原样沥青输送装置由沥青过滤器6、原样沥青输送泵4、板式闸阀5、高温高粘稠沥青流量计9、三通阀10用带有伴温的管道依次连接组成，原样沥青输送泵4位于机架下方的框架内。其外掺剂输送计量装置位于融混搅拌装置16的上方，它有二个螺旋输送机12、料仓13、压力传感器14、称量装置15及支架，由二个螺旋输送机供给不同种类的外掺剂。融混搅拌装置16有二个融混循环工作罐21、22，一个成品沥青罐23顺序排列焊为一体，整个罐体外表设有三路连通式导热油介质夹层及复合材料保温层、单向铝膜保温层、金属罩壳保护层，在罐体中心有一卧轴24贯穿三罐，其上沿罐体通长布有带网孔的矩形搅拌叶浆25，叶浆半径略小于罐体内径，360度转动搅拌，卧轴24由一个强制式润滑的立式减速机27驱动，通过法兰26连接实现它的低速运动，在轴前、后端由滚动轴承支承，轴承座固定在罐体两端壁，在罐体中隔断20有轴瓦支撑及密封装置，在融混循环工作罐21、22上，分别开有沥青输入口30、38，由管道通往三通阀10的二个出口，沥青输出口33、34，由管道通往另一个三通阀11的二个进口，还分别开有各自的外掺剂输入口32、37，通过孔状软管与料仓13底部的料门联通，在成品沥青罐23上开有成品沥青输入口35及输出口36，在三个罐体上还分别开有各自的观察孔。研磨装置位于融混搅拌装置16的前方，采用液流递增式的炼磨机7，其进口有管道与三通阀11的出口连接，其出口有管道与三通阀18的进口连接，三通阀18的一个出口有管道通往工作罐21的融混沥青输入口31，另一个出口与三通阀19的进口相通，三通阀19的二个出口有管道分别通往工作罐22的融混沥青输入口39和成品罐的成品沥青输入口35，炼磨机7与三通阀18之间设有板式闸阀17。成品沥青输出装置为一个与原样沥青输送泵4并列设置的成品沥青输送泵3，其进口前的有板式闸阀2，由管道与成品沥青罐23的成品沥青输出口36连接。板式闸阀2、5、17、三通阀10、11、18、19有各自的液压驱动油缸。所有连接管道均带有伴热系统，在炼磨机7的上方通过支架设有热源供给装置28，通过管道与伴热系统相联。在挂车1的前端设有液压泵站8和操作显示控制装置29，整台设备中所有阀体动作均由液压泵站8驱动完成，控制机构采用可编程序控制器可编程控制(PLC)，实现整机的自动及手动控制。
如图3至图6所示，炼磨机7的特征在于在炼磨机主轴40的前端通过过渡配合装有第一道锥形动盘42，与位于其后端的固定在主轴上的恒定转子41配合联结，从锥形动盘42底径的外沿，沿恒定转子41的端面径向固定着二道以上的圆环形动盘，如图4所示，有第二道动盘43、第三道动盘44、第四道动盘45。如图3所示，在环形动盘的对面，有一个与机壳53固定连接的环形定子46，在它的端面径向固定着二道以上的圆环形定盘，与圆环形动盘一一相对应，如图4所示，有第二道定盘47、第三道定盘48、第四道定盘49。如图3所示，第一道定盘50为筒形的，与机壳53、环形定子46固定连接，罩在第一道动盘42外。所有的定动盘、定子、转子均同轴。在锥形动盘42的表面布有旋转推进叶片52。在环形动盘和定盘的端面沿径向为小于30度的倾斜曲面且布有径向的齿，各道盘面的齿数、齿形、齿的长短、齿槽的宽窄、深浅均不相同，每道相对应的盘面齿形相呼应。如图4所示，各道环盘呈阶梯状排列，相互交错。相对应的环形定盘和动盘之间有15mm以下的工作间隙，由涡轮、涡杆、手轮组成的调整机构调整。定盘50与动盘42形成腔体51，与沥青进口通道相通。最外道动盘45与炼磨机壳体53形成的腔体54与沥青出口相通。如图4、图6所示，在定盘47的端面均匀地布有径向的齿刀47.a，齿刀长与盘宽相等，齿刀47.a的两端有小于45度的倾角。