一种乳化改性沥青制备方法

技术领域

本发明涉及沥青生产领域，尤其涉及一种乳化改性沥青制备方法。

背景技术

随着我国公路行业的发展，公路建设部门对改性沥青技术指标要求不断提高；乳化改性沥青一般是采用苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、丁苯橡胶（SBR）等先对沥青进行改性，然后在特殊工艺下进行乳化制备而得。

中国专利202011023236.9公开了一种改性乳化沥青制备工艺，本发明属于沥青制备技术领域，具体涉及一种改性乳化沥青制备工艺，包括以下步骤：步骤一、沥青块表层切除：将圆柱状沥青块的表层除，去除表面的氧化层和污渍；步骤二、切割成沥青小块：将表层切除的沥青块切割成小块，并在沥青小块表面插孔；步骤三、加热融化后乳化：将切割成的沥青小块加热成熔融状态，然后加入乳化剂；对沥青和乳化剂的混合液搅拌均匀得到沥青乳液。将熔融状态的沥青乳液冷却至固态即可；但是该工艺会在熔融过程中，会存在部分沥青小块熔融不完全的现象，从而导致后续的胶体磨研磨时间增加，不符合多碎少磨的原则，导致能源的浪费。

中国专利202010798308.0公开了一种沥青用胶体磨，其在磨壳主体的端部连接磨腔体和磨盖体，通过两者对接后实现其内部动刀组合和静刀组合的设定，并且在磨盖体上以及磨腔体内部设置调节驱动模块实现调节动刀组合与静刀组合之间的间隙，通过以上结构设置，可实现刀盘的磨损补偿，使沥青研磨精细化；再者，本发明将磨腔体和磨盖体采用铰接固定的方式，两者可实现开启，方便内部的清理以及维护；再者，本发明在磨腔体上设置保温腔，通过连接管道实现导热油的导入，通过此种设置，可实现外部介质对保温腔的持续保温，防止沥青在内部凝固。本发明产品结构设计简单，新颖，其可解决目前胶体磨所遇到的技术弊端，提高研磨效率，是一种理想的沥青用胶体磨。

但是该技术方案中，对于沥青流在研磨过程中会在胶体磨动、静磨头之间产生高温，从而使其中的沥青流被高温改性，从而不利于乳化改性沥青的产品效果，同时沥青流在加工设备内运输、研磨过程中会受到沥青流材料粘性特征的影响，从而使沥青流在加工设备内的运输、研磨的效率低下。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种乳化改性沥青制备方法，通过增加剪切研磨的前置破碎工艺，使剪切研磨的沥青流体积减少，从而减少能耗，并在加工设备中对沥青流在运输研磨过程中沥青残留进行及时清理，从而提高了生产效率，通过在研磨过程中，进行研磨温度转化，使沥青流减少高温变性和停机低温凝固。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种乳化改性沥青制备方法，其特征在于，包括：

步骤一，加料，向前置机构的进料口送入熔融沥青流和乳化剂；

步骤二，前置破碎，送入的熔融沥青流和乳化剂被传输到破碎仓的内部，使破碎仓内部的破碎刀在前置驱动机构的带动下，对熔融沥青流进行前置破碎；

步骤三，沥青流转运输，步骤三中处理后的乳化沥青流落入运输机构的内部，并在所述前置驱动机构的同步带动下，使推动单元旋转，使所述推动单元表面的推动页板推动乳化沥青流输入给剪切机构；

步骤四，运输沥青清理，通过对若干所述推动页板在所述推动单元表面的环绕设计，使所述推动页板在所述推动单元滚动往返时，会在导流清理单元的正、反刮动下，使所述推动页板表面的沥青被清理；

步骤五，沥青流研磨，所述推动单元将沥青流和乳化剂运输到剪切机构的底部，使所述剪切机构的环槽沿斜螺纹形状分布使沥青流和乳化剂被旋转研磨混合并同步向上输送，并在恒温单元的控温下，使研磨的温度被控制；

