一种节能加热、均匀分流的全宽度再生剂添加系统
阅读说明：本技术 一种节能加热、均匀分流的全宽度再生剂添加系统 (Full-width regenerant adding system capable of saving energy, heating and uniformly distributing ) 是由 万良钢 段鹏鹏 施伟斌 曹巍巍 于 2021-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种节能加热、均匀分流的全宽度再生剂添加系统,涉及沥青路面就地热再生技术领域。通过多洒布头均匀分流可实现全宽度喷洒,并且能够在满足大储量的同时,实现小功率加热。所述再生剂添加系统包括存储箱、加热组件、分流组件以及布洒组件；所述加热组件包括加热箱以及加热火排；所述分流组件包括输出泵以及微量分流装置,所述微量分流装置包括进料管、进料仓以及多个分流仓；所述布洒组件包括多个与分流仓一一对应的洒布头。本案中存储箱与加热箱分离,小功率加热器再生剂流动连续加热,PLC温控系统自动启停加热,适应工况要求没有热量浪费；不同流量均可均分为多条输出流量；可实现路面全宽度的多头均匀洒布再生剂。(The invention discloses an energy-saving heating and uniform-diversion full-width regenerant adding system, and relates to the technical field of asphalt pavement hot in-place regeneration. The full-width spraying can be realized by uniformly distributing the water by the multiple spraying heads, and the low-power heating can be realized while the large storage capacity is met. The regenerant addition system comprises a storage tank, a heating assembly, a flow dividing assembly and a distributing assembly; the heating assembly comprises a heating box and a heating fire grate; the flow dividing assembly comprises an output pump and a micro flow dividing device, and the micro flow dividing device comprises a feeding pipe, a feeding bin and a plurality of flow dividing bins; the distributing assembly comprises a plurality of distributing heads which are in one-to-one correspondence with the shunting bins. In the scheme, the storage box is separated from the heating box, the low-power heater is continuously heated by flowing the regenerant, and the PLC temperature control system is automatically started and stopped for heating, so that no heat waste is caused when the PLC temperature control system is adapted to working conditions; different flows can be equally divided into a plurality of output flows; the full-width multi-head uniform spreading of the regenerant on the road surface can be realized.)
技术领域
本发明涉及沥青路面就地热再生技术领域，具体涉及一种就地热再生连续施工作业中改善再生剂添加均匀性、提高热能利用率的核心技术。
背景技术