在定盘48的盘面上布有交错的断齿48.a，齿刀槽48.b由深到浅互相交错。定盘49的齿刀49.a的长略小于盘宽，齿刀槽49.b从外向内沿曲面由深到浅，在环形圆盘的内边缘留有一平面。如图4、图5所示，在动盘43的盘面上布有与盘宽等长的齿刀43.a，齿刀槽43.b从内向外沿曲面由深到浅。动盘44、动盘45的齿刀44.a、45.a的长略小于盘宽，齿刀槽44.b、45.b从内向外沿曲面由深到浅，在环形圆盘的外边缘留有一平面。如图4所示，定盘47、48、49与动盘43、44、45一一相互对应，中间有工作间隙，在每两道盘的相接处，相对应的定动盘之间，形有一个空间为滞留区。
炼磨机的工作过程是，首先根据不同的外掺剂配方调整好定盘与动盘的工作间隙，主轴在大功率的电动机带动下高速旋转，其转速达到上千转/分以上，动盘与定盘相对高速转动，产生强大的吸力，大量的高温沥青混合物从沥青入口通道进入第一道定盘50与动盘42形成的腔体51内，由旋转推进叶片52向机内推进，并与动盘一起作高速旋转，融混物受到离心力和剪切力的作用，如图4所示，其中一部分很快地通过环形动盘与定盘形成的狭小的工作间隙，另一部分瞬时停留在滞留区内。停下的这部分物质因在高速转动和综合力作用下的突然停顿，而产生瞬间能量释放，使物质间碰撞、破碎。通过的部分在狭小的缝隙中流速增加，并经定、动盘间缝道的碾磨，比初始状更细小的沥青融混物以高速进入下一个滞留区。由于每道盘呈梯形状排列，高速进入的沥青混合物便撞击在下一道环盘的端面，产生了大于前面的撞击力。此时的沥青混合物不仅受到离心和剪切力的作用，同时还受到更大的撞击力的作用，物质的能量又一次得到释放，细小的融混物之间破碎又一次加剧，并在滞留区内瞬间滞后。这一滞后状态使腔体内的压力增高，因此沥青混合物在腔体内的高温高压下，受到不同形式的力作用，迅速分裂破碎，而且一次比一次剧烈。如此经过最后一道盘的研磨后，沥青混合物进入腔体54，从沥青出口流向工作罐等待下一次炼磨。在反复经过多道上述定动盘间的腔体后，沥青混合物的运动状态发生变化，改变了混合物的颗粒大小，同时物质的分子链也迅速发生变化，使沥青混合物更细更均匀，并改性，最终使其颗粒在0.015mm以下，均匀度达到95％。达到技术要求后的改性沥青从炼磨机沥青出口流入成品罐，以备生产需要。
如图7所示，本发明所采用的沥青阀为板式闸阀，由阀壳体60、阀芯61、驱动装置62及密封装置组成，其阀芯61为板状、不锈钢材质，在阀芯61的两端与阀体60间镶有聚四氟的镶体63，并加有一道密封圈64。
权利要求
1．一种将原样沥青输送计量装置、外掺剂输送计量装置、融混搅拌装置、研磨装置、成品输出装置、伴热装置以及控制装置都集中在一个拖挂底盘机架上的炼磨式改性沥青生产设备，其特征是，它的融混搅拌装置的结构是由二个以上的融混循环工作罐和一个改性沥青成品罐横向顺序排列，在罐体中心有一卧轴贯穿罐体，由设在卧轴一端的减速机构驱动，在卧轴上布有搅拌叶桨，其半径为罐体半径，在每个工作罐上分别开有原样沥青输入口，外掺剂输入口，融混沥青输出、输入口，在成品罐上开有成品沥青入口及输出口，在所有罐上还分别开有观察孔，在融混循环工作罐的上方通过支架设有外掺剂输送计量装置，由双螺旋输送机、料仓、计量装置及传感器组成，在料仓的料门处有孔状软管通往融混循环罐上的外掺剂输入口，原样沥青输入计量装置有沥青过滤器、原样沥青输送泵、沥青阀、高温高粘稠流量计、三通阀依次用带保温的管道连接，三通阀的另外二个接口由管道接往工作罐的原样沥青输入口，研磨装置设置在融混循环罐前方的机架上，炼磨机的进口通过一个三通阀与工作罐的融混沥青输出口相接，炼磨机的出口通过三通阀通往工作罐或成品罐的输入口，成品沥青输出装置为一个成品沥青输送泵，进口处设有沥青阀，通过管道与改性沥青成品罐的成品沥青输出孔相接，成品沥青输送泵的出口通往沥青混凝土拌合设备，所有连接管道均带有伴热系统，在炼磨机的上方通过支架置有热源供给装置，通过管道与伴热系统连接，它还有一驱动整台设备所有阀件动作的液压泵站，一个采用可编程控制(PLC)自动程序控制的操作显示控制机构。
