CN102985614B

CN102985614B - 铺筑机

Info

Publication number: CN102985614B
Application number: CN201080067537.XA
Authority: CN
Inventors: 马宇尘
Original assignee: Empire Technology Development LLC
Current assignee: Empire Technology Development LLC
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2030-08-19
Also published as: US20140030019A1; CN102985614A; US20120107046A1; WO2012022039A1; US8662789B2; US8579543B2

Abstract

一种铺筑(100)机包括：包封的熔炉(113)，用于熔化无机铺筑材料(130)；以及用于携带熔炉(113)的车架。熔炉(113)包括：加热室(202)，用于容纳铺筑材料(130)；加热器(201)，用于将加热室(202)加热到大于1600℃的温度以熔化铺筑材料(130)；以及出口(207)，用于排放熔化的铺筑材料(132)以形成铺筑道路表面。

Description

铺筑机

背景技术

除非另有声明，这一部分中描述的材料并非相对于该申请中的权利要求是现有技术，并且并非由于包括在这一部分中而就承认其是现有技术。

铺筑道路是基础设施的重要部分。柏油、沥青和其他石油衍生物通常用作铺筑材料。石油衍生的铺筑材料并非总是可本地获得并且通常必须运输到需要它们的地方。因此这是不经济的，并且在一些情况下使用石油衍生铺筑材料不是环境友好的。石油也正在耗尽。因此，需要找到替代的铺筑材料和铺筑方法。

发明内容

在本公开的一个或多个实施例中，铺筑机包括包封的熔炉，用于熔化无机铺筑材料和用于携带熔炉的车架。熔炉包括：加热室，用于容纳铺筑材料；加热器，用于将加热室加热到大于1600℃的温度以熔化铺筑材料；以及出口，用于排放熔化的铺筑材料以形成铺筑道路表面。

在本公开的一个或多个实施例中，一种铺筑方法包括：沿路径移动；在移动的同时，用至少1600℃的温度熔化无机铺筑材料；以及将熔化的铺筑材料沿路径涂覆在表面上。

以上概述只是示例性的而绝不是限制性的。除了上述示例性的方案、实施例和特征之外，另外的方案、实施例和特征通过参考附图和以下详细描述将变得清楚明白。

附图说明

在附图中：

图1示出了示例性铺筑机的透视图；

图2示出了图1的铺筑机中的示例性熔炉的截面图；

图3示出了用于形成路面的由熔化的铺筑材料构成的示例性图案；

图4示出了用于形成另外的铺筑材料的加固结构的由熔化的铺筑材料构成的示例性图案；

图5示出了图1的铺筑机中的示例性预加热器的透视图；

图6示出了图1的铺筑机中的空气喷嘴的示例性阵列的透视图；以及

图7示出了另一种示例性铺筑机的一部分的截面图，

所有这些装置都根据这里描述的至少一些实施例设置。

具体实施方式

在以下详细说明中，参考了作为详细说明一部分的附图。在附图中，类似符号通常表示类似部件，除非上下文另行指明。具体实施方式部分、附图和权利要求书中记载的示例性实施例并不是限制性的。在不脱离在此所呈现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，且可以进行其他改变。应当理解，在此一般性记载以及附图中图示的本公开的各方案可以按照在此明确和隐含公开的多种不同配置来设置、替换、组合、分割和设计。

该公开尤其针对涉及利用无机铺筑材料来铺筑道路的系统、设备、方法和技术。

代替使用必须运送到施工现场的非本地铺筑材料，使用作为要铺筑表面的一部分的本地材料(例如沙子、土壤和砾石)作为无机铺筑材料。无机铺筑材料在高温下熔化，以在固化之后形成部分或整个道路表面。除了铺筑道路之外，无机铺筑材料也可以用于形成沟渠、排水沟、水坝、堤岸和其他民用结构。沙子作为无机铺筑材料尤其引人关注，因为沙子在沙漠和海滨地区非常丰富，在这些地方经常不得不固定沙子。

图1示出了本公开的一个或多个实施例的示例性铺筑机100的透视图。铺筑机100包括车架110，车架110通过与铺筑机100一体的或者与铺筑机100独立的牵引车120进行牵引。车架110包括能量供应源111、供能缆线112、熔炉113、铺筑材料入口114、铺筑材料导管115、铺筑材料出口116和车轮117。在图中还示出了铺筑材料130和熔化的铺筑材料132。

铺筑材料130进入铺筑材料入口114，在铺筑材料导管115中行进，并且进入熔炉113。铺筑材料入口114可以包括具有挖掘装置的进料器，挖掘装置从铺筑机100旁边的地面收集铺筑材料130。铺筑材料导管115可以包括传送装置，传送装置将铺筑材料130传送至熔炉113。

