一种模块化设计的沥青发泡设备及其自动控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种模块化设计的沥青发泡设备及其自动控制系统。所述沥青发泡设备，由各自为独立模块的沥青供给系统、发泡水供给系统、加湿水系统、空气供给系统和泡沫沥青喷洒杆组成。所述沥青发泡设备的自动控制系统通过预装在计算机或触摸屏中的管道图示化设计单元，根据输入其中的筑路施工装备的型号等数据，即可自动计算出制备泡沫沥青所需的沥青、发泡水和压缩空气的用量，并自动计算出沥青管道、发泡水管道和空气管道的主要设计参数。本发明专利技术所述模块化设计的沥青发泡设备便于拆装，可与各种筑路施工装备组合；所述自动控制系统可实现沥青流量和发泡水用量的准确控制，确保沥青的发泡质量，可实现边发泡边拌和。

A modular design of asphalt foaming equipment and its automatic control system

The invention relates to a modular design of asphalt foaming equipment and an automatic control system thereof. The asphalt foaming device is composed of an asphalt supply system, a foam water supply system, a humidifying water system, an air supply system and a foam asphalt spraying rod, each of which is an independent module. The automatic control system of the asphalt foaming device can automatically calculate the amount of bitumen, hair water and compressed air required for preparing the foamed asphalt, and automatically calculate the asphalt pipe by automatically designing the pipeline graphic design unit pre installed in the computer or touch screen, according to the data of the road construction equipment such as the input. Main design parameters of road, hair water pipes and air pipes. The modularized asphalt foaming equipment is easy to disassemble and assemble, and can be combined with various road construction equipment; the automatic control system can realize accurate control of asphalt flow rate and foaming water consumption, ensure the foaming quality of asphalt, and realize foaming and mixing at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种模块化设计的沥青发泡设备及其自动控制系统
本专利技术涉及一种模块化设计的沥青发泡设备及其自动控制系统。
技术介绍
