一种适用于沥青脉冲喷洒的装置及控制方法与流程

1.本发明属于沥青喷洒的装置和控制技术领域，具体涉及一种适用于沥青脉冲喷洒的装置及控制方法。


背景技术：

2.目前常用的沥青喷洒装置是通过标准气缸的伸缩来控制喷嘴的状态。在进行沥青喷洒作业时，气缸收缩带动活塞杆上移则喷嘴被打开，沥青经由喷嘴喷洒至作业面上；当完成沥青喷洒作业后，气缸伸长带动活塞杆下移则喷嘴被关闭。
3.在实际作业过程中，存在着需要的沥青喷洒量非常小的情况，此种情况下的沥青喷洒方式被称为脉冲喷洒。在进行沥青脉冲喷洒作业时，需要控制喷嘴快速开闭以保证沥青的喷洒量足够小。由于喷嘴的打开时间很短，且沥青粘度较大流动性较差，很容易造成沥青无法喷洒或喷洒不均匀的结果，严重的影响了施工效果。
4.因此，现亟需一种可以实现在进行沥青脉冲喷洒作业时，能均匀喷洒出沥青的装置。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种适用于沥青脉冲喷洒的装置及控制方法，其结构简单，设计合理，实用性强，通过活动布设的活塞组件密封喷嘴，同时设置贯穿活塞组件的轴向贯穿孔，利用喷洒腔体对沥青施加压力，可以实现在喷嘴打开的瞬间，同时对沥青施压以保证沥青均匀喷洒。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种适用于沥青脉冲喷洒的装置，其特征在于：包括沥青喷洒组件和用于控制所述沥青喷洒组件均匀喷洒沥青的气缸；
7.所述沥青喷洒组件包括穿设在沥青矩形管上的套筒和安装在所述套筒下端的喷嘴，所述套筒上设置有供所述沥青矩形管中的沥青流入的侧孔；
8.所述气缸包括缸体和活塞组件，所述活塞组件包括可沿活塞组件轴向活动的活塞杆和用于封闭所述喷嘴的密封头，所述密封头可拆卸安装在所述活塞杆的下端，所述密封头为倒圆台形；
9.所述缸体内部设置有上封板，所述缸体内腔通过上封板分隔为上腔体和动力腔体，所述缸体上设置有供高压气体进入所述上腔体中的上通气孔，所述上封板上开设有供活塞杆滑动安装的通孔，所述活塞杆的上端穿过上封板后伸入至上腔体中，所述活塞杆上设置有供高压气体流通的轴向贯穿孔，所述密封头上开设有多个与轴向贯穿孔相连通的喷气孔。
10.上述的一种适用于沥青脉冲喷洒的装置，其特征在于：所述套筒的上端位于沥青矩形管的上方，所述套筒的下端由上至下穿过沥青矩形管后延伸至沥青矩形管的下方，所述套筒上延伸至沥青矩形管下方的节段上具有用于抵接所述沥青矩形管外侧底部的外凸沿，所述外凸沿的下端可拆卸连接有用于安装所述喷嘴的喷嘴压盖；
11.所述活塞杆、所述密封头、所述喷嘴和所述套筒均呈同轴布设。
12.上述的一种适用于沥青脉冲喷洒的装置，其特征在于：所述缸体的下端可拆卸连接有下封板，所述下封板的下端与所述套筒的上端可拆卸连接，所述下封板上设置有供所述活塞杆滑动穿设的通孔；
13.所述缸体内滑动安装有用于带动所述活塞杆进行轴向活动的中封板，所述中封板布设在所述上封板和所述下封板之间；
14.所述中封板将所述动力腔体分隔为中腔体和下腔体，所述缸体上设置有中通气孔和下通气孔，所述中通气孔与中腔体连通，所述下通气孔与下腔体连通。
15.上述的一种适用于沥青脉冲喷洒的装置，其特征在于：所述上封板与所述活塞杆之间设置有第一密封圈，所述中封板与所述缸体之间设置有第二密封圈，所述下封板与所述活塞杆之间设置有第三密封圈；
16.所述气缸与所述沥青矩形管之间以及所述套筒与所述沥青矩形管之间均设置有沥青密封圈。
17.上述的一种适用于沥青脉冲喷洒的装置，其特征在于：还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括减压阀和电磁换向阀；
