CN113058847A - 一种高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***及方法，设置颗粒筛分模块、冲洗烘干模块、注水拌合出料模块；所述颗粒筛分模块由满足寒区路基设计规范要求下不同粒径的多功能颗粒筛与振动控制***互相协调构成；所述冲洗烘干模块，包括由针对大粒径的多角度水洗颗粒筛、基于导热材料支撑的多角度搅拌装置以及泥水回收烘干装置相互协调而成；所述注水拌合出料模块包括基于微型重力传感器的级配填料质量控制装置、智能喷水装置、多角度拌和装置。可高效科学地完成寒区路基填料的筛分和配置工作，极具实用性和准确性。

Description

一种高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***及方法
技术领域
本发明涉及路基建设技术领域，尤其涉及一种高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***及方法。
背景技术
寒区轨道交通路基工程中对粗-细混合填料的含水量、细粒含量的控制要求极其苛刻，寒区路基防冻胀填料物理力学性能的***化研究已成为众多学者日益关注的重要课题。在实验室开展的防冻胀填料构成的单元体试验研究，研究结果的可靠性与填料的颗粒级配以及含水量有着密切的关系，因此如何科学高效的获得不同级配土体含水量下的粗-细颗粒混合填料对于相关研究尤为重要。
实验室开展针对路基填料的单元体试验，制备试样首先需要筛分填料得到预定颗粒级配的土体，并按照一定含水量将不同级配的土体搅拌均匀。目前使用的颗粒振动筛结构设计简单，依靠单一方向的转动弹簧对颗粒筛中的土体进行竖向振动筛分。这样的筛分设备存在以下问题：1粗颗粒表面含有大量细颗粒无法筛分出来；2细颗粒土体不易被筛出；3颗粒筛分仪的振动频率不可调节，整个筛分体系易产生共振，缩短仪器寿命；4细颗粒土容易在颗粒筛缝隙中扬出造成填料浪费的问题；5人工搅拌土体容易造成粗-细填料混合不均匀和土-水混合不均匀的现象。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***及方法，实现对路基填料粗-细颗粒的快速筛分，所述智能拌和可准确配置符合寒区路基填料设计要求的含水量、细粒含量，并实现均匀拌和。为科学准确地研究寒区路基填料的物理力学性能奠定基础。
为达到上述目的，本发明提供了一种高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***，包括颗粒筛分模块、冲洗烘干模块以及注水拌合出料模块；
所述颗粒筛分模块包括若干振动颗粒筛，按照孔径由大到小，由上至下设置，振动颗粒筛承载并振动筛分填料；
所述冲洗烘干模块包括若干水洗颗粒筛，按照孔径由大到小，由上至下设置，所述冲洗烘干模块承载、水洗、搅拌并烘干振动筛分后粒径大于阈值的填料；
所述注水拌合出料模块按照级配要求注入填料；选择设定质量的填料，按照配置要求计算注水量，按照注水量注水拌合，注水拌合出料模块注入的填料来自于烘干后的填料、振动筛分后粒径不大于阈值的填料和/或其它途径获取的填料。
进一步地，所述颗粒筛分模块包括质量分析单元、若干振动颗粒筛、细颗粒收集盒、若干振动加载器、若干水平向弹簧、若干竖向弹簧以及振动控制单元；
所述细颗粒收集盒位于若干振动颗粒筛的下方；
各个振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒连接至颗粒筛分模块侧壁，每个振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒通过水平向弹簧连接对应的振动加载器；所述细颗粒收集盒通过若干竖直向弹簧连接对应的振动加载器；
