活化脱硫胶粉改性沥青生产装置的制作方法

1.本发明属于橡胶沥青生产设备技术领域，尤其涉及一种活化脱硫胶粉改性沥青生产装置。


背景技术：

2.改性沥青材料因具有良好的高低温性能，提高路面的耐磨耗能力和使用寿命而广泛应用于高级公路沥青路面的铺筑、道路维修养护、生产建筑防水用沥青卷材等方面。改性沥青就是利用废旧轮胎加工成橡胶粉粒生产而成，废胎胶粉在微波脱硫活化过程中，胶粉温度是表征其脱硫活化效果的最重要的指标，所以，需要对微波谐振腔内的胶粉温度进行分布式实时测量，进行实现精准控制。而目前的测温技术还无法实现微波谐振腔内胶粉温度的测量，难以确保内部胶粉加热的一致性，无法实现胶粉均匀脱硫活化。
3.在加热干燥领域中，高频(包括微波、射频)加热、干燥技术的优越性已在许多行业中显示出来，但在高频强电磁场下测量温度，至今仍是个较大的技术难题。采用常规测温仪表，诸如水银温度计、热电偶、铜或铂热电阻，测量高频强电磁场下的物体温度，不仅会通过电磁耦合把干扰信号引人测量仪表，而且还由于导体在高频电磁场下产生的感应电流，尤其是由于集肤效应和涡流效应，导致感温元件发热而温度升高(热效应)。因此，目前高频加热、干燥的生产过程，很难实现自动控温。所以，在许多场合下，无法充分发挥高频加热、干燥的效果，可以说在这一领域中，测温问题已经阻碍着生产的进一步发展。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种活化脱硫胶粉改性沥青生产装置，能够基于温度场精准快速测量，通过定向输送系统对胶粉温度进行补偿，使胶粉全域温度趋于一致，来保证胶粉的脱硫活化效果。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种活化脱硫胶粉改性沥青生产装置，包括用于容纳胶粉沥青混合液沥青混合液的微波谐振腔，所述微波谐振腔与微波发生器相连，所述微波谐振腔的底部设有搅拌机构，所述搅拌机构内部嵌装测温元件，用于对胶粉沥青混合液温度进行分布式测量；所述微波谐振腔的下方设有定向输送系统，所述定向输送系统能够与微波谐振腔相连，能够将微波谐振腔内低温区域的胶粉沥青混合液输送至高温区域，对低温胶粉沥青混合液进行温度补偿辐射。
6.优选的，所述搅拌机构包括搅拌轴及其表面上的搅拌叶，所述搅拌轴包括空心金属轴及其内部测温元件，所述测温元件包括填充在空心金属轴内腔的导热介质材料及传输光纤，所述传输光纤贯通导热介质材料的中心部位；所述传输光纤上间隔设有多个测温点，所述传输光纤延伸至搅拌轴的外部，所述传输光纤末端通过旋转连接器与温度测量模块相连，所述温度测量模块与上位机相连，所述上位机用于显示、储存和控制。
7.优选的，所述旋转连接器包括内环和外环，所述内环固定在传输光纤的端部，所述
内环的外圆与外环的内孔配合；所述外环通过信号输出线与温度测量模块相连；所述温度测量模块将温度模拟信号转化为数字信号，然后将数字信号传递给上位机进行显示、储存和控制。
8.优选的，所述微波谐振腔的下部为宽1.2米、长4.8米的长方体，所述搅拌轴为四根，每根搅拌轴上的测温点间距0.3米，以测温点为中心形成0.3
×
0.3的方形测温区；所述微波谐振腔内沿其长度方向分为四个测温单元，每1.2米长度范围为一个测温单元，每个测温单元包含16个测温区。
9.优选的，所述定向输送系统包括行走小车、射流泵、低压吸入管和高压射流管，所述低压吸入管及高压射流管分别与射流泵的进出口相连，所述行走小车为两个，所述低压吸入管的输入接头和高压射流管的输出接头分别与两个行走小车上的电磁对接管道公头相连，所述微波谐振腔的底部设有若干个电磁对接管道母头，若干个电磁对接管道母头与搅拌轴上的测温点一一对应，所述行走小车上的电磁对接管道公头能够分别与电磁对接管道母头对接。
10.优选的，所述微波谐振腔的下方设有轨道，所述轨道呈行列矩阵布置，所述轨道的交叉点与测温点一一对应；所述行走小车通过激光测距仪定位后，能够沿着轨道移动至目标测温区的正下方，使输入接头及输出接头处的电磁对接管道公头与微波谐振腔底部的电磁对接管道母头相配合。
11.优选的，所述电磁对接管道母头包括阀体和阀芯，所述阀体固定于微波谐振腔的底板上，所述阀芯设置于阀体内，所述阀芯通过弹簧与阀体的内腔相连，所述阀体的出料口与阀芯配合的节流面为锥面，所述阀体的外壁上设有电磁线圈；所述阀体的下端设有双层套管，所述双层套管的内腔配合面上设有密封圈，所述双层套管的下端与电磁对接管道公头的阀体及其外部的导向套筒对接；所述阀芯的下端设有延伸至节流面下部的阀杆。
12.优选的，所述行走小车的平台为中空结构，所述平台上设有用于与电磁对接管道公头对接的连接孔，所述行走小车的上表面设有导向套筒，所述导向套筒设置于连接孔的外部，所述电磁对接管道公头设置于导向套筒内；所述连接孔内安装波纹管，所述波纹管的上端与电磁对接管道公头的下端对接，所述波纹管的下端能够与输入接头或输出接头的上端相连。
13.优选的，所述电磁对接管道公头包括阀体和阀芯，所述阀芯设置于阀体的内部，所述阀芯的下端通过弹簧与阀体的内腔相连，所述阀体的进料口与阀芯配合的节流面为锥面，所述阀体的外壁上设有电磁线圈；所述阀体的上部能够插装于阀体的下端双层套管内并密封；所述阀芯的上端设有延伸至节流面上方的阀杆。