我国已经进入大规模道路修复期，每年产生大量的废旧沥青路面材料，泡沫沥青再生技术以其“节能、环保、经济性显著”的独特优势可有效循环利用这些材料。沥青发泡是将空气、雾化的水、以及加热到一定温度的沥青，同时通入到特定的容腔内，发生一系列复杂的物理变化，导致原始沥青体积迅速增大，生成类似海绵状结构的泡沫沥青。泡沫沥青的粘度相对于普通沥青的粘度有显著降低，且与混合料拌和后具有很好的裹附性能，可实现泡沫沥青再生、泡沫沥青温拌、新料冷拌等道路施工技术。但是，泡沫沥青属于亚稳定产物，仅存在几十秒，使泡沫沥青混合料的拌和需要“边发泡边拌和”(即在搅拌仓内边喷洒泡沫沥青，边拌和混合料，在泡沫沥青恢复原始沥青的状态前完成搅拌)。泡沫沥青技术的难点在于沥青流量和温度的控制，沥青加热温度随着环境温度的变化而变化，沥青温度的变化对沥青粘度及沥青发泡效果均有影响。为使特定温度的沥青与空气和水同时达到发泡腔，要精确控制沥青流量和温度，而沥青流量、沥青粘度、沥青管道的结构尺寸间存在联系，沥青粘度影响热沥青在沥青管道内的流速，沥青管道的结构尺寸影响热沥青的流动特性。申请号为：201210073132.8的专利《一种泡沫沥青制备器及全自动泡沫沥青制备装置》中公开了泡沫沥青制备器以及与其相配合的自动控制装置。该专利技术是通过沥青泵的输出量来控制沥青流量，未考虑沥青管道结构尺寸对热沥青和发泡水流动特性的影响。事实上，管道设计参数改变，流体在管道中的流动特性也发生变化，会影响系统控制沥青流量的准确度。采用的工艺技术型式不同，所依赖的筑路施工装备也不同。为推广泡沫沥青混合料施工工艺，满足泡沫沥青混合料施工要求，并以“边发泡边拌和”的方式实现，可考虑在现有的冷再生机、各类沥青搅拌站、稳定土拌和机等筑路施工装备上方便地架设沥青发泡设备。目前，冷再生机、各类沥青搅拌站、稳定土拌和机等筑路施工装备的技术已经完善，结构已经成型，且这些筑路施工装备的构造存在较大差异。如果设计一种模块化设计的沥青发泡设备，能便捷的拆装、运输，并能根据使用需要组装到冷再生机、各类沥青搅拌站、稳定土拌和机等筑路施工装备中，将会提高沥青发泡设备的工作效率和利用率，可有效推进以泡沫沥青为粘接剂的道路施工工艺的进程。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术旨在提供一种模块化设计的沥青发泡设备。本专利技术技术方案为：一种模块化设计的沥青发泡设备，包括沥青供给系统、发泡水供给系统、加湿水系统、空气供给系统和泡沫沥青喷洒杆1，沥青供给系统、空气供给系统、发泡水供给系统、加湿水系统和泡沫沥青喷洒杆1各自为独立模块；泡沫沥青喷洒杆1由沥青管路4、压缩空气管路5、发泡水管路6、加湿水管路7、数个沥青喷嘴阀门8、发泡腔9和气缸10，以及气缸驱动管路11组成，并通过喷洒杆架设支板3固定于搅拌仓2内；沥青管路4、压缩空气管路5和发泡水管路6以并联方式与各个发泡腔9连接，分别为发泡腔9提供热沥青、发泡水和压缩空气；沥青喷嘴阀门8安装在发泡腔9上并与气缸10连接，气缸驱动管路11以并联方式与各个气缸10连接，为气缸10提供压力空气；加湿水管路7架设在发泡水管路6一侧，其上设有多个喷口，喷口朝向搅拌仓2内部，为混合料提供加湿水；泡沫沥青喷洒杆1上的沥青管路4两端通过沥青输送管13与沥青供给系统连接，并构成回路；沥青管路4的输入端通过沥青输送管13与沥青泵20的输出端连接，而沥青泵20输入端与沥青罐18的输出端连接，沥青罐18的输入端先与沥青回路阀门19相连接，再通过沥青输送管13与沥青管路4的输出端连接；沥青输送管13两端的连接处均通过沥青管路接口法兰12固定；水箱26可拆卸，且通过水管接口法兰24分别与发泡水泵21和加湿水泵25连接，为这两个水泵供水；水箱26有两个水输送管16，其一端分别与泡沫沥青喷洒杆1上的发泡水管路6和加湿水管路7相连，连接处通过水管快换接头17固定，另一端分别接入发泡水供给系统和加湿水系统；加湿水管路7的输入端通过水输送管16连接加湿水系统中的加湿水泵25；发泡水管路6的输入端通过水输送管16顺次连接发泡水供给系统的储能器23的一端、发泡水过滤器22的输出端、发泡水泵21输出端；发泡水泵21和加湿水泵25的输入端与水箱26连接，其连接处通过水管接口法兰24固定，便于水箱26的拆卸；压缩空气管路5和气缸驱动管路11的输入端各自通过一根空气输送管15与空气供给系统相连，连接处通过空气管路快换接头14固定连接；空气供给系统中的空气输送管15与压力变送器29的一端连接，压力变送器29的另一端与油水分离器28输出端相连接，油水分离器28的输入端与空压机27连接。进一步地，泡沫沥青喷洒杆1的长度可依据在搅拌仓2上的架设需要进行延长或缩短。进一步地，发泡腔9及其上沥青喷嘴阀门8、气缸10的个数可依据接入装备所需泡沫沥青的用量进行增减。