步骤六，沥青研磨清理，间歇性的控制清理驱动单元运转，使所述清理驱动单元带动挤压柱向所述剪切机构的中心运动，使所述剪切机构内部的研磨清理单元被挤压出，进而使环槽内部的沥青被挤压出；

步骤七，输出，在所述剪切机构的旋转运输中，使研磨混合的乳化沥青流被旋转挤压运输到输出口的内部。

作为优选的，所述运输机构包括导流单元和导流清理单元，所述导流单元和所述导流清理单元之间设有推动单元，所述推动单元的表面均匀分布有推动页板，导流单元和导流清理单元通过安装板连接。

作为优选的，所述导流清理单元的内部设有上下两个刮板，上下两个所述刮板之间的距离小于所述刮板的长度，所述刮板的左右两侧均设有连接杆，上侧所述刮板的顶端设有复位单元，下侧所述刮板的上下两端均设有所述复位单元和推力单元。

作为优选的，所述刮板通过连接杆和限制臂耦合，所述连接杆和所述限制臂之间设有所述导流清理单元，所述限制臂的前端设有挡板，所述挡板安装在所述导流清理单元的外表面。

作为优选的，所述上侧刮板的顶部设有中空刷条，所述中空刷条的顶部设有油仓，所述油仓的底面均匀设有若干个中空刷条，所述油仓的顶部设有加油口。

作为优选的，所述剪切机构包括剪切底座，所述剪切底座的底部设有剪切驱动源，所述剪切底座的顶面设有恒温单元，所述恒温单元的内部夹装有相变层，所述恒温单元的一侧分别设有输出口和支持底板。

作为优选的，所述恒温单元的内侧设有动磨头，所述动磨头的表面沿斜螺纹线方向设有贯穿环槽，所述环槽的上下内壁设有若干个竖槽，所述斜螺纹线的设置方向和剪切驱动源的旋转方向相反。

作为优选的，所述动磨头的内侧设有研磨清理单元，所述环槽的内侧设有推动板，所述推动板的内侧设有清理往复单元，所述清理往复单元和所述推动板的形状和沿斜螺纹分布的环槽相匹配。

作为优选的，所述清理往复单元通过内沿杆和柔性层连接，所述柔性层的内侧设有若干个套接环杆，若干个所述套接环杆围成同轴口，所述同轴口和所述套接环杆沿动磨头的高度方向分布，所述套接环杆的长度沿动磨头的高度方向逐级减少，且上下分布的所述同轴口均为同轴心设置，且上下分布的所述同轴口内径相同；

恒温单元、动磨头、研磨清理单元以及清理往复单元的形状为倒漏斗形。

作为优选的，所述支持底板通过左右支撑腿和固定背板连接，所述固定背板的表面设有清理驱动源；

所述清理驱动源的底部分别设有上定板和下活板，所述上定板和所述下活板之间设有缓冲单元；

所述清理驱动源通过所述上定板和所述下活板导通连接有挤压柱，所述挤压柱的内径大于所述同轴口的内径，且所述挤压柱和所述同轴口同轴心设置。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明通过破碎仓内部的破碎刀在前置驱动源的带动下，使破碎刀对落入破碎仓内部的沥青流和乳化剂进行旋转破碎同时也对沥青流和乳化剂进行搅拌乳化，使沥青流内部的沥青块被破碎，进而减少后续剪切机构的研磨能耗，使装置的设计原则符合多碎少磨。

（2）本发明通过破碎搅拌的乳化沥青流在重力的作用下，使其落入到运输机构底部导流单元的内部，使乳化沥青流在前置驱动源和联动轮以及同步轴的驱动作用下，使同步轴带动推动单元旋转，旋转的推动单元和推动页板带动乳化沥青流输送到剪切机构的底部，从而便于剪切机构的剪切研磨乳化。