熔炉113熔化铺筑材料130。在一个或多个实施例中，熔炉113具有等离子体加热器，等离子加热器供热以熔化铺筑材料130。替代地，熔炉113具有另一类型的加热器，例如矿物燃料供能加热器、太阳能加热器、电加热器或核能加热器。能量供应源111经由供能缆线112向熔炉113中的加热器供应电能或矿物燃料。

熔炉113通过铺筑材料出口116排放熔化的铺筑材料132以形成铺筑道路表面。尽管并未示出，铺筑机100可以包括刮板或滚筒，刮板或滚筒跟随铺筑材料出口116，以平整熔化的铺筑材料132。车轮117使得铺筑机100可以在各种地形上行进。替代地，铺筑机100可以配备有履带。

在操作中，铺筑机100在要铺筑的路径上行进。通过铺筑材料入口114收集铺筑机100附近的铺筑材料130，并且将其送至熔炉113。从铺筑材料出口116将熔化的铺筑材料132卸到路径上以形成铺筑道路表面。

铺筑材料130可以是沿铺筑路径的一种或多种无机材料，例如沙子、土壤和砾石。这些无机材料具有比石油衍生铺筑材料高得多的熔化温度。沙子的主要成分是二氧化硅，二氧化硅具有约1750℃的熔点。土壤和砾石的主要成分是硅的氧化物(SiO₂)、铁的氧化物(Fe₂O₃、Fe₃O₄)、铝的氧化物(Al₂O₃)、镁的氧化物(MgO)、钙的氧化物(CaO)、其他氧化物及其硅化物和/或磷酸盐。Fe₂O₃、Fe₃O₄、Al₂O₃、MgO、CaO的熔点分别是约1565℃、1538℃、2050℃、2852℃和2580℃。通常，熔炉113在大约从铺筑材料130中成分的最低熔化温度到最高熔化温度的范围内(例如，从1600至2900℃)的温度下操作。当熔炉113在该范围的下端操作时，并非铺筑材料130的所有成分都熔化，而是嵌入到所得到的铺筑道路表面。这可以有助于节能。

在一个或多个实施例中，摆放加固钢筋(“钢筋”)结构并且用熔化的铺筑材料132覆盖。可以通过热阻外壳保护保护钢筋结构免受熔化的铺筑材料132影响。

在一个或多个实施例中，向铺筑材料130起泡成分以向熔化的铺筑材料132提供气泡状结构。起泡成分可以用于减小原料消耗，并且调节熔化的铺筑材料132的密度以及增加其柔性。合适的起泡成分是石灰石，当石灰石熔化时释放二氧化碳以在熔化的铺筑材料132中形成气泡状结构。替代地，可以向熔化的铺筑材料132添加空气。

在一个或多个实施例中，将熔化的铺筑材料132在熔炉113中重复地机械搅拌。这可以有助于使熔化的铺筑材料132在固化时得以强化。替代地，超声搅拌机、吹风机或熔炉113内的不均匀加热可以用于混合熔化的铺筑材料132。

图2示出了本公开的一个或多个实施例的图1的铺筑机中的示例性熔炉113的截面图。熔炉113包括加热器201、加热室202、内壁203、外壁204、绝热层205、铺筑材料入口206、铺筑材料出口207和铺筑材料出口阀208。在图中还示出了铺筑材料130和熔化的铺筑材料132。

加热器201通过供能缆线112(图1)与能量供应源111(图1)相连。如上所述，加热器201可以是等离子体加热器，包括等离子体发生器、气体送料器和喷嘴。存在用于产生等离子体的若干电学和化学方法，例如通过DC电弧放电、AC工频(power frequency)放电、高频感应放电、低压放电和燃烧方法。在电弧等离子体发生器、工频电弧等离子体发生器、高频感应等离子体发生器、低压等离子体发生器和燃烧等离子体发生器中，通常采用电弧等离子体发生器、高频感应等离子体发生器和低压等离子体发生器。在本公开的一个或多个实施例中，采用高频感应等离子体发生器。高频感应等离子体发生器具有感应线圈而非电极，因此不具有电极老化问题。当然，其他类型的等离子体发生器也是可用的。加热器201熔化铺筑材料130以在加热室202中形成熔化的铺筑材料132。

加热室202由内壁203和外壁204包封。内壁203和外壁204在熔炉113的操作温度下耐热的。用于内壁203和外壁204的合适材料可以包括金属、金属合金、镁质石灰石砖、锆砖和刚玉砖。内壁203和外壁204之间的绝热层205减小了从加热室202的热损失。绝热层205可以是真空或者合适的绝热材料。

铺筑材料入口206将铺筑材料130供给到加热室202中。从铺筑材料出口207排放熔化的铺筑材料132。铺筑材料出口阀208控制熔化的铺筑材料132从铺筑材料出口207的排放速率。熔炉113的铺筑材料出口207与铺筑机100(图1)的铺筑材料出口116(图1)相连。

