CN101304855A - 处理石块的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

石块(3)由引流层和密封、柔性和气密性护套包围；抽吸从由护套封装的空间的顶部实现，以在其中形成高度真空；可聚合的液体树脂从所述空间的底部供给，以在密封空间内部的真空条件下覆盖石块(3)的整个表面；保持真空，同时将石块(3)放在高压釜(13)中，高压釜在所述密封护套外部产生压力。

Description

处理石块的方法和设备
背景技术
几乎所有由采石场供给的大理石、花岗岩等石块都具有瑕疵，例如在各个方向延伸的不同程度的裂缝，这阻碍为获得石板或石条等而对石块进行的后续加工。这些加工可能实际上很危险，并且成本昂贵，根据存在的裂缝类型而定，所述存在的裂缝在将石块切割成板时可能造成断裂或者甚至破坏整个石块，对操作员和所使用的机器造成损害。
因此，从90年代早期开始，已经开发出目的是在对石块进行这些加工之前对石块进行处理的技术。这些技术包括：
使用石板时，应用玻璃纤维垫和基于聚酯树脂的玛脂镶面，以封闭大多数明显的裂缝；
将石块弄平，在石块的壁周围和附近构造木板覆盖层，使用树脂填充覆盖层和石块之间的间隙，将这样制备的石块插入高压釜，以使其经受一个或多个真空和加压循环，随后从高压釜中取出制备的石块，并且将其放在外面来自然完成树脂结晶；
在利用引流材料(draining material)将石块包扎之后，使用密封聚酯袋装石块，然后在袋和石块之间注入环氧树脂。
所有这些技术由于涉及制备石块的工作，特别是如果需要弄平，被证实成本昂贵，由于树脂的有限渗入，特别是在裂纹中存在例如滑石粉或土壤等粉末材料时，并且由于树脂在温度和湿度不可控制的情况下聚合，这些技术不是非常有效，并且结果不确定并且不可预测。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种方法和设备来进行所述加工从而克服前述缺点，所述方法和设备适于在可接受的成本下提供石块的安全处理，使石块具有一定的固结程度以允许期望的石板或石条全部安全生产。
基本上，用于处理石块的方法包括以下步骤：
由引流层(draining layer)和增强材料(例如玻璃丝垫)层基本上包围石块，所述引流层适于允许树脂围绕所述石块的表面循环流动；
然后，由柔性护套包围具有所述引流层和所述增强材料层的石块，所述护套可由至少一气密性塑料薄板形成，将所述护套密封以在石块周围和引流及增强层周围形成密封空间；
从所述空间顶部进行抽吸，以在其中在石块周围和内部形成高度真空；
将待聚合的液体树脂供到所述空间底部，由于密封空间内部的真空，所述树脂覆盖石块的整个表面；
在密封空间中保持真空，将石块放置在高压釜中，并且在围绕石块的所述密封护套外部产生压力并保持树脂渗入石块裂纹系统所需的时间。该时间根据裂缝尺寸、树脂粘度和裂缝内部存在的灰尘及其他固体元素而改变。
以这种方式，使用高压釜和柔性系统来保持树脂，而不是已知方法中使用的刚性系统，就不需要将待处理的石块弄平，显著节约材料和劳动力。而且，在容纳树脂的系统内部产生的真空和高压釜中的压力同时作用产生明确更好的质量，树脂渗入石块中最细微的裂纹中很大的深度，甚至当灰尘或其他固体元素存在时也是如此。
优选地，所述密封空间顶部的抽吸利用滤阱(filter-trap)通过曲径式路径进行，以防止树脂进入抽吸管，同时确保在所述空间中的石块全部浸在树脂中。
为了改进并且加快操作来使树脂渗入石块，在带有引流层的覆盖物内，可通过相对于周围环境压力的高液压头供给树脂；这可通过提供液体树脂容器(其中树脂可调配)来获得，所述容器至少在将树脂注射在待处理石块表面周围的步骤过程中封闭并且加压。
再次为了改进树脂在裂纹中的渗入并且缩短处理时间，在高压釜的加压步骤中，也在石块和树脂的容器中进行渐进加压，以在高压釜中的压力水平和盛装石块和树脂的空间中的较低压力之间仅保持有限的压差；以这种方式，树脂更快并且更完全地渗入石块的裂纹。这可容易地通过从高压釜加压系统分出并且通向包围待处理石块并盛装树脂的腔的管道实现；减压装置设置在所述管道中，以系统地确保高压釜中的压力和高压釜周围具有的有限地且成比例的低压之间保持有限的压差。
根据本发明的方法也可包括最初的在热室中的清洗和干燥步骤，其中具有加热到受控温度例如65℃的空气循环。
聚合可在特定的热室中实现，该热室中具有加热到受控温度的空气循环，将石块周围的护套保持真空，直到完成聚合。