（3）本发明通过旋转的推动单元运动，从而带动其表面的推动页板旋转接近导流清理单元外侧的底部刮板，使底部刮板对推动页板的顶面进行刮除，顶部的刮板会阻挡推动页板的运动，使底部的刮板在推力单元和复位单元的弹力作用下，使刮板在恢复状态时对推动页板的底面进行清理，从而保证推动页板表面的清洁度，进而减少推动页板表面沥青的堆积，清理后的推动页板会旋转运动到油仓底部中空刷条的底部，从而使推动页板的表面被中空刷条润滑，从而减少后续沥青推动的沾粘。

（4）本发明通过剪切驱动源配合活动杆带动恒温单元和动磨头同步旋转，使斜螺纹设计的环槽在旋转研磨时，带动乳化沥青流旋转研磨混合向上运输，并在环槽内壁上下的竖槽设计，使环槽在研磨时，会使环槽内侧的竖槽会产生絮流，进而使环槽内部的乳化沥青流的传输速度被加快，从而提高了乳化沥青流的剪切研磨效果。

（5）本发明通过在动磨头的外侧设有恒温单元，使乳化沥青流从动磨头和恒温单元之间的间隙流过，从而使恒温单元内部嵌入的相变材料层，对动磨头研磨时，产生的高温进行吸收，使相变材料由液体变为固态，当剪切机构停机时，相变材料由固态变为液体进行放热，从而起到保温作用，进而使乳化沥青流减少高温变性和停机低温凝固。

（6）本发明通过启动清理驱动源，使清理驱动源带动挤压柱向下运动，从而使挤压柱挤压穿过同轴口外侧套接环杆向外侧移动，使套接环杆带动柔性层以及内沿杆推动清理往复单元和推动板向环槽的外侧移动，从而减少环槽内部的乳化沥青流的堆积，进而提高了环槽旋转的传输能力。

（7）本发明通过清理往复单元和推动板向环槽的外侧移动，从而使环槽的内部深度可以间歇式变化，进而提高了环槽在研磨时的挤压动能，使流经环槽内部的乳化沥青流被充分挤压，从而提高了沥青流和乳化剂的混合效果。

综上所述，本发明具有能源消耗少和乳化改性效果好以及生产效率高等优点。

附图说明

图1为本发明制备方法流程示意图；

图2为本发明整体结构示意图；

图3为本发明运输机构结构示意图；

图4为本发明运输清理单元结构示意图；

图5为图4中B部分的放大结构示意图；

图6为运输清理单元正刮状态示意图；

图7为运输清理单元背刮状态示意图；

图8为图3中A部分的放大结构示意图；

图9为本发明剪切机构结构示意图；

图10为本发明研磨清理单元结构示意图；

图11为图10中D部分的放大结构示意图；

图12为本发明恒温单元结构示意图；

图13为图12中E-E方向剖视图；

图14为图13中F部分的放大结构示意图；

图15为图9中C部分的放大结构示意图；

图16为本发明清理驱动单元结构示意图；

图17为图16中G部分的放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图1-2所示，一种乳化改性沥青制备方法，包括：

步骤一，加料，向前置机构1的进料口102送入熔融沥青流和乳化剂；

步骤二，前置破碎，送入的熔融沥青流和乳化剂被传输到破碎仓101的内部，使破碎仓101内部的破碎刀103在前置驱动机构2的带动下，对熔融沥青流进行前置破碎；

步骤三，沥青流转运输，步骤三中处理后的乳化沥青流落入运输机构3的内部，并在所述前置驱动机构2的同步带动下，使推动单元313旋转，使所述推动单元313表面的推动页板314推动乳化沥青流输入给剪切机构4；

步骤四，运输沥青清理，通过对若干所述推动页板314在所述推动单元313表面的环绕设计，使所述推动页板314在所述推动单元313滚动往返时，会在导流清理单元322的正、反刮动下，使所述推动页板314表面的沥青被清理；

步骤五，沥青流研磨，所述推动单元313将沥青流和乳化剂运输到剪切机构4的底部，使所述剪切机构4的环槽412沿斜螺纹形状分布使沥青流和乳化剂被旋转研磨混合并同步向上输送，并在恒温单元403的控温下，使研磨的温度被控制；

