1、第四章 沥青混凝土搅拌设备,长安大学工程机械结构分析课教学,制作：展朝勇,第四章 沥青混凝土搅拌设备,第一节 沥青混凝土搅拌设备概述 第二节 搅拌设备组成与工作过程 第三节 搅拌设备各装置结构分析,第一节 概述,沥青混凝土就是将各种规格的骨料(砂、石)、粘结剂(沥青或渣油)和填料(矿粉)按一定比例混合形成沥青混合料，经成型后所形成的混凝土板块。用于拌和沥青混合料的机械设备就称作沥青混凝土拌和设备。 沥青路面有时用到不加填料的混合料，称为黑色粒料，黑色粒料也要用沥青混凝土拌和设备来拌制。,一、搅拌设备完成的基本工作,（1）将冷矿料初步配料、加热烘干、重新筛分与计量； （2）将液态沥青沥加热、保温
2、、输送与计量； （3）将填料进行输送与计量； （4）将按照一定的配合比计量好的热矿料、矿粉与热沥青均匀地拌和成所需要的成品混合料。,二、沥青混凝土搅拌设备的分类,1.按生产工艺划分为间歇式和连续式；,间歇式拌和设备的工艺特征是：各种成分是分批计量好后投入拌和器进行拌和的，拌和好的成品料一批从拌和器卸出，接着进行下一批料的拌和，形成周而复始的循环作业过程。,连续式拌和工艺中，各种原材料是连续地进入拌和筒中，拌好的成品料也是源源不断地从拌和筒卸出。在结构上，这种设备的骨料烘干和拌和在同一个滚筒中进行。,2.按设备的额定生产率划分为：,小型设备额定生产率小于60t/h； 中型设备额定生产率在7014
3、0t/h； 大型设备：额定生产率大于150t/h。,二、沥青混凝土搅拌设备的分类,3.按设备的安装方式不同可划分为固定式、半固定式和移动式三种。,固定式搅拌设备,半固定式搅拌设备,小型移动式沥青砼搅拌设备,第二节 搅拌设备组成与工作过程,一、强制间歇式拌和设备,冷矿料的烘干、加热及与热沥青、矿粉的拌和，是先后在不同设备中进行的。初步级配后的各种冷砂、石料，在烘干滚筒内烘干、加热后，经过二次筛分、储存，每种矿料分别累计计量后，与单独计量的矿粉和单独计量的热沥青，按照预先设定的程序和配合比，分批投入到拌和器内进行强制拌和，成品料分批卸出。,（一）工作特点,沥青供给系统,搅拌楼,控制室,冷料供给系统
4、,除尘器,干燥滚筒,粉料仓,热骨料提升机,粉料提升机,（二）组成,沥青供给系统,控制室,粉料仓,旋风式除尘器,干燥滚筒,搅拌楼,热骨料提升机,冷料供给系统,袋式除尘器,粉料提升机,成品料仓,风机,（二）组成,强制间歇式搅拌设备组成示意图,除尘器,热骨料提升机,振动筛,粉料仓,沥青供给系统,成品料仓,搅拌器,称量装置,干燥滚筒,皮带机,冷料供给系统,强制间歇式再生沥青砼搅拌设备,新骨料供给系统,旧料供给系统,（三）工艺流程,2.石粉仓中的石粉螺旋输送器称量系统搅拌器。,3.沥青罐中的热沥青（一般用300度的导热油进行保温）沥青泵压入管路称量系统搅拌器。,1.冷骨料粗级配集料并输送入干燥滚筒逆流烘
5、干加热热骨料提升机拌和楼顶振动筛分级热骨料储仓称量系统搅拌器。,4.骨料经累加称量后入搅拌器；沥青经重量称量或容积称量后喷入搅拌器；石粉经称量后入搅拌器搅拌25至50秒后成为成品混合料。,6.由干燥滚筒及振动筛排出的烟尘进入除尘装置除尘所得粉料可以当作石粉再利用。,5.成品混合料直接卸入自卸车；或由运料小车提升至储仓顶部后，开启放料闸门卸入成品料仓内待用。,间歇式搅拌设备,三、连续滚筒式搅拌设备,（一）工作特点,冷矿料及矿粉经计量后，冷矿料的烘干、加热及与热沥青、矿粉的拌和，是在干燥搅拌滚筒中进行的。混合料的拌制可不间断地进行。,干燥搅拌滚筒,（二）组成,（三）工作过程,（1）料仓中的冷骨料精