18.所述电磁换向阀的进气口通过进气管道连接有用于储存高压气体的储气罐，所述电磁换向阀的第一出气口通过第一管道与所述中通气孔连接，所述电磁换向阀的第二出气口通过第二管道与所述下通气孔连接；所述第二管道上设置有用于连接的所述上通气孔的第三管道，所述减压阀设置在所述第三管道上；
19.所述电磁换向阀电连接有控制模块，所述减压阀与所述控制模块电连接。
20.上述的一种适用于沥青脉冲喷洒的装置，其特征在于：所述电气控制系统还包括设置在所述中腔体中的压力传感器；
21.所述压力传感器与所述控制模块连接。
22.上述的一种适用于沥青脉冲喷洒的装置，其特征在于：所述电气控制系统还包括用于控制管道通断状态的第一电动阀门；
23.所述第一电动阀门设置在所述进气管道上，所述第一电动阀门与所述控制模块电连接。
24.上述的一种适用于沥青脉冲喷洒的装置，其特征在于：所述上封板和所述中封板之间连接有弹簧。
25.同时，本发明还公开了一种适用于沥青脉冲喷洒的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
26.步骤一、进行沥青脉冲喷洒作业：所述控制模块控制所述第一电动阀门开启，并控制所述电磁换向阀进入通电状态，高压气体进入下腔体中，在气压的作用下，中封板带动活塞杆上移，使喷嘴打开，沥青从腔体喷洒至工作面；
27.同时控制所述减压阀开启，高压气体进入上腔体，进而通过上腔体进入轴向贯穿孔后从密封头上的多个喷气孔喷出，以加速喷嘴内沥青的喷出；
28.步骤二、结束沥青脉冲喷洒作业：在经过预设时间后，所述控制模块控制所述电磁换向阀进入断电状态，高压气体进入中腔体中，中封板带动活塞杆下移，使喷嘴关闭，结束沥青脉冲喷洒作业；
29.步骤三、检测中腔体中的压力：通过所述压力传感器检测所述中腔体中的压力；
30.步骤四、控制储气罐停止供气：在所述中腔体中的压力达到预设压力值时，所述控制模块控制所述第一电动阀门关闭，储气罐停止供气。
31.本发明与现有技术相比具有以下优点：
32.1、本发明通过喷洒腔体对沥青施加压力，以实现沥青均匀喷洒。
33.2、本发明通过活动布设的活塞组件密封喷嘴，同时设置贯穿活塞组件的轴向贯穿孔，可以实现在打开喷嘴的同时，就可对沥青施加压力，响应速度快。
34.3、本发明用带有轴向贯穿孔的活塞组件密封喷嘴，可以在保证密封效果的同时，便于清理喷嘴内的残留沥青，提高效率。
35.4、本发明中的气缸与套筒之间均可拆卸连接，且套筒穿设沥青矩形管，具备便于制造安装、维修更换的优点。
36.5、本发明通过采用电磁换向阀控制高压气体的流向，具有响应速度快的优点，可以实现高压气体在下腔体和中腔体之间快速切换，保证了脉冲喷洒的时间要求。
37.6、本发明通过控制中腔体中的压力小于预设压力值，保证中腔体中的压力不会对气缸造成破坏，装置可靠耐用。
38.综上所述，本发明可以实现在进行沥青脉冲喷洒作业时，在喷嘴打开的瞬间，可以同时对沥青施压以保证沥青均匀喷洒，便于推广使用。
39.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
40.图1为本发明适用于沥青脉冲喷洒的装置的结构示意图；
41.图2为本发明中气缸的结构示意图；
42.图3为本发明中电气控制系统的原理框图；
43.图4为本发明脉冲喷洒的控制方法的流程框图。
44.附图标记说明：
45.1—气缸；
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1-1—缸体；
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1-2—上封板；
46.1-3—活塞杆；
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1-4—密封头；
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1-5—下封板；