进一步地，搅拌仓2、沥青罐18、水箱26可根据接入装备的不同选择保留或去掉。本专利技术还提供了一种模块化设计的沥青发泡设备的自动控制系统，所述自动控制系统包括中央控制单元、计算机或触摸屏、沥青加热单元和反馈元件；中央控制单元包括PLC及PLC组件；反馈元件包括沥青流量计、水流量计、温度传感器、压力传感器、称重传感器以及数显仪表，还包括预装在计算机或触摸屏中的管道图示化设计单元，在其中输入筑路施工装备的型号，即得出筑路施工装备的生产能力或拌和的混合料重量，再根据泡沫沥青占混合料的百分比，自动计算泡沫沥青的用量，以及制备泡沫沥青所需沥青、发泡水和压缩空气的用量，进而自行设计沥青、发泡水和空气管道的直径，并将结果返回给用户；中央控制单元的输出端分别连接沥青供给系统、发泡水供给系统、加湿水系统和空气供给系统上各类阀门和沥青加热单元上的加热元件，而输入端与上述各系统中安装的反馈元件相连；中央控制单元通过通讯板卡与计算机或触摸屏进行连接；沥青加热单元与沥青供给系统内的沥青罐18和沥青泵20、以及泡沫沥青喷洒杆1的沥青管路4连接；沥青流量计安装在沥青管路4上，它是反馈实时沥青流量和累计沥青流量的反馈元件，它将反馈数值传送到中央控制单元；水流量计安装在发泡水管路6和加湿水管路7上，完成发泡水累计流量和瞬时流量的反馈和加湿水的累计流量的反馈；温度传感器安装在沥青罐18、沥青管道7和发泡腔9上，实时检测沥青温度的变化；沥青供给系统和泡沫沥青喷洒杆1的沥青管路4构成回路，通过沥青回路阀门19和沥青喷嘴阀门8的开关量来调节沥青喷入发泡腔9的量；沥青加热单元负责沥青供给系统的沥青输送管13、沥青罐18和沥青泵20的加热，以及沥青管路4的加热，加热方法采用静态加热和动态循环加热两种方式；沥青加热单元以设定温度为控制依据，当沥青罐18加热达到设定温度时，沥青泵20、沥青输送管13、沥青管路4的电拌热开始工作，此时是对沥青泵20、沥青输送管13、沥青罐18和沥青管路4进行静态加热；当沥青输送管13、沥青管路4的加热温度升高至另一设定温度时，沥青罐18、沥青输送管13、沥青管路4内部沥青实施动态循环加热，并采用PID控制，通过软件实现对泡沫沥青温度的闭环控制，保证沥青温度恒定要求；喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化设计的沥青发泡设备，包括沥青供给系统、发泡水供给系统、加湿水系统、空气供给系统和泡沫沥青喷洒杆(1)，其特征在于：沥青供给系统、空气供给系统、发泡水供给系统、加湿水系统和泡沫沥青喷洒杆(1)各自为独立模块；泡沫沥青喷洒杆(1)由沥青管路(4)、压缩空气管路(5)、发泡水管路(6)、加湿水管路(7)、数个沥青喷嘴阀门(8)、发泡腔(9)和气缸(10)，以及气缸驱动管路(11)组成，并通过喷洒杆架设支板(3)固定于搅拌仓(2)内；沥青管路(4)、压缩空气管路(5)和发泡水管路(6)以并联方式与各个发泡腔(9)连接，分别为发泡腔(9)提供热沥青、发泡水和压缩空气；沥青喷嘴阀门(8)安装在发泡腔(9)上并与气缸(10)连接，气缸驱动管路(11)以并联方式与各个气缸(10)连接，为气缸(10)提供压力空气；加湿水管路(7)架设在发泡水管路(6)一侧，其上设有多个喷口，喷口朝向搅拌仓(2)内部，为混合料提供加湿水；泡沫沥青喷洒杆(1)上的沥青管路(4)两端通过沥青输送管(13)与沥青供给系统连接，并构成回路；沥青管路(4)的输入端通过沥青输送管(13)与沥青泵(20)的输出端连接，而沥青泵(20)输入端与沥青罐(18)的输出端连接，沥青罐(18)的输入端先与沥青回路阀门(19)相连接，再通过沥青输送管(13)与沥青管路(4)的输出端连接；沥青输送管(13)两端的连接处均通过沥青管路接口法兰(12)固定；水箱(26)可拆卸，且通过水管接口法兰(24)分别与发泡水泵(21)和加湿水泵(25)连接，为这两个水泵供水；水箱(26)有两个水输送管(16)，其一端分别与泡沫沥青喷洒杆(1)上的发泡水管路(6)和加湿水管路(7)相连，连接处通过水管快换接头(17)固定，另一端分别接入发泡水供给系统和加湿水系统；加湿水管路(7)的输入端通过水输送管(16)连接加湿水系统中的加湿水泵(25)；发泡水管路(6)的输入端通过水输送管(16)顺次连接发泡水供给系统的储能器(23)的一端、发泡水过滤器(22)的输出端、发泡水泵(21)输出端；发泡水