所述振动控制单元控制各振动加载器按照设定振动时序加载振动至振动颗粒筛和细颗粒收集盒；
所述质量分析单元监测每个振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒的质量变化，当质量变化率小于设定阈值时，结束振动筛分。
进一步地，振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒外环设置凹槽、凸槽形成的螺纹与颗粒筛分模块侧壁螺纹匹配固定；振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒内嵌导电铜片，电阻的大小随振动颗粒筛中填料的质量大小变化，检测振动颗粒筛中填料的质量，当单位时间内振动颗粒筛中填料的质量变化小于设定阈值时，判断完成振动筛分。
进一步地，所述冲洗烘干模块，包括多角度搅拌装置、水洗颗粒筛、高温风机、细粒土收集仓、细颗粒过滤装置以及净水回收仓；
多角度搅拌装置用于搅拌每个所述水洗颗粒筛上的填料；
每个所述水洗颗粒筛上侧设置多个角度可调整的水洗喷头，对填料喷水冲洗；
每个所述水洗颗粒筛设置多个出风口，搅拌完成后高温风机通过出风口向填料吹出热风，加快水分蒸发，当单位时间内水洗颗粒筛中填料的质量变化小于设定阈值时，判断完成振动筛分。
细粒土收集仓位于所述水洗颗粒筛下部，收集含有细粒土的泥水，过滤后的水流入净水回收仓回收循环使用，细粒土收集仓手机的细粒土倒入颗粒筛分模块中对应粒径的颗粒筛中继续筛分。
进一步地，多角度搅拌装置包括主搅拌轴、搅拌叶片、搅拌叶片角度控制轮组、清土刀片、多角度搅拌装置控制器；
主搅拌轴水平设置，驱动两端连接搅拌叶片搅拌填料，每个搅拌叶片设置清土刀片清除粘附在表面的填料；多角度搅拌装置控制器控制搅拌叶片的倾斜角度的调整以及搅拌时间的设置。
进一步地，细粒土收集仓底部设置过滤纸和透水石，细粒土收集仓侧壁设置高温风机吹出热风，加快水分蒸发，细粒土收集仓侧壁设置抽吸单元排出水蒸气，温度传感器监测细粒土收集仓的温度，基于温度调整高温风机的吹风速率。进一步地，细粒土收集仓底部设置微型重力传感器，当检测重力的变化率小于设定阈值时，完成细粒土烘干。
进一步地，所述注水拌合出料模块包括上层分隔仓、下层分隔仓、质量控制单元、多角度拌和仓、智能喷水装置、多角度拌和装置；
上层分隔仓内的不同粒径的填料分别出料至下层分隔仓，质量控制单元控制各个粒径填料的出料质量，达到设定质量后，上层分隔仓停止出料，下层分隔仓出料至多角度拌和仓，智能喷水装置向多角度拌和仓喷水，多角度拌和装置搅拌填料，完成拌和。
进一步地，所述注水拌合出料模块还包括出料控制装置，出料控制装置控制上层分隔仓底部各个粒径填料的出料控制开关，调整上层分隔仓底部各个粒径填料出料挡板对应部分的出料角度θ和开闭状态；
θ＝Δm/(nk)
其中Δm为下层分隔仓中某一粒径填料当前质量与预设质量的差值；n为调节系数，填料粒径大于5mm时，n取1.1，填料粒径小于5mm的填料，n取0.8；k为填料出料速度参数，基于填料粒径大小并和所需的加注速度标定获得。
另一方面提供一种利用所述的高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***进行筛分拌和的方法，包括：
填料由所述颗粒筛分模块上部加入，振动筛分填料；
逐层取出振动颗粒筛，粒径大于阈值的填料倒入所述冲洗烘干模块，不大于阈值的填料倒入所述注水拌合出料模块；
冲洗烘干模块对填料水洗、搅拌，搅拌完成后进行烘干；
烘干后的填料、筛分后粒径不大于阈值的填料和/或其它途径获取的填料作为原料，倒入所述注水拌合出料模块，注水拌合出料模块按照级配要求取设定质量的各种粒径的原料，按照级配要求计算注水量，按照注水量注水拌合。