47.1-6—中封板；
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2—套筒；
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2-1—侧孔；
48.2-2—外凸沿；
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3—沥青矩形管；
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4—喷嘴；
49.5—喷嘴压盖；
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6-1—第一密封圈；
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6-2—第二密封圈；
50.6-3—第三密封圈；
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6-4—沥青密封圈；
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7-1—减压阀；
51.7-2—电磁换向阀；
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7-3—第一电动阀门；
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7-4—进气管道；
52.7-5—第一管道；
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7-6—第二管道；
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7-7—第三管道；
53.7-8—压力传感器；
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8—储气罐；
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9—弹簧；
54.10-1—上腔体；
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10-2—中腔体；
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10-3—下腔体；
55.10-4—上通气孔；
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10-5—中通气孔；
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10-6—下通气孔；
56.10-7—轴向贯穿孔。
具体实施方式
57.如图1至图3所示，本发明提供的一种适用于沥青脉冲喷洒的装置，包括沥青喷洒组件和用于控制所述沥青喷洒组件均匀喷洒沥青的气缸1；
58.所述沥青喷洒组件包括穿设在沥青矩形管3上的套筒2和安装在所述套筒2下端的喷嘴4，所述套筒2上设置有供所述沥青矩形管3中的沥青流入的侧孔2-1；
59.所述气缸1包括缸体1-1和活塞组件，所述套筒2的上端与所述缸体1-1的下端可拆卸连接，所述活塞组件包括可沿活塞组件轴向活动的活塞杆1-3和用于封闭所述喷嘴4的密封头1-4，所述密封头1-4可拆卸安装在所述活塞杆1-3的下端，所述密封头1-4为倒圆台形；
