一种新型橡胶粉改性沥青生产设备
技术领域
本实用新型属于沥青加工技术领域，具体涉及一种新型橡胶粉改性沥青生产设备。
背景技术
近年来，随着国民经济的持续发展，我国的公路交通行业发展迅速，高等级路面公里数逐年稳步攀升，其路面材料绝大多数都采用沥青混合料进行铺筑。为了减少沥青路面的损坏并节约养护费用，采用改性剂对基质沥青的路用性能进行改善已经成为一项必不可少的技术。采用由废旧轮胎所制的橡胶粉对基质沥青进行改性，可以利用废旧轮胎中的天然橡胶、炭黑等成分，一方面可提高沥青混合料的高温稳定性，另一方面可减少其低温开裂现象，综合提高沥青混合料的路用性能。同时，随着汽车工业的高速发展，废旧轮胎数量逐年提高，数据显示，2017年我国废旧轮胎的产生量就已超过1300万吨，并且以每年6％至8％的比例增长，预计2019年产生的废旧轮胎数量会超过3.8亿条。目前，对于废旧轮胎的回收处理还是一项国际性难题，各国常采用的方法是对废旧轮胎进行堆积、掩埋，一方面废旧轮胎的堆积会占用大量的土地资源，另一方面由于露天堆积，在阳光直射下易发生火灾，造成更大的损失。同时，废旧轮胎在自然条件下极难降解，还会分解产生二英、呋喃等二次污染物，被称为“黑色污染”。橡胶沥青技术作为一项“变废为宝”的绿色环保道路建养技术，能够产生巨大的社会效益和经济效益，受到了国内外的格外重视。
然而，现有的橡胶粉改性沥青生产设备还不完善，也没有统一的国家标准，以企业自行设计改造居多，存在预混时间较长，搅拌不均匀，胶粉易出现沉底、粘壁等混合不均匀的现象。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新型橡胶粉改性沥青生产设备，使橡胶粉和基质沥青能够快速预混均匀，并减少在预混设备内胶粉的沉底、粘壁等现象；提高发育设备内橡胶沥青的混合均匀性。
为达到上述目的，本实用新型一种新型橡胶粉改性沥青生产设备包括预混设备、发育设备及连接预混设备和发育设备的连接管道。
预混设备上部设有胶粉袋拆解装置，胶粉袋拆解装置上部设有进料门，进料门下部为进料腔，进料腔中部装有拆解刀、推杆及胶粉袋收集腔，进料腔底部设有第一蝶阀和称量装置进料口，称量装置进料口与胶粉称量腔之间为软连接，胶粉称量腔侧面安装有称量传感器，底部安装有第二蝶阀和称量装置出料口，胶粉称量腔与称量装置出料口之间为软连接，预混腔内壁安装有沥青管道及导热油管，沥青管道上分布有喷嘴，预混腔内壁焊接有挡板，预混设备底部安装有两台预混设备电机，两台预混设备电机上部通过联轴器分别连接绞龙式搅拌器及桨叶式搅拌器，绞龙式搅拌器和桨叶式搅拌器上分布有混合孔；预混腔底部成锥形，同时安装有过滤板，预混腔底部设置有预混设备流出口，预混设备右侧下部设有预混设备回流口，预混设备外壁上部左侧设有胶粉袋收集腔出口，外壁下部左侧设有基质沥青进口，预混设备底部设有支架，支架底部安装有橡胶垫。
预混设备流出口连接出料管道，出料管道连接至发育设备，出料管道上安装有高粘沥青泵及换向阀，发育设备设有外桶及内桶，外桶内壁安装有导热油管，外桶底部固定有若干滚珠支座，滚珠支座上设置有滚珠，滚珠和内桶相接。内桶内壁焊接有搅拌叶片，搅拌叶片上分布有混合孔。内桶左侧壁中间位置设置有发育设备进料口，发育设备进料口与出料管道尾部相连，内桶左侧下部设有发育设备回流口，发育设备回流口与回流管道相连，发育设备回流口上安装有电磁阀，回流管道前端安装有压缩软管和电磁触头，回流管道上安装有高粘沥青泵及换向阀，回流管道尾部连接至预混设备回流口，回流管道能够实现未合格橡胶沥青的重新加工，提高橡胶沥青的生产质量；能够实现根据生产需求调整产量。内桶右侧下部设有发育设备流出口，其流出方式的构造与发育设备回流口处的构造相同，内桶右侧中部连接发育设备电机，发育设备底部安装有减震装置。
