一种沥青剥离、物料筛分与收集输送集成化装备及方法

1.本发明属于废旧沥青混合料处理技术领域，具体涉及一种沥青剥离、物料筛分与收集输送集成化装备及方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.随着通车量的增加以及交通逐渐向重型化发展，早期建设的高等级沥青路面到目前为止普遍出现了损坏现象，需要进行大规模的养护维修。数据显示，公路网络维修改造中大修的比例已经超过20％，这将每年产生超过两亿吨的废旧沥青混合料。实现这类废旧沥青混合料的再生利用，将对环境保护以及成本节约产生巨大意义。
4.而在目前的沥青路面再生处理中，由于缺乏专用的处理设备，一般直接将破碎、筛分以及输送等装置进行简单连接，构成再生处理流水线。但是各装置间协同性差，整体效率较低，且沥青路面经过铣刨回收、破碎处理和粉碎筛分等工艺后,集料表面仍裹附有大量的老化沥青，导致废旧沥青混合料再生利用中存在再生利用率低和再生性能差的问题。不仅如此，对废旧沥青混合料进行简单的破碎处理，会大幅度破坏集料的原始级配比例以及集料的棱角性，削弱再生沥青混合料的力学性能。因此现在亟需设计出一种集沥青剥离、物料筛分与输送等功能于一体的废旧沥青混合料专用处理装备，以提高沥青混合料的再生利用率及再生性能。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种沥青剥离、物料筛分与收集输送集成化装备及方法，采用粗集料自研磨、细集料喷磨的方式实现废旧沥青混合料的表面沥青剥离，并配合物料筛分及输送装置，对装备的剥离、筛分与运输等功能进行集成化设计。
6.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
7.第一方面，本发明提供了一种沥青剥离、物料筛分与收集输送集成化装备，包括剥离装置，所述剥离装置包括筒体，筒体内部为处理腔，筒体内设置主轴转子，主轴转子外周设置螺旋叶片，螺旋叶片表面设置球齿，螺旋叶片端部设置剥离刀具；所述筒体处理腔底部设置第一筛板，筒体底部设置筛分装置，筛分装置通过振动将物料进行筛分。
8.作为进一步的技术方案，所述第一筛板包括上下设置的上层筛板和下层筛板，上下层筛板均设有筛孔，且上层筛板设有粗集料筛孔，下层筛板设有漏孔。
9.作为进一步的技术方案，所述粗集料筛孔为扇环状，漏孔也为扇环状，下层筛板侧部设置筛板把手以带动下层筛板转动，进而使漏孔与粗集料筛孔正对或错开，以打开或者关闭粗集料筛孔。
10.作为进一步的技术方案，所述筛分装置包括与筒体相接的筛分筒，筛分筒由上至下间隔设有第二筛板、第三筛板和第四筛板，第二筛板、第三筛板、第四筛板的筛孔逐渐缩
小。
11.作为进一步的技术方案，所述筛分筒侧部设置第一出料口、第二出料口、第三出料口和第四出料口，第一出料口设置于第二筛板上方，第二出料口设置于第三筛板和第二筛板之间，第三出料口设置于第四筛板和第三筛板之间，第四出料口设置于第四筛板下方，第三出料口与抛丸输送装置连接，其他出料口与防尘布袋连接。
12.作为进一步的技术方案，所述筒体顶部设置抛丸器，抛丸器设有抛丸器入料口与抛丸输送装置连接，抛丸输送装置包括抛丸储料箱，抛丸储料箱顶部设置抛丸输送装置进料口与筛分装置的第三出料口连接，抛丸储料箱通过抛丸输送通道与抛丸器入料口连通。
13.作为进一步的技术方案，所述筒体侧部设有粗集料进料口与粗集料输送装置连接，粗集料输送装置包括粗集料储料箱，粗集料储料箱顶部设置储料箱板，粗集料储料箱通过粗集料输送通道与粗集料进料口连通。
14.作为进一步的技术方案，所述筒体侧部设有除尘器接口连接除尘器；所述筒体固定于机体框架，机体框架包括支架，支架顶部固定围栏，围栏将筒体围于其内，支架侧部固定设置平台梯；所述螺旋叶片设置为弧状，沿主轴转子外周设置多个螺旋叶片，多个螺旋叶片的剥离刀具锋利程度不同。