进一步地，所述冲洗烘干模块包括细粒土收集仓、细颗粒过滤装置以及净水回收仓；
细粒土收集仓位于所述水洗颗粒筛下部，收集含有细粒土的泥水，过滤后的水流入净水回收仓回收循环使用。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)本发明通过颗粒筛分模块，实现粗-细颗粒填料快速筛分，采用逐级振动颗粒筛按照筛分粒径纵向级联的形式提高了筛分效率；
(2)本发明的冲洗烘干模块，通过注水冲洗避免筛分过程中细颗粒土体扬起浪费填料；消除粗颗粒土体表面残留的细颗粒，极大程度上提高研究的准确性；
(3)本发明通过注水拌合出料模块实现粗-细颗粒混合填料快速均匀拌和，为室内试验的顺利开展奠定基础；基于内置计算模块智能化控制喷水配置土样。
(4)本发明通过颗粒筛分模块、冲洗烘干模块以及注水拌合出料模块实现了筛分和拌和的自动化，通过科学的流程配置适用于寒区轨道交通路基的粗-细混合填料，大幅提高研究寒区路基填料物理力学性能的效率。
附图说明
图1适用寒区路基填料自动化筛分与智能拌和的***设备原理示意图；
图2一个实施例中的颗粒筛分模块示意图；
图3一个实施例中的冲洗烘干模块示意图；
图4一个实施例中中的注水拌合出料模块示意图；
图5一个实施例中振动颗粒筛的结构示意图；
图6为一个实施例中振动颗粒筛固定卡槽示意图；
图7为一个实施例中振动控制单元组成示意图；
图8为拉敏电阻控制电路图；
图9为多角度水洗颗粒筛实施方式示意图；
图10为多角度拌和装置结构示意图；
图11为变压水洗喷头与高温风机装置结构示意图；
图12泥水回收仓结构示意图；
图13为一个实施例中的质量控制单元俯视图；
其中，1振动颗粒筛；2振动颗粒筛顶盖；3振动颗粒筛侧壁夹层、3-1振动颗粒筛外壁、3-2夹层内外壁固定螺丝孔、3-3连接导线预留孔；4颗粒筛分***连接导线；5颗粒筛凹槽；6颗粒筛凸槽；7振动颗粒筛筛网；8拉敏电阻；9微型重力传感器感知单元、9-1微型重力传感器、9-2微型重力传感器与质量分析模块连接导线；10质量分析单元、10-1质量分析模块判定筛分继续指示灯、10-2质量分析模块判定筛分终止指示灯、10-3质量分析模块判定程序；11Elite振动控制单元、11-1水平振动控制***开关指示灯、11-2水平振动控制***开关指示灯；12细颗粒收集盒；13双向振动弹簧、13-1振动弹簧、13-2橡胶支座；14振动加载器、14-1振动器连接导线、14-2水平振动加载器；15水洗颗粒筛侧壁、15-1水洗颗粒筛外壁、15-2水洗颗粒筛内壁；16多角度搅拌装置、16-1主搅拌轴；16-2搅拌叶片角度控制轮组、16-3搅拌叶片、16-4清土刀片、16-5多角度搅拌装置控制器；16-6多角度搅拌装置连接导线；17水洗颗粒筛、17-1变压水洗喷头、17-2补水口、17-3输水导管、17-4变压水洗控制器；18高温风机、18-1出风口、18-2进气管道、18-3干燥高温气流管；19细粒土收集仓、19-1细粒土回收层侧壁、19-2温度传感器；20、细颗粒过滤装置、20-1滤纸、20-2透水石；21净水回收仓；22导管；23、抽吸单元；24上层分隔仓、24-1上层分隔仓夹层外壁、24-2上层分隔仓夹层内壁、24-3上层分隔仓出料挡板、24-4型重力传感器与质量分析模块连接导线；25下层分隔仓、25-1下层分隔仓夹层外壁、25-2下层分隔仓夹层内壁、25-3下层分隔出料挡板；26注水喷头；27智能喷水装置；28质量控制单元；29分隔板；30多角度拌和仓；R1定值电阻、R2拉敏电阻。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1式出了一种适用于寒区路基填料自动化筛分与智能拌和的***的实现方式，主要包括颗粒筛分模块、冲洗烘干模块以及注水拌合出料模块。三个模块可并行工作，互不影响。