覆盖石块的引流层可包括适于吸收树脂的毡板，或者还包括具有纬线叠放在经线上的网(以允许树脂循环流动)，和/或由玻璃纤维等制成的垫等。
根据本发明，充装有树脂的弹性罐可沿树脂供给路径插在密封的覆盖层和石块之间，以允许手动填充从而在石块周围形成均匀的树脂层。
本发明还涉及实施根据本发明处理石块的方法的设备。所述设备包括：
用于使用高压软管(例如150巴)清洗石块的工作站；
用于在各工作站之间移动石块的系统，包括各个运输推车；
用于将待处理的石块装载到所述推车上的工作站，和用于将处理过的石块卸载的工作站；
用于干燥石块的工作站，包括具有循环流动的加热到受控温度的空气的室，利用相关推车在所述室中放置一个或多个石块；
用于通过在石块周围设置引流层和垫、包裹且密封围绕石块的护套和在护套与石块之间注入可聚合的树脂来制备石块的工作站；
包括高压釜的工作站，所述高压釜适于利用其相应推车接收至少一个制备的石块，并且在树脂聚合开始之前以及在其初始步骤过程中，使其经受预建立的外部压力；
用于完成树脂聚合的工作站，包括适于利用其相应推车接收至少一个被覆盖的石块的室，加热到受控温度的空气在所述室中循环，并且所述工作站设置有真空泵，用于在密封护套内部保持真空。
在根据本发明的设备中，中间停放工作站可设置在各工作站之间，以用作用于移动石块的缓冲区。
附图说明
本发明将通过下面的描述和显示了本发明非限制性示例的附图得到更好地理解。附图中：
图1显示了根据本发明的用于处理石块的设备的平面图；
图2和3分别显示了图1中的设备沿II-II和III-III的侧视图；
图4到12示意性地以透视图显示了根据本发明制备和处理石块的连续步骤；
图12A显示了相对于图12的变型；
图13显示了根据本发明的滤阱的透视图；
图14显示了图13中滤阱的部件的分解图；
图15和16分别显示了用于连接真空泵的设置在图11中石块上方的两个接头的轴向剖视图；以及
图17显示了设置在图11中石块底部中的树脂供给接头的轴向剖视图。
具体实施方式
参照图1，2和3，按照处理方法的步骤顺序，所述设备包括：
用于使用高压软管(例如150巴)喷射水清洗石块的工作站(图中未显示)；
工作站1，用于将较规则或较不规则的石块3装载至在沿平行于双箭头F1方向的轨道6上行驶的推车5上或从推车5卸载。在所述工作站中，每一个推车5停留在固定于推车16上方的轨道的短部分6A上，推车16在沿双箭头F2方向的轨道14上行驶，方向F2垂直于推车5行驶的方向F1。在工作站1中，在推车5上放置气密性塑料薄板和引流层之后，将所述石块放置在推车5上，所述气密性塑料薄板适于在随后步骤中覆盖整个石块3的表面，所述引流层由塑料网、毡层、由玻璃纤维等制成的垫等形成，如将在下面更详细描述；
用于干燥石块的工作站7，包括由壁8a和天花板形成的室8，所述室由一对轨道6穿过，并且设置有对流加热器8b，所述对流加热器8b适于使加热到受控温度例如65℃的空气在所述室内循环；
工作站11，用于使用塑料薄板和引流层将石块3覆盖，并且将树脂供到密封空间中与石块接触；
工作站12，具有高压釜13；
聚合工作站15，推车5从所述工作站15随后返回到工作站1以便装载/卸载；
转换工作站9，适于接收具有来自干燥工作站7的石块3的推车5，并且将其转换到其他前述工作站。该工作站与装载/卸载工作站1一样，具有横向轨道14，在上方设置有垂直于轨道14的一部分轨道6A的推车16可在所述轨道14上行驶，以接收相应的推车5，并且将其转换到通到所述工作站9的轨道6的各部分。
所有前述工作站，除了工作站1，都设置在具有外壁17的被覆盖的空间中。
使得每一个石块3沿穿过上面描述的设备的路径传送来进行实施本发明的石块处理方法，按顺序经受下述处理步骤：
在工作站1中，将石块3(已经在特定工作站上清洗过)放置在推车5上，在推车和石块之间放置柔性护套25(图9)和其上叠放的引流和增强层，所述柔性护套25由至少一气密性塑料薄板形成，所述引流和增强层包括不同的叠放层64，66，68(对此将在下面详细描述)，适于允许液体树脂沿石块表面循环(为了清晰起见，在图9中，护套及引流和增强层显示为好像刚性地展开，但其实际上为柔性)；
通过沿轨道6行驶的推车5，将石块3从工作站1转移到室8内部的工作站7，并且将石块保留在室8中，同时由对流加热器8a使加热到受控温度的空气循环来干燥所述石块；