一种新型橡胶粉改性沥青生产方法，基质沥青经过流量计计量并在沥青泵的作用下通过沥青管道，并从喷嘴中喷出；将称量好的胶粉放入预混腔中；在预混腔内通过桨叶式搅拌器和绞龙式搅拌器对基质沥青和胶粉进行搅拌，搅拌完成后的橡胶沥青从预混设备流出口和流入出料管道进入内桶中；内桶绕轴线旋转，翻动全部橡胶沥青材料，防止胶粉沉底；溶胀发育后的橡胶沥青通过发育设备流出口流出。
进一步的，当发育后的橡胶沥青检测不合格时，通过发育设备回流口流回至预混腔内，重新添加适量胶粉进行搅拌生产。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：桨叶式搅拌器主要产生轴向流和径向流，绞龙式搅拌器能够产生“涡旋”状流场，两种搅拌器配合搅拌，提高搅拌均匀性，同时两个搅拌器安装位置不沿轴线对称，进一步增强预混腔内流场的复杂性，提高拌和的均匀度；预混腔内壁上设有挡板，能够变切向流为轴向流，进一步提高混合均匀性；预混后的橡胶沥青进入发育设备，在发育设备电机的带动下，内桶整体以桶体轴线为中心轴旋转，较现有的发育设备，预防胶粉沉底的效果更佳。预混腔内壁分布排列沥青管道及喷嘴，一方面可在投料时就提高胶粉和沥青的混合，另一方面，在沥青喷洒的冲击下，可减少胶粉的结团现象。
进一步的，预混设备上部设有胶粉袋拆解装置，便于袋装胶粉的拆解，胶粉袋在重力作用下滑入拆解刀位置进行切割，胶粉颗粒滑向进料腔底部，废旧胶粉袋在推杆的作用下进入胶粉袋收集腔。
进一步的，预混腔上部设置有胶粉称量腔，胶粉称量腔顶壁开设有称量装置进料口，下壁开设有称量装置出料口，称量装置出料口处设置有第二蝶阀，胶粉称量腔侧部安装有称量传感器，胶粉称量腔与称量装置进料口、称量装置出料口之间均为软连接，胶粉称量腔通过称量装置出料口和预混腔连通，称量传感器以50Hz-70Hz的采样频率向PLC提供变化的电流信号，PLC以顺序循环的工作方式进行扫描检测，对蝶阀进行控制。胶粉颗粒流经蝶阀、称量装置进料口进入胶粉称量腔，通过称量传感器、蝶阀和PLC，实现自动称量投料，简化了投料过程，减少了占地面积，减轻了施工人员的工作强度。不投胶粉时，投料门处于闭合状态，减少胶粉颗粒的洒落，同时废胶粉袋集中处理，减少对施工地区的环境污染；
两个预混设备的出料管道相连，共用两个换向阀及高粘沥青泵，减少制造成本及占地面积。本实用新型设有两个发育设备，可根据生产的不同需求同时使用或单一使用，同时设有橡胶沥青回流管道，如果发育后的橡胶沥青不达标，可通过回流管道进入预混设备内，添加胶粉重新进行搅拌生产。
进一步的，绞龙式搅拌器和桨叶式搅拌器上设有混合孔，可减少电机功耗，同时提高混合均匀性；桨叶式搅拌器上的混合孔为交错式排列，使预混腔内的流向分布更加繁杂，提高混合效果；搅拌叶片具有弧度，能够带起更多的橡胶沥青材料，翻拌效果更佳；搅拌叶片一共分为三类，没有混合孔的、分布有第二混合孔的和分布有第三混合孔的，三种搅拌叶片交错排列，一方面可减少发育设备电机的功率消耗，另一方面可将流场流向复杂化，提高混合效果。
