一种沥青路面养护车用沥青加热装置及方法

技术领域

本发明涉及沥青路面加热技术领域，具体涉及一种沥青路面养护车用沥青加热装置及方法。

背景技术

沥青路面的维护与修复是保证道路质量和驾驶安全的重要环节，对于推进经济社会的发展具有重要作用。沥青路面的养护加热技术是一种相对新颖的道路养护方法，通过将道路加热到一定的温度(通常在150度至180度之间)，以便进行维修和翻新。具体步骤包括使用特殊的加热设备将沥青路面加热到可以重新塑造的温度，然后使用铲车等设备混合加热后的沥青和新的沥青材料，以恢复沥青的结构和强度，同时填补任何裂缝或凹陷的地方。最后，新的路面需要进行压实以确保其强度和耐用性。

沥青路面热再生方法是一种有效、经济和环保的路面修复和维护方法，适合于一些轻微到中等破损的路面修复。然而，它需要精确的设备和专业的操作人员才能实现最佳的效果。这种技术的一个主要优点是，可以大大减少对新材料的需求，因为大部分现有的沥青都可以被再利用。此外，它还可以减少对环境的影响，因为不需要将旧的沥青材料运到废弃场地。然而，这种技术也有一些潜在的缺点，例如加热不均匀或温度控制不准确可能会导致路面的质量下降。

各种沥青路面加热方式，如火焰直接加热、热风加热，甚至新型的微波加热，都有各自的优点和缺点。虽然新型的加热方法，如微波加热，可以实现快速、均匀的加热，且热效率高，能源消耗少，但设备成本高，可能产生的电磁辐射也可能对环境和人体健康产生影响。

火焰直接加热是一种最早的、最简单的加热方法。这种方法的优点是设备简单，成本低。然而，火焰直接加热的问题在于加热效果不均匀，且高温火焰容易破坏沥青的化学性质，降低道路的质量和使用寿命。同时，由于火焰直接加热可能引发火灾，存在较大的安全隐患。

热风加热是一种较为常见的加热方法，这种方法通过吹风机将热风吹向路面，利用热风对路面进行加热。热风加热的优点在于加热均匀，不会破坏沥青的化学性质。然而，热风加热的问题在于热效率较低，加热速度较慢，消耗的能源较多，对环境有一定影响。

微波加热的优点是能够实现快速、均匀的加热，且热效率高，能源消耗少。然而，微波加热设备的成本高，且微波加热可能会产生电磁辐射，影响环境和人体健康。

就地再生式沥青路面养护车是用于维修和养护沥青路面的一种设备，其可将旧沥青路面进行再生处理，以减少资源浪费并延长路面的使用寿命。然而，这种设备也存在一些问题，如加热方式不准确，可能导致沥青路面表层沥青的老化和焦化，再生后路面的路用性能下降，产生的有毒蓝烟可能对环境产生严重污染。此外，现有的设备的加热深度有限，深层的病害得不到很好的处理，导致工况适应性较差。同时，能源利用率低，大部分加热能量可能会被浪费，车辆驶过后可能会导致深层沥青材料的推挤，改变原路面级配，影响再生后的路面质量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种沥青路面养护车用沥青加热装置，能够提高对沥青路面的加热效率，深度和均匀性，同时降低环境影响和能源消耗。

本发明的技术方案如下：

在本发明的第一方面，提供了一种沥青路面养护车用沥青加热装置，包括微波发生器、旋转反射翼、热风管道，所述旋转反射翼设置在热风管道的出口处，所述微波发生器和旋转反射翼经过加热器罩壳相连通，旋转反射翼倾斜设置，微波发生器产生的微波经过旋转反射翼反射后，与热风进行耦合共同加热沥青路面。

在本发明的一些实施方式中，所述旋转反射翼包括风道挡板、翼板固定轴和反射板动叶片，所述反射板动叶片安装在翼板固定轴上，且所述反射板动叶片能够调节角度。

在本发明的一些实施方式中，所述风道挡板的一端连接热风管道，另一端连接加热器罩壳。

在本发明的一些实施方式中，所述加热器罩壳的开口朝向沥青路面。

在本发明的一些实施方式中，所述反射板动叶片设置多个，反射板动叶片的材质采用微波发射性金属。

在本发明的一些实施方式中，所述微波发生器和加热器罩壳之间设置散热装置。

在本发明的一些实施方式中，所述微波发生装置采用磁控管。

在本发明的第二方面，提供了一种沥青路面养护车，包括沥青加热装置，所述沥青加热装置安装在养护车的底部，加热器罩壳的开口朝向沥青路面，微波发生器通过微波电缆与柴油发电机相连，热风管道依次连接热风回转加热器、柴油燃烧器。