颗粒筛分模块包括质量分析单元10、若干振动颗粒筛1、细颗粒收集盒12、若干振动加载器14、若干双向振动弹簧13以及振动控制单元11。
参考图2，首先将不同粒径的振动颗粒筛1按照筛孔由大到小依次连接。如图5所示，振动颗粒筛1设置形成螺纹的凹槽5、凸槽6，振动颗粒筛侧壁3设置螺纹，通过旋转预设凹槽5、凸槽6的螺纹使得每一个多功能颗粒筛1紧密连接，并且保证螺纹内嵌导电铜片7通过拉敏电阻8与振动颗粒筛侧壁3导线4接触，保证***电路连接。拉敏电阻8为环形，连接在导电铜片7的外环。结合图8，拉敏电阻8即为R2阻值大小随颗粒筛中土体质量值变化，通过检测电路中的电流，可以得到R2的值，进而获得颗粒筛中土体质量。
细颗粒收集盒12位于若干振动颗粒筛的下方收集振动颗粒筛筛分出来的细颗粒土体，细颗粒土直接用于拌和。
每个振动颗粒筛1和细颗粒收集盒12通过水平向弹簧13-1连接对应的振动加载器14；所述细颗粒收集盒12通过若干竖直向弹簧连接对应的振动加载器14。如图7所示，水平向弹簧13-1一端通过橡胶支座13-2连接到水平振动加载器，另一端通过橡胶支座13-2连接到振动颗粒筛外壁3-1，传递振动。类似的，竖直向弹簧一端通过橡胶支座连接到竖直振动加载器，另一端通过橡胶支座连接到细颗粒收集盒12，通过向细颗粒收集盒传递纵向振动，带动每个振动颗粒筛1和细颗粒收集盒12纵向振动。细颗粒收集盒12用于收集细颗粒土，本身并不需要振动，但需要通过细颗粒收集盒12向振动颗粒筛传递纵向振动。
振动控制单元11控制各振动加载器按照设定振动时序加载振动至振动颗粒筛和细颗粒收集盒。
所述质量分析单元监测每个振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒的质量变化，当质量变化率小于设定阈值时，结束振动筛分。
参考图2，将路基填料通过进料口倒入振动颗粒筛1中，盖上顶盖2。
参考图7，紧接着开始启动振动控制单元11，首先启动水平振动控制器11-1，水平向弹簧13-1在动力加载器14-2产生荷载作用下开始振动，橡胶支座13-2与多功能颗粒筛侧壁3-1和水平振动弹簧13-1处于紧密连接状态，使得粘聚在一起的大颗粒土体初步分开，单次振动时间为2分钟，然后竖向振动控制器11-2自动开启，竖向弹簧在如水平弹簧一样的原理下开始工作对填料进行细筛。
参考图2，微型重力传感器感知单元9包括多个微型重力传感器9-1，如图7所示，设置在振动颗粒筛1和细颗粒收集盒12内，检测采集土体重量。微型重力传感器感知单元9在振动间歇期间采集各粒径的多功能颗粒筛1中土体重量，间歇时间为15秒，并反馈给质量分析单元10做出判别，当对应粒径质量变化小于等于2％时，质量分析模块指示灯10-1亮，认为填料完全筛分完成，如图6所示，此时与多功能颗粒筛连接的振动控制单元11自动控制停止工作，细粒收集盒12收集到粒径小于0.075mm的细粒土。
参考图2、图3，打开顶盖2，逐层取出多功能颗粒筛1中粒径大于5mm的土体，并将其倒入冲洗烘干模块图3对应粒径的多角度水洗颗粒筛(图7)中进行冲洗，并盖上多功能颗粒筛的顶盖25。粒径不大于5mm的土体可以直接倒入注水拌合出料模块进行拌和。
所述冲洗烘干模块，包括多角度搅拌装置16、水洗颗粒筛17、高温风机18、细粒土收集仓19、细颗粒过滤装置30以及净水回收仓21。
多角度搅拌装置16用于搅拌每个所述水洗颗粒筛17上的填料。多角度搅拌装置16包括主搅拌轴16-1、搅拌叶片16-3、搅拌叶片角度控制轮组16-2、清土刀片16-4、多角度搅拌装置控制器16-5；主搅拌轴16-1水平设置，驱动两端连接搅拌叶片16-3搅拌填料，每个搅拌叶片16-3设置清土刀片16-4清除粘附在表面的填料；多角度搅拌装置控制器16-5控制搅拌叶片的倾斜角度的调整以及搅拌时间的设置，多角度搅拌装置控制器设置操作面板，用于设定倾斜角度以及搅拌时间。
