CN108138452A - 具有耐环境芯的垫构造 - Google Patents

Abstract

一种垫，包括：非木料芯，其为垫提供强度和刚性，并且包括片材、细长部件、框架、隔室、或其组合结构；以及至少一个外层，其与所述芯相联并由通常由木料或工程木料制成的细长部件构成。所述芯和所述外层是一体的或连接在一起，并且所述芯的结构由一种或多种耐环境材料制成，从而在遭受雨雪或最终使木料劣化的其它天气条件时提供更长的使用寿命。所述垫具有能够承受至少500至800psi，甚至1000psi的负荷而不会使所述芯永久变形的负荷能力。缓冲器优选设置在所述垫的侧面上，以保护其不会因所述垫的运输或安装而损坏。

Description

具有耐环境芯的垫构造

背景技术

本发明涉及一种用于在地面完整性特性差的区域构造道路和设备支撑面的可重复使用系统。更具体地，本发明涉及一种耐用垫系统，其可以互相连接以形成道路和/或设备支撑面。更具体地，本发明涉及一种可重复使用垫系统，其可以方便快捷地单层设置，以形成道路和/或设备支撑面，并且可以在之后轻松移除并储存，直到再次需要时。

本领域已知的用于该用途的垫可以通过德克萨斯博蒙特的Quality Mat公司获得。在偏远及不稳定的环境中，通常没有稳定的道路(或任何道路)，因此会通过沿期望路径对准板条、板材或垫来组装临时道路。垫为各种建设项目提供临时结构，同时也用于环境或灾害清理项目。卡车或其它设备可以从这些垫上驾驶通过，设备可以存放在这些垫上，或者可以在不稳定、柔软或潮湿的地面或遭受损坏的地区通过提供相对平坦且稳定的表面而形成营地。

虽然常规木垫可以以合理的成本提供有效服务，但木芯通常是由白橡木构成，会随着时间推移因潮湿所导致的木料逐渐腐烂退化而劣化。这会导致垫被丢弃，因为与垫的上下层上所用的其它一些材料不同，芯无法在不基本上做一个全新垫的情况下进行替换。

此外，常规起重机垫通常是4英尺宽，使用8×8英寸至12×12英寸、长度长达40英尺的梁，使用橡木梁且优选白橡木梁，因为这种材料能够提供成本合理、使用寿命长、性能可接受的垫。这类垫也可以从德克萨斯博蒙特的Quality Mat公司获得。这些垫经常被称为木垫(timber mat)或起重机垫，通常使用按设计需求成形并切割长度的原生木料。但是，由于气候条件及其它环境因素的影响，能够生产如此大尺寸和长度梁的树木减少，因而难以获得合适数量的梁以制作大量垫。

因此，需要用于起重机垫构造的替代物，以节约垫中所需的木梁量。此外，可以考虑作为替代物的材料需要具备必要的物理特性，从而能够经受严苛的户外条件并支撑重型设备。当然，成本也是确定替代材料选择的一个因素，因为制造比木垫贵很多倍的垫是不划算的。

因此，需要改进这些类型的垫构造以提供更长的使用寿命并节约自然资源，而本发明的工业垫现在就满足了这些需求。

发明内容

本发明提供一种垫，其包括为所述垫提供强度和刚性的芯结构。所述芯结构设置为一个或多个构件，包括片材、多个细长部件、框架、多个隔室、或其组合。所述芯结构的这些构件均由耐环境的非木材料构成。所述垫还包括至少一个外层，所述外层通过其它构件直接或间接附接至所述芯结构，所述外层具有与所述芯结构的长度和宽度大体对应的长度和宽度，并形成所述垫的上表面和/或下表面。所述至少一个外层包括多个细长部件，其中，所述外层的细长部件由木料、工程木料、热塑性、热固性塑料或弹性体材料制成，至少一个外层的细长部件的材料不同于所述芯的结构构件的材料。因此，所述外层的构件提供垫的耐磨损性、耐磨耗性和耐滥用性，并且可移除地附接至芯构造，从而可以在所述外层的构件损坏时将其替换，同时保护所述芯结构不会劣化，以重复利用以形成在所述外层中具有替换构件的垫。