在本发明的一些实施方式中，所述养护车的底部间隔安装多个沥青加热装置。

在本发明的第三方面，提供了一种沥青加热方法，利用微波和热风双热源耦合对沥青路面进行加热，微波加热将热量深入到沥青内部，热风加热保持沥青表面的温度，进而对沥青路面均匀加热。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明提供的沥青加热装置，具有以下特点：热风不仅作为热源，而且还作为动力源，热风吹动反射翼旋转，反射翼在热风吹动下发生旋转，在转动过程中，每个叶片对反射的微波发生周期性转动，使得微波辐照更为均匀。与此同时，反射翼的每个叶片都具有一定的倾斜角，使得微波辐照到反射翼后，反射后的微波在设定的区域内的辐照面积更加宽广。通过上述方式，将微波的能量传递到沥青中，提高微波的能量利用率；微波和热风双热源提高加热深度：利用微波和热风作为双热源可以有效提高沥青加热的效率和深度，微波加热利用电磁场的振动产生热量，可以快速均匀地将热量深入到沥青内部，加快加热速度并提高加热深度。

(2)本发明提供的沥青加热装置，能够实现最大化热效率，通过这种双热源和旋转电磁场的设计，不仅可以提高沥青加热的速度和深度，而且可以最大化热效率，降低能源消耗，减少对环境的影响。微波加热可以快速均匀地将热量深入到沥青内部，热风加热可以保持沥青表面的温度，防止由于表面冷却过快导致的内外温差过大，从而保证沥青加热的均匀性。

(3)本发明提供的沥青加热装置，采用车载一体化设计，该装置能够一体化安装在养护车的底部，使得在养护车移动的过程中，沥青路面可以持续均匀地加热，提高养护工作的效率。同时，这种一体化设计也使得设备更为紧凑，降低了设备的空间占用，便于设备的运输和使用。

(4)本发明提供的沥青加热方法，采用微波耦合热风加热沥青路面不仅解决了传统加热方式的局限性，提高了加热效率和均匀性，而且降低了能源消耗和环境影响，提高了道路质量和使用寿命，保障了驾驶安全。

附图说明

图1为本发明的沥青路面养护车用沥青加热装置的结构示意图；

图2为本发明的旋转反射翼的结构示意图；

图3为本发明的单一热风入口耦合双旋转反射翼的结构示意图；

图4为本发明的单一微波发生器驱动双旋转反射翼耦合双热风入口的结构示意图；

图5为常规的微波反射方箱耦合热风的结构示意图；

图6无旋转反射翼的固定电磁场耦合热风加热沥青温度模拟结果；

图7带有旋转反射翼的电磁场耦合热风加热沥青温度模拟结果；

图8带有旋转反射翼的电磁场耦合热风加热沥青温度模拟结果；

图9为本发明的沥青路面养护车的结构示意图；

图中：1、微波发生器；2、散热装置；3、加热器罩壳；4、旋转反射翼；4-1、风道挡板；4-2、翼板固定轴；4-3、反射板动叶片；5、导流板；6、热风管道接口；7-1、热风气流；7-2微波辐照；8、柴油发电机；9、柴油燃烧器；10、热风回转加热器；11、热风管道；12、微波电缆；13、养护车。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

本发明的一种典型的实施方式中，提出一种沥青路面养护车用沥青加热装置，如图1和图2所示，包括微波发生器1、旋转反射翼4、热风管道11，所述旋转反射翼4通过热风管道接口6连接在热风管道11的出口处，所述微波发生器1和旋转反射翼4经过加热器罩壳3相连通，旋转反射翼4倾斜设置，微波发生器1产生的微波经过旋转反射翼4反射后，与热风进行耦合共同加热沥青路面。

如图2所示，所述旋转反射翼4包括风道挡板4-1、翼板固定轴4-2和反射板动叶片4-3，所述反射板动叶片4-3安装在翼板固定轴4-2上，且所述反射板动叶片4-3能够调节角度。所述反射板动叶片设置多个，优选为三个，反射板动叶片在热风的作用下进行旋转，反射板动叶片的材质采用微波反射性金属，如铜、铝、不锈钢等。

进一步的，风道挡板4-1的一端通过热风管道接口连接热风管道，另一端连接加热器罩壳3，所述加热器罩壳3作为热源形成的加热空间，所述加热器罩壳的开口朝向沥青路面，对沥青路面进行加热。

在本实施例中，热风管道接口内设置多个导流板5，导流板的形状为弧形，与气流方向相适应，能够对热风起到导流和确保热风稳定的作用。

在本实施例中，所述微波发生器1和加热器罩壳3之间设置散热装置2，散热装置可以保证微波发生器的稳定工作。具体的，散热装置可以采用散热片、风扇散热、液冷系统、热管、PELTIER元件等方式。本实施例中所示的机构为散热片，可以将产生的热量直接散发到空气中。散热片材料通常选择导热性能好的材料，如铝或铜。

在本实施例中，所述微波发生装置1采用磁控管，磁控管实质上是一个置于恒定磁场中的二极管，管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。