60.所述缸体1-1内部设置有上封板1-2，所述缸体1-1内腔通过上封板1-2分隔为上腔体10-1和动力腔体，所述缸体1-1上设置有供高压气体进入所述上腔体10-1中的上通气孔10-4，所述上封板1-2上开设有供活塞杆1-3滑动安装的通孔，所述活塞杆1-3的上端穿过上封板1-2后伸入至上腔体10-1中，所述活塞杆1-3上设置有供高压气体流通的轴向贯穿孔10-7，所述密封头1-4上开设有多个与轴向贯穿孔10-7相连通的喷气孔，所述上腔体10-1和所述轴向贯穿孔10-7共同构成用于对沥青施加压力的喷洒腔体。
61.需要说明的是，密封头1-4螺纹连接在活塞杆1-3的下端，当无需喷洒沥青时，活塞组件位于初始位置，此时密封头1-4对喷嘴4起封闭作用；当需要喷洒沥青时，气缸1收缩，活塞组件上移离开初始位置，此时在沥青矩形管3的压力作用下，沥青从侧孔2-1流入套筒2中，同时高压气体进入喷洒腔体中，对沥青施加压力以保证沥青从喷嘴4中均匀喷出。
62.需要说明的是，所述喷嘴4的喷孔直径大于所述密封头1-4小端面的直径且小于所述密封头1-4大端面的直径。当密封头1-4位于初始位置时，其倒圆台形的部分区域置于喷嘴4的喷孔中，密封头1-4的侧面和喷嘴4的喷孔完全接触，对喷嘴4的喷孔起封闭作用，沥青无法喷出。
63.实际使用时，轴向贯穿孔10-7沿活塞杆1-3的轴向开设且与活塞杆1-3的上端和下端均相互贯通。
64.本实施例中，所述套筒2的上端位于沥青矩形管3的上方，所述套筒2的下端由上至下穿过沥青矩形管3后延伸至沥青矩形管3的下方，所述套筒2上延伸至沥青矩形管3下方的节段上具有用于抵接所述沥青矩形管3外侧底部的外凸沿2-2，所述外凸沿2-2的下端可拆卸连接有用于安装所述喷嘴4的喷嘴压盖5；
65.所述活塞杆1-3、所述密封头1-4、所述喷嘴4和所述套筒2均呈同轴布设。
66.需要说明的是，外凸沿2-2的下端通过第一环形凸台与喷嘴压盖5螺纹连接，第一环形凸台上具有用于连接喷嘴压盖5的外螺纹；喷嘴压盖5的下端具有用于卡接喷嘴4的挡板，喷嘴4的中部具有挡台，外凸沿2-2和喷嘴压盖5的挡板分别抵接在喷嘴4挡台的两端，以限制喷嘴4的移动，且挡台和外凸沿2-2之间通过密封圈进行密封，以防止沥青溢流。当喷嘴4安装好后，喷嘴4的上端伸入套筒2中，喷嘴4的下端穿设喷嘴压盖5。
67.需要说明的是，下封板1-5的下端通过第二环形凸台与套筒2螺纹连接，第二环形凸台上具有用于连接套筒2的内螺纹，在套筒2与下封板1-5在螺纹的过程时，外凸沿2-2会逐渐靠近下封板1-5，直至外凸沿2-2和下封板1-5共同夹紧沥青矩形管3。
68.本实施例中，所述缸体1-1的下端可拆卸连接有下封板1-5，所述下封板1-5的下端与所述套筒2的上端可拆卸连接，所述下封板1-5上设置有供所述活塞杆1-3滑动穿设的通
孔；
69.所述缸体1-1内滑动安装有用于带动所述活塞杆1-3进行轴向活动的中封板1-6，所述中封板1-6布设在所述上封板1-2和所述下封板1-5之间；
70.所述中封板1-6将所述动力腔体分隔为中腔体10-2和下腔体10-3，所述缸体1-1上设置有中通气孔10-5和下通气孔10-6，所述中通气孔10-5与中腔体10-2连通，所述下通气孔10-6与下腔体10-3连通。
71.需要说明的是，上封板1-2、中封板1-6和下封板1-5的外沿均贴合缸体1-1的内壁设置，以保证上腔体10-1、中腔体10-2和下腔体10-3之间相互独立，所述缸体1-1的内侧设置有用于对上封板1-2进行限位的内凸台，以防止上封板1-2上移。
72.需要说明的是，中通气孔10-5位于上封板1-2的下方，且靠近上封板1-2设置，上封板1-2的下侧具有环形凸块，环形凸块的内径贴合活塞杆1-3，环形凸块的外径小于缸体1-1的内径，环形凸块的高度不小于中通气孔10-5的直径，通过上述设置可以保证中封板1-6在向上移动的过程中，不会堵塞中通气孔10-5。
73.需要说明的是，中封板1-6到喷嘴4的距离大于下通气孔10-6到喷嘴4的距离，通过上述设置，可以保证中封板1-6在下移过程中不会堵塞下通气孔10-6，当活塞组件位于初始位置时，密封头1-4抵接喷嘴4，此时活塞杆1-3的上端位于上腔体10-1中，中封板1-6位于下通气孔10-6的上方。