用于芯结构的结构构件的耐环境材料可以从处理木料、金属、弹性体材料、热塑性材料、热固性材料或其组合中选择。芯结构是垫的必要构件，其设计为用于在垫开始使用时以及使用一段时间后为垫提供足够的强度和刚性，其原因在于耐环境材料可以反复经受雨雪条件而不会劣化或退化。

一个外层形成垫的上表面，同时另一外层形成垫的下表面。可选地，可以提供包括片材、多个细长部件或其组合形式的一个或多个构件的附加层，用于将外层附接至芯结构。优选地，外层通过螺栓可移除地直接或间接附接至芯结构。外层的构件通常具有约1.6Mpsi的模量。

在优选布置中，芯结构的结构构件包括由热塑性或热固性塑料材料构成的细长部件、由热塑性或热固性塑料材料构成的实心或带孔板或片材(即，其中包含随机或有序排列的一组开口或孔洞)，并且提供两个外层：一个外层包括由木料或工程木料构成的多个细长部件，所述外层形成垫的上表面；另一外层形成垫的下表面并且包括细长部件、实心或带孔板或片材结构或网格或栅格形式的热塑性、热固性塑料或弹性体材料，网格和栅格形式为带孔板或片材结构的具体实施例。

本发明的另一实施例涉及一种用于延长包括木料构件的工业垫的使用寿命的方法。该方法包括将所述工业垫构造为具有向垫提供强度和刚性的芯结构，其中，所述芯结构设置为一个或多个结构构件，包括片材、多个细长部件、框架、多个隔室、或其组合，并且其中，所述芯结构的构件由耐环境的非木材料构成；提供至少一个可移除外层，其通过其它构件直接或间接地附接至所述芯结构，所述外层形成所述垫的上表面和/或下表面，其中，所述至少一个可移除外层包括由木料、工程木料、热塑性、热固性塑料或弹性体材料构成的细长部件，以提供所述垫的耐磨损性、耐磨耗性和耐滥用性，至少一个外层的所述细长部件的材料不同于所述芯结构的结构构件的材料。之后，该方法包括通过移除一个或多个损坏或劣化的细长部件，同时重复利用受保护且未劣化的所述芯结构，形成在所述外层中具有替换的细长部件或其它构件的更新垫，替换在使用中损坏或劣化的所述外层的细长部件来更新垫。

在该方法中，外层的构件可以通过螺栓布置附接至垫，从而可以通过松开螺栓布置移除。接下来，利用同一螺栓布置将替换构件附接至芯结构。

此外，垫可以设置有位于芯结构的纵向侧上、由木料或塑料材料制成的梁或缓冲部件，以保护芯结构不会因垫的运输或安装而损坏，其中，梁或缓冲部件也可以可选地设置在芯结构的端部上。梁或缓冲部件也可以构造为能够可移除地附接至芯结构，从而可以在损坏时将其替换以形成具有替换梁或缓冲部件的新垫。

本发明的垫通常设计为提供足够的负荷能力：全支撑垫(正确安装在准备得当的地面上)必须能够铺在12英寸直径的表面上承受10吨的负荷，而垫的垫特性不劣化或垫不会永久变形。当正确安装在准备得当的地面上时，根据支撑结构的具体构造，支撑结构可以具有约500和800psi至最高1000psi之间的抗压溃性。这样可以在大型车辆或设备在垫上移动或放置在垫上时提供抗压性，并避免芯结构永久变形。