15.第二方面，本发明还提供了一种如上所述的沥青剥离、物料筛分与收集输送集成化装备的工作方法，包括以下步骤：
16.向筒体内输送粗集料，待积料高度高于螺旋叶片顶端后，停止粗集料输送；
17.主轴转子转动，通过剥离刀具和球齿与物料之间形成相对运动来实现不同形式的沥青剥离效果，同时开启抛丸器，对处理腔顶部的粗集料进行喷磨处理；
18.启动筛分装置，对物料进行筛分收集，完成物料的表面沥青剥离、筛分及收集工作。
19.作为进一步的技术方案，处理过程中，先将第一筛板的粗集料筛孔关闭，小粒径物料与粉尘物料通过筛孔落入筛分装置，小粒径物料经抛丸输送装置送入抛丸器，抛丸器对物料进行喷磨处理；在物料处理完毕后，打开第一筛板的粗集料筛孔，使物料通过粗集料筛孔落入筛分装置中，由筛分装置将物料分为大粒径、中粒径、小粒径以及粉末四档物料并分别进行收集。
20.上述本发明的有益效果如下：
21.本发明的装备，设置筒体作为处理腔，在搅拌剥离处理的过程中，筒体处理腔内壁不存在棱角，物料极少受到较大的内壁阻力，因此不会造成物料阻塞，对物料处理效果好；所选择的螺旋叶片外部形状与圆筒形状相吻合，在叶片翻动物料时，不存在物料未受翻动或者翻动效果较差的惰性区，物料的整体处理效果好，配合底部振动筛分装置能更好地实现处理后集料的筛分处理。
22.本发明的装备，第一筛板由上层筛板和下层筛板构成，两层筛板均设有中档筛孔，且下层筛板可以进行一定角度的旋转，用以打开或关闭粗集料筛孔。第一筛板共有两种工作形态：当处理物料过程中，下层筛板会将上层筛板中的粗集料筛孔挡住，即关闭粗集料筛孔，只有中档筛孔工作以排出小粒径以及粉末物料；当物料处理完毕后，通过调整筛板把手，将上层筛板与下层筛板错开，打开粗集料筛孔以排出处理腔内所有物料。
23.本发明的装备，物料输送装置采取自动化垂直螺旋输送结构，实现粗集料的自动
输送以及筛分后小粒径物料的抛丸循环，提高了工作效率。粗集料输送装置设有储料箱用于放置待处理的粗集料，出料口接入筒体处理腔内便于快速进料；抛丸输送装置的入料口与筛分装置的第三出料口相连，能够实现处理过程中抛丸的自动循环，并能对小粒径的物料进行反复处理，提高了该档粒径物料的沥青剥离效果。
24.本发明的装备，筛分装置采用振动筛，能够实现对不同粒径物料的分档收集，并且可以结合后续沥青混合料的深度再生处理需要，通过增加、减少筛层或者更换不同直径的筛板，实现不同要求下的物料分选，适用于多种工况。
25.本发明的装备，螺旋叶片处设置有圆环状刀座，并在不同叶片圆环状刀座上选用不同锋利程度的剥离刀具，根据物料在筒体处理腔内所受的压力大小不同，采取不同形式的剥离处理方式：物料所受压力越小，对应的处理刀具切削刃越锋利。此刀具设置在避免刀具过度磨损的同时，根据不同受力特点进行分层处理，能够进一步提高沥青的剥离效果与剥离效率。
26.本发明的装备，进行了多种功能的集成化设计，集沥青剥离、物料筛分、物料运输等功能于一体，实现各结构的集中控制、智能化管理以及实时监控，大大简化了旧沥青材料处理回收流程。
附图说明
27.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
28.图1为本发明沥青剥离、物料筛分与运输集成化设备的结构示意图；
29.图2为本发明机体框架的结构示意图；
30.图3为本发明剥离装置的结构示意图；
31.图4为本发明剥离装置的部分结构示意图；
32.图5为本发明第一筛板结构示意图；
33.图6为本发明沥青剥离、物料筛分与运输集成化设备的结构剖视图；
34.图7为本发明筛分装置的结构示意图；
