本發(fā)明屬于道路施工機械領域，是配合完成泡沫瀝青混合料施工工藝的輔助系統(tǒng)，具體涉及一種高壓霧化型瀝青發(fā)泡試驗裝置及方法。

背景技術：

泡沫瀝青是瀝青發(fā)泡后的產(chǎn)物，高溫的瀝青與水混合后，體積急劇膨脹，粘度暫時下降，使其極易拌和混合料。當前，適合泡沫瀝青的施工工藝有就地冷再生技術，廠拌冷再生技術，泡沫瀝青溫拌技術等。

泡沫瀝青的常見制備方法有3種：空氣霧化水發(fā)泡、低壓霧化水發(fā)泡、高壓霧化水發(fā)泡。每種方法制備的泡沫瀝青的發(fā)泡特性各有不同。

與其它幾種泡沫瀝青制備方法相比，高壓霧化發(fā)泡具有以下優(yōu)點：1、水高壓霧化，保證發(fā)泡均勻；2、均勻細微的瀝青泡沫(細微小泡，比表面積更大，其拌和效果更佳)；3、發(fā)泡的能量主要集中在水上，瀝青不需要壓力，可減緩瀝青噴射泵的磨損；4、由于壓力很高，水噴嘴不會被瀝青堵塞，免清理和維護。

例如：維特根的泡沫瀝青冷再生設備的瀝青發(fā)泡噴頭和其泡沫瀝青試驗機的瀝青發(fā)泡噴頭結(jié)構一樣，發(fā)泡原理都是空氣霧化水，所以可以用試驗機準確地指導工程應用。

目前市場上也有一部分的高壓霧化水發(fā)泡設備，但是沒有高壓霧化型瀝青發(fā)泡試驗裝置可以用于指導工程應用，一般用空氣霧化型的試驗機替代。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術中的上述缺陷，提出一種高壓霧化型瀝青發(fā)泡試驗裝置及方法，完全模擬工程應用上高壓霧化型瀝青發(fā)泡設備，通過本試驗裝置在實驗室完成泡沫瀝青混合料的配合比設計、施工工藝設計等，能更完美的指導高壓霧化型瀝青發(fā)泡設備的生產(chǎn)。

本發(fā)明采用如下技術方案：

一種高壓霧化型瀝青發(fā)泡試驗裝置，其特征在于：包括高壓發(fā)泡水路機構、發(fā)泡噴頭和瀝青循環(huán)管路機構；該高壓發(fā)泡水路機構設有發(fā)泡水路、霧化噴嘴和氣液增壓缸，該發(fā)泡水路輸出端連接霧化噴嘴，該氣液增壓缸與發(fā)泡水路相連以控制輸出霧化的發(fā)泡水；該瀝青循環(huán)管路機構設有循環(huán)管路、瀝青泵和切換閥，該瀝青泵安裝于循環(huán)管路上以控制開啟瀝青循環(huán)流動，該切換閥與循環(huán)管路和發(fā)泡噴頭相連以控制瀝青進入發(fā)泡噴頭；該發(fā)泡噴頭與霧化噴嘴相連將瀝青和霧化發(fā)泡水均勻混合發(fā)泡并排出泡沫瀝青。

優(yōu)選的，所述發(fā)泡噴頭包括發(fā)泡水進口、瀝青進口、發(fā)泡腔和混合噴嘴；該發(fā)泡水進口與所述霧化噴嘴相連；該瀝青進水口與所述切換閥相連；該發(fā)泡腔與該發(fā)泡水進口、瀝青進口和混合噴嘴相連；該混合噴嘴設有若干小孔以噴射泡沫瀝青。

優(yōu)選的，所述發(fā)泡水進口位于所述發(fā)泡噴頭頂端中部，所述瀝青進口位于所述發(fā)泡噴頭側(cè)部。

優(yōu)選的，所述發(fā)泡腔設有若干交替相連的收縮環(huán)和膨脹環(huán)。

優(yōu)選的，所述高壓發(fā)泡水路機構還包括水罐、第一單向閥、第二單向閥；該水罐與所述發(fā)泡水路輸入端相連；該第一單向閥安裝于該發(fā)泡水路上且與所述氣液增壓缸輸入端相連；該第二單向閥安裝于該發(fā)泡水路上與所述氣液增壓缸輸出端相連；所述氣液增壓缸設有活塞以控制吸入發(fā)泡水或?qū)l(fā)泡水增壓后輸出。

優(yōu)選的，所述瀝青循環(huán)管路機構還包括有瀝青罐和過濾器，該瀝青罐連接于所述循環(huán)管路輸入端；該過濾器連接于循環(huán)管路上且位于所述瀝青泵的輸入端。