沥青路面就地热再生施工中，用于还原老化沥青材料的再生剂添加是一项重要的技术环节，其中如何保证再生剂与老化沥青材料的有效融合、添加量均匀且稳定可控、再生剂的加热方式对施工质量及热能利用率，都是该项施工的技术难点。
现有热再生施工再生剂添加技术主要存在以下较为明显的技术问题：
一是非全宽度集中添加，热再生施工中需要再生剂还原的只是裸露的表层很薄的沥青料，现有公布的再生剂添加技术，均采用在路面材料收集混合成料堆后集中加入再生剂，老化与非老化沥青材料均与再生剂融合，再生融合目标不准确。
另外，现有技术难以实现多头分流全宽度洒布的另一重要原因是，实际施工所需再生剂流量较小，现有技术无法满足多洒布头间的流量分配均匀性要求。
二是加热技术热能利用率低，现有公布再生剂加热技术采用箱体容量整体加热和保温的方式，每天施工所需的再生剂一般都需要几个立方容量。大容量存储箱整体加热到需要的温度耗时长且需要较好的保温措施，热能利用率很低；但如果因箱体容积较小需要中途添加常温再生剂，就会显著降低箱体内再生剂的温度，又会影响施工质量。
发明内容
本发明针对以上问题，提出了一种节能加热、均匀分流的全宽度再生剂添加系统，通过多洒布头均匀分流可实现全宽度喷洒，并且能够在满足大储量的同时，实现小功率加热。
本发明的技术方案为：所述再生剂添加系统包括存储箱2、加热组件、分流组件以及布洒组件；所述加热组件包括加热箱6以及加热火排7，所述加热箱6的进口与所述存储箱2连通，所述加热火排7固定连接在加热箱6的下方；
所述分流组件包括输出泵10以及微量分流装置12，所述微量分流装置12包括进料管121、进料仓122以及多个分流仓123，所述输出泵10的进口连接加热箱6的出口，并且输出泵10的出口通过进料管121连接所述进料仓122，多个分流仓123并列设置，并且都与所述进料仓122保持连通，每个所述分流仓123中都设有一对相互啮合的分流齿轮124，并且多个分流仓123中分流齿轮124通过联动轴保持同步旋转；
所述布洒组件包括多个与分流仓123一一对应的洒布头16，所述洒布头16的进口与分流仓123的出口相连接。
所述加热箱6通过连通管道与所述存储箱2连通，并且所述连通管道中设有单向阀5。
所述加热组件还包括通气管1，所述通气管1贯穿所述存储箱2，并且通气管1的一侧管口伸入至加热箱6和加热火排7之间。
所述加热火排7包括燃烧器面板71、燃烧器主体74、底座75、主混合筒70以及副混合筒78，所述底座75固定设置在加热箱6的下方，所述燃烧器主体74固定连接在底座75上，所述燃烧器面板71固定连接在燃烧器主体74上，并且燃烧器面板71上间隔布置有多个主火排72以及多个小火排73；
所述主混合筒70固定连接在燃烧器主体74的一侧，并且同时连接多个主火排72，所述主混合筒70中设有主电磁开关阀9；
所述副混合筒78固定连接在燃烧器主体74的一侧，并且同时连接多个小火排73，所述副混合筒78中设有副电磁开关阀13；
所述加热火排7还包括点火针76以及升降基座77，所述升降基座77固定连接在底座75上，所述点火针76连接在升降基座77上，并且贯穿所述燃烧器面板71以及燃烧器主体74，通过升降基座77带动点火针76上下运动。
所述加热箱6的出口处还设有温度传感器8，所述温度传感器8、输出泵10、主电磁开关阀9、副电磁开关阀13均连接PLC控制器17。
所述布洒组件还包括等距延伸结构14以及连接在各个洒布头16上的直流电机15，通过等距延伸结构14控制各个洒布头16的间距，通过直流电机15带动洒布头16进行再生剂的布洒。
本发明所采用的是一种新型全宽度均匀分布、节能温控加热的再生剂添加系统，包含再生剂存储箱、节能加热系统、温度自动控制系统、微量自动分流装置、旁通阀、排污阀等元件组成。
具体的工作原理如下：
常温再生剂存储于再生剂箱内，由内部设置的较小通径连通管路自由流入下方结构分离的加热箱体中，PLC控制器通过温控器设置参数按目标温度进行快速加热升温，满足施工温度的再生剂在流量自动控的输送泵的驱动下进入微量自动分流装置，在多组同轴轮腔体内，利用系统的输送压力驱动同轴轮同步转动，将再生剂均匀分配到每个同轴轮的输出口，实现了小流量再生剂多头分流的均匀性，从而实现了实际施工条件下再生剂对全宽度路面的均匀洒布功能。
关于节能加热控制系统，本发明所述再生剂系统采用大容量存储箱，中途无需添加足够满足每天的施工需要。采用存储箱与加热箱分离、箱体间管路上下连通的结构，根据单位时间施工需要的极限流量设计加热器功率，嵌套型双组火排结构的加热器。以小功率、小流量快速加热、连续输出的方式满足施工对再生剂流量及温度的施工要求。加温器的启停采用温度传感器PLC程序自动控制，温度保持阶段避免了常规方法大功率加热器对存储箱整体加热，所需加热器大功率、保温装置等附属设施需要，同时燃烧产生的大量高温空气通过大容量存储箱体内部，对箱内即将连续进入加热箱的再生剂进行预热。满足再生剂从常温到使用温度的时间需求，降低了功率消耗同时提高了施工作业效率。