通过轨道6和转换工作站9，将石块3转移到工作站11之一或另一个，其中，石块完全由所述引流和增强层及所述柔性护套包围，所述柔性护套以与外部环境密封隔离的方式自身密封从而将石块3封装在由所述护套25形成的空间内(图10)。在这些情况下，将下述部件应用到所述护套：第一上喷嘴27(图11和15)，适于通过特定的管(图中未显示)将由护套25围绕石块3形成的密封空间与真空泵21的抽吸口连接(图1和12)；第二上喷嘴29(图11，12和16)，适于通过特定的管将所述真空泵21的所述抽吸口与形成护套25的所述薄板之间保留的空间连接；和下喷嘴31(图11和17)，适于通过特定的管将石块3和护套25之间的密封空间与由压缩机26保持在压力下的液体树脂的一组容器19(图1)连接；
此时，打开真空泵21，因而使护套25紧紧贴合到石块3，引流和增强层介于护套25和石块3之间，并且将树脂供到喷嘴31，以从底部向上通过所述引流层的孔腔逐渐并且完全地填充石块3周围的所述密封空间，树脂包围石块3的整个表面，并且通过毛细作用渗入其中为真空的所述石块的裂纹；
将石块连接到真空泵21和树脂供给容器19的管随后通过特定的阀关闭，并且与石块3分离，所述石块3通过转换工作站9转移到工作站12的高压釜13(也见图12)中。高压釜内部包括一部分轨道6A，用于接收载有石块3的推车5，并且具有可密封闭合的舱盖13A。如图12中所示，两个用于相应的管37，39的通道33，35形成在高压釜13的圆柱形壁中，所述管37，39用于分别与真空泵21和空气压缩机26连接，相应的关闭阀41，43设置在所述管上。管39流入到高压釜13中，以在舱盖13A已经闭合时允许高压釜13加压。管37延伸到高压釜内部，分为两个支管37A，37B(图12)，每一个支管37A，37B设置有关闭阀45，47，并且分别连接到喷嘴29，27，所述喷嘴29，27附装到包围石块3的护套25上。盛装液体树脂的弹性容器51通过具有相应关闭阀53的短管49连接到下部喷嘴31，下部喷嘴31附装到护套25的下部区域中；
在这些情况下，在高压釜的舱盖13A打开时，真空泵21打开，以再次在柔性且气密性的护套25与石块3之间的密封空间中和形成护套25的两个薄板之间保留的任何空间中产生真空压力，并且同时手动作用在塑料容器51上，完成使用液体树脂对所述密封空间的填充，然后关闭阀53；
然后，闭合舱盖13A，并且利用由压缩机26供给的压缩空气使高压釜中的压力增加(例如增加到8巴)。石块3在该条件下保持树脂填充石块中的裂纹系统所需的时间；
然后高压釜13降压并且打开，管37A，37B，49从相应的喷嘴29，27，31卸下，并且将石块3从高压釜取出并且送到聚合工作站15，在聚合工作站15处，喷嘴再次连接到另一个真空源(图中未显示)，并且再次将石块/护套组件保持在真空中，使其在室15A中保留几小时，在室15A中，使得热空气循环(例如在50℃下)以完成树脂聚合。随后，利用相应的推车将石块3返回到装载/卸载工作站1，并且将连接到其的护套25、引流层23和各喷嘴去除，并且石块已为随后的工艺，例如切割为石板、石条等做好准备。
图12A与图12类似，显示了一个相对于图12中的实施例改进的实施例。根据该改进的实施例，除了图12中显示的，管道102增加到管37和39之间，除了关闭阀，管道102还设置有减压装置106，用于减小压缩机26的压力的百分比。通过该改进的实施例，在将石块3及其护套25插入高压釜13中之后，并且在高压釜闭合(并且通过系统21，69，37，29，27在容纳石块的空间中恢复真空)之后，通过系统26，39，35加压高压釜，并且同时排除系统21，69，将管道102打开；因此，当在高压釜中达到并且保持一定压力时，在护套25中同时获得渐进加压，由于存在减压器106，护套25中的压力成比例地略低于高压釜；这促进树脂更完全地渗入处理的石块的裂纹中，而且缩短在高压釜中的整个处理步骤。适当的阀41，43和104允许在高压釜中进行所述处理步骤所需要的操作。具体地，石块将在所描述的条件下保持一段时间，所述时间可根据加压系统的特性、所使用的树脂类型和石块的尺寸改变。接下来将开始高压釜的减压步骤，在所述减压步骤过程中，必须保持护套的外部和内部之间的压力差，直到打开高压釜之前恢复真空。在所述热室中的催化步骤中，也必须保持所述真空。
参照图4到11，下面描述使用用于上述方法的气密性护套和引流层制备石块的示例。
在放置石块之前，将两块木条60放置在推车5上(图4)，其顶上具有相应的毡带62，适于防止石块在接触点碎裂。随后，以下述顺序在毡带62顶上放置：双气密性尼龙薄板25(图5)，玻璃纤维垫64(图6)，毡层66(图7)，为纬线叠放在经线上类型的塑料网68(图8)，然后是石块3(图9)。垫64、毡层66和网68形成介于护套25和石块3之间的引流和增强层23；在工作站11中，该层23还设置在石块3的侧向和上方以将其包围，并且由双层25以密封方式封装，密封其外表面上的自由边。