泵(21)和加湿水泵(25)的输入端与水箱(26)连接，其连接处通过水管接口法兰(24)固定，便于水箱(26)的拆卸；压缩空气管路(5)和气缸驱动管路(11)的输入端各自通过一根空气输送管(15)与空气供给系统相连，连接处通过空气管路快换接头(14)固定连接；空气供给系统中的空气输送管(15)与压力变送器(29)的一端连接，压力变送器(29)的另一端与油水分离器(28)输出端相连接，油水分离器(28)的输入端与空压机(27)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种模块化设计的沥青发泡设备，包括沥青供给系统、发泡水供给系统、加湿水系统、空气供给系统和泡沫沥青喷洒杆(1)，其特征在于：沥青供给系统、空气供给系统、发泡水供给系统、加湿水系统和泡沫沥青喷洒杆(1)各自为独立模块；泡沫沥青喷洒杆(1)由沥青管路(4)、压缩空气管路(5)、发泡水管路(6)、加湿水管路(7)、数个沥青喷嘴阀门(8)、发泡腔(9)和气缸(10)，以及气缸驱动管路(11)组成，并通过喷洒杆架设支板(3)固定于搅拌仓(2)内；沥青管路(4)、压缩空气管路(5)和发泡水管路(6)以并联方式与各个发泡腔(9)连接，分别为发泡腔(9)提供热沥青、发泡水和压缩空气；沥青喷嘴阀门(8)安装在发泡腔(9)上并与气缸(10)连接，气缸驱动管路(11)以并联方式与各个气缸(10)连接，为气缸(10)提供压力空气；加湿水管路(7)架设在发泡水管路(6)一侧，其上设有多个喷口，喷口朝向搅拌仓(2)内部，为混合料提供加湿水；泡沫沥青喷洒杆(1)上的沥青管路(4)两端通过沥青输送管(13)与沥青供给系统连接，并构成回路；沥青管路(4)的输入端通过沥青输送管(13)与沥青泵(20)的输出端连接，而沥青泵(20)输入端与沥青罐(18)的输出端连接，沥青罐(18)的输入端先与沥青回路阀门(19)相连接，再通过沥青输送管(13)与沥青管路(4)的输出端连接；沥青输送管(13)两端的连接处均通过沥青管路接口法兰(12)固定；水箱(26)可拆卸，且通过水管接口法兰(24)分别与发泡水泵(21)和加湿水泵(25)连接，为这两个水泵供水；水箱(26)有两个水输送管(16)，其一端分别与泡沫沥青喷洒杆(1)上的发泡水管路(6)和加湿水管路(7)相连，连接处通过水管快换接头(17)固定，另一端分别接入发泡水供给系统和加湿水系统；加湿水管路(7)的输入端通过水输送管(16)连接加湿水系统中的加湿水泵(25)；发泡水管路(6)的输入端通过水输送管(16)顺次连接发泡水供给系统的储能器(23)的一端、发泡水过滤器(22)的输出端、发泡水泵(21)输出端；发泡水泵(21)和加湿水泵(25)的输入端与水箱(26)连接，其连接处通过水管接口法兰(24)固定，便于水箱(26)的拆卸；压缩空气管路(5)和气缸驱动管路(11)的输入端各自通过一根空气输送管(15)与空气供给系统相连，连接处通过空气管路快换接头(14)固定连接；空气供给系统中的空气输送管(15)与压力变送器(29)的一端连接，压力变送器(29)的另一端与油水分离器(28)输出端相连接，油水分离器(28)的输入端与空压机(27)连接。2.如权利要求1所述的一种模块化设计的沥青发泡设备，其特征在于：所述泡沫沥青喷洒杆(1)的长度可依据在搅拌仓(2)上的架设需要进行延长或缩短。3.如权利要求1或2所述的一种模块化设计的沥青发泡设备，其特征在于：发泡腔(9)及其上沥青喷嘴阀门(8)、气缸(10)的个数可依据接入装备所需泡沫沥青的用量进行增减。4.如权利要求1-3中任一项所述的一种模块化设计的沥青发泡设备，其特征在于：所述搅拌仓(2)、沥青罐(18)、水箱(26)可根据接入设备的不同保留或去掉。5.一种模块化设计的沥青发泡设备的自动控制系统，所述自动控制系统包括中央控制单元、计算机或触摸屏、沥青加热单元和反馈元件；中央控制单元包括PLC及PLC组件；反馈元件包括沥青流量计、水流量计、温度传感器、压力传感器、称重传感器以及数显仪表，其特征在于：还包括预装在计算机或触摸屏中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：程海鹰，永亮，郝河，魏富栋，闫鸿鹏，陈文岩，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15