74.需要说明的是，当气体从下通气孔10-6进入下腔体10-3中时，下腔体10-3中的气压会推动中封板1-6带动活塞杆1-3向上运动，密封头1-4离开喷嘴4，可以实现喷洒沥青；当气体从中通气孔10-5进入中腔体10-2中时，中腔体10-2中的气压会推动中封板1-6带动活塞杆1-3向下运动，密封头1-4随活塞杆1-3同步运动直至封闭喷嘴4，保证喷嘴4不会喷洒沥青，中封板1-6与活塞杆1-3之间可以通过螺纹连接。
75.本实施例中，所述上封板1-2与所述活塞杆1-3之间设置有第一密封圈6-1，所述中封板1-6与所述缸体1-1之间设置有第二密封圈6-2，所述下封板1-5与所述活塞杆1-3之间设置有第三密封圈6-3；
76.所述气缸1与所述沥青矩形管3之间以及所述套筒2与所述沥青矩形管3之间均设置有沥青密封圈6-4。
77.需要说明的是，通过设置第一密封圈6-1，可以保证上腔体10-1和中腔体10-2之间的密封效果，防止气体泄漏；通过设置第二密封圈6-2，可以保证中腔体10-2和下腔体10-3之间的密封效果，防止气体泄漏；通过设置第三密封圈6-3，可以保证下腔体10-3和套筒2之间的密封效果，防止气体泄漏。
78.需要说明的时，沥青密封圈6-4分别设置在下封板1-5和沥青矩形管3、以及外凸沿2-2和沥青矩形管3之间，防止矩形沥青管3中的沥青外溢。
79.如图3所示，本实施例中，该装置还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括减压阀7-1和电磁换向阀7-2；
80.所述电磁换向阀7-2的进气口通过进气管道7-4连接有用于储存高压气体的储气罐8，所述电磁换向阀7-2的第一出气口通过第一管道7-5与所述中通气孔10-5连接，所述电磁换向阀7-2的第二出气口通过第二管道7-6与所述下通气孔10-6连接；所述第二管道7-6上设置有用于连接的所述上通气孔10-4的第三管道7-7，所述减压阀7-1设置在所述第三管
道7-7上；
81.所述电磁换向阀7-2电连接有控制模块，所述减压阀7-1与所述控制模块电连接。
82.需要说明的是，电磁换向阀7-2的响应速度非常快，即开即停；因此在脉冲喷洒时，沥青就可以非常流畅的洒停，且由于第二管道7-6和第三管道7-7连通，所述第二出气口中的气体可以同时进入下腔体10-3和上腔体10-1中。通过上述设置，可以实现当第二出气口开启，第一出气口关闭时，储气罐中的气体从第二出气口中流出，再由第二管道7-6和第三管道7-7分别进入下腔体10-3和上腔体10-1中，下腔体10-3中的气压推动中封板1-6向上移动，中封板1-6带动活塞组件离开初始位置，喷嘴4被打开，沥青矩形管3中的沥青在压力作用下流至套筒2中；上腔体10-1中的气压经过减压阀7-1调整后大于等于2.8bar且小于3bar，上腔体中的气体从轴向贯穿孔10-7进入套筒2中，沥青在喷洒腔体的压力作用下均匀喷洒。
83.本实施例中，所述电气控制系统还包括设置在所述中腔体10-2中的压力传感器7-8；
84.所述压力传感器7-8与所述控制模块连接。
85.本实施例中，所述电气控制系统还包括用于控制管道通断状态的第一电动阀门7-3；
86.所述第一电动阀门7-3设置在所述进气管道7-4上，所述第一电动阀门7-3与所述控制模块电连接。
87.本实施例中，所述上封板1-2和所述中封板1-6之间连接有弹簧9。
88.需要说明的是，弹簧9始终处于被压缩状态，通过设置弹簧9，可以实现电气控制系统无法正常工作时，弹簧9仍然可以推动中封板1-6下移，从而带动活塞组件回到初始位置对喷嘴进行密封，防止沥青外溢。