6、级配变速皮带机干燥搅拌筒； （2）石粉仓中的石粉输送装置称量系统变速皮带机干燥搅拌筒；,（3）沥青罐中的沥青输送装置沥青喷枪（由控制制装置监控油石比）干燥搅拌筒；,（4）搅拌筒前半段将骨料烘干、加热，后半段实现混合料的拌和及卸出；,（5）提升机将成品料送入料仓中待用。,附：双滚筒再生设备,第三节 搅拌设备各装置结构分析,一、冷矿料料储仓与配料装置,（一）组成,该装置主要由配料斗、给料机、集料皮带输送机和机架等组成。,（二）配料斗的结构特点,按斗内装矿料规格大小沿运动方向依次排列，一般为4-6个。用钢板拼焊而成，每个料斗由独立的机架支撑或一机架将几个料斗连为整体。,斗的侧壁倾角要大于材料的自然坡
7、度角；斗前壁的下部设有一个手动调节闸门，用以调节材料流量的大小；,（二）配料斗的结构特点,若用装载机上料，料斗宽度、距地面的高度应满足装载机上料高度的要求；料斗下口的宽度应小于给料机的宽度，并且最好前大后小，以免材料外溢；,在砂料斗的后斗壁上，装有一个小振动器，用以防止砂料在出料口处结拱；振动器为间歇振动，其振动时间由安装在控制室内的定时器来调节。,（二）配料斗的结构特点,（三）各种类型的给料器,往 复 滑 板 式 给 料 器,电 磁 振 动 给 料 器,（三）各种类型的给料器,带 式 给 料 器,（三）各种类型的给料器,板 式 给 料 器,（三）各种类型的给料器,二、冷骨料烘干加热装置,为了
8、使沥青很好地裹覆在砂、石料的表面，并使成品料具有良好的摊铺性能，矿料应完全脱水，并加热至较高温度，普通沥青混凝土的骨料通常应该控制在140-l60。对SMA混合料，骨料要升温至180以上。,（一）对热骨料的要求,1、组成,（二）骨料烘干加热装置,（二）骨料烘干加热装置,1、组成,2、工作过程,（三）干燥滚筒,干燥滚筒是烘干、加热矿料的装置。该装置可使含水量一定的湿冷矿料在较短的时间里，用较低的燃料消耗，能充分脱水，并加热至所需要的温度。 干燥滚筒的筒体一般采用耐热锅炉钢板卷制焊接而成。进料端设有喂料环，若滚筒直径大于2m，通常就不再设喂料环了，矿料可直接喂入筒内。,逆流式干燥滚筒构造：,干燥滚
9、筒内部构造,干燥滚筒的支承辊,对于干燥滚筒的筒体，可利用胀缩件防止筒箍的变形。,逆流式干燥滚筒构造：,（1）利用宽漏斗形叶片或用圆环，使料粒形成圆形料帘，既能使石料快速烘干，又可防止搅拌区的沥青不至于老化和烧焦；,（四）干燥搅拌筒,（2）喷出的沥青可以吸附筒内的飞尘，降低了灰尘的排放，还可使沥青提早喷入搅拌区，以便于骨料的搅拌均匀。,（五）再生干燥搅拌筒,（五）再生干燥搅拌筒,再生干燥搅拌筒内部构造,（六）内外套装式干燥滚筒,1、组成及结构特点,(1)由内滚筒、外筒、支架、燃烧器、各种料的入口等组成，内筒的外壁上装有可更换的拌和叶桨；,(2)外筒一侧开有一个液压操纵的活门，以便于滚筒的检查与维
10、修。其结构复杂、体积大、驱动功率高。,（1）旧料、矿粉与沥青加入外筒中，冷矿料加入内滚筒中并被烘干、加热后，从燃烧器一端内筒筒壁的缝隙中流人到外筒的内腔中，与旧料、沥青等会合；,2、工作过程,(2)与内筒同转的外叶桨搅动外筒内腔中的各种混合料，向右作螺旋推进运动，在经历较长的运动轨迹中实现强制式拌和，得到均质的成品混合料。,注：因旧料从燃烧器一端进入外筒，与从内筒流入的已加热的新砂石料混合并吸收新砂石料所携带的热量，故旧沥青在软化升温后可再利用。,2、工作过程,（七）干燥滚筒的驱动,1、齿轮驱动,由主动齿轮驱动通过胀缩件固装在筒体上的从动齿圈使滚筒转动，其优点是传动可靠.寿命长；缺点是传动噪声