35.图8为本发明筛分装置的结构剖面图；
36.图9为本发明粗集料输送装置的结构示意图；
37.图10为本发明抛丸输送装置的结构示意图；
38.图11为本发明第一筛板粗集料筛孔完全打开状态示意图；
39.图12为本发明第一筛板粗集料筛孔完全关闭状态示意图；
40.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
41.其中，1.抛丸器，2.抛丸器电机，3.抛丸器支撑板，4.筒体，5.人孔门，6.主轴电机，7.支架，8.电机座，9.平台梯，10.围栏，11.筛分装置，12.粗集料输送装置，13.抛丸输送装置，14.抛丸器入料口，15.第一带轮，16.第二带轮，17.传送带，18.除尘器，19.控制台，20.主轴转子，21.粗集料进口，22.人孔，23.第一筛板，24.第二筛板，25.第三筛板，26.第四筛板，27.第一出料口，28.第二出料口，29.第三出料口，30.第四出料口，31.上层筛板，32.下层筛板，33.中档筛孔，34.粗集料筛孔，35.筛板把手，36.粗集料储料箱，37.储料箱板，38.粗集料输送装置出料口，39.抛丸输送装置进料口，40.抛丸储料箱，41.抛丸输送装置出料
口，42.螺旋叶片，43.球齿，44.圆环状刀座，45.剥离刀具，46.除尘器接口，47.第一轴承座，48.第二轴承座。
具体实施方式
42.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
43.实施例1：
44.本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种沥青剥离、物料筛分与收集输送集成化装备，包括机体框架、主轴电机6、剥离装置、筛分装置、输送装置、除尘器18以及控制台19，主轴电机6、剥离装置、筛分装置、输送装置、除尘器18等均与控制台19连接，由控制台控制整体操作，通过控制台实现对各装置的集中控制。控制台可采用plc控制，设备整个控制过程依靠可编程控制器(plc)进行编程控制来实现，搭载相应的控制、执行、监测元件，完成对抛丸器、剥离装置、筛分装置、输送装置以及除尘器18的控制，整个过程安全稳定，控制精度高，各装置间的协同配合能够大大提高沥青剥离、物料筛分、输送以及收集效率。
45.如图2所述，机体框架包括支架7、电机座8、平台梯9以及围栏10，其主体部分为支架7，用以支撑整个剥离装置以及电机座8，采用桁架结构以减缓设备运转过程中的振动，增加设备的稳定性；电机座8用来承载主轴电机6，与围栏10一同焊接于支架7之上，围栏10将剥离装置围于其内，平台梯9通过螺栓连接搭于支架7前侧。
46.如图3-图6所示，剥离装置包括抛丸器1、抛丸器电机2、抛丸器支撑板3、筒体4、人孔门5、抛丸器入料口14、主轴转子20以及第一筛板23；其中，筒体4侧部设有粗集料进料口21、人孔22以及除尘器接口46，分别用于处理腔内进料、主轴检修和连接除尘器18，人孔22外侧铰接设置人孔门5；第一筛板23设置于筒体底部，筒体4与第一筛板23通过螺栓固定于支架7上方。抛丸器入料口14上端与抛丸输送装置出料口41相连接，下端接入两个抛丸器1内，抛丸器1通过螺栓固定于抛丸器支撑板3上，抛丸器支撑板3通过螺栓固定于筒体4之上，抛丸器1与抛丸器电机2固定连接。
47.除尘器18设置在机体框架侧部，用以去除工作过程中的扬尘；除尘器采用现有技术，在此不再赘述。
48.筒体4内部空间为处理腔，主轴转子20竖向设置，主轴转子20通过第一轴承座47和第二轴承座48分别固定于抛丸器支撑板3以及第一筛板23上，通过带传动由主轴电机16实现自身旋转运动；具体的，主轴电机6与第二带轮16固定连接，第二带轮16和第一带轮15之间通过传送带17连接，第一带轮15和主轴转子20固定连接，从而带动主轴转子转动。