芯结构可以是由金属、热塑性材料或热固性材料制成的多个细长管状部件中的任意一个，其中，每个管状部件由相同或不同材料构成，是中空或实心的，或为独立部件或结合在一起形成整体构件。热塑性、热固性、弹性体或聚烯烃材料可以作为片材存在或存在于实心或蜂窝结构中。蜂窝结构可以具有封闭或开放的小室(cell)。可选地，蜂窝结构的小室可以设置有填充材料，以增加垫的重量并控制、排除或提供液体吸收。如果需要，当芯结构的开放小室设置有填充材料时，可以包括上下片材以帮助将填充材料保持在小室内。

本发明的另一实施例涉及一种具有顶表面和底表面的起重机垫，包括：具有顶表面、侧表面和底表面的第一侧梁和第二侧梁；非木料支撑结构，其位于所述第一侧梁和所述第二侧梁之间并且连接所述第一侧梁和所述第二侧梁；多个连接杆，其将所述侧梁附接至所述支撑结构，其中，所述连接杆穿过所述梁和所述支撑结构的侧面；以及多个第一细长部件，其附接至所述支撑结构的上部。所述支撑结构具有上部、下部和侧部、低于侧梁高度的高度、宽度和长度，其中，所述第一和第二纵向部件通过多个横向部件连接在一起。

垫的顶表面大体平坦且由梁和/或多个第一细长部件的顶表面形成。垫可以包括多个第二细长部件，其附接至支撑结构的下部。垫的下表面可以是大体平坦的且由梁和/或多个第二细长部件的底表面形成。

连接杆通常包括穿过侧梁和支撑芯的螺栓。优选地，梁和纵向部件包括管状套筒，以便于螺栓从中穿过以组装垫。多个第一和第二细长部件通常厚度相同，其中，优选地，每个连接杆分别包括车身螺栓螺母布置，其中，螺栓在侧梁的中央区域穿过套筒和支撑结构的纵向部件，并且通过螺母固定就位。

梁通常具有介于约1×6英寸至约24×24英寸之间，或介于约6×6英寸至约16×16英寸之间的宽度和高度尺寸；第一和第二纵向部件通过间距为约10英寸至约30英寸的横向部件连接在一起；连接杆的间距为约3英尺至约6英尺；并且垫具有介于约4英尺至约8英尺之间的宽度，以及介于约4英尺至约60英尺之间的长度。

在一个优选实施例中，侧梁可以由实心切割木料、工程木材或热固性塑料制成，其中，第一和第二纵向部件构造为用于与侧梁接触的平板、I形梁或矩形或C形梁。横向部件可以构造为平板以及I形梁或C形梁，同时多个细长部件为由实心切割木料、工程木材或热固性塑料制成的板。细长部件螺栓连接至支撑结构。

支撑结构的第一和第二纵向部件及多个横向部件通常形成框架，其中，垫的宽度在4英尺至8英尺之间；并且支撑结构的宽度为一个侧梁宽度的约2至8倍，垫的宽度为一个侧梁宽度的约4至12倍。

侧梁一般具有相同尺寸并且附接至支撑结构以将其上表面设置在支撑结构上方约1.5至3英寸的位置，其中，多个第一和第二细长部件的厚度为约1.5至3英寸，以提供垫大体平坦的上表面和下表面。

为了提供用于相邻结合垫的互锁结构，垫的第一侧梁的尺寸设计为提供垫约一半的高度，其中，第一侧梁附接至支撑结构的上部替代地或额外地，第二侧梁的尺寸可以设计为提供垫的一半高度，并在更低的位置附接至支撑结构的第二侧面。为了稳定某些垫，在第一垫的第一侧梁下方设置与第一梁尺寸相同的第一附加梁，并且在另一垫的第二侧梁上设置与第二梁尺寸相同的第二附加侧梁以提供接合结构的大体平坦的上表面和下表面，并稳定接合结构的最外侧。