89.需要说明的是，第二管道7-6上还可以设置一个第二电动阀门，第二电动阀门布设在第三管道7-7与下通气孔10-6之间，通过上述设置，可以对喷嘴4中的残留沥青进行清理，电磁换向阀7-2的第二出气口开启，第一出气口关闭，同时保证第二电动阀门关闭，高压气体会从第二出气口进入上腔体10-1中，通过喷洒腔体对喷嘴4进行清理，此过程中，中封板1-6在弹簧9的作用下始终带动活塞组件封闭喷嘴4。
90.需要说明的是，上述所有的可拆卸连接均可以采用螺纹连接，或者其他的可拆卸连接方式，各部位之间采用可拆卸连接，具有便于制造、安拆，同时具有便于检修更换的好处。
91.如图4所示的一种沥青脉冲喷洒的控制方法，包括以下步骤：
92.步骤一、进行沥青脉冲喷洒作业：所述控制模块控制所述第一电动阀门7-3开启，并控制所述电磁换向阀7-2进入通电状态，高压气体进入下腔体10-3中，在气压的作用下，中封板1-6带动活塞杆1-3上移，使喷嘴4打开，沥青从腔体喷洒至工作面；
93.与此同时，控制所述减压阀7-1开启，高压气体进入上腔体10-1，进而通过上腔体10-1进入轴向贯穿孔10-7后从密封头1-4上的多个喷气孔喷出，以加速喷嘴4内沥青的喷出，并提高沥青喷出的均匀性；
94.实际使用时，进行沥青脉冲喷洒作业，一路高压气体进入下腔体10-3中，打开喷嘴4，进行沥青喷洒，同步的另一路高压气体进入上腔体10-1，加速沥青的喷出。
95.步骤二、结束沥青脉冲喷洒作业：在经过预设时间后，所述控制模块控制所述电磁换向阀7-2进入断电状态，高压气体进入中腔体10-2中，中封板1-6带动活塞杆1-3下移，使喷嘴4关闭，结束沥青脉冲喷洒作业；
96.步骤三、检测中腔体中的压力：通过所述压力传感器7-8检测所述中腔体10-2中的压力；
97.步骤四、控制储气罐停止供气：在所述中腔体10-2中的压力达到预设压力值时，所述控制模块控制所述第一电动阀门7-3关闭，储气罐8停止供气。需要说明的是，所述电磁换向阀7-2在断电状态时，所述电磁换向阀7-2的第二出气口关闭，第一出气口开启，高压气体从第一出气口流出，经所述第一管道7-5进入所述中腔体10-2中。
98.需要说明的是，所述电磁换向阀7-2在通电状态时，所述电磁换向阀7-2的第二出气口开启，第一出气口关闭，高压气体从第二出气口流出，分别经所述第二管道7-6和所述第三管道7-7进入所述下腔体10-3和所述上腔体10-1中。
99.需要说明的是，预设压力值大于大气压且小于气缸最大承受压力值，通过上述设置，既可以保证密封头1-4完全密封喷嘴4，又可以保证气缸1不会被损坏。
100.需要说明的是，沥青矩形管3中的压力超过3bar，经减压阀7-1调节后，喷洒腔体中的气压大于等于2.8bar且小于3bar，通过上述设置，可以实现沥青矩形管3中的气压大于喷洒腔体中的气压，且喷洒腔体中的气压大于标准大气压，保证沥青可以均匀喷洒。
101.需要说明的是，预设时间t1为脉冲喷洒作业时需要喷洒沥青的时间。
102.本发明使用时，在进行沥青脉冲喷洒作业时，控制模块控制电磁换向阀7-2通电，第一电动阀门7-3开启，及减压阀7-1通电工作；
103.高压气体由储气罐8进入到电磁换向阀7-2，电磁换向阀的电磁铁通电时，高压气体分两路分别进入上腔体10-1和下腔体10-3中，下腔体10-3中的气压推动活塞组件上移，气缸收缩，喷嘴4被打开；同时上腔体10-1中的压力进减压阀7-1调节大于等于2.8bar，且小于3bar，再由喷洒腔体对沥青施压。沥青在压力作用下从沥青矩形管3进入套筒2再均匀喷出喷嘴4；
104.在到达单次脉冲喷洒的时间t1后,控制模块控制电磁换向阀7-2断电，高压气体由储气罐8进入到中腔体10-2中，中腔体10-2中的气压推动活塞组件下移，气缸伸长，直至喷嘴4被关闭，至此，即可完成一次脉冲喷洒作业。
105.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。