一种实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备的制作方法 专利技术说明

物理化学装置的制造及其应用技术1.本发明涉及橡胶改性沥青混合料制备设备技术领域，尤其涉及一种实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备。背景技术：2.由于橡胶改性沥青具有优良的高低温性能和降噪性能，在国内外得到了广泛的应用，其制备工艺主要有湿法和干法。干法工艺是将废旧橡胶粉（也称胶粉）作为部分细料先与石料混合均匀拌和，加入沥青，拌制出橡胶改性沥青混合料。由于胶粉和沥青在高温下的性质，干法制备橡胶改性沥青混合料对于各原料的拌和顺序、拌和时间及温度有较高的要求。在实验室的试验过程中，现有制备方法多为在烘箱中对各部分原料进行加热，加热完成后按顺序将各部分原料依次加入至搅拌锅中进行搅拌，操作复杂，且废胶粉与沥青在高温下拌和会产生大量刺激性气体，废气中的颗粒物和二氧化硫均会对试验人员产生较大的危害。技术实现要素：3.针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备，能够对多种原料的预热温度进行控制，以及对原料的拌和温度、多种原料的拌和顺序、添加时间点和原料的拌和总时间进行控制，操作简单，且能够对制备过程中产生的废气进行处理，解决了现有实验室干法制备橡胶改性沥青混合料制备过程操作复杂、会产生大量废气对试验人员造成危害的问题。4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备，包括原料加热罐、进料管、混合料搅拌装置、第一控制器、废气处理装置和废气检测装置；所述混合料搅拌装置包括混合料搅拌罐、搅拌棒、驱动装置和第二控制器，所述原料加热罐设置有多个，多个所述原料加热罐的出料端分别通过所述进料管与所述混合料搅拌罐的进料端相连通，所述原料加热罐的内壁设有第一加热电阻丝和第一温度传感器，所述进料管设有气动阀；所述第一控制器设有第一控温模块和第一计时模块，所述第一加热电阻丝和所述第一温度传感器分别与所述第一控温模块电连接，所述第一控温模块用于控制所述原料加热罐中的原料的加热温度；所述气动阀与所述第一计时模块电连接，所述第一计时模块用于控制所述原料加热罐的出料时间；所述搅拌棒设置于所述混合料搅拌罐内，所述驱动装置的输出端与所述搅拌棒连接，所述驱动装置驱动所述搅拌棒转动，所述混合料搅拌罐的内壁设有第二加热电阻丝和第二温度传感器；所述第二控制器设有第二控温模块和第二计时模块，所述第二加热电阻丝和所述第二温度传感器分别与所述第二控温模块电连接，所述第二控温模块用于控制所述混合料搅拌罐中的橡胶改性沥青混合料的拌和温度，所述驱动装置与所述第二计时模块电连接，所述第二计时模块用于控制所述搅拌棒对橡胶改性沥青混合料的拌和总时间；所述混合料搅拌罐的出气端与所述废气处理装置的进气端连接，所述废气检测装置的进气端与所述废气处理装置的出气端连接。5.更进一步说明，所述第一加热电阻丝间隔均匀地分布于所述原料加热罐的内壁，所述第二加热电阻丝间隔均匀地分布于所述混合料搅拌罐的内壁。6.更进一步说明，所述搅拌棒设有多个搅拌叶，多个所述搅拌叶间隔均匀地设置于所述搅拌棒的两侧。7.更进一步说明，所述搅拌叶的表面设置有第三加热电阻丝和第三温度传感器，所述第三加热电阻丝间隔均匀地分布于所述搅拌叶的表面，所述第三加热电阻丝和所述第三温度传感器分别与所述第二控温模块电连接。8.更进一步说明，还包括装料容器和出料管，所述混合料搅拌罐的下端面设有出料口，所述出料管连接于所述出料口，所述装料容器设置于所述出料管的下方；所述混合料搅拌罐的上部设有第一废气出气口。9.更进一步说明，所述废气处理装置包括废气处理容器，所述废气处理容器的内部由上至下依次设有活性炭吸附层、碱性溶液层和空气净化层，所述废气处理容器的顶部设有废气进气口，所述废气处理容器的底部设有第二废气出气口，所述废气进气口位于所述活性炭吸附层的上方，所述第二废气出气口设置于所述空气净化层的一侧。10.更进一步说明，所述废气处理装置还包括废气传输管和抽风装置；所述废气传输管的一端与所述第一废气出气口连接，所述废气传输管的另一端与所述废气进气口连接，所述抽风装置设置于所述废气传输管。