在本实施例中，为了提高对沥青路面的加热效率，如图3和如图4所示，可以通过设置一个热风管道对对称设置的双旋转反射翼进行驱动，实现通过一个热风口耦合双旋转反射翼电磁场；也可以通过设置一个微波发生器，为两个热风管道内的双旋转反射翼提供微波，实现单一微波发生器驱动双旋转反射翼电磁场耦合双热风入口。

本实施例提供的沥青加热装置的工作原理如下：

热风经由热风管道传送到旋转反射翼，热风将吹动反射板动叶片，动叶片旋转引起微波反射面角度发生周期性变化，随后热风进入加热器罩壳内，与微波联合加热沥青路面；旋转反射翼通过调整反射板动叶片的位置，可以改变微波和热风的方向，使得加热更加均匀，通过设置的散热装置可以保证微波发生器的稳定工作。

按照图1所示结构构造模型，底部的微波与热风耦合的加热面积为30cm×30cm，左侧壁面高度40cm，旋转反射翼倾斜水平夹角为45°。为了对比带有倾斜叶片的旋转反射翼与常规的微波反射方箱在反射效果的差别，按照相同的尺寸构造了常规30cm×30cm×40cm微波反射方箱，结构如图5所示。装置加热沥青路面，设置热风流量为1.875m

图6所示，常规的微波反射方箱无旋转反射翼的电磁场耦合热风加热沥青装置的温度模拟结果，从图中可以看出，若是仅将微波发生装置设置在热风管道内，不设置旋转反射翼，沥青路面深度为4cm水平横截面的高温主要集中在中间位置，而两侧的沥青路面处于较低温度，沥青路面的加热温度非常不均匀，无法达到较好的加热效果。

图7所示，是带有倾斜叶片的旋转反射翼的电磁场耦合热风加热沥青温度模拟结果，此时叶片固定，未进行旋转，从图中可以看出，沥青路面深度为4cm水平横截面的高温主要集中在设置能够通过叶片进行反射微波的部分，因此，可以得出通过设置叶片能够在一定程度上提高沥青路面的加热温度，但是此时高温沥青路面占据的面积较小，仍然存在加热温度不均匀的问题。

图8所示，带有倾斜叶片的旋转反射翼的电磁场耦合热风加热沥青温度模拟结果，此时叶片由于热风的驱动作用，进行周期性旋转。从图中可以看出，在叶片进行旋转时，可以有效对微波进行周期性反射，增大了微波辐照的面积，同时提高了高温沥青路面占据的面积，使得对沥青路面的加热更加均匀。

从上述模拟结果可以看出，与常规的微波反射方箱相比，增加了带有倾斜叶片的反射翼后，在辐照区域内，微波与热风耦合的加热效果比常规的微波反射方箱的加热区域更加均匀。

实施例二

一种沥青路面养护车，如图9所示，包括实施例1所述的沥青加热装置，所述沥青加热装置安装在养护车的底部，加热器罩壳的开口朝向沥青路面，微波发生器通过微波电缆与柴油发电机相连，热风管道依次连接热风回转加热器、柴油燃烧器。

进一步地，所述养护车的底部间隔安装多个沥青加热装置，由于沥青加热装置采用一体化设计，能够直接安装在养护车地底部，且通过安装多个沥青加热装置，得在养护车移动的过程中，沥青路面可以持续均匀地加热，提高养护工作的效率。

本实施例提供的沥青路面养护车的工作原理如下：

热风由柴油燃烧器9产生，经由热风管道11传送到旋转反射翼4，热风将吹动反射板动叶片4-3，动叶片旋转引起微波反射面角度发生周期性变化，随后热风进入加热器罩壳3内，与微波联合加热沥青路面；经由微波电缆12将柴油发电机产生的电能传送至微波发生器1(磁控管)，微波发生器1将电能转换为电磁能，并发出微波能量，微波辐射进入加热器罩壳3内，加热沥青路面；旋转反射翼4通过调整反射板动叶片4-1的位置，可以改变微波和热风的方向，实现热风气流7-1和微波辐照7-2的耦合，使得对沥青路面的加热更加均匀。散热装置2可以保证微波发生器的稳定工作。

实施例三

一种沥青加热方法，利用微波和热风双热源耦合对沥青路面进行加热，微波经过旋转反射翼的周期性反射后，将热量深入到沥青内部，热风加热保持沥青表面的温度，实现对沥青路面均匀加热。热风不仅作为热源，而且还作为动力源，能够驱动反射翼旋转，反射翼在转动过程中对微波进行周期性反射，这样可以更有效地将微波的能量传递到沥青中，提高微波的能量利用率。并且利用微波和热风作为双热源可以有效提高沥青加热的效率和深度，微波加热利用电磁场的振动产生热量，可以快速均匀地将热量深入到沥青内部，同时微波经过旋转反射翼的反射后也能扩大辐照面积，提高了沥青路面的加热速度、加热深度和加热面积。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。