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德基机械微课堂(二)
2021-12-22 来源:德基机械

沥青混合料搅拌器,俗称“拌锅”,是整个沥青搅拌设备最核心的组成部分,充盈率和搅拌时间在拌锅的实际设计中,是两个最基本且重要的参数,德基机械重视基础数据的研究工作,在这里把这些内容以理论的形式描述出来,供业内人士共同探讨。

1.充盈率

充盈率是指搅拌器内装纳的混合料占拌锅有效容积的百分比,即:

η=V料/Vh×100%

式中:η为充盈率,%;

V料为混合料体积,m3;V料=m/ρ,m为拌锅内混合料的质量,t;ρ为混合料的平均松装密度,一般取1.8t/ m3;

Vh为拌锅有效容积,m3,即高度为2R的锅内体积减去搅拌轴、搅拌臂和桨叶等;

搅拌锅的体积,如图所示。其中,R为搅拌锅内半径,等于搅拌轴中心到拌锅衬板内壁的距离。

设计时,充盈率制约着拌锅的几何容积与相关尺寸参数;生产使用时,实际装料质量下的充盈率直接影响着沥青混合料的搅拌均匀性、搅拌效率以及搅拌能耗。对于特定的一台搅拌器,实际生产时的充盈率是由投入拌锅的混合料质量决定的,当充盈率改变时,混合料在搅拌过程中受到搅拌锅的机械强制作用与运动效果也会随之变化。

充盈率对搅拌器的生产能力有着直接的影响,高充盈率意味着每批搅拌物料质量的增加,在其它参数相同的条件下,这样做可以显著提高搅拌器的生产率。但是充盈率不能过大,主要有以下两个方面的原因:

一是因为充盈率影响着搅拌器的功率消耗。在合理的充盈率条件下,搅拌功率基本上与充盈率成线性的正比关系,但是当充盈率达到较大程度后继续提高,搅拌功率会急剧增大。二是因为随充盈率的增大,搅拌器内混合料的有效运动空间必然减小,拌锅上部难以形成松散料层,这不但增大桨叶搅拌时的工作阻力,而且影响桨叶对混合料的翻拌和抛掷作用,减弱不同粒径颗粒群在拌锅内的大范围运动。当搅拌时间维持不变时,会导致所搅拌的沥青混合料均匀性不佳,沥青含量偏差超出标准要求,难以均匀分散和裹附在矿料表面,影响了混合料的使用。因而为了拌匀拌透,充盈率较高时沥青混合料往往需要更长的搅拌时间,而这有可能导致沥青老化,影响成品料和最终所铺筑路面的性能。

当然充盈率也不能过小,因为这不但会显著降低搅拌器的生产率,延长施工工期,而且由于拌锅所填充的物料较少,无法完成良好的大范围对流运动,物料受到搅拌叶片的有效强化作用减少,物料间的碰撞与摩擦减弱,同样也会影响到沥青混合料的搅拌均匀性。

额定生产率作为搅拌设备的主要技术指标与型号依据,要求搅拌器设计有不同的几何容积以能够装纳所需额定质量的混合料,因此额定充盈是拌锅内混合料为额定质量时的充盈率。对于不同型号的搅拌器,其拌锅几何尺寸必然随着混合料额定质量的增加而增大,而额定充盈率作为二者的体积比值,设计时通常控制在一定的范围内。目前,不同型号的双卧轴搅拌机,其额定质量下的充盈率一般在55%左右。实际生产中,考虑到搅拌器的适当超载和运料车的匹配情况,搅拌器的实际充盈率一般在40—60%,最大不宜超过60%。通过核算我们不同型号拌锅的充盈率,在55%—60%左右,均在合理设计范围之内。

2.搅拌时间

搅拌时间是指各种材料从计量装置开始投入搅拌器到搅拌完成卸料门开启所经历的时间,可以被分为干拌和湿拌两个时间阶段。所谓干拌时间是指矿料开始置入搅拌器到沥青开始撒布所持续的时间;湿拌时间则是从沥青开始撒布到搅拌完成开始卸料所经历的时间。

搅拌时间决定着物料在搅拌器内参与搅拌、承受各种机械搅拌作用所持续的时间,对搅拌器的生产效率和作业质量有着重要影响,也是实际生产中要控制的重要参数。当搅拌器所搅拌的成品料色泽均匀、没有花白料且矿料级配和沥青含量偏差都到达许可范围内时的最短时间为最佳搅拌时间,对于不同的沥青搅拌器和搅拌介质,其最佳搅拌时间并不相同。

短搅拌时间可以显著提高搅拌器的生产率,如搅拌时间减少5s时,搅拌器的产量会增加10%左右,这对降低施工成本、缩短施工工期意义重大。但是搅拌时间也不能太短,否则会使沥青混合料搅拌不均匀,造成所铺筑路面的早期破坏严重,使用寿命较短。

适当延长搅拌时间则可以改善材料的搅拌均匀性,从而改变沥青成品料的使用性能。当然搅拌时间也不能过长,否则会降低其使用品质。由于沥青混合料拌制时的温度一般高达160—180℃,而沥青是以5—15um的薄膜状态裹覆在矿料表面的,沥青膜一方面要受到高温熏烤,另一方面又要接触氧气,这使得其中的轻质油分迅速挥发,与氧气的不良化学反应有充足的时间完成,经历高分子有机物断链、有机质碳化等复杂过程,沥青会严重老化,其路用性能大打折扣。具体表现为针入度降低、粘度变大、软化点升高、密度增大等参数的变化,这通常被称之为“热老化”。同时过长的搅拌时间增加了矿料被碰碎的概率,沥青混合料的级配也就无法得到保障。有相关研究数据表明,当混合料搅拌时间超过90s时,所得沥青成品料的质量明显变坏,当延长至200s后,混合料已经完全无法使用。