本发明的另一实施例涉及一种垫，其包括具有纵向侧和端侧的框架或梯子结构形式的支撑结构，其中，所述支撑结构构造为支撑或允许其它构件的附接，从而形成所述垫。所述垫包括附接在所述支撑结构之上和/或之下的附加细长部件层，用于形成所述垫的上表面和/或下表面。所述垫还包括缓冲部件，其可移除地至少附接至所述框架或梯子结构的纵向侧，以避免因所述垫在运输或安装过程中的侧面碰撞而造成损坏。所述缓冲器由塑料或弹性体材料制成，并且具有提供外表面的形状，所述外表面延伸至所述支撑结构侧面之外并且具有足够压缩性以吸收冲击和震动，从而保护所述支撑结构。所述缓冲部件可以移除，从而可以在损坏时将其替换，进而使所述支撑结构及上细长部件层和下细长部件层可以重复利用。此外，上细长部件层和下细长部件层也可以在必要时进行替换，同时耐环境支撑结构可以重复利用。

支撑结构的纵向侧可以包括I形梁，I形梁具有面向开放腔的外侧，附接至I形梁的缓冲器适配在I形梁腔内。替代地，支撑结构的纵向侧可以包括具有平坦外侧表面的梁，其中，缓冲器通过附加部件或唇设置为邻近纵向侧，附加部件或唇使缓冲器抵靠梁的平坦外侧表面保持就位。本文还公开了其它缓冲器实施例。

在另一优选实施例中，支撑结构由钢或中空、填充中空或实心玻璃纤维增强热固性塑料材料矩形管部件构成，并且细长部件由木料、工程木料或热塑性或热固性塑料材料制成。而且，支撑结构的开放区域可以设置有下述之一或组合：木板，其为垫提供更大重量、更高压缩强度或坚固性，其中，木板的芯构造为适配在支撑结构的开口内并且通过螺栓连接在一起，从而不会在垫内四处移动；位于支撑结构的开放区域内的再生橡胶轮胎材料、沙或其它颗粒或固体填充材料，其中，通过固定至支撑结构顶部和底部的网格、筛网或薄片将颗粒填充材料在支撑结构内保持就位；或位于支撑结构的开放区域内的泡沫或挤出聚合材料。

为防止垫因运输或安装而损坏，垫可以包括位于至少芯结构的纵向侧上的保护部件，以防止芯结构因垫的运输或安装而损坏。这些保护部件可以是由木料或塑料材料制成的梁或缓冲器，并且也可以设置在芯结构的前端和后端。

当设置有保护部件时，优选实施例可以包括：框架，其构造为支撑芯垫并提供围绕芯垫的周边；保护芯的上下表面的上下层。有利地，框架包括钢制I形梁，并且缓冲器容纳在I形梁的外腔中。替代地，框架是由玻璃纤维增强塑料矩形管部件制成的箱形框架，并且缓冲器位于每个箱形框架部件的外侧上。缓冲器可以延伸至垫的顶表面和底表面上。替代地，通过与垫的上层和下层相联的唇部件将缓冲器保持就位。如果需要，唇部件可以与垫的上层和下层一体形成。

缓冲器一般构造为具有较窄的上下轮廓及较宽的中间轮廓，以适应与垫的附接，其中，上层和下层由塑料或弹性体材料制成。如果需要，箱形框架部件可以由嵌入物填充，如模制固体、泡沫或球粒材料。简便起见，箱形框架结构由朝外相邻设置的木结构保护。芯可以是模制固体或泡沫材料，或者可以由橡木制成。

当支撑结构包括钢制部件时，为了抬起并移动垫，提供直接与钢制部件直接相连的提升元件，包括D形环、O形环、链或线缆，以允许将垫提升至高处。此外，为了提高垫的耐环境性，可以对支撑结构的钢制部件进行涂覆或喷涂。