在将护套25卷绕在石块3周围的步骤中，供给树脂的喷嘴31连附装到其下部。该喷嘴使用环形螺母31C夹紧到护套25(见图17)，穿过护套25和引流和增强层23，并且具有与径向孔31B连通的通孔31A，以允许树脂到达由护套和石块3外表面形成的空间中。而且，喷嘴27，29附装到石块3的上部，以将护套25和石块3之间的密封空间与真空泵21连接。喷嘴27穿过护套25的两薄板(图15)，并且通过环形螺母27A附装到其上。而喷嘴29只穿过护套25的外薄板(图16)，通过其自己的环形螺母29A附装到所述护套25。滤阱70与喷嘴27，29的下表面接触(观察图15和16)，适于通过阻塞而延迟任何液体树脂从护套25和石块3之间的所述密封空间朝向真空泵进入管37A，37B(图12)。为了更安全起见，用于将树脂与泵的抽吸空气隔离的容器可安装在与真空泵连接的管37上，例如气旋分离器69(参见图12)。在一个优选实施例中，滤阱70(图13和14)由一系列叠放的正方形层形成，并且通过外围粘合带72而保持接触，如图14中所示，其中：
层74由气密性尼龙制成，在顶角处具有通孔；
层76由毡层制成；
层78由引流网制成；
层80由气密性的尼龙制成，在中心具有通孔。
以这种方式，由真空泵从护套25和石块3之间的密封空间抽吸的空气流必须沿循曲径式路径，并且经过引流毡和网，阻碍树脂朝向泵的快速流动。
应理解，附图仅显示了通过本发明实际实施例提供的示例，其在形式和布置方面可改变，而不偏离本发明所基于的构思。在所附的权利要求中的任何附图标记目的是便于参照说明书阅读，并不限制由所述权利要求所代表的保护范围。

Claims (21)

1.一种使用合成树脂来处理例如大理石、花岗岩或其他石头等的采石块的方法，通过真空泵使合成树脂渗入材料的裂纹并且使合成树脂聚合，其特征在于：
由引流和增强层(23)基本上包围石块(3)，所述引流和增强层(23)适于允许树脂在所述石块表面周围循环流动；
然后由柔性护套(25)包围石块(3)，所述护套(25)由至少一气密性塑料薄板形成，所述护套密封以在石块(3)与引流和增强层(23)周围形成密封空间；
从所述空间的顶部进行抽吸，以在其中在石块(3)周围和内部形成高度真空；
将待聚合的液体树脂供到所述空间的底部，以在密封空间内部的真空条件下覆盖石块(3)的整个表面；
在高压釜(13)内部所述密封护套(25)外部产生压力，在石块(3)内部和周围保持所述压力，至少持续到树脂已经渗入所述石块的裂纹。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述空间的顶部的抽吸通过滤阱(70)的曲径式路径实现，以防止树脂渗入抽吸管道(37)，同时确保在所述空间中的石块(3)完全浸在树脂中。
3.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，用于抑制树脂轨迹的气旋分离室(69)或类似装置插入到连接所述密封空间与真空泵(21)的抽吸口的管(37)中。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述石块(3)首先进行清洗，并且在热室(8)中通过加热到受控温度的空气的循环流动而干燥。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，聚合过程在石块(3)和护套(25)之间保持高真空度时，在加热到受控温度的特定室(15A)中完成。
6.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，在所述方法开始时，石块放置在推车(5)上，所述至少一适于形成护套(25)的薄板和引流层(23)介于石块和推车(5)之间，从而在清洗和干燥步骤之后，可完成引流和增强层(23)，使用所述薄板(25)包围石块以形成密封覆盖层，并且通过在各工作站之间移动所述推车(5)而无需在推车(5)上移动石块(3)或将石块(3)从推车(5)卸下，而进行所述方法的其他步骤。
7.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，覆盖石块(3)的所述引流和增强层(23)包括适于吸收树脂的毡板(66)。