关于程控燃气加热火排，本发明所述专用加热器针对普通加热炉具、火焰燃烧器等加热方式高温区域集中，难以对需要的受热面形成均布热量传递等问题。所述加热器加热面积与加热箱受热面形状、尺寸匹配，热量分布均匀加热速度快。采用了自动升降电子点火方式，避免了施工工况时间长、热量大，常规加热器点火元件长期高温环境的使用寿命低的问题，点火成功后控制程序驱动底部电动升降装置，将点火元件下降至低温区。所述嵌套型双组火排分别由两路电磁阀控制通断，以满足加热、保温不同工况的需求。
关于微量多头分流系统，本发明所述小流量多头分流装置针对热再生施工再生剂流量偏小，常规多头分流装置如采用气压辅助、多组并列泵组输送等方式从驱动元件端无法实现的均匀分流现状，采用了多组啮合齿轮分流装置。单位时间所需再生剂流量在单一输送泵的驱动下进入微量分流装置入口，在输送流体管路压力的驱动下，分流器齿轮副转子转动，不同转速下每组齿轮副均输出相等量的再生剂。所以在不同工况、不同转速下每一组的输出流量均为总输入流量的平均值，实现了被动性的微量分流原理，且不受总流量变化的影响。从而在热再生添加再生剂实际施工中，再利用宽度均分排列的盘式洒布元件，最大限度的实现了全宽度的施工洒布，并将再生剂直接添加在最需要再生还原的沥青路面表层材料上，保证施工的均匀性和有效性。
总的来说，本案中存储箱与加热箱分离，小功率加热器再生剂流动连续加热，PLC温控系统自动启停加热，适应工况要求没有热量浪费；小分流装置不需要主动控制，不同流量均可均分为多条输出流量；延伸结构使得各洒布头均分路面宽度，调速电机控制洒布圆尺寸，可实现路面全宽度的多头均匀洒布再生剂。
附图说明
图1是本案的结构示意图，
图2是加热火排的结构示意图，
图3是微量分流装置的结构示意图，
图4是图3的A-A向剖视图；
图中1是通气管，2是存储箱，3是再生剂，4是副通气管，5是单向阀，6是加热箱；7是加热火排，71是燃烧器面板，72是主火排，73是小火排，74是燃烧器主体，75是底座，76是点火针，77是升降基座，78是副混合筒，70是主混合筒；
8是温度传感器，9是主电磁开关阀，10是输出泵，11是燃气存储罐；12是微量分流装置，121是进料管，122是进料仓，123是分流仓，124是分流齿轮，13是副电磁开关阀，14是等距延伸结构，15是直流电机，16是洒布头。
具体实施方式
为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
本发明如图1-4所示，所述再生剂添加系统包括存储箱2、加热组件、分流组件以及布洒组件；所述加热组件包括加热箱6以及加热火排7，所述加热箱6的进口与所述存储箱2连通，所述加热火排7固定连接在加热箱6的下方；从而借助加热火排对加热箱中的再生剂进行加热。这样，可在加热箱中再生剂用量达到设定值之后，经由存储箱向加热箱中补充再生剂，从而能够在满足大储量的同时，实现小功率加热。
所述分流组件包括输出泵10以及微量分流装置12，所述微量分流装置12包括进料管121、进料仓122以及多个分流仓123，所述输出泵10的进口连接加热箱6的出口，并且输出泵10的出口通过进料管121连接所述进料仓122，多个分流仓123并列设置，并且都与所述进料仓122保持连通，每个所述分流仓123中都设有一对相互啮合的分流齿轮124，并且多个分流仓123中分流齿轮124通过联动轴保持同步旋转；具体来说，可在一对分流齿轮124中择一为主动轮，使得所有的主动轮保持同轴心，而联动轴则贯穿所有的主动轮，并且与所有的主动轮保持固定连接，这样，由于热再生施工再生剂使用量偏小，如果采用普通管路分流无法满足分配均匀性的要求，而本案则因每个齿轮组装配在同一轴上，在液体压力驱动下，所有分流仓123中的分流齿轮124必将保持相等的转速，所以总是能将输入流量均匀的分流输出，从而实现向多洒布头的均匀分流。
所述布洒组件包括多个与分流仓123一一对应的洒布头16，所述洒布头16的进口与分流仓123的出口相连接。本案可采用现有技术常用的自动布洒设备作为布洒组件，以实现全宽度喷洒，比如2010年10月6日公告的一份名为“沥青路面就地热再生设备的添加剂自动均匀喷洒装置”、申请号为“201020022978.5”的中国实用新型专利。
所述加热箱6通过连通管道与所述存储箱2连通，并且所述连通管道中设有单向阀5。从而控制存储箱2向加热箱中的物料供给。
所述加热组件还包括通气管1，所述通气管1贯穿所述存储箱2，并且通气管1的一侧管口伸入至加热箱6和加热火排7之间。实际使用时，可在加热箱6的底部固定设置一加热仓，将加热火排置于加热仓中，并将通气管1的一侧管口与加热仓保持连通。另外，为了提升使用效果，可以适当的增加通气管1的数量，或者时增加副通气管4，同样使得副通气管4贯穿所述存储箱2，并且使得副通气管4的一侧管口与加热仓保持连通。这样，加热产生的高温空气将通过不锈钢的通气管1、副通气管4由存储箱2内部弯曲通至外部空间，从而在一定程度上对存储箱中的再生剂进行预热，以降低后续送至加热箱进行加热时所需的能耗。