图3示出了本公开的一个或多个实施例的用于形成铺筑道路表面的由熔化的铺筑材料132构成的示例性图案300。图案300包括熔化的铺筑材料132的精细实质上平行线。线的小尺寸使得熔化的铺筑材料132能够迅速固化。为了形成这种图案，铺筑材料出口116较小，并且在铺筑机100逐渐向前移动时来回机械移动。当然，可以产生诸如Z字形之类的其他图案。

图4示出了本公开的一个或多个实施例的用于形成另外的铺筑材料的加固结构的由熔化的铺筑材料132构成的示例性图案400。图案400包括：实质上平行条的下层401，所述平行条沿第一方向对齐；以及实质上平行条的上层402，所述平行条沿与第一方向实质上垂直的第二方向对齐。为了形成这种图案，铺筑材料出口116沿第一方向来回机械移动以形成下层401。在下层401固化之后，铺筑材料出口116沿第二方向来回机械移动以形成上层402。在上层402固化之后，在图案400上涂覆另外的铺筑材料。向加固混凝土中的钢筋结构那样，图案400增加了铺筑道路表面的强度和耐久性。

图5示出了本公开的一个或多个实施例的用于图1的铺筑机100的示例性预加热器500的透视图。预加热器500包括入口501、热交换器502和出口503。热交换器502可以是导热袋。通过入口将铺筑材料130供给至热交换器502中。热交换器502与从铺筑材料出口116(图1)排放的熔化的铺筑材料132接触，以回收和循环利用热。铺筑材料130在热交换器502中被加热，然后通过出口503移走。预加热器500可以位于铺筑材料入口114(图1)之前或者形成铺筑材料导管115(图1)的一部分。在其他实施例中，热交换器502也可以与加热室202(图2)或者铺筑材料出口207(图2)热耦合，以回收和循环利用热。

在本公开的一个或多个实施例中，铺筑机100包括图案形成设备，所述图案形成设备在熔化的铺筑材料132上形成所需的图案。图案有助于增加铺筑道路表面上的车辆牵引力。铺筑机100可以在熔化的铺筑材料132上拖动图案形成设备。例如，图案形成设备可以是配置有凸起、凹陷或其他图案的平板、刮板或滚筒。

在一些实施例中，图案形成设备可以与预加热器500一体。例如，热交换器502的下侧可以包括凸起或凹陷。当热交换器502在熔化的铺筑材料132上移动时，凸起或凹陷在铺筑道路表面上刻下了图案。

图6示出了本公开的一个或多个实施例的图1的铺筑机100的空气喷嘴600的示例性阵列的透视图。空气喷嘴600用作图案形成设备。空气喷嘴600位于铺筑材料出口106(图1)之后。空气喷嘴600在熔化的铺筑材料132固化之前在熔化的铺筑材料132的顶部表面上喷射空气猝发。空气猝发在铺筑道路表面上产生所需的图案603，例如点状图案、线型图案或者其他类似图案。图案603增加了铺筑道路表面上的车辆牵引力。

图7示出了本公开的一个或多个实施例的示例性铺筑机700的透视图。铺筑机700包括熔炉710和牵引车(未示出)。熔炉710具有等离子体加热器711、加热室712、绝缘壁713、一体的入口/出口714和车架715。铺筑机700还可以包括图中未示出的用于车架715的车轮和用于等离子体加热器711的能量供应源。在图中还示出了铺筑材料130。

加热室712通过绝缘壁713分离。等离子体加热器711位于加热室712上方。替代地，可以使用如上所述的其他合适类型的加热器。一体的入口/出口714形成了加热室712的底部开口。

将熔炉710向下压到铺筑材料130中，使得加热室712通过一体的入口/出口714容纳铺筑材料130。等离子体加热器711加热加热室712中的铺筑材料130。在铺筑材料130熔化之后，熔炉710升起并且移动至要铺筑的下一个位置。

铺筑机700的牵引车可以具有用于降低和升起熔炉710的机械臂。铺筑机700也可以包括上述平整设备和图案形成设备。

本公开所述的主题有时说明不同部件包含在不同的其他部件内或者不同部件与不同的其他部件相连。应当理解，这样描述的架构只是示例，事实上可以实现许多能够实现相同功能的其他架构。在概念上，有效地“关联”用以实现相同功能的部件的任意设置，从而实现所需功能。因此，这里组合实现具体功能的任意两个部件可以被视为彼此“关联”从而实现所需功能，而无论架构或中间部件如何。同样，任意两个如此关联的部件也可以看作是彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所需功能，且能够如此关联的任意两个部件也可以被视为彼此“能可操作地耦合”以实现所需功能。能可操作地耦合的具体示例包括但不限于物理上可连接和/或物理上交互的部件，和/或无线交互和/或可无线交互的部件，和/或逻辑交互和/或可逻辑交互的部件。