11.更进一步说明，还包括支撑柱和支撑台，所述支撑柱的一端与所述原料加热罐连接，所述支撑柱的另一端与地面连接，所述支撑台的顶端面与所述混合料搅拌罐的底端面连接，所述支撑台的顶部开设有通孔，所述装料容器设置于所述支撑台的内部，所述出料管插设于所述通孔。12.更进一步说明，所述废气检测装置包括废气检测容器和排气管，所述废气检测容器的材质为透明材质，所述废气检测容器内装有高锰酸钾溶液；所述废气检测容器的出气端连接有所述排气管。13.与现有技术相比，本发明的实施例具有以下有益效果：上述实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备，能够对多种原料的预热温度进行控制，以及对原料的拌和温度、多种原料的拌和顺序、添加时间点和原料的拌和总时间进行控制，操作简单，能够对制备过程中产生的废气进行处理，解决了现有实验室干法制备橡胶改性沥青混合料制备过程操作复杂、会产生大量废气对试验人员造成危害的问题。附图说明14.图1是本发明一个实施例的实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备的结构示意图；图2是本发明一个实施例的实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备的混合料搅拌装置的结构示意图；图3是本发明一个实施例的实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备的原料加热罐的内部结构示意图；图4是本发明一个实施例的实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备的混合料搅拌罐的内部结构示意图；图5是本发明一个实施例的实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备的混合料搅拌装置的搅拌叶的结构示意图；其中：原料加热罐1、第一加热电阻丝11、第一温度传感器12、进料管2、气动阀21、混合料搅拌装置3、混合料搅拌罐31、第二加热电阻丝311、第二温度传感器312、出料口313、第一废气出气口314、搅拌棒32、搅拌叶321、第三加热电阻丝3211、第三温度传感器3212、驱动装置33、第二控制器34、第二控温模块341、第二计时模块342、第一控制器4、第一控温模块41、第一计时模块42、废气处理装置5、废气处理容器51、活性炭吸附层511、碱性溶液层512、空气净化层513、废气进气口514、第二废气出气口515、废气传输管52、抽风装置53、废气检测装置6、废气检测容器61、排气管62 、装料容器7、出料管8、支撑柱9、支撑台10。具体实施方式15.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。16.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，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，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。17.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上。18.如图1至图5所示，一种实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备，包括原料加热罐1、进料管2、混合料搅拌装置3、第一控制器4、废气处理装置5和废气检测装置6；所述混合料搅拌装置3包括混合料搅拌罐31、搅拌棒32、驱动装置33和第二控制器34，所述原料加热罐31设置有多个，多个所述原料加热罐1的出料端分别通过所述进料管2与所述混合料搅拌罐31的进料端相连通，所述原料加热罐1的内壁设有第一加热电阻丝11和第一温度传感器12，所述进料管2设有气动阀21；所述第一控制器4设有第一控温模块41和第一计时模块42，所述第一加热电阻丝11和所