步骤六，沥青研磨清理，间歇性的控制清理驱动单元5运转，使所述清理驱动单元5带动挤压柱507向所述剪切机构4的中心运动，使所述剪切机构4内部的研磨清理单元421被挤压出，进而使环槽412内部的沥青被挤压出；

步骤七，输出，在所述剪切机构4的旋转运输中，使研磨混合的乳化沥青流被旋转挤压运输到输出口404的内部。

优选的，所述前置机构1的底部设有破碎仓101，所述破碎仓101的顶部设有进料口102，所述破碎仓101的顶部设有破碎刀103；

所述破碎仓101的一侧设有前置驱动源201，所述前置驱动源201通过传动杆和所述破碎刀103连接，前置驱动源201通过连接台202和破碎仓101连接，前置驱动源201通过传动杆和联动轮203连接，所述联动轮203通过联动单元204和同步轴312连接，所述同步轴312设置在推动单元313的中部。

其中，前置驱动源201优选为电机，联动单元204优选为皮带连接。

其中，破碎仓101内部的破碎刀103在前置驱动源201的带动下，使破碎刀103对落入破碎仓101内部的沥青流和乳化剂进行旋转破碎同时也对沥青流和乳化剂进行搅拌乳化，使沥青流内部的沥青块被破碎，进而减少后续剪切机构4的研磨能耗，使装置的设计原则符合多碎少磨。

实施例二

如图3-7所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与实施例一的不同之处在于：

作为优选的，如图2所示，所述运输机构3包括导流单元311和导流清理单元322，所述导流单元311和所述导流清理单元322之间设有推动单元313，所述推动单元313的表面均匀分布有推动页板314，导流单元311和导流清理单元322通过安装板325连接。

作为优选的，如图2-7所示，所述导流清理单元322的内部设有上下两个刮板326，上下两个所述刮板326之间的距离小于所述刮板326的长度，所述刮板326的左右两侧均设有连接杆329，上侧所述刮板326的顶端设有复位单元328，下侧所述刮板326的上下两端均设有所述复位单元328和推力单元327，复位单元328优选为圆锥弹簧，推力单元327优选为拉簧。

作为优选的，如图2-7所示，所述刮板326通过连接杆329和限制臂3221耦合，所述连接杆329和所述限制臂3221之间设有所述导流清理单元322，所述限制臂3221的前端设有挡板3222，所述挡板3222安装在所述导流清理单元322的外表面，从而使挡板3222对连接杆329和刮板326的运动状态进行限制阻挡。

作为优选的，如图3-4所示，所述上侧刮板326的顶部设有中空刷条324，所述中空刷条324的顶部设有油仓323，所述油仓323的底面均匀设有若干个中空刷条324，所述油仓323的顶部设有加油口，油仓323的内部设有润滑油。

其中，破碎搅拌的乳化沥青流在重力的作用下，落入到运输机构3底部导流单元311的内部，使乳化沥青流在前置驱动源201和联动轮203以及同步轴312的驱动作用下，使同步轴312带动推动单元313旋转，旋转的推动单元313和推动页板314带动乳化沥青流输送到剪切机构4的底部，从而便于剪切机构4的剪切研磨乳化。

其中，旋转的推动单元313带动其表面的推动页板314旋转接近导流清理单元322外侧的底部刮板326，使底部刮板326对推动页板314的顶面进行刮除，顶部的刮板326会阻挡推动页板314的运动，使底部的刮板326在推力单元327和复位单元328的弹力作用下，使刮板326在恢复状态时对推动页板314的底面进行清理，从而保证推动页板314表面的清洁度，进而减少推动页板314表面沥青的堆积，清理后的推动页板314会旋转运动到油仓323底部中空刷条324的底部，从而使推动页板314的表面被中空刷条324润滑，从而减少后续沥青推动的沾粘。

实施例三

如图8-17所示，其中与实施例一、二中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一、二的区别点。该实施例三与实施例一、二的不同之处在于：