11、大，齿圈（大部分锻造）制造成本高，安装调整困难。,2、链条驱动,链条带动通过胀缩件固装在筒体上的链轮齿圈使滚筒转动，其制造费用及安装的精确度要求均较低，保养与修理简单，多用在中型搅拌设备上。,（七）干燥滚筒的驱动,3、摩擦轮驱动,四个支撑滚轮为主动轮，利用主动轮与干燥滚筒滚圈之间的摩擦力使滚筒转动，为增加驱动力，有的机型在主动轮上贴附一层橡胶。其结构简单，维修方便，大型设备多采用。,（七）干燥滚筒的驱动,用来将骨料烘干并加热到工作温度。,三、加热装置,（一）功用,注：干燥滚筒的加热装置大都采用重油或柴油燃料，因为液体燃料的优点是热值较高，可使燃烧室容积减小；燃烧后没有灰粉残渣；燃料燃烧的热效率
12、较高；操作方便，易于满足对不同温度的要求。,（二）组成,加热装置由燃油箱、油泵管道、燃烧器、鼓风机和火箱等组成；,加热装置外形图,若以重油为燃料，则燃油箱内还应设有导热油或电加热管，并在燃油供给系中设有重油预热器。,（二）组成,（三）工作过程,燃油罐内的重油电加热到82，重油泵将重油送到电加热器升温到132以改善雾化和燃烧性能，,加热后的燃油再由重油泵送到燃烧器的喷嘴中喷出燃烧。,工作中，随着电动执行器的转动，带动风门及油门按比例增加，从最大油门到最小油门，喷嘴消耗的燃油比为10：1，其调节范围很大。,（四）燃烧器,（四）燃烧器,油气比控制阀带动风门连杆、油阀连杆使风门和油阀联动。,风门及油门
13、开度按比例增加，可达到需要的火焰且燃油燃烧过程最佳。当达到最大火焰位置时，风门转至近90全开、油阀转近60全开位置。,（五）高压式燃烧器喷嘴,燃烧器中的核心是燃烧器喷嘴。喷嘴按照液体燃料雾化的方法不同，可分为机械式、低压式和高压式燃烧器三种，高压式燃烧器喷嘴如上图。,喷嘴上有燃油入口、雾化空气入口与控制气体入口。燃烧器工作期间，燃油被泵入喷嘴，在喷射处燃油与高压空气混合雾化并形成一个雾化锥。,在喷嘴内的阀杆上设置了一个燃油关闭装置，在燃烧器关闭期间，闭合弹簧使关闭轴头部将喷嘴头的燃油入口关闭，以防止燃油从喷嘴端部滴出。,（五）高压式燃烧器喷嘴,燃烧器喷嘴工作过程,工作时，控制气(0.7MPa)
14、通入气室，气压力使活塞带动闭合轴左移，燃油从喷嘴喷出并雾化。通过减压阀减压到0.6MPa左右的压缩空气由雾化气入口进入喷嘴内，在喷射处压缩空气与燃油混合并喷出。,多采用链斗提升机，它由主动链轮、从动链轮、链条、运料斗、提升机外罩及安装在提升机顶部的驱动装置、铰接框架重块式链轮张紧机构等组成。,用来将干燥滚筒卸出的热骨料提升到一定高度，并送入筛分装置内。,四、热骨料提升机,大型搅拌设备上多采用导槽料斗、重力卸料方式，即主动链轮转动，装在链条上的料斗在提升机底部的受料斗内盛满热骨料后被送至提升机顶部，转过主动链轮后，热骨料靠其重力落入溜料槽并沿着料槽入振动筛内。重力卸料方式的链条运动速度低，可减少
15、磨损及噪声。,四、热骨料提升机,五、沥青混凝土搅拌楼,为振动筛、热骨料储仓、骨料与石粉称量装置、沥青称量装置、搅拌器、支架等的组合。,各种型式的沥青混凝土搅拌楼,（一）筛分装置,1、作用与工作特点,将热骨料提升机输送来的骨料按粒径大小进行分级，以便在搅拌之前进行精确的级配。 搅拌设备的筛分装置通常安装在密闭的箱体内，以防止灰尘逸散。筛箱与除尘管道相通，以便将灰尘收集起来，提高环境净化程度。另外，振动筛可防振，以保证其他机件和操作者的正常工作。,热骨料筛分装置外形图,2、筛分装置组成,热骨料筛分装置工作示意图,（二）热骨料储仓,将筛分好的各种砂石料在计量之前分别储存在热骨料储料仓的几个隔仓内，以
16、便按一定的配合比分别计量。 隔仓的数目视所需矿料的规格而定，一般为4个。每个料仓的上部均设有溢料口并与溢流管道相通；,当热骨料在仓内堆积到超过一定高度时可从溢料口排出。各仓的底部设有能迅速启闭的放料门，放料口尺寸的大小与配合比相适应。放料门的启闭通常是由电磁阀控制气缸来实现的，而电磁阀的信号来自计量装置的控制系统。,（三）电子称量系统,1、称量原理,在料斗进料中，拉力传感器的筒内所贴应变片伸长量为L，对应电阻的变化量R，由IV/（RR），可得I，将其在二次仪表中放大并转换成重量增加量，达到设定值后，二次仪表给控制系统发出指令，通过气动系统使得气缸工作，以关闭放料斗门，从而使称量过程实现。,2、