述第一温度传感器12分别与所述第一控温模块41电连接，所述第一控温模块41用于控制所述原料加热罐1中的原料的加热温度；所述气动阀21与所述第一计时模块42电连接，所述第一计时模块42用于控制所述原料加热罐1的出料时间；所述搅拌棒32设置于所述混合料搅拌罐31内，所述驱动装置33的输出端与所述搅拌棒32连接，所述驱动装置33驱动所述搅拌棒32转动，所述混合料搅拌罐31的内壁设有第二加热电阻丝311和第二温度传感器312；所述第二控制器34设有第二控温模块341和第二计时模块342，所述第二加热电阻丝311和所述第二温度传感器312分别与所述第二控温模块341电连接，所述第二控温模块341用于控制所述混合料搅拌罐31中的橡胶改性沥青混合料的拌和温度，所述驱动装置33与所述第二计时模块342电连接，所述第二计时模块342用于控制所述搅拌棒32对橡胶改性沥青混合料的拌和总时间；所述混合料搅拌罐31的出气端与所述废气处理装置5的进气端连接，所述废气检测装置6的进气端与所述废气处理装置5的出气端连接。19.通过设置多个所述原料加热罐1，由于所述原料加热罐1的内壁设有第一加热电阻丝11和第一温度传感器12，所述原料加热罐1能够对即将用于拌和的原料进行加热并控制温度，各原料分别在对应的所述原料加热罐1内进行预热，试验人员无需接触高温原料，保证试验过程的安全性。由于所述第一加热电阻丝11和所述第一温度传感器12分别与所述第一控温模块41电连接，通过所述第一温度传感器12反馈所述原料加热罐1内的温度，所述第一控温模块41根据所述第一温度传感器12反馈的温度对所述第一加热电阻丝11的电流进行控制，当加热温度不足时则增大所述第一加热电阻丝11的电流，当加热温度过高时则减小所述第一加热电阻丝11的电流，使得原料预热的温度恒定，保证预热效果。20.此外，通过在所述混合料搅拌罐31的内壁设置所述第二加热电阻丝311和所述第二温度传感器312，由于所述第二加热电阻丝311和所述第二温度传感器312分别与所述第二控温模块341电连接，通过所述第二温度传感器312反馈所述混合料搅拌罐31内的温度，所述第二控温模块341根据所述第二温度传感器312反馈的温度对所述第二加热电阻丝311的电流进行控制，当加热温度不足时则增大所述第二加热电阻丝311的电流，当加热温度过高时则减小所述第二加热电阻丝311的电流，使得拌和的温度恒定，保证拌和效果，能够精准控制原料拌和的温度，满足原料拌和温度的要求，有效防止拌和温度过高导致沥青老化、拌和温度过低而导致搅拌不均匀的问题，保证了橡胶改性沥青混合料的制备效果。21.由于原料在高温下拌和时会产生废气，通过设置所述废气处理装置5和所述废气检测装置6，所述废气处理装置5能够对所述混合料搅拌罐31内的废气进行处理，避免对试验人员产生危害，处理后的废气会经过所述废气检测装置6检测是否合格，从而有效保障了试验人员的安全。22.值得说明的是，本设备不仅可以对多种原料的预热温度进行控制、对原料的拌和温度进行控制，还可以对多种原料的拌和顺序、添加时间点和原料的拌和总时间进行控制，使得试验过程的操作简单，通过设置所述第一计时模块42和所述第二计时模块342，所述气动阀21与所述第一计时模块42电连接，所述第一计时模块42设置有各原料的添加顺序及添加时间点，当到达某原料的加入时间点时，所述第一计时模42块则控制对应的所述气动阀21打开，将对应的所述原料加热罐1中的该原料加入至所述混合料搅拌罐31内，而所述驱动装置33与所述第二计时模块342电连接，所述第二计时模块342设置有拌和总时间，当到达拌和总时间时，所述第二计时模块342控制所述驱动装置33停止工作，则停止拌和，过程中无需人工将不同的材料放入烘箱中加热，待加热完成后按顺序将各原料一次加入搅拌锅中搅拌。23.