14.优选的，所述电磁对接管道公头与电磁对接管道母头的配合过程如下：行走小车运动到目标位置，电磁对接管道母头、电磁对接管道公头的电磁线圈同时通电，极性相反，产生吸引力，在吸引力的作用下，电磁对接管道公头向上移动，与电磁对接管道母头配合连接，电磁对接管道公头与电磁对接管道母头的阀杆相抵、弹簧受压，电磁对接管道公头与电磁对接管道母头的节流面均打开，电磁对接管道公头与电磁对接管道母头的管道连通；当冷温测温区、高温测温区温度达到平均温度，改变电磁对接管道公头电磁线圈的电流方向，极性相同，产生排斥力，在排斥力的作用下，电磁对接管道公头向下移动，与电
磁对接管道母头断开连接；同时，电磁对接管道公头与电磁对接管道母头的阀芯在弹簧的弹力作用下，向外伸出，通过节流面封闭阀体出口，使微波谐振腔和输入接头及输出接头管道中的流体不会流出。
15.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明中微波发生器通过波导与微波谐振腔相连，利用底部的搅拌机构对内部胶粉沥青混合液进行搅拌，借助搅拌机构内部的测温元件对胶粉沥青混合液温度进行分布式测量，再通过定向输送系统将微波谐振腔内低温区域的胶粉沥青混合液输送至高温区域，对低温胶粉沥青混合液进行温度补偿辐射。利用本发明能够对微波谐振腔内胶粉沥青混合液温度进行分布式实时测量，并通过定向输送系统实现对低温胶粉的温度补偿，确保胶粉均匀加热，实现胶粉的均匀活化脱硫。
附图说明
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
17.图1是本发明实施例提供的一种活化脱硫胶粉改性沥青生产装置的下部结构示意图；图2是本发明实施例中搅拌轴的内部结构示意图；图3是本发明实施例中微波谐振腔内部的测温单元布局示意图；图4是本发明实施例中温度监测流程示意图；图5是本发明实施例中电磁对接管道母头在行走小车上的结构示意图；图6是本发明实施例中电磁对接管道公头的结构示意图；图中：1
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微波谐振腔，2
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微波发生器，3
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搅拌轴，30
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测温点，31
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空心金属轴，32
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导热介质材料，33
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传输光纤，34
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测温单元，35
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测温区；4
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定向输送系统，40
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行走小车，41
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射流泵，42
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低压吸入管，43
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高压射流管；5
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电磁对接管道公头，6
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电磁对接管道母头，7
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轨道，8
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旋转连接器，9
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温度测量模块，10
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上位机，11