每个水洗颗粒筛17上侧设置多个角度可调整的水洗喷头17-1，对填料喷水冲洗。水洗喷头17-1通过补水口17-2连接输水导管17-3，由变压水洗控制器调整出水压力和出水角度。
每个水洗颗粒筛17设置多个出风口18-1，出风口18-1连接进气管道18-2，连接干燥高温气流管18-3。搅拌完成后高温风机18通过出风口向填料吹出热风，加快水分蒸发。进一步地，出风口在颗粒筛侧壁，间隔60°布设一个。吹风的角度可以调整，从斜上方向下吹。细颗粒收集仓与颗粒筛封闭连接，可防止细粒土被吹出。单位时间内筛中土的质量变化小于2％判断已经完成干燥。
细粒土收集仓19位于水洗颗粒筛17下部，纵向对齐，收集含有细粒土的泥水，过滤后的水流入净水回收仓回收循环使用，细粒土被收集并倒入颗粒筛分模块中对应粒径(例如为5mm)的颗粒筛中继续筛分。细颗粒回收仓19底部的贴有滤纸20-1和透水石20-2的细颗粒过滤装置20，可以将细颗粒回收仓19内部的泥水经过滤纸20-1和透水石20-2的过滤，液态水将通过导管22流入净水回收仓21。
参考图10，开启多角度搅拌装置16，搅拌时间在多角度搅拌装置控制器操作面板16-5输入，搅拌时间是冲洗时间的1.5倍，当多角度搅拌装置16的搅拌叶片16-3上粘附填料时，清土刀片16-4自动将其清理，清土刀片16-4按照预设清土频次工作，无需人为操作。
参考图9、11，搅拌的同时打开多角度水洗颗粒筛17的变压水洗喷头17-1开始对填料进行喷水冲洗，根据土颗粒冲洗状态搅拌冲洗填料，所述变压水洗喷头17-1可根据土颗粒搅拌状态通过变压水洗控制器17-4调整出水角度和出水压力，变压水洗喷头17-1可以120度旋转，设置于多功能颗粒筛侧壁夹层24-2中的补水管17-2持续保持供水状态，各个变压水洗喷头17-1通过输水导管17-3连接，根据加入填料的多少确定每次冲洗时间，冲洗时间由变压水洗控制器17-4控制。
参考图9，搅拌完成后，高温风机18自动开启，高温风机18可持续吹出热风，加快粗颗粒土表面水分蒸发。
参考图12，在上述冲洗过程进行的同时，泥水回收烘干装置图12的细粒土收集仓19中会逐渐聚集含有细粒土的泥水，在冲洗结束后打开细粒土回收层侧壁19-1设计的高温风机23-1持续吹风加快泥水中液态水的蒸发，***内的温度被温度传感器19-2实时监测并采集和存储数据。基于测量的温度，科学调整蒸发速率。温度低，吹风速率相对调高，温度高，吹风速率相对调低。另一方面防止出现温度过高，具有保护装置安全的效果。
与此同时，设计在泥水回收烘干装置图12的细颗粒回收仓侧壁19-1的快速抽吸单元23开始工作，目的在于排出***内水蒸气，细颗粒回收仓19内部的泥水经过滤纸20-1和透水石20-2的过滤，液态水将通过导管22流入净水回收仓21，细颗粒回收仓19底布设微型重力传感器9，当20分钟内仓质量变化小于5g时判定泥水已完全烘干为细粒填料，并将其倒入颗粒筛分模块图2对应粒径的多功能颗粒筛1中。
所述注水拌合出料模块包括上层分隔仓24、下层分隔仓25、质量控制单元28、多角度拌和仓30、智能喷水装置27、多角度拌和装置16。
上层分隔仓24内的填料出料至下层分隔仓，质量控制单元28控制出料质量，达到设定质量后，下层分隔仓25出料至多角度拌和仓30，智能喷水装置27向多角度拌和仓30内的填料喷水，多角度拌和装置16搅拌填料，完成拌和。
打开冲洗烘干模块(图3)的多角度水洗颗粒筛(图9)，将冲洗烘干之后的填料和经过颗粒筛分模块(图2)筛分的填料倒入注水搅拌模块(图3)的质量控制仓(图9)各个粒径对应的分隔仓24内。