至于本文中任何关于多数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以从多数形式转换为单数形式，和/或从单数形式转换为多数形式，以适合具体环境和应用。为清楚起见，在此明确声明单数形式/多数形式可互换。

本领域技术人员应当理解，一般而言，所使用的术语，特别是所附权利要求中(例如，在所附权利要求的主体部分中)使用的术语，一般地应理解为“开放”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”等)。本领域技术人员还应理解，如果意在所引入的权利要求中标明具体数目，则这种意图将在该权利要求中明确指出，而在没有这种明确标明的情况下，则不存在这种意图。例如，为帮助理解，所附权利要求可能使用了引导短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求中的特征。然而，这种短语的使用不应被解释为暗示着由不定冠词“一”或“一个”引入的权利要求特征将包含该特征的任意特定权利要求限制为仅包含一个该特征的发明，即便是该权利要求既包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”又包括不定冠词如“一”或“一个”(例如，“一”和/或“一个”应当典型地被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；在使用定冠词来引入权利要求中的特征时，同样如此。另外，即使明确指出了所引入权利要求特征的具体数目，本领域技术人员应认识到，这种列举应典型地解释为意指至少是所列数目(例如，不存在其他修饰语的短语“两个特征”典型地意指至少两个该特征，或者两个或更多该特征)。另外，在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。

根据之前的描述，应认识到，在此为说明的目的已经公开了本公开的多个实施例，并且在不脱离本公开的范围和精神的前提下可以做出多种改变。因此，这里所公开的多个实施例不是限制性的，本公开的真实范围和精神由所附权利要求表征。

Claims

1.一种铺筑机，包括：

包封的熔炉，用于熔化无机铺筑材料，所述熔炉包括：

加热室，用于容纳铺筑材料；

进入加热室的入口；以及

离开加热室的出口，用于排放熔化的铺筑材料；

加热器，用于将加热室加热到大于1600℃的温度；以及

车架，用于携带熔炉和加热器，

其中入口和出口成一体，用于供给铺筑材料以及排放熔化的铺筑材料，所述熔炉被构造成向下压到铺筑材料中，使得加热室通过一体的所述入口和所述出口容纳铺筑材料，加热器加热加热室中的铺筑材料，在铺筑材料熔化之后，所述熔炉升起并且移动至要铺筑的下一个位置，并且

一体的所述入口和所述出口形成所述加热室的底部开口。

2.根据权利要求1所述的铺筑机，其中加热器是等离子体加热器。

3.根据权利要求2所述的铺筑机，其中等离子体加热器包括等离子体发生器、气体送料器和喷嘴。

4.根据权利要求3所述的铺筑机，其中铺筑材料是沙子。

5.根据权利要求1所述的铺筑机，还包括刮板，用于平整熔化的铺筑材料。

6.根据权利要求1所述的铺筑机，还包括与车架相连的牵引车，其中铺筑机是自推进的。

7.根据权利要求1所述的铺筑机，其中加热器从包括以下项的组中选择：矿物燃料供能加热器、太阳能加热器、电加热器和核能加热器。

8.根据权利要求1所述的铺筑机，其中铺筑材料包括以下材料中的至少一种：硅的二氧化物、铁的氧化物、铝的氧化物、镁的氧化物、钙的氧化物、及其硅化物和磷酸盐。

9.一种利用权利要求1的铺筑机进行铺筑的铺筑方法，包括：

沿路径移动；

在移动的同时，用至少1600℃的温度熔化无机铺筑材料；以及

将熔化的铺筑材料沿路径涂覆在表面上。

10.根据权利要求9所述的方法，其中熔化包括产生等离子体以熔化铺筑材料。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在移动的同时，提取位于路径旁的铺筑材料。

12.根据权利要求11所述的方法，其中铺筑材料是沙子。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在熔化另外的铺筑材料之前，利用从表面上的熔化的铺筑材料回收的热来预加热所述另外的铺筑材料。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在熔化另外的铺筑材料之前，利用从熔化铺筑材料回收的热来预加热所述另外的铺筑材料。

15.根据权利要求9所述的方法，其中熔化包括使用以下之一：矿物燃料供能加热器、太阳能加热器、电加热器和核能加热器。

16.根据权利要求9所述的方法，其中铺筑材料包括以下材料中的至少一种：硅的二氧化物、铁的氧化物、铝的氧化物、镁的氧化物、钙的氧化物、及其硅化物和磷酸盐。

17.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在移动的同时，沿一个或多个方向来回地排放熔化的铺筑材料。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

在熔化的铺筑材料上涂覆另外的熔化的铺筑材料，其中所述熔化的铺筑材料用作加固结构。

19.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在熔化的铺筑材料的顶部表面形成图案。