合理的搅拌时间应同时兼顾搅拌质量和搅拌效率,需要与搅拌器的结构形式、所搅拌物料的特性以及搅拌速度和充盈率等参数相适应。我国《公路沥青路面施工技术规范》中对搅拌时间有所规定,间歇强制式搅拌器每锅的生产期不宜少于45s,其中干拌时间不宜少于5—10s。

德基机械凭借20余年在沥青搅拌设备领域的专注投入,2021年10月参与并制定了中国工程机械工业协会关于“沥青混合料搅拌设备间歇式搅拌器”,“沥青冷再生厂拌设备”,“沥青混合料搅拌设备综合能效试验与评价方法”等五项团标审查会的工作,推动我国沥青搅拌设备早日达到“高标准、高质量”的目标要求。

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廊坊德基机械科技有限公司(以下简称“德基机械”或“公司”)成立于2006年8月,位于廊坊市永清县工业园区,为香港主板上市公司德基科技(股票代码:01301.HK)的全资附属公司。德基机械是一家先进装备制造企业,专业从事沥青混合料搅拌设备的研发、设计和制造,专注于提供高端节能环保型全系列沥青混合料搅拌成套设备和废旧沥青混合料再生利用搅拌设备及服务。  德基机械为河北省高新技术企业,产品以高效、可靠、安全、环保赢得客户的普遍好评。公司先后通过ISO9001质量体系认证、ISO14001环境体系认证、OHSAS18001职业健康和安全管理体系,并于2008年取得俄罗斯联邦机械产品PCT认证,更于2009年在中国同行中率先获得欧盟CE认证。这些证书的取得,标志着德基机械产品质量已经达到国内,甚至欧洲和世界先进水平,同时为德基机械进入庞大的国际市场铺平了道路。公司同时也是多个行业协会的理事长单位,并连续七年获得「中国(本土)工程机械制造商50/30强」。德基机械定位为“科技创新型”企业,以技术创新和研发设计为企业核心,始终坚持技术领先一步的创新理念,以节能环保再生高效作为产品研发的导向。公司早于2003年自行研发生产4000型大型高档沥青混合料搅拌设备,并率先研发推出双滚筒再生搅拌设备,引领和推动了沥青混合料搅拌设备的技术进步和科技创新,打破了中国高端设备主要依靠进口的局面,而公司自行研发的“飞越智云远程服务系统”更是其技术创新的实力表现。德基机械研发能力雄厚,积极与中国科研机构合作,于2014年5月,与交通运输部公路科学研究院、河北清华发展研究院联合共建的“河北省沥青路面智能装备工程技术研究中心”正式纳入河北省科技平台建设计划,并于2016年10月顺利通过验收。  德基机械生产的沥青混合料搅拌设备,包括用于高速公路建设的4000型、5000型大型沥青混合料搅拌设备;用于市政建设、中等规模公路建设和维护的3000型沥青混合料搅拌设备;以及用于高等级公路养护和小型工程的1500型、2000型沥青混合料搅拌设备。在各个规格等级的沥青混合料搅拌设备中,包括有常规设备、再生设备、集装箱模块式设备、移动式设备、整体式再生设备以及最新研发成功和上市的环保式设备。  德基机械已生产和销售超过500台套沥青混合料搅拌设备,产品遍布国内30多个省、市和自治区,在高速公路、高等级公路和城市道路建设中发挥了巨大的作用。设备曾参与多个重要基础建设项目,包括京藏高速、京港澳高速、沈海高速、哈同高速、胶州湾大桥、以及世界上最长跨海大桥之一的杭州湾大桥等,为中国道路建设做出了重要的贡献。德基机械于2004年开始开发海外市场,实行背靠祖国,面向国际的发展策略,致力开发国际市场,并取得了骄人的成绩。德基机械产品已出口到俄罗斯、印度、澳大利亚、文莱、香港、泰国、阿联酋、沙特阿拉伯、阿富汗、阿尔及利亚、埃塞俄比亚、土库曼斯坦、哈萨克斯坦和蒙古国等20多个新兴市场、发达国家和「一带一路」沿线国家,更参与过多个海外基础建设项目,包括俄罗斯卡卢加机场、文莱机场高速公路、印度5号国道建设、中巴经济走廊公路建设项目等,充分展示了美好的市场前景。  2015年5月27日,德基机械的母公司德基科技控股有限公司在香港联合交易所正式挂牌上市,是几代“德基”人共同努力的结果,更是全体德基客户对公司大力支持的所得。2017年,德基机械连续七年获得“中国工程机械制造商50强”,同时晋升“全球工程机械制造商100强”。  德基机械作为沥青混合料搅拌行业的龙头企业,时刻秉承“诚信、创新、尽责、共赢”的企业文化精神,将技术创新作为企业发展的原动力,将优质服务作为公司保驾护航的基石,为全国乃至全世界客户量身定制个性化产品与服务。展望未来,一切源于专业和专注,德基机械将一如既往的进行废旧沥青混合料再生搅拌设备的研发和应用推广,继续为推进国家节能减排工作服务,为行业和国家循环经济的发展不断注入科技创新和活力。
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