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阀体，110
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双层套管；12
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阀芯，120
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阀杆；13
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弹簧，14
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电磁线圈，15
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导向套筒，16
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波纹管。
具体实施方式
18.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.请参阅图1，本发明提供的一种活化脱硫胶粉改性沥青生产装置，包括用于容纳胶粉沥青混合液的微波谐振腔1，所述微波谐振腔1与微波发生器2相连，所述微波谐振腔1的底部设有搅拌机构，所述搅拌机构内部嵌装测温元件，用于对胶粉温度进行分布式测量；所述微波谐振腔1的下方设有定向输送系统4，所述定向输送系统4能够与微波谐振腔1相连，能够将微波谐振腔1内低温区域的胶粉沥青混合液输送至高温区域，对低温胶粉沥青混合液进行温度补偿辐射。在微波谐振腔中加入适量高温沥青，形成胶粉
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沥青混合液，不影响胶粉的微波脱硫活化效果和橡胶沥青的生产工艺，目的是方便胶粉的局部定向输送。通过定向输送系统将微波谐振腔内低温区域的胶粉沥青混合液输送至高温区域，对低温胶粉沥
青混合液进行温度补偿辐射，实现胶粉的均匀活化脱硫。
20.在本发明的一个具体实施例中，所述搅拌机构包括搅拌轴3及其表面上的搅拌叶，所述搅拌轴3包括空心金属轴31及其内部测温元件，如图2所示，所述测温元件包括填充在空心金属轴31内腔的导热介质材料32及传输光纤33，所述传输光纤33贯通导热介质材料32的中心部位；如图3所示，所述传输光纤33上间隔设有多个测温点30，所述传输光纤33延伸至搅拌轴3的外部，所述传输光纤33末端通过旋转连接器8与温度测量模块9相连，所述温度测量模块9与上位机10相连，所述上位机10用于显示、储存和控制。
21.在上述技术方案中，空心金属轴不仅是整个传输光纤的外层保护铠甲，确保传输光纤具有极佳的恶劣环境耐受性，如耐磨、耐高温、耐腐蚀等，而且在长期使用过程中，与导热介质材料具有良好的相容性，不会与导热介质材料发生不良的化学反应而使光纤的特性发生漂移。
22.同时，传输光纤上的每一点都兼具“传”和“感”的功能。一束较强的脉冲激光信号在光纤中传输时，激光脉冲与光纤分子相互作用，产生多种微弱的背向散射，根据散射光的波长可将其分为瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射等。其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动而产生的，分为两种：对温度不敏感的斯托克斯光和对温度敏感的反斯托克斯光，两者的波长不同。在多种散射光中，拉曼散射信号强度与所处位置温度的相关性最大，通过检测每一点拉曼散射光信号的光强，可以获得该点的温度信息，进而得到整根搅拌轴上的温度分布。
23.在一个具体实施例中，所述旋转连接器8包括内环和外环（图中未画出），所述内环固定在传输光纤33的端部，所述内环的外圆与外环的内孔配合；所述外环通过信号输出线7与温度测量模块9相连，如图4所示；所述温度测量模块9将温度模拟信号转化为数字信号，然后将数字信号传递给上位机10进行显示、储存和控制。
24.作为一种优选结构，如图3、4所示，所述微波谐振腔1的下部为长方体，所述搅拌轴3为多根、且并列设置在微波谐振腔1的下部，每根搅拌轴3上的测温点30轴向均布设置。具体设计时，所述微波谐振腔1的下部横截面宽1.2米、长4.8米，所述搅拌轴3为四根，每根搅拌轴3上的测温点30间距0.3米，以测温点30为中心形成0.3
×
0.3的方形测温区35；所述微波谐振腔1内沿其长度方向分为四个测温单元34，每1.2米长度范围为一个测温单元34，每个测温单元34包含16个测温区35。
25.采用上述结构搅拌轴进行测温有如下特点：1） 数据实时采集:实时采集监控区域温度数据，并经过温度测量模块及上位机实时存储在数据库中。
26.2） 数据实时显示:利用上位机可实时显示采集温度分布曲线、各点温度随时间变化曲线。
27.3）快速性：系统测温、定位速度非常快。为了提高测量时间，采用高速数据滤波技术，以解决海量数字滤波优化问题。