2．根据权利要求1所述的炼磨式改性沥青生产设备，其特征在于它的炼磨机有三道以上一一呼应的动盘和定盘，在炼磨机主轴40的前端通过过渡配合装有第一道锥形动盘42，与位于其后端的固定在主轴上的恒定转子41配合联结，从锥形动盘42底径的外沿，沿恒定转子41的端面径向顺序固定着二道以上的圆环形动盘，在环形动盘的对面，有一个与机壳53固定连接的环形定子46，在它的端面径向顺序固定着二道以上的圆环形定盘，与圆环形动盘一一相对应，第一道定盘50为筒形的，与机壳53、环形定子46固定连接，罩在第一道动盘42外，所有的定动盘、定子、转子均同轴，在锥形动盘42的表面布有旋转推进叶片52，在环形动盘和定盘的端面沿径向为小于30度的倾斜曲面且布有径向的齿，每道相对应的盘面齿形相呼应，各道环盘呈阶梯状排列，相互交错，相对应的环形定盘和动盘之间有15mm以下的由涡轮、涡杆、手轮组成的调整机构调整的工作间隙，定盘50与动盘42形成腔体51，与沥青进口通道相通，最外道动盘45与炼磨机壳体53形成的腔体54与沥青出口相通。
3．根据权利要求2所述的炼磨式改性沥青生产设备，其特征在于所说的炼磨机的圆环形动盘和定盘各有三道，从内向外，在第一道环形定盘的端面均匀地布有径向的齿刀，齿刀长与盘宽相等，齿刀的两端有小于45度的倾角，在第二道定盘的盘面上布有交错的断齿刀，齿刀槽从盘边缘由深到浅互相交错，第三道定盘的齿刀长小于盘宽，齿刀槽从外向内沿曲面由深到浅，在环形圆盘的内边缘留有一平面，与定盘对应，在第一道动盘的盘面上布有与盘宽等长的齿刀，齿刀槽从内向外沿曲面由深到浅，第二道动盘、第三道动盘的齿刀长小于盘宽，齿槽从内向外沿曲面由深到浅，在环形圆盘的外边缘留有一平面，三道定盘与三道动盘一一相呼应，中间有工作间隙，第二道动定盘间的工作间隙小于第一、第三道动定盘间的工作间隙。
4．根据权利要求2或3所述的炼磨式改性沥青生产设备，其特征在于所说的炼磨机，在每两道动盘或定盘的相接处，相呼应的动定盘之间，有一个滞留区空间。
5．根据权利要求1或2或3所述的炼磨式改性沥青生产设备，其特征在于所说的沥青阀是由阀壳体60、阀芯61、驱动装置62及密封装置组成的板式闸阀，其阀芯61为板状、不锈钢材质，在阀芯61的两端与阀体60间镶有聚四氟的镶体63，并加有一道密封圈64。
6．根据权利要求4所述的炼磨式改性沥青生产设备，其特征在于所说的沥青阀是由阀壳体60、阀芯61、驱动装置62及密封装置组成的板式闸阀，其阀芯61为板状、不锈钢材质，在阀芯61的两端与阀体60间镶有聚四氟的镶体63，并加有一道密封圈64。
全文摘要
本发明为一种生产用于路面的高分子聚合物改性沥青生产设备。其特点是集机、电、液、热于一体,可编程控制器PLC自动控制生产全过程,融混搅拌装置为三罐同体,通轴卧式,外掺剂由双螺旋输送机输送,沥青输送泵流量达每小时30多立方,沥青阀为板式闸阀,壳体不需设夹层保温,炼磨机的特点是多道动静磨盘、交错齿道、通道通径不等、相对可调、相对位移转动,确保了混合物在高温裂解条件下极度均化,颗粒细化,其外掺剂输出粒径小于0.015mm的可达97%。
文档编号E01C19/02GK1235084SQ9810212
公开日1999年11月17日 申请日期1998年5月11日 优先权日1998年5月11日
发明者李道辅, 李舜范, 高庆寿, 张汝舸, 王政恩, 李晓侠, 印世民 申请人:北京市公路局, 湖北通发科技开发有限公司