作为优选的，如图8所示，所述剪切机构4包括剪切底座402，所述剪切底座402的底部设有剪切驱动源401，所述剪切底座402的顶面设有恒温单元403，所述恒温单元403的内部夹装有相变层，所述恒温单元403的一侧分别设有输出口404和支持底板405，剪切底座402的底部设有密封底座422，其中，剪切驱动源401优选为电机。

作为优选的，如图12-13所示，所述恒温单元403的内侧设有动磨头411，所述动磨头411的表面沿斜螺纹线方向设有贯穿环槽412，所述环槽412的上下内壁设有若干个竖槽413，所述斜螺纹线的设置方向和剪切驱动源401的旋转方向相反，恒温单元403优选为相变材料。

作为优选的，如图9-12所示，所述动磨头411的内侧设有研磨清理单元421，所述环槽412的内侧设有推动板4211，所述推动板4211的内侧设有清理往复单元4210，所述清理往复单元4210和所述推动板4211的形状和沿斜螺纹分布的环槽412相匹配，清理往复单元4210优选为锥形弹簧。

作为优选的，如图9-12所示，所述清理往复单元4210通过内沿杆4212和柔性层4213连接，所述柔性层4213的内侧设有若干个套接环杆4214，若干个所述套接环杆4214围成同轴口4215，所述同轴口4215和所述套接环杆4214沿动磨头411的高度方向分布，所述套接环杆4214的长度沿动磨头411的高度方向逐级减少，且上下分布的所述同轴口4215均为同轴心设置，且上下分布的所述同轴口4215内径相同，柔性层4213优选为橡胶材料；

恒温单元403、动磨头411、研磨清理单元421以及清理往复单元4210的形状为倒漏斗形。

其中，通过剪切驱动源401配合活动杆带动恒温单元403和动磨头411同步旋转，使斜螺纹设计的环槽412在旋转研磨时，带动乳化沥青流旋转研磨混合向上运输，并在环槽412内壁上下的竖槽413设计，使环槽412在研磨时，会使环槽412内侧的竖槽413会产生絮流，进而使环槽412内部的乳化沥青流的传输速度被加快，从而提高了乳化沥青流的剪切研磨效果。

其中，通过在动磨头411的外侧设有恒温单元403，使乳化沥青流从动磨头411和恒温单元403之间的间隙流过，从而使恒温单元403内部嵌入的相变材料层，对动磨头411研磨时，产生的高温进行吸收，使相变材料由液体变为固态，当剪切机构4停机时，相变材料由固态变为液体进行放热，从而起到保温作用，进而使乳化沥青流减少高温变性和停机低温凝固。

作为优选的，如图14-17所示，所述支持底板405通过左右支撑腿501和固定背板502连接，所述固定背板502的表面设有清理驱动源503；

所述清理驱动源503的底部分别设有上定板504和下活板505，所述上定板504和所述下活板505之间设有缓冲单元506；

所述清理驱动源503通过所述上定板504和所述下活板505导通连接有挤压柱507，所述挤压柱507的内径大于所述同轴口4215的内径，且所述挤压柱507和所述同轴口4215同轴心设置，清理驱动源503优选为气缸驱动，缓冲单元506优选为弹簧。

其中，通过启动清理驱动源503，使清理驱动源503带动挤压柱507向下运动，从而使挤压柱507挤压穿过同轴口4215外侧套接环杆4214向外侧移动，使套接环杆4214带动柔性层4213以及内沿杆4212推动清理往复单元4210和推动板4211向环槽412的外侧移动，从而减少环槽412内部的乳化沥青流的堆积，进而提高了环槽412旋转的传输能力；而清理往复单元4210和推动板4211向环槽412的外侧移动，从而使环槽412的内部深度可以间歇式变化，进而提高了环槽412在研磨时的挤压动能，使流经环槽412内部的乳化沥青流被充分挤压，从而提高了沥青流和乳化剂的混合效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。