28.4）分布特性：提供连续动态监测，搅拌轴轴线方向，每隔0.3米各测温点的温度变化信号。
29.5）准确性：取样间隔10s,温度分辨率0.1
°
c，温度精度土1
°
c，定位精度达
±
0.1m。
30.6）安全性：传输光纤采用光信号，检测温度安全、可靠。
31.在本发明的一个具体实施例中，如图1、5、6所示，所述定向输送系统4包括行走小车40、射流泵41、低压吸入管42和高压射流管43，所述低压吸入管及高压射流管分别与射流泵的进出口相连，所述行走小车40为两个，所述低压吸入管42的输入接头和高压射流管43的输出接头分别与两个行走小车40上的电磁对接管道公头5相连，所述微波谐振腔1的底部设有若干个电磁对接管道母头6，若干个电磁对接管道母头6与搅拌轴3上的测温点30一一对应，所述行走小车40上的电磁对接管道公头5能够分别与电磁对接管道母头6对接。根据测温区的分布位置，所述微波谐振腔1的下方设有轨道7，所述轨道7呈行列矩阵布置，所述轨道7的交叉点与测温点30一一对应，行走小车40能够在4行16列的轨道7上行走；行走小车40通过激光测距仪定位位置后，能够沿着轨道7移动至目标测温区35的正下方，使输入接头及输出接头处的电磁对接管道公头5与微波谐振腔1底部的电磁对接管道母头6相配合。
32.具体实施时，在行走小车上安装激光测距仪，在直线轨道7的一端安装激光反光板，反光板的位置保证激光测距仪在行走小车全程行走过程中都能将光线投射到反光板上。激光投射到反光板，根据光线回路时间，间接计算出测距仪距离反光板的距离，也就间接计算出当前行走小车在固定轨道上的实时位置。
33.由射流泵41、低压吸入管42和高压射流管43组成一个射流混合系统，胶粉沥青混合液通过低压吸入管进入射流泵，在射流泵中加压后，通过高压射流软管将胶粉沥青混合液喷出，在微波谐振腔的高温热区产生射流混合效果。
34.鉴于胶粉沥青混合液射流自高压射流软管喷出，在紧靠管道接头的一个相当短的过渡区域内(其长短与雷诺数re有关)，高速射流造成剪切层。由于剪切层自然不稳定性的迅速增长而形成漩涡，而漩涡作用导致射流对周围流体的卷吸，同时高速喷射的液体将动量迅速转移给微波谐振腔内的胶粉沥青混合液，因而引起局部流动。此时，巨大的速度差促成了激烈的混合。
35.在本发明的一个具体实施例中，如图6所示，所述电磁对接管道母头6包括阀体11和阀芯12，所述阀体11固定于微波谐振腔1的底板上，所述阀芯12设置于阀体11内，所述阀芯12通过弹簧13与阀体11的内腔上部相连，所述阀体11的出料口与阀芯12配合的节流面为锥面，所述阀体11的外壁上设有电磁线圈14；所述阀体11的下端设有双层套管110，所述双层套管110的内腔配合面上设有密封圈16，所述双层套管110的下端与电磁对接管道公头5的阀体及其外部的导向套筒15对接；所述阀芯12的下端设有延伸至节流面下部的阀杆120。
36.作为一种优选结构，如图5所示，所述行走小车40的平台为中空结构，所述平台上设有用于与电磁对接管道公头对接的连接孔，所述行走小车40的上表面设有导向套筒15，所述导向套筒15设置于连接孔的外部，所述电磁对接管道公头5设置于导向套筒15内，能够沿着导向套筒上下移动；所述连接孔内安装波纹管16，所述波纹管16的上端与电磁对接管道公头5的下端对接，所述波纹管16的下端能够与输入接头或输出接头的上端相连。其中，所述电磁对接管道公头5包括阀体11和阀芯12，所述阀芯12设置于阀体11的内部，所述阀芯12的下端通过弹簧13与阀体11的内腔下部相连，所述阀体11的进料口与阀芯12配合的节流面为锥面，所述阀体11的外壁上设有电磁线圈14；所述阀体11的上部能够插装于阀体11的下端双层套管110内并密封；所述阀芯12的上端设有延伸至节流面上方的阀杆120。
37.在本发明具体实施过程中，所述电磁对接管道公头5与电磁对接管道母头6的配合过程如下：
行走小车40运动到目标位置，电磁对接管道母头6、电磁对接管道公头5的电磁线圈14同时通电，极性相反，产生吸引力，在吸引力的作用下，电磁对接管道公头5向上移动，与电磁对接管道母头6配合连接，电磁对接管道公头5与电磁对接管道母头6的阀杆120相抵致使弹簧13受压，电磁对接管道公头5与电磁对接管道母头6的节流面均打开，电磁对接管道公头5与电磁对接管道母头6的管道连通；当冷温测温区、高温测温区温度达到平均温度，改变电磁对接管道公头5电磁线圈的电流方向，极性相同，产生排斥力，在排斥力的作用下，电磁对接管道公头5向下移动，与电磁对接管道母头6断开连接；同时，电磁对接管道公头5与电磁对接管道母头6的阀芯12在弹簧113的弹力作用下，向外伸出，通过节流面封闭阀体11出口，使微波谐振腔1和输入接头及输出接头管道中的流体不会流出。
38.为了确保行走小车及电磁对接管道公头能够实时根据微波谐振腔内胶粉温度进行动作，可将行走小车、电磁对接管道母头、电磁对接管道公头、温度测量模块及上位机均由中控机控制。
39.在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。