进一步的，回流管道及发育设备的流出管道上装有电磁触头，可实现管道的自动对接，方便快捷。
进一步的，预混腔底部设有过滤板，保证结团的胶粉不会流出，进一步保证预混后橡胶沥青的均匀性。
进一步的，过滤板上的孔径范围为30mm-70mm以适应不同种类橡胶沥青的生产，同一过滤板孔径相同。
进一步的，进料腔上部成锥形，使胶粉袋能够在重力作用下滑入拆解刀位置，拆解刀刀片排列密集，胶粉袋不会进入进料腔下部。
进一步的，预混腔内横向布置有多层沥青管道，沥青管道及喷嘴在预混腔内分布密集，每个沥青管道上均布有12个喷嘴，保证高效率喷洒沥青，提高混合效率，同时起到打散结团胶粉的作用。
进一步的，发育设备底部设有减震装置，两侧弹簧方向互相垂直，可减少沿多个方向的震动，有利于减少生产时的震动和噪音，延长设备的使用寿命。减震装置共有四个减震支座，每个减震支座设有六个减震弹簧，减震弹簧布置方向相互垂直，可以减少各个方向产生的震动，减震装置采用螺钉与发育设备外桶底部相连，拆装方便。
进一步的，预混腔内壁和发育设备内均安装有导热油管，保温性能良好。
进一步的，预混腔底部成锥形，便于橡胶沥青的流出。
一种新型橡胶粉改性沥青生产方法，在预混腔内通过桨叶式搅拌器和绞龙式搅拌器对基质沥青和胶粉进行搅拌，桨叶式搅拌器主要产生轴向流和径向流，绞龙式搅拌器能够产生“涡旋”状流场，两种搅拌器配合搅拌，提高搅拌均匀性，预混后的橡胶沥青进入发育设备，在发育设备电机的带动下，内桶整体以桶体轴线为中心轴旋转，较现有的发育设备，预防胶粉沉底的效果更佳。
进一步的，当发育后的橡胶沥青检测不合格时，通过发育设备回流口流回至预混腔内，重新添加适量胶粉进行搅拌生产，提高产品质量。
附图说明
图1为本实用新型的主体结构剖视图；
图2为预混设备的全剖视图；
图3为发育设备的全剖视图；
图4为预混设备和发育设备中间的连接管道；
图5为电磁触头工作示意图；
图6为桨叶式搅拌器；
图7为绞龙式搅拌器；
图8为发育设备搅拌叶片剖视图。
其中：1、进料门，2、推杆，3、拆解刀，4、进料腔，5、第一蝶阀，6、称量传感器，7、绞龙式搅拌器，8、桨叶式搅拌器，9、沥青管道，10、喷嘴，11、第一导热油管，12、挡板，13、预混设备回流口，14、过滤板，15、预混设备流出口，16、橡胶垫，17、预混设备电机，18、支架，19、联轴器，20、基质沥青进口，21、预混腔，22、第一混合孔，23、第二蝶阀，24、称量装置出料口，25、胶粉称量腔，26、胶粉袋收集腔，27、胶粉袋收集腔出口，28、称量装置进料口，29、外桶，30、第二导热油管，31、发育设备电机，32、内桶，33、搅拌叶片，34、发育设备流出口，35、滚珠，36、滚珠支座，37、减震装置，38、回流管道，39、压缩软管，40、电磁触头，41、电磁阀，42、发育设备回流口，43、发育设备进料口，44、第二混合孔，45、第三混合孔，46、换向阀，47、高粘沥青泵，48-外壳，49-出料管道,100、预混设备，200、发育设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，一种新型橡胶粉改性沥青生产设备，包括两个预混设备100、两个发育设备200及连接预混设备100和发育设备200的管道。