優(yōu)選的，所述高壓發(fā)泡水路機構、所述發(fā)泡噴頭和所述瀝青循環(huán)管路機構均設有加熱保溫裝置和測溫裝置。

一種高壓霧化型瀝青發(fā)泡試驗方法，采用上述的任意一種高壓霧化型瀝青發(fā)泡試驗裝置實現(xiàn)，其特征在于：包括如下步驟

1)將瀝青加熱使之成為液態(tài)并保溫；改變所述氣液增壓缸的工作壓力以調(diào)整發(fā)泡水至所需含水率；

2)開啟瀝青泵使得瀝青在所述循環(huán)管路上循環(huán)流動；控制所述氣液增壓缸的動作使其吸入發(fā)泡水；

3)控制氣液增壓缸動作使發(fā)泡水增壓后輸出至所述霧化噴嘴進行霧化，霧化的發(fā)泡水進入所述發(fā)泡噴頭；

4)控制所述切換閥動作使瀝青進入所述發(fā)泡噴頭，所述發(fā)泡噴頭將瀝青和霧化發(fā)泡水均勻混合發(fā)泡并排出泡沫瀝青。

優(yōu)選的，所述發(fā)泡水增壓后的壓力為400-100bar，所述發(fā)泡噴頭產(chǎn)量為50-100g/s。

由上述對本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明裝置及方法，通過氣液增壓缸動作來實現(xiàn)發(fā)泡用水的計量噴射，采用霧化噴嘴來實現(xiàn)發(fā)泡用水的高壓霧化，并通過一個發(fā)泡產(chǎn)量在50-100g/s的發(fā)泡噴頭在實驗室模擬工程使用的高壓霧化型瀝青發(fā)泡設備的使用效果，并指導生產(chǎn)施工。

2、本發(fā)明采用的發(fā)泡噴頭該混合噴嘴，其發(fā)泡腔設有若干交替相連的收縮環(huán)和膨脹環(huán)，該收縮環(huán)和膨脹環(huán)為金屬環(huán)，且收縮環(huán)內(nèi)徑小于膨脹環(huán)內(nèi)徑，實現(xiàn)兩段或多段的“收縮-膨脹-收縮”以實現(xiàn)充分均勻混合發(fā)泡。

3、本發(fā)明的高壓發(fā)泡水路機構、瀝青循環(huán)管路機構及發(fā)泡噴頭等所有部件均設有加熱保溫裝置和測溫裝置，用于實現(xiàn)加熱保溫，以確保發(fā)泡效果。

4、本發(fā)明的裝置及方法，專用于高壓霧化型瀝青發(fā)泡，有效完善高壓霧化型瀝青發(fā)泡設備體系，有利于高壓霧化型瀝青發(fā)泡設備的市場推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構示意圖。

圖2為本發(fā)明的高壓霧化型瀝青發(fā)泡噴頭結(jié)構示意圖。

附圖標號說明如下：

10、高壓發(fā)泡水路機構11、水罐

12a、第一單向閥12b、第二單向閥

13、氣液增壓缸14、霧化噴嘴

20、瀝青循環(huán)管路機構21、瀝青罐

22、過濾器23、瀝青泵

24、切換閥30、發(fā)泡噴頭

31、發(fā)泡水進口32、瀝青進口

33、發(fā)泡腔34、混合噴嘴

35、測溫裝置36、加熱保溫裝置。

具體實施方式

以下通過具體實施方式對本發(fā)明作進一步的描述。

參照圖1、圖2，一種高壓霧化型瀝青發(fā)泡試驗裝置，包括高壓發(fā)泡水路機構10、發(fā)泡噴頭30、瀝青循環(huán)管路機構20、壓縮空氣機構等。該高壓發(fā)泡水路機構10設有水罐11、第一單向閥12a、第二單向閥12b、發(fā)泡水路、霧化噴嘴14和氣液增壓缸13等。該發(fā)泡水路輸入端連接水罐11，輸出端連接霧化噴嘴14。該第一單向閥12a安裝于該發(fā)泡水路上且位于水罐11與氣液增壓缸13輸入端之間。該第二單向閥12b安裝于該發(fā)泡水路上且位于氣液增壓缸13輸出端和霧化噴嘴14之間。該氣液增壓缸13與發(fā)泡水路和壓縮空氣機構相連，其設有活塞桿以收縮或伸出控制吸入發(fā)泡水或?qū)l(fā)泡水增壓后輸出至霧化噴嘴14進行霧化，其內(nèi)設有容納發(fā)泡水的液體腔且該活塞桿位于該液體腔內(nèi)。該霧化噴嘴14為微型霧化噴嘴14，其末端出口方向設置成與瀝青流向相同。該氣液增壓缸13通過改變工作壓力，將發(fā)泡水調(diào)整至試驗所需要的含水率，發(fā)泡水增壓后的壓力為400-100bar。