在本发明的一个实施例中，橡胶改性沥青混合料由集料、沥青、胶粉和矿粉混合制备得到，所述原料加热罐1设置有四个，将试验所需的集料、沥青、胶粉和矿粉分别添加至对应的所述原料加热罐1中，在第一控温模块41中根据预热要求设置各个原料加热罐1的加热温度，在第二控温模块341中根据拌和温度要求设置混合料搅拌罐31中的加热温度，根据橡胶改性沥青混合料各原料的拌和顺序及时间（不同的橡胶改性沥青混合料的原料拌和顺序及拌和时间不同，例如在本实施例中的橡胶改性沥青混合料的原料投放顺序为集料——胶粉——沥青——矿粉，集料和矿粉的加热温度均为190℃，胶粉和沥青的加热温度均为180℃，加入沥青的拌和时间为75s，加入胶粉的拌和时间为40s，拌和温度为170℃，拌和总时间为190s），先通过对应的所述气动阀21将所述原料加热罐1中已预热的集料和胶粉进料至所述混合料搅拌罐31中，拌和40s后，通过所述第一计时模块42控制对应的所述气动阀21将所述原料加热罐1中已预热的沥青进料至所述混合料搅拌罐31中，拌和75s后，通过所述第一计时模块42控制对应的所述气动阀21将所述原料加热罐1中已预热的矿粉进料至所述混合料搅拌罐31中，继续搅拌75s（总拌和时间为190s=40s+75s+75s），当到达拌和总时间时，所述第二计时模块342控制所述驱动装置33停止工作，则停止拌和。此过程中，每次添加新的原料时，所述搅拌棒32无需停止工作，保证了拌和的连续性，提高了橡胶改性沥青混合料的均匀性。拌和完成后，所述废气处理装置5对废气进行净化处理，净化处理完成的废气则由所述废气检测装置6检测是否合格。24.所述实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的设备，能够对多种原料的预热温度进行控制，以及对原料的拌和温度、多种原料的拌和顺序、添加时间点和原料的拌和总时间进行控制，操作简单，能够对制备过程中产生的废气进行处理，解决了现有实验室干法制备橡胶改性沥青混合料的制备过程操作复杂、会产生大量废气对试验人员造成危害的问题。25.更进一步说明，所述第一加热电阻丝11间隔均匀地分布于所述原料加热罐1的内壁，所述第二加热电阻丝311间隔均匀地分布于所述混合料搅拌罐31的内壁。26.通过将所述第一加热电阻丝11间隔均匀地分布于所述原料加热罐1的内壁，使得各原料在对应的所述原料加热罐1中的受热更均匀，将所述第二加热电阻丝311间隔均匀地分布于所述混合料搅拌罐31的内壁，使得所述混合料搅拌罐31中的原料在拌和过程中的受热更均匀，保证制备得到的橡胶改性沥青混合料的质量。27.更进一步说明，可以在所述原料加热罐1的下端面设置称重传感器，由于各原料的比例为质量比例，所述原料加热罐1中的原料质量变化将导致称重传感器的数值变化，当到达预设值后关闭所述气动阀21，停止加入原料，从而实现精准控制各原料的用量，提高橡胶改性沥青混合料的原料配比的精准度，保证制得的橡胶改性沥青混合料的质量。28.更进一步说明，所述搅拌棒32设有多个搅拌叶321，多个所述搅拌叶321间隔均匀地设置于所述搅拌棒32的两侧。29.通过设置所述搅拌叶321，所述驱动装置33驱动所述搅拌棒32转动，所述搅拌棒32转动使得所述搅拌叶321对所述混合料搅拌罐1内的原料进行搅拌，多个所述搅拌叶321间隔均匀地设置于所述搅拌棒32的两侧，能够有效提高搅拌均匀性。具体地，所述驱动装置33可以为旋转电机。30.更进一步说明，所述混合料搅拌罐31为密闭的搅拌罐，避免废气的泄露。31.优选地，所述搅拌叶321的表面设置有第三加热电阻丝3211和第三温度传感器3212，所述第三加热电阻丝3211间隔均匀地分布于所述搅拌叶321的表面，所述第三加热电阻丝3211和所述第三温度传感器3212分别与所述第二控温模块341电连接。32.通过在所述搅拌叶321的表面设置所述第三加热电阻丝3211和所述电温度传感器3212，能够使所述搅拌叶321在搅拌的过程中对原料进行加热，提高拌和加热的温度均匀性，还可以通过所述第二控温模块341控制所述搅拌叶对搅拌的过程中的原料的加热温度。具体地，所述进料管2、所述搅拌棒32和所述搅拌叶321均为不锈钢材质，不锈钢材质具有耐高温、防腐蚀和承重性能好的优点，能够有效延长设备的使用寿命。33.更进一步说明，还包括装料容器7和出料管8，所述混合料搅拌罐31的下端面设有出料口313，所述出料管8连接于所述出料口313，所述装料容器7设置于所述出料管8的下方；所述混合料搅拌罐31的上部设有第一废气出气口314。34.通过设置所述出料管8，能够对所述混合料搅拌罐31中搅拌得到的橡胶改性沥青混合料输送至所述装料容器7，所述装料容器7能够承接并储存从所述出料管8输出的橡胶改性沥青混合料。