所设计质量控制仓由不同颗粒粒径组合的分隔仓构成；每个分隔仓分上、下两层；上层分隔仓24通过分隔板29形成多个分隔部分，各个分隔部分容纳各个粒径土体，配置出料控制装置，控制上层分隔仓内各个粒径土体质量；上层分隔仓24底部设计出料控制开关，所述出料控制开关根据下层分隔仓25反馈的土体质量控制开闭状态，开关可控制上层分隔仓底部出料挡板24-3的开口角度即底部出料挡板24-3的开闭状态。上层分隔仓24的多个分隔部分，可以单独出料，通过出料挡板24-3分隔为多个部分，每个部分单独控制开闭且出料角度可控。
在一个实施例中，根据下层分隔仓25某一粒径土体瞬时质量m1与预设质量m2之间的差值Δm＝m2-m1来调整出料挡板24-3各个部分的出料角度。当Δm等于0时，出料挡板24-3该粒径部分与水平方向的夹角θ为0°当Δm等于m2出料挡板24-3该粒径部分与水平方向的夹角θ为60°，基于前期试验数据，建立了Δm与θ的函数关系如下所示：
Δm＝nkθ
其中k为填料出料速度参数，结合填料粒径大小并根据各种粒径填料所需的加注速度标定获得。k＝m2/Δm,对于粒径大于5mm的填料即d≥5mm时，n取1.1，对于粒径小于5mm的填料即d≤5mm时，n取0.8，将次函数输入质量控制单元对出料进行控制。
在使用中，根据下层分隔仓中某一粒径填料当前质量与预设质量的差值Δm动态调整倾角θ。
下层分隔仓25布设微型重力传感器9测试进入下层分隔仓25内不同粒径的土体质量，所述微型重力传感数据采集的质量控制单元28与上层分隔仓出料控制开关相连，当下层收纳层土体质量达到预设值时，上层收纳仓出料挡板24-3迅速关闭，2秒之后下层收纳仓底部的出料挡板25-3打开，将土体倒入多角度拌和仓30。由多角度拌和装置16开始搅拌。出料挡板25-3可以一体设置，各个分隔仓内的土体共同倒入多角度拌合仓。
进一步地，层分隔仓24设置上层分隔仓夹层外壁24-1和上层分隔仓夹层内壁24-2；下层分隔仓25设置下层分隔仓夹层外壁25-1、下层分隔仓夹层内壁25-2；微型重力传感器9的设计与振动颗粒筛1中一致，通过拉敏电阻阻值变化检测土体质量。
进一步地，上、下层分隔仓均有轻型金属材料制成。各分隔仓分别容纳不同粒径的土体。
开启多角度拌和装置16将不同粒径的土颗粒均匀拌和，与此同时根据土样预设含水量、压实度、最大干密度等基础物理参数计算得到注水质量，并根据搅拌土体总质量借助智能喷水装置27分量分次注入拌和，注水喷头26采用雾化处理装置防止水分聚集于细颗粒表面，该过程喷水量由自动喷雾装置自动控制。
另一方面提供一种利用所述的高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***进行筛分拌和的方法，包括以下步骤：
(1)填料由所述颗粒筛分模块上部加入，振动筛分填料。由于振动颗粒筛1按照筛孔由大到小依次设置，逐层进行筛分，每层获得不同粒径的填料。
(2)逐层取出振动颗粒筛，粒径大于阈值(例如为5mm)的填料需要倒入所述冲洗烘干模块进行进一步处理，不大于阈值的填料倒入所述注水拌合出料模块。振动颗粒筛中的填料分层、分别倒入对应粒径的水洗颗粒筛。小于阈值粒径(例如小于5mm)的填料不用冲洗，并认为已经筛分完成。冲洗主要针对粒径大于阈值的粗颗粒表面会粘附细颗粒的情况进行进一步处理。
(3)冲洗烘干模块对填料水洗、搅拌，搅拌完成后进行烘干。
进一步地，细粒土收集仓，收集含有细粒土的泥水，过滤后的水流入净水回收仓回收循环使用。
(4)烘干后的填料、筛分后粒径不大于阈值的填料和/或其它途径获取的填料作为原料，倒入所述注水拌合出料模块，注水拌合出料模块按照级配要求取设定质量的各种粒径的原料，按照级配要求计算注水量，按照注水量注水拌合。