該瀝青循環(huán)管路機構20設有循環(huán)管路、瀝青泵23、切換閥24、瀝青罐21和過濾器22等，該循環(huán)管路輸入端連接瀝青罐21。該瀝青泵23安裝于循環(huán)管路上以控制開啟瀝青循環(huán)流動，該過濾器22連接于循環(huán)管路上且位于瀝青泵23的輸入端。該切換閥24位于瀝青泵23輸出端，其與循環(huán)管路和發(fā)泡噴頭30相連以控制瀝青進入發(fā)泡噴頭30。該切換閥24為換向閥，該瀝青罐21為可控溫瀝青罐。

該發(fā)泡噴頭30與霧化噴嘴14相連將瀝青和霧化發(fā)泡水均勻混合、發(fā)泡并排出泡沫瀝青。具體的，發(fā)泡噴頭30包括發(fā)泡水進口31、瀝青進水口32、發(fā)泡腔33和混合噴嘴34。該發(fā)泡水進口31位于發(fā)泡噴頭30頂端中部且與霧化噴嘴14相連。該瀝青進水口位于發(fā)泡噴頭30側(cè)部且與切換閥24相連。該發(fā)泡腔33與該發(fā)泡水進口、瀝青進口32和混合噴嘴34相連，發(fā)泡腔33由若干交替相連的收縮環(huán)和膨脹環(huán)構成，該收縮環(huán)和膨脹環(huán)為金屬環(huán)，且收縮環(huán)內(nèi)徑小于膨脹環(huán)內(nèi)徑，實現(xiàn)兩段或多段的“收縮-膨脹-收縮”。該混合噴嘴34設有若干小孔以噴射泡沫瀝青。上述的霧化噴嘴14插入該發(fā)泡水進口31并接入發(fā)泡腔33內(nèi)，發(fā)泡噴頭30產(chǎn)量為50-100g/s。

高壓發(fā)泡水路機構10的水罐11、發(fā)泡水路、霧化噴嘴14、氣液增壓缸13；瀝青循環(huán)管路機構20的循環(huán)管路、瀝青泵23、切換閥24、瀝青罐21、過濾器22及發(fā)泡噴頭30等所有部件均設有加熱保溫裝置36和測溫裝置35，用于實現(xiàn)加熱保溫。

本發(fā)明還提出一種高壓霧化型瀝青發(fā)泡試驗方法，采用上述的一種高壓霧化型瀝青發(fā)泡試驗裝置實現(xiàn)，包括如下步驟

1)準備工作如下：先用烘箱將瀝青加熱至120℃左右，使其成為液態(tài)，再開啟加熱保溫裝置36對各部件進行加熱至設置的溫度并保溫，接通壓縮空氣機構，水罐11加滿水。通過改變氣液增壓缸13的工作壓力以調(diào)整發(fā)泡水至所需含水率。將加熱好的瀝青倒入瀝青罐21內(nèi)，瀝青在瀝青罐21內(nèi)可被加熱至試驗所需溫度并處于保溫狀態(tài)。

2)開啟瀝青泵23，切換閥24處于關閉狀態(tài)，瀝青在循環(huán)管路上循環(huán)流動至瀝青罐21，第一單向閥12a開啟，第二單向閥12b關閉，控制氣液增壓缸13的活塞桿收縮，則氣液增壓缸13吸入發(fā)泡水；

3)開啟發(fā)泡時，控制氣液增壓缸13的活塞桿伸出，第一單向閥12a關閉，第二單向閥12b開啟，將氣液增壓缸13內(nèi)的發(fā)泡水增壓后輸出至霧化噴嘴14進行霧化，霧化的發(fā)泡水進入發(fā)泡噴頭30；

4)同時接通切換閥24使循環(huán)管路的瀝青進入發(fā)泡噴頭30，具有一定流速的瀝青和壓力為40-100bar的霧化發(fā)泡水在發(fā)泡腔33內(nèi)充分均勻混合發(fā)泡，并通過混合噴嘴34的小孔排出泡沫瀝青至計量桶內(nèi)。

本發(fā)明的發(fā)泡時間可以設置，發(fā)泡結(jié)束后，氣液增壓缸13的活塞桿收縮，第一單向閥12a開啟，第二單向閥12b關閉，水罐11的發(fā)泡水再次吸入氣液增壓缸13的液體腔，以用于下次發(fā)泡。

上述僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本發(fā)明進行非實質(zhì)性的改動，均應屬于侵犯本發(fā)明保護范圍的行為。