在搅拌过程中产生的废气则通过所述第一废气出气口314排至所述废气处理装置5进行净化处理，废气经过所述废气处理装置5处理完，并经过所述废气检测装置6检测合格后，将拌和均匀的橡胶改性沥青混合料通过所述出料管8流入所述装料容器7中，制备流程结束，方便试验的进行，以及有效避免废气对试验人员产生危害。35.更进一步说明，所述废气处理装置5包括废气处理容器51，所述废气处理容器51的内部由上至下依次设有活性炭吸附层511、碱性溶液层512和空气净化层513，所述废气处理容器51的顶部设有废气进气口514，所述废气处理容器51的底部设有第二废气出气口515，所述废气进气口514位于所述活性炭吸附层511的上方，所述第二废气出气口515设置于所述空气净化层513的一侧。36.所述活性炭吸附层511能够用于吸收废气中的颗粒物，所述碱性溶液层512用于吸收废气中的二氧化硫，所述空气净化层513用于净化处理后的废气。废气在气压作用下从上到下先后经过所述活性碳吸附层511、碱性溶液层512及空气净化层513，废气含有的颗粒物和二氧化硫被吸收处理后，进入所述废气检测装置6进行检测，能够有效避免废气中的有害物质对试验人员产生危害。具体地，所述碱性溶液层512使用氢氧化钠溶液，所述空气净化层513主要吸收有机气体，用料为苯甲酸钠溶液。37.更进一步说明，所述废气处理装置51还包括废气传输管52和抽风装置53；所述废气传输管52的一端与所述第一废气出气口314连接，所述废气传输管52的另一端与所述废气进气口514连接，所述抽风装置53设置于所述废气传输管52。38.通过设置所述废气传输管52和所述抽风装置53，所述抽风装置53能够将所述混合料搅拌罐31内的废气快速地通过所述废气传输管52输送至所述废气处理装置5内，具体地，所述废气传输管52可以为塑料软管，所述抽风装置53可以为小型吸烟排风扇，可以根据所述混合料搅拌罐31中的橡胶改性沥青混合料的加热速率以及废气的产生速度调节风力大小，从而调节废气的传输速度。39.更进一步说明，还包括支撑柱9和支撑台10，所述支撑柱9的一端与所述原料加热罐31连接，所述支撑柱9的另一端与地面连接，所述支撑台10的顶端面与所述混合料搅拌罐31的底端面连接，所述支撑台10的顶部开设有通孔，所述装料容器7设置于所述支撑台10的内部，所述出料管8插设于所述通孔。40.通过设置所述支撑柱9，能够对所述原料加热罐31进行支撑，通过设置所述支撑台10，能够对所述混合料搅拌罐31进行支撑，提高设备的稳定性。优选地，所述支撑柱9为圆柱形的不锈钢柱，所述原料加热罐1设置有四个时，所述支撑柱9设置有两根，所述支撑柱9分别与位于两侧的两个所述原料加热罐1焊接，位于中间的两个所述原料加热罐1则通过所述进料管2支撑在所述混合料搅拌罐31上，所述进料管2为不锈钢管，所述支撑台10为不锈钢支撑台，支撑稳定性强。41.更进一步说明，所述废气检测装置6包括废气检测容器61和排气管62，所述废气检测容器61的材质为透明材质，所述废气检测容器61内装有高锰酸钾溶液；所述废气检测容器61的出气端连接有所述排气管62。42.所述废气检测容器61内的高锰酸钾溶液用于检测净化处理后废气中的二氧化硫含量，通过观察高锰酸钾溶液的颜色对处理后的废气中的二氧化硫含量进行实时检测，当高锰酸钾溶液颜色发生变化后，立即更换所述废气处理装置5中的碱性溶液层512的碱性溶液，防止二氧化硫处理不完全。需要说明的是，二氧化硫会使酸性高锰酸钾褪色，因为二氧化硫具有还原性，高锰酸钾具有强氧化性，二者发生氧化还原反应，使高锰酸钾褪色。43.优选地，所述废气检测容器61为透明的玻璃罐，方便进行高锰酸钾溶液颜色的变化。44.更进一步地，通过设置所述排气管62，经过所述废气处理装置5净化后的气体在检测合格后，可以直接通过所述排气管62排出，具体地，所述排气管62可以为透明的塑料软管，方便观察到排出的气体是否有异常颜色。45.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。









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