17、间歇强拌式搅拌设备称量系统,1）热骨料计量装置,现代沥青混凝土搅拌设备中,热骨料计量装置多采用电子累加重量计量装置。该装置将每次所测得的重量经过转换送入电子仪器放大、显示和输出控制信号。由于在电子仪器上预先选好各种材料的给定值，因此可以自动控制执行机构来启闭各储料斗斗门。,骨料重量累加计量过程：,拉力传感器将骨料称量斗吊装在热骨料储仓下，不同规格的骨料按比例先后落入称量斗叠加计量，一种骨料达到预定值后，关闭进料斗门，然后进行下一种料的计量；最后开启称量斗放料闸门，将计量后骨料放入搅拌器内。,3）石粉计量装置,石粉称量斗通过3个拉力式称量传感器悬吊在楼体的二层机架上，运输时用联接螺栓将其位置固定
18、。称量斗的斗门内侧附有橡胶板，以便与斗的底部很好地贴合，在制造时要用水做密封实验，确保其不渗漏；,斗门由控制系统来操纵，称量时螺旋供料器与叶轮给料器的电机同时旋转，螺旋供料器给计量斗供料，料量达到设定值后供料螺旋停转，称量斗斗门开启，矿粉被卸至搅拌器内。计量值可从控制台的称量数字显示器上读出。,4）容积式沥青称量装置,5）重量式沥青称量及喷射装置,（四）卧式双轴叶浆搅拌器,1、组成,由驱动电机、联轴器(或液力耦合器)、减速器、输入件、传动齿轮、壳体、搅拌轴、叶浆、衬板、卸料闸门等组成。,卧式双轴叶浆搅拌器外形图,2、工作过程,驱动装置使搅拌轴旋转，物料投入后，拌和桨叶带动其沿轴线做螺旋推进运动
19、、垂直于轴线做交叉运动，待拌混合料在搅拌中完成径向和轴向运动而搅拌均匀后，经卸料闸门卸出。,注：拌和臂的排列有多种型式，但只有在较短的时间里使物料有较长的运动轨迹，以得到最佳的拌和效果。,2、工作过程,泵轮涡轮转动时的油液螺旋路线,工作中利用液力耦合器可缓和搅拌器工作中拌和料对构件的冲击，并对电机起过载保护作用。,3、搅拌器的卸料闸门,可转动的气动板式闸门,间歇式搅拌器卸料闸门有三种型式可抽动的闸板式、可转动的板式或扇形门式、抓斗式或开闭片瓣式。闸门的启闭装置有电动、气动或液压等不同的操作方式。,包括储存仓和输送机。石粉储存仓一般采用筒式结构，仓下部为倒圆锥形。筒仓式的使用散装粉料，通过水泥罐
20、车上的气力输送设备或斗式提升机将粉料送入仓内。,六、矿粉供给装置,仓顶上设有料位高度探测机构。此外，为防止石粉起供，在筒仓下部设有破拱装置，有的采用振动器，有的采用压缩空气喷吹破拱。,1、石粉给料过程,设在石粉储存仓的出口处以控制石粉的输出量。在搅拌设备工作中，可通过给料器的八只叶片的转动均匀的为螺旋输送机喂料；,2、叶轮给料器,叶轮给料器还可以减轻仓内粉料对螺旋输送机的压力，并保证气力输送粉料时，粉料不会从螺旋输送机吹出。,3、螺旋送料器,七、沥青供给系统,由保温罐、沥青泵、计量装置、喷射装置、以及连接管路和阀门组成。用于储存、保温熔化后的液体沥青，并适时、定量供给搅拌器。,固态沥青的熔化可
21、在专门的储油库内进行，熔化后的液体沥青用油罐车运送至拌和场，并放人保温罐内储存。有些固定式的拌和站设置有沥青熔化装置，通过沥青泵和连接管路将沥青输送至保温罐内。,七、沥青供给系统,沥青供给系统及加热装置,沥青脱桶装置,火管加热式沥青脱桶装置,导热油加热式沥青脱桶装置,导热油加热炉结构图,将预先拌制好的、具有不同配合比的沥青混合料存放在不同的储料仓内，以随时满足不同用户的需求。,八、成品料储存仓及输送装置,若设备仅通过成品料仓向自卸卡车卸料，则可以降低主拌和楼的高度。,料仓通常在钢板拼焊的壳体外包有80100mm厚的保温材料，最外层用铁皮封住；储存仓下部的倒锥体部分装有电加热器或者通入导热油，使