8.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，覆盖石块(3)的所述引流和增强层(23)包括纬线叠放在经线上的网(68)，以允许树脂循环流动。
9.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，覆盖石块(3)的所述引流和增强层(23)包括玻璃纤维垫(64)，以促进树脂循环流动。
10.根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，至少当石块(3)放置在高压釜(13)内部时，沿密封覆盖层和石块之间的树脂供给路径插入充装有树脂的弹性容器(51)，以允许手动填充，从而围绕石块(3)形成均匀的树脂层。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，形成在围绕石块(3)的覆盖层(25)内部的真空压至少达到0.1巴。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在被覆盖的石块(3)的处理过程中，保持在高压釜(13)中的压力至少为8巴。
13.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在使树脂渗入带有引流层的覆盖层的操作中，树脂使用相对于环境压力的高液压头来供给。
14.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在高压釜的加压步骤中，在石块和树脂的容器内部进行渐进加压，以在高压釜的压力水平和容纳石块和树脂的空间中的较低压力之间仅保持微小的压差。
15.一种实施根据前述权利要求中一项或多项的处理石块的方法的设备，其特征在于，所述设备包括：
制备放在推车(5)上的石块(3)的工作站，完成引流和增强层(23)，使用护套(25)包围并且密封，在石块(3)和相应的护套(25)之间注入可聚合的树脂；
包括高压釜(13)的工作站(12)，所述高压釜(13)适于利用相应的推车(5)接收如此制备的至少一个石块(3)，并且使所述石块(3)经受预建立的外部压力，至少持续到树脂开始聚合；
用于完成树脂聚合的工作站(15)，包括室(15A)，室(15A)包括真空泵系统并且适于利用相应的推车接收至少一个被覆盖的石块，加热到受控温度的空气在所述室(15A)内部循环流动，同时将护套/石块组件保持于真空。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
用于通过使用高压软管喷射水而清洗石块(3)的工作站；
用于在各工作站之间移动石块(3)的系统，包括各个运输推车(5，12)；
用于将待处理的石块(3)装载到所述推车(5)上并且用于将处理过的石块卸载的工作站(1)；和
用于干燥石块(3)的工作站(7)，包括室(8)，具有循环流动的加热到受控温度的空气，在所述室(8)内部，利用相关的推车(5)放置一个或多个石块(3)。
17.根据至少权利要求15所述的设备，其特征在于，所述设备包括附装到气密性护套(25)的喷嘴(27，29)，以允许包括在所述护套和石块(3)之间的密封空间与由真空泵在其中产生真空压的管连通，设置滤阱(70)，滤阱(70)适于防止或延迟介于每一个所述喷嘴和所述空间之间的树脂通过。
18.根据至少权利要求17所述的设备，其特征在于，所述滤阱(70)由一系列叠放的层形成，包括具有外围通孔的气密性层(74)、毡层(76)、引流网层(78)、中心具有通孔的气密性层(80)，所述各层交替布置以形成从其一侧到另一侧的穿过滤阱的曲径式路径。
19.根据权利要求15及随后的权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括从高压釜(13)的加压系统(26，37，39)到达围绕待处理石块的腔的管道(102)，减压装置(106)设置在所述管道(102)中，以系统地确保高压釜(13)中的压力和待处理石块周围必须具有的有限地且成比例地较低的压力之间的有限的压差。
20.根据至少权利要求15所述的设备，其特征在于，所述设备包括可在其中调配树脂的液体树脂的容器，所述容器至少在将树脂注入待处理石块表面周围的步骤过程中被闭合且加压。
21.用于处理石块的方法和设备；如上面所述且通过附图中的示例所示。
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