倒入各种粒径的填料至上层分隔仓24对应的分割部分，需要满足级配需求的质量。根据所需要的级配曲线计算不同粒径所需要的土体质量，倒入下层分隔仓25。下层分隔仓25能够称取加入土体质量，满足级配质量要求后，控制上层分隔仓24停止加入；打开下层分隔仓24，将下层分隔仓24的所有土体加入多角度拌和仓，注水拌和，注水的质量按照级配要求。
综上所述，本发明涉及一种高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***及方法，设置颗粒筛分模块、冲洗烘干模块、注水拌合出料模块；所述颗粒筛分模块由满足寒区路基设计规范要求下不同粒径的多功能颗粒筛与振动控制***互相协调构成；所述冲洗烘干模块，包括由针对大粒径的多角度水洗颗粒筛、基于导热材料支撑的多角度搅拌装置以及泥水回收烘干装置相互协调而成；所述注水拌合出料模块包括基于微型重力传感器的级配填料质量控制装置、智能喷水装置、多角度拌和装置。可高效科学地完成寒区路基填料的筛分和配置工作，极具实用性和准确性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***，其特征在于，包括颗粒筛分模块、冲洗烘干模块以及注水拌合出料模块；
所述颗粒筛分模块包括若干振动颗粒筛，按照孔径由大到小，由上至下设置，振动颗粒筛承载并振动筛分填料；
所述冲洗烘干模块包括若干水洗颗粒筛，按照孔径由大到小，由上至下设置，所述冲洗烘干模块承载、水洗、搅拌并烘干振动筛分后粒径大于阈值的填料；
所述注水拌合出料模块按照级配要求注入填料；选择设定质量的填料，按照配置要求计算注水量，按照注水量注水拌合，注水拌合出料模块注入的填料来自于烘干后的填料、振动筛分后粒径不大于阈值的填料和/或其它途径获取的填料。
2.根据权利要求1所述的高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***，其特征在于，所述颗粒筛分模块包括质量分析单元、若干振动颗粒筛、细颗粒收集盒、若干振动加载器、若干水平向弹簧、若干竖向弹簧以及振动控制单元；
所述细颗粒收集盒位于若干振动颗粒筛的下方；
各个振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒连接至颗粒筛分模块侧壁，每个振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒通过水平向弹簧连接对应的振动加载器；所述细颗粒收集盒通过若干竖直向弹簧连接对应的振动加载器；
所述振动控制单元控制各振动加载器按照设定振动时序加载振动至振动颗粒筛和细颗粒收集盒；
所述质量分析单元监测每个振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒的质量变化，当质量变化率小于设定阈值时，结束振动筛分。
3.根据权利要求2所述的高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***，其特征在于，振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒外环设置凹槽、凸槽形成的螺纹与颗粒筛分模块侧壁螺纹匹配固定；振动颗粒筛和所述细颗粒收集盒内嵌导电铜片，电阻的大小随振动颗粒筛中填料的质量大小变化，检测振动颗粒筛中填料的质量，当单位时间内振动颗粒筛中填料的质量变化小于设定阈值时，判断完成振动筛分。
4.根据权利要求2或3所述的高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***，其特征在于，所述冲洗烘干模块，包括多角度搅拌装置、水洗颗粒筛、高温风机、细粒土收集仓、细颗粒过滤装置以及净水回收仓；