所述加热火排7包括燃烧器面板71、燃烧器主体74、底座75、主混合筒70以及副混合筒78，所述底座75固定设置在加热箱6的下方，所述燃烧器主体74固定连接在底座75上，所述燃烧器面板71固定连接在燃烧器主体74上，并且燃烧器面板71上间隔布置有多个主火排72以及多个小火排73；
所述主混合筒70固定连接在燃烧器主体74的一侧，并且同时连接多个主火排72，所述主混合筒70中设有主电磁开关阀9；
所述副混合筒78固定连接在燃烧器主体74的一侧，并且同时连接多个小火排73，所述副混合筒78中设有副电磁开关阀13；
实际使用时可向主混合筒70、副混合筒78中通入燃料以及空气；
所述加热火排7还包括点火针76以及升降基座77，所述升降基座77固定连接在底座75上，所述点火针76连接在升降基座77上，并且贯穿所述燃烧器面板71以及燃烧器主体74，通过升降基座77带动点火针76上下运动。升降基座77可以是电动推杆等直线驱动机构，从而实现点火位置与最低位置的主动升降控制。
结合附图2，加热火排7采用程控加热火排，其燃料采用液化石油气，原理为自吸式混合燃烧。燃烧面板71、燃烧器主体74为耐高温不锈钢材料，主火排72与小火排73布置在面板长短两组凹槽内部；燃烧面板有效尺寸为340mm的矩形，结构厚度为60mm；燃烧主体74与底座75为可拆卸安装结构，便于内部元件的安装、维修；面板角部设计有自动升降点火针76的安装孔，下部配置有电动升降基座77，可实现点火位置与最低位置的电控升降。主火排72与小火排73分别由主混合筒70、副混合筒78连接供气，电磁开关阀9、13分别控制两个供气管路的通断。
本加热火排主要技术特征，燃烧面板71与燃烧器主体74为耐高温不锈钢材料；主火排与小火排为间隔布置，面积比为1.6:1；电子点火针76在完成点火后自动降到燃烧主体74底部，大大提高了点火装置的可靠性与使用寿命；主火排72与小火排73分别有独立电磁阀控制，以满足加热系统不同条件下开、关的要求。
所述加热箱6的出口处还设有温度传感器8，所述温度传感器8、输出泵10、主电磁开关阀9、副电磁开关阀13均连接PLC控制器17。
加热火排7与加热箱底部6受热面形状相同均为正方形。加热火排为燃气式，分为主火排与小火排间隔排布，分别各受电磁阀9、13控制，共用一个燃气存储罐11；加热后的再生剂在输出泵10的驱动下，并在PLC控制器按照施工所需流量的控制下，将加热后的再生剂送至微量分流装置12，加热箱的出口处设置有液体温度传感器8，检测输出流体温度并传送给PLC控制器17，根据设定通断程序打开或关闭各电磁阀。
控制逻辑如下：
加热初始阶段主电磁开关阀9、副电磁开关阀13开启，加热器主火排、小火排均正常加热，当温度传感器8检测出口流体达到设定温度后，PLC控制器17关闭主火排电磁阀9断开大火，进入保温程序并启动输出泵10进入正常作业状态。
一定时间后加热箱6内的液位下降则系统打开连通管路单向阀5补充常温再生剂，加热箱内再生剂平均温度下降到设定最低温度时，PLC控制器17则打开主火排电磁阀9，快速提高加热功率满足连续输出的温度要求；当加热箱6内再生剂超过最高设定温度或因施工需要关闭再生剂输出泵10，则系统继续关闭小火排电磁阀13；温度下降至设定最低温度或重新起步施工，则重新启动上述加热程序。上述配置与控制方式能大大降低施工初始加热再生剂达到使用设定温度的时间提高了工作效率，且不会因加热、保温整体存储箱而施工用不完造成的加热功率浪费。
所述布洒组件还包括等距延伸结构14以及连接在各个洒布头16上的直流电机15，通过等距延伸结构14控制各个洒布头16的间距，通过直流电机15带动洒布头16进行再生剂的布洒。施工状态下通过等距延伸结构14，将直流电机15驱动的盘式洒布头16布置在施工路面上，各洒布头16在预定转速下将再生剂按相切圆分布洒在路面上，再通过以上微量分流装置12与洒布机械结构的运动均分，最大程度的实现了对路面老化表面添加再生剂的均匀性与目标准确性。
本再生剂系统主要技术特征，存储箱与加热箱分离，小功率加热器再生剂流动连续加热，PLC温控系统自动启停加热，适应工况要求没有热量浪费；小分流装置不需要主动控制，不同流量均可均分为多条输出流量；延伸结构使得各洒布头均分路面宽度，调速电机控制洒布圆尺寸，实现路面全宽度的多头均匀洒布再生剂。
本发明具体实施途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
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