22、成品料在仓内保持一定温度；若存放时间超过72小时，储存仓体外通入导热油，使成品料在仓内保持一定温度，仓内还应通入惰性气体，以防止成品料氧化。,仓内装有高料位指示器，当料位达此高度时，给在控制室提供信号以停止送料；出料口的上方有一个锥体板，用以减小物料跌落下来所产生的离析并避免物料直接砸到卸料门上而起到保护作用。使用中操作人员需经常检查，如发现该锥体板脱落时应及时修复；仓的顶部设有仓盖，它的启闭要与运料小车的运行相一致。,八、成品料储存仓及输送装置,输送装置由运料小车、轨道、电机、传动装置、卷扬机、钢丝绳、滑轮组、制动装置和控制装置组成，其调整、使用、维修、保养应按设备使用要求进行。小车运行的周
23、朝，必须与拌和周期相一致，它的容量应不小于拌和缸每批次拌和料的质量。,八、成品料储存仓及输送装置,成品料运料小车结构图,九、除尘装置,（一）旋风式除尘器,多管旋风式除尘器,九、除尘装置,（一）旋风式除尘器,结构简单、投资费用低，因本身没有相对运动部件，维护工作量小，工作时烟气阻力较低，对粉尘负荷和运行负荷的适应性均较好，对于粒径大于5m的粉尘除尘效率也较高；但对微尘的除尘比较困难，仅作为拌和设备除尘器的一级集尘器。,多管旋风式除尘器,旋风式除尘器工作过程：,工作中在抽风机吸力作用下，烟气经风管被吸入集尘筒后旋转，离心力使尘粒甩至筒边，闸门打开后可将尘粒卸出，净烟气经抽风管后由烟囱排出。排烟量大
24、于500mgm3。,（二）二级集尘装置,国内在沥青拌和设备中已使用的湿式除尘器有水浴式、喷淋式和文丘里等几种型式。水浴式和喷淋式湿式除尘器结构较简单，但效果不明显；文丘里除尘器除尘效率很高，对于0.5m的粉尘除尘效率可达99%。,二级集尘装置包括湿式除尘器与袋式除尘器。,袋式除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维为过滤布袋将气体中的粉尘过滤出来的净化设备,是一种高效的除尘器,可捕集0.3m以上的粉尘,除尘效率可达95%99%,其排出烟气的含尘浓度可达到100mg/Nm3以下,甚至达到更高标准的要求。,1、湿式（文丘里式）除尘器,文丘里式除尘器工作过程：,烟气进入喉管后，流速上升，吹散由喉管喷出的水
25、滴并气化，粉尘附着蒸汽后，又遇冷，构成含有粉尘颗粒的小水滴，在扩散管内，大颗粒的含有粉尘的水滴吸附小颗粒水滴。,粉尘水滴在气液分离罐内剧烈的涡流运动中被离心力甩向内壁，被内壁上的水膜吸附。净化后的烟气由烟囱排出，粉尘随水由分离罐的锥体排到沉淀池中。沉淀后的冷却水被水泵吸入清水池再利用。,2、袋式除尘器,1）结构特点,为采用耐热合成纤维材料制成的滤袋，将气体中的粉尘过滤出来的净化设备,是高效的除尘器。袋式除尘器可捕集0.3m以上的粉尘,除尘效率可达95%99%,其排出烟气的含尘浓度可达到100mg/Nm3以下,甚至达到更高标准的要求。袋式除尘器可过滤0.3微米以上的粉尘，可净化至排烟量小于50mg/m3。,2）组成,2）组成,进烟口,过滤室,箱体,螺旋送料器,支腿,过滤袋,排烟管,管座板,折流板,2）组成,袋式除尘器组成示意图,3）袋式除尘器工作过程,进入除尘器中的烟气穿过滤袋6后，净气排出，粉尘附于过滤袋外。,（1）除尘滤袋隔尘,（2）清尘,脉冲阀1定时间隔地在滤袋上方由喷嘴管2喷出少量压缩空气进行“抖袋”，以清除袋上的粉尘，抖落掉的粉尘可通过螺旋输送器9送出再利用。,2）袋式除尘器工作过程,本章完 链接到沥青砼摊铺机,