多角度搅拌装置用于搅拌每个所述水洗颗粒筛上的填料；
每个所述水洗颗粒筛上侧设置多个角度可调整的水洗喷头，对填料喷水冲洗；
每个所述水洗颗粒筛设置多个出风口，搅拌完成后高温风机通过出风口向填料吹出热风，加快水分蒸发，当单位时间内水洗颗粒筛中填料的质量变化小于设定阈值时，判断完成振动筛分。
细粒土收集仓位于所述水洗颗粒筛下部，收集含有细粒土的泥水，过滤后的水流入净水回收仓回收循环使用，细粒土收集仓手机的细粒土倒入颗粒筛分模块中对应粒径的颗粒筛中继续筛分。
5.根据权利要求4所述的高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***，其特征在于，多角度搅拌装置包括主搅拌轴、搅拌叶片、搅拌叶片角度控制轮组、清土刀片、多角度搅拌装置控制器；
主搅拌轴水平设置，驱动两端连接搅拌叶片搅拌填料，每个搅拌叶片设置清土刀片清除粘附在表面的填料；多角度搅拌装置控制器控制搅拌叶片的倾斜角度的调整以及搅拌时间的设置。
6.根据权利要求5所述的高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***，其特征在于，细粒土收集仓底部设置过滤纸和透水石，细粒土收集仓侧壁设置高温风机吹出热风，加快水分蒸发，细粒土收集仓侧壁设置抽吸单元排出水蒸气，温度传感器监测细粒土收集仓的温度，基于温度调整高温风机的吹风速率。进一步地，细粒土收集仓底部设置微型重力传感器，当检测重力的变化率小于设定阈值时，完成细粒土烘干。
7.根据权利要求4所述的高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***，其特征在于，所述注水拌合出料模块包括上层分隔仓、下层分隔仓、质量控制单元、多角度拌和仓、智能喷水装置、多角度拌和装置；
上层分隔仓内的不同粒径的填料分别出料至下层分隔仓，质量控制单元控制各个粒径填料的出料质量，达到设定质量后，上层分隔仓停止出料，下层分隔仓出料至多角度拌和仓，智能喷水装置向多角度拌和仓喷水，多角度拌和装置搅拌填料，完成拌和。
8.根据权利要求7所述的高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***，其特征在于，所述注水拌合出料模块还包括出料控制装置，出料控制装置控制上层分隔仓底部各个粒径填料的出料控制开关，调整上层分隔仓底部各个粒径填料出料挡板对应部分的出料角度θ和开闭状态；
θ＝Δm/(nk)
其中Δm为下层分隔仓中某一粒径填料当前质量与预设质量的差值；n为调节系数，填料粒径大于5mm时，n取1.1，填料粒径小于5mm的填料，n取0.8；k为填料出料速度参数，基于填料粒径大小并和所需的加注速度标定获得。
9.一种利用权利要求1-8之一所述的高铁路基防冻胀填料自动筛分与拌和***进行筛分拌和的方法，其特征在于，包括：
填料由所述颗粒筛分模块上部加入，振动筛分填料；
逐层取出振动颗粒筛，粒径大于阈值的填料倒入所述冲洗烘干模块，不大于阈值的填料倒入所述注水拌合出料模块；
冲洗烘干模块对填料水洗、搅拌，搅拌完成后进行烘干；
烘干后的填料、筛分后粒径不大于阈值的填料和/或其它途径获取的填料作为原料，倒入所述注水拌合出料模块，注水拌合出料模块按照级配要求取设定质量的各种粒径的原料，按照级配要求计算注水量，按照注水量注水拌合。
10.根据权利要求9所述的进行筛分拌和的方法，其特征在于，所述冲洗烘干模块包括细粒土收集仓、细颗粒过滤装置以及净水回收仓；
细粒土收集仓位于所述水洗颗粒筛下部，收集含有细粒土的泥水，过滤后的水流入净水回收仓回收循环使用。
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