如图2所示,预混设备顶部安装有进料门1，进料腔4中并排安装有若干拆解刀3，拆解刀3安装在拆解电机的动力输出轴上，进料腔4侧壁设有用于通过推杆2的开口，进料腔4和开口相对的一侧设有胶粉袋收集腔26,胶粉袋收集腔26底部设置有胶粉袋收集腔出口27。进料腔4底部设有第一蝶阀5和称量装置进料口28，称量装置进料口28下方设置有胶粉称量腔25,胶粉称量腔25底部设有第二蝶阀23和称量装置出料口24，称量传感器6安装在胶粉称量腔25侧部，胶粉称量腔25与称量装置进料口28、称量装置出料口24之间为软连接，称量装置出料口24下方设置有预混腔21,预混腔21内壁上安装有沥青管道9、第一导热油管11和挡板12，其中，沥青管道9和第一导热油管11沿着预混腔21的内壁横向布置，挡板12纵向布置，沥青管道9上均匀设置有12个喷嘴10,预混腔21底部外壁偏左位置安装有两个预混设备电机17，两个预混设备电机17分别通过联轴器19连接绞龙式搅拌器7和桨叶式搅拌器8，绞龙式搅拌器7和桨叶式搅拌器8上均布有第一混合孔22，预混腔21底部右侧设有预混设备流出口15，预混设备流出口15处设置有过滤板14；预混设备外壳48下部的两侧分别设有基质沥青进口20和预混设备回流口13，基质沥青进口20和沥青管道9连通，预混设备回流口13和预混腔21连通。预混设备底部设有支架18，支架18底部安装有橡胶垫16。预混设备底部的支架18由方钢焊接而成，简单易行，支架底部安装有橡胶垫16，起到缓解震动、减小噪音的作用。
如图3所示，发育设备包括外桶29,外桶29中设置有内桶32,内桶32左侧轴线位置开设有发育设备进料口43，发育设备进料口43和预混设备流出口15通过管道连接，外桶29右侧轴线位置固定有发育设备电机31，内桶32安装在发育设备电机31的动力输出轴上，发育设备电机31带动内桶32转动，外桶29内壁上固定有滚珠支座36，滚珠支座36上设置有滚珠35，滚珠35支撑内桶32绕内桶轴线旋转，内桶32内壁沿周向焊接有若干具有弧度(直径范围800mm-1000mm)的搅拌叶片33，第二混合孔44及第三混合孔45交错分布在相邻的搅拌叶片33上，第二混合孔44为圆孔,第三混合孔45为条形孔,外桶29内壁安装有第二导热油管30，内桶32底部靠近预混设备100侧设有发育设备回流口42，内桶32底部右侧设有发育设备流出口34，外桶29底部安装有四个减震装置37。
优选的，发育设备中搅拌叶片具有弧度，其直径范围为800-1000mm，搅拌叶片分为三种，无混合孔的、分布有第二混合孔的、分布有第三混合孔的，三种搅拌叶片交错式排列，第二混合孔的直径范围为5-20mm，第三混合孔的宽度范围为5-20mm，以适应不同种类橡胶沥青的生产。
如图4所示，预混完成后的橡胶沥青从预混设备流出口15流出，在高粘沥青泵47的作用下经两个换向阀46流至发育设备进料口43；需要回流的橡胶沥青从发育设备回流口42流出，在高粘沥青泵47的作用下经两个换向阀46流至预混设备回流口13，进入预混腔21内。
如图5所示，回流管道38连接预混设备100的预混设备回流口13和发育设备200的发育设备回流口42，回流管道38前端安装有压缩软管39，压缩软管39上固定有电磁触头40，发育设备回流口42上设有电磁阀41。
如图6所示，桨叶式搅拌器8的叶片布置方式为对置式，叶片安装角度α范围为30°-60°。如图7所示绞龙式搅拌器7的螺旋间距为200mm；桨叶式搅拌器上的混合孔为交错式排列，混合孔的直径范围为5-20mm。
本橡胶粉改性沥青生产设置的使用过程如下:
使用时，预混设备100开始工作，基质沥青经过流量计计量，在沥青泵的作用下通过基质沥青进口20进入预混设备，流经沥青管道9，从喷嘴10中喷出；打开进料门1，向进料腔4中投入袋装胶粉，袋装胶粉在重力作用下滑向拆解刀3位置，胶粉袋在拆解刀3的转动下分割，由拆解电机带动拆解刀3转动，胶粉颗粒流入进料腔4下部，施工人员推动推杆2，将废旧胶粉袋推入胶粉袋收集腔26，施工人员可从胶粉袋收集腔出口27回收废旧胶粉袋做集中处理；需要投料时，称量传感器6对胶粉称量腔25中的胶粉重量进行称量，并将称量到的胶粉重量信息以电信号的形式传递至PLC，PLC内部进行逻辑判断：若胶粉重量未达到标定重量，PLC使第一蝶阀5处于开启状态，且第二蝶阀23处于关闭状态，胶粉通过称量装置进料口28进入胶粉称量腔25，当胶粉称量腔25内的胶粉质量达到标定质量时，PLC使第一蝶阀5处于关闭，且第二蝶阀23在开启状态，胶粉通过称量装置出料口23进入预混腔21内，第二蝶阀23开启5秒—10秒后，在PLC的控制下自动关闭，完成一次胶粉的自动称量投料。预混腔21内壁分布有沥青管道9及数十个喷嘴10喷洒基质沥青，与传统的底部流入基质沥青的方式相比，混合效率高，同时在喷洒的作用下能够一定程度上避免胶粉的结团现象；在预混腔21内通过桨叶式搅拌器8和绞龙式搅拌器7对基质沥青和胶粉进行搅拌，搅拌时间10min-15min，桨叶式搅拌器8主要产生轴向流和径向流，绞龙式搅拌器7能够产生“涡旋”状流场，同时两搅拌器在预混腔21内的位置不沿轴线对称，能够在预混腔21内产生复杂的流向，提升混合效率；桨叶式搅拌器8和绞龙式搅拌器7上分布有第一混合孔22，其中第一混合孔22在桨叶式搅拌器8的叶片上交错布置，有利于降低预混设备电机17的功耗,同时提高混合效果；挡板12可将预混腔21内的切向流变轴向流，增强搅拌效果；预混腔21底部成锥形，便于预混后的橡胶沥青流出；预混腔21底部装有过滤板14，可保证结团的胶粉不会流出，保证出料的均匀性。
预混完成后的橡胶沥青通过预混设备流出口15流入出料管道49，在高粘沥青泵47的作用下，流经两个换向阀46进入发育设备200，发育搅拌时间40min-50min；内桶32在滚珠支座36及滚珠35的支撑下，由发育设备电机31带动绕轴线整体旋转，“翻动”全部橡胶沥青材料，防止胶粉沉底效果较佳；溶胀发育后的橡胶沥青通过发育设备流出口34流出；如果发育后的橡胶沥青检测不合格，则可通过发育设备回流口42流回，在高粘沥青泵47的作用下，流经两个换向阀46至预混设备回流口13，流回预混设备内，重新添加适量胶粉进行搅拌生产，保证橡胶沥青的质量合格。
如图5所示，橡胶沥青回流至发育设备100的具体实现方式如下：首先，发育设备电机31逐渐停止运转，带动发育设备回流口42停留在回流管道38前端附近，然后电磁触头40通电，拉长压缩软管39，吸附至发育设备回流口42，电磁阀41打开，使橡胶沥青可以从发育设备中流回预混设备，回流完毕时，电磁阀41关闭，电磁触头40断电，压缩软管39在弹力作用下自动缩回；发育完成的橡胶沥青通过发育设备流出口34，以同样的方式实现流出；根据产量的需求，可选择一台发育设备或两台发育设备同时工作，通过换向阀来调整流入/流回哪个发育设备/预混设备，减少管道的数量和沥青泵的数量，节约了占地空间，降低了成本。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