49.主轴转子20外周设置有螺旋叶片42，螺旋叶片42远离主轴转子的端部设置圆环状刀座44，圆环状刀座44在螺旋叶片端部竖向设置，圆环状刀座44固定设置不同锋利程度的剥离刀具45，螺旋叶片42表面设置硬质合金球齿43，球齿齿面与物料的相对运动会发生打磨作用进行沥青表层去除；装备工作时通过剥离刀具的切削作用和球齿面的打磨作用实现沥青剥离。螺旋叶片42设置为弧状，沿主轴转子20外周设置多个，本实施例中，采用四片断开式螺旋叶片(即设置四片螺旋叶片，相邻螺旋叶片之间断开间隔)，能够在纵向提升物料
的过程中保证物料的周向运动，使底部物料被提升至上层的同时，能够在侧边下落，形成处理腔内的物料循环，螺旋叶片42带动物料实现自上而下又自下而上的翻动，从而使得全部物料均可得到研磨及喷磨处理，加强沥青剥离效果。圆环状刀座44在设置时可设置在下部的三片螺旋叶片42上，不同叶片的圆环状刀座44上选用不同锋利程度的剥离刀具。
50.筒体内部处理腔底部为第一筛板23，第一筛板由上层筛板31、下层筛板32以及筛板把手35组成，下层筛板32紧贴设置于上层筛板31底部，两层筛板均设有中档筛孔33，且上层筛板31设有粗集料筛孔34，粗集料筛孔34为扇环状；在本实施例中，沿上层筛板31设置四组粗集料筛孔34，每一组为四个不同尺寸的粗集料筛孔34组成，每一组的四个粗集料筛孔34沿上层筛板31径向由内至外依次设置，粗集料筛孔34的尺寸由内至外逐步增大，相邻组的粗集料筛孔34错位设置，相对组的粗集料筛孔34设置方式相同；上层筛板31的中档筛孔33设置于粗集料筛孔34周边。
51.下层筛板32设置多个中档筛孔33，下层筛板32设置漏孔，漏孔也为扇环状，在下层筛板32转动至漏孔与上层筛板31的粗集料筛孔34正对时，粗集料筛孔34被完全打开，在下层筛板32转动至漏孔与上层筛板31的粗集料筛孔34完全错开时，下层筛板32未设置漏孔处的板体将粗集料筛孔34完全堵住，进而完全关闭粗集料筛孔34；下层筛板32漏孔的设置形式与上层筛板31的粗集料筛孔34相同，由于相邻组的粗集料筛孔34错位设置，在下层筛板32转动至漏孔与粗集料筛孔34正对时，所有粗集料筛孔34均可被打开，在下层筛板32转动至漏孔与粗集料筛孔34错开时，下层筛板32未设置漏孔处的板体将粗集料筛孔34封堵，使所有粗集料筛孔34均被关闭。
52.筛板把手35焊接于下层筛板32侧面，用以控制下层筛板32的转动，通过两层筛板的转动配合，可以选择打开或者关闭粗集料筛孔34：当粗集料筛孔34关闭时，第一筛板23用于排出小于中档筛孔的小粒径以及粉末物料；当粗集料筛孔34打开时，第一筛板23可以将处理腔内所有物料排出。第一筛板23打开以及关闭粗集料筛孔34的示意图分别如图11、图12所示。
53.如图1所示，筛分装置11设置于剥离装置的筒体4底部，并通过防尘罩与剥离装置进行密封连接；如图7、图8所示，筛分装置11采用圆形振动筛结构，为可拆装式，其具有筛分筒，筛分筒与筒体4相接，由第一筛板排出的物料进入筛分筒；筛分筒设有第二筛板24、第三筛板25、第四筛板26、第一出料口27、第二出料口28、第三出料口29以及第四出料口30；筛分筒底部设置振动装置，此处为现有技术；第二筛板24、第三筛板25、第四筛板26在筛分筒内由上至下依次间隔设置，其中，第二筛板24的筛孔为大档筛孔，第三筛板25的筛孔为中档筛孔，第四筛板26的筛孔为小档筛孔，也即，第二筛板24、第三筛板25、第四筛板26的筛孔逐渐缩小，本方案中所说大档筛孔、中档筛孔、小档筛孔是相对而言的：大档筛孔的尺寸最大，小档筛孔的尺寸最小，中档筛孔的尺寸位于大档筛孔和小档筛孔之间；第一出料口27、第二出料口28、第三出料口29、第四出料口30均设置于筛分筒侧部，第一出料口27设置于第二筛板24上方，第二出料口28设置于第三筛板25和第二筛板24之间，第三出料口29设置于第四筛板26和第三筛板25之间，第四出料口30设置于第四筛板26下方，第一出料口27用于排出大粒径物料，第二出料口28用于排出中粒径物料，第三出料口29用于排出小粒径物料，第四出料口30用于排出粉末物料，除第三出料口29与抛丸输送装置进料口39连接外，其他出料口均与防尘布袋连接，用于收集处理完毕后的物料。
54.如图1所示，粗集料输送装置12设置于剥离装置的筒体4侧部；如图9所示，粗集料输送装置12包括粗集料储料箱36、储料箱板37以及粗集料输送装置出料口38，粗集料储料箱36顶部设置储料箱板37，储料箱板37设有密封胶条，在停止粗集料进料后可用于防尘；粗集料储料箱36与粗集料输送通道连接，粗集料输送通道端部设置粗集料输送装置出料口38，粗集料输送装置出料口38与筒体4侧部的粗集料进料口21连通，为筒体提供粗集料。
55.如图1所示，抛丸输送装置13设置于剥离装置的筒体4侧部；如图10所示，抛丸输送装置13包括抛丸输送装置进料口39、抛丸储料箱40以及抛丸输送装置出料口41，其中，抛丸储料箱40顶部设置抛丸输送装置进料口39，抛丸输送装置进料口39与筛分装置11的第三出料口29连接，用于收集小粒径物料以实现抛丸循环；抛丸储料箱40与抛丸输送通道连通，抛丸输送通道内设置螺旋输送机构，抛丸输送通道端部设置抛丸输送装置出料口41，抛丸输送装置出料口41与剥离装置的抛丸器入料口14连通，为筒体提供抛丸。
56.实施例2：
57.本实施例提供了如上所述的沥青剥离、物料筛分与运输集成化装备的工作方法，其包括以下步骤：
58.在进行废旧沥青混合料处理前，开启除尘器18，避免装备工作过程中出现扬尘，同时开启粗集料输送装置12，将粒径较粗的物料通过粗集料输送装置出料口38输送至筒体的处理腔内，待其积料高度完全高于螺旋叶片42的顶端后，停止粗集料输送；
59.然后开启主轴电机6，由第一带轮15、第二带轮16带动传送带17，驱动主轴转子20旋转，通过螺旋叶片上的剥离刀具45和球齿43与物料之间形成相对运动来实现不同形式的沥青剥离效果；同时开启抛丸输送装置13及抛丸器1，小粒径物料通过抛丸器入料口14进入抛丸器1中，在抛丸器1的加速作用下对物料进行喷磨处理，使得顶部物料在搅拌剥离过程中又能够受到小粒径物料的喷磨作用；处理过程中螺旋叶片42能够带动物料在处理腔内进行有序的运动循环，从而使所有物料都能通过粗集料间的自研磨以及细集料的喷磨作用实现集料表面沥青剥离，提高沥青剥离效果；
60.在处理过程中，开启筛分装置11，将第一筛板23中的粗集料筛孔34关闭，符合粒径要求的小粒径物料与粉尘物料通过中档筛孔33落入筛分装置11中，其中小粒径物料由第三出料口29排出，经抛丸输送装置进料口39落入抛丸储料箱40中，用以实现设备内的抛丸循环，粉末物料经第四出料口30排出进行收集；
61.待处理腔内物料处理完毕后，关闭抛丸输送装置13和抛丸器1，打开第一筛板23中的粗集料筛孔34，保持主轴电机6正常运行并带动主轴转子20继续工作一段时间，从而使处理腔内的所有物料通过粗集料筛孔34排出落入筛分装置11中，由筛分装置11将物料分为大粒径、中粒径、小粒径以及粉末四档物料并分别进行收集，其中小粒径物料进入抛丸储料箱40中进行收集，用做下次处理过程中的抛丸源；待物料全部排出并筛分完毕后，关闭主轴电机6以及筛分装置11，至此完成物料的表面沥青剥离、筛分及收集工作。
62.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。