最后，所述垫可以包括：一个或多个射频识别(RFID)标签，用于在库存系统中或租用时监测所述垫；发光元件，其嵌入细长部件中，以提供光辅助在夜晚或因天气条件不好导致白天较暗时使用所述垫；或颜色编码，用于识别所述垫的构造或识别针对特定客户、最终用途的垫，或指示所述垫已被租用或出租。

附图说明

附图提供本发明的更多附加细节，其中：

图1为本发明的垫的一个实施例的分解图，其包括由玻璃纤维增强聚酯梁构成的芯结构和外木板层；

图2为图1所示的垫中使用的增强聚酯梁的侧视图；

图3为图1所示组装垫的视图；

图4为本发明的垫的另一实施例的透视图，示出用于芯的开放小室蜂窝结构；

图5为本发明的垫的另一实施例的透视图，示出用于芯结构的开放小室六边形蜂窝结构，并且存在用于将颗粒填充物保持在小室内的附加片形部件；

图6为所有侧面上均包括钢制I形梁框架、木料表层、泡沫芯结构和缓冲器的垫的分解图；

图7为所有侧面上均包括钢制I形梁框架、聚合物表层、泡沫芯和缓冲器的垫的分解图；

图8和9为所有侧面上均包括玻璃纤维增强管截面框架、聚合物表层、与所述表层互锁的泡沫芯结构和缓冲器的垫的分解图；

图10为包括玻璃纤维增强管截面框架、木板、层压橡木芯结构和保护管截面的橡木外缘构造的垫的分解图；

图11为包括金属框架、上木板和下木板以及木缓冲器的垫的分解图；

图12为根据本发明的垫的另一实施例的透视图；

图13为图12所示垫的分解图，示出其中存在的各种构件；

图14为用于图12所示垫的支撑结构的透视图；

图15为根据本发明的垫的又一实施例的透视图；

图16为用于图15所示垫的支撑结构的局部横截面图；

图17为用于图12所示垫的某些周边构件的视图；

图18为根据本发明的起重机垫或管道垫的透视图；

图19为图18所示起重机垫或管道垫的分解图；

图20为具有钢制框架和木块芯的互锁垫的分解图；

图21为图20所示的构造垫的视图，其中部分角部被移除以示出焊接框架和芯结构；

图22为具有由玻璃纤维增强热固性材料制成的栅格的互锁垫的分解图；以及

图23示出图22所示的组装垫。

具体实施方式

本发明提供一种改进垫，由于具有由耐环境材料制成的芯结构，该改进垫具有更好的耐环境性。术语“耐环境材料”是指与此类垫中通常使用的常规木料如白橡木相比，不会因水、湿度或其它环境条件而劣化的材料。该术语包括本文所公开的热塑性材料和热固性材料，以及弹性体，甚至包括钢、铝或不锈钢等金属。虽然钢在湿度或水分条件下确实会生锈，但这不认为是材料的劣化，因为这是一种表面现象，不会影响材料的物理特性，只会破坏其表面外观。为了避免这种情况，可以对钢构件进行涂覆或喷涂，以提供更好的外观甚至可以进一步提高其耐环境性。在某些条件下，处理木料比未处理木料更能抵抗腐烂和劣化，具有改进的抗腐烂性，因而可以将其视为耐环境材料。

本发明提供许多不同的垫，每种垫均包括耐环境芯，并且包括位于垫的顶表面和/或底表面上的可替换细长部件，如木板、塑料板或弹性体板。这些部件可以在磨损或损坏时进行替换，而耐环境芯则可以重复利用并设置新的细长部件。芯通常由钢构件、热塑性部件、热塑性单元和热固性栅格构成。

与常规垫相比，本发明的新改进工业垫提供更多优势。一方面，使用非木制支撑结构可以节约原生木资源，否则就要砍伐以提供构造垫所需要的长梁。现在，最多只使用木侧梁，垫的其余宽度由支撑结构提供。此外，在优选布置中，支撑结构与侧梁的高度不同，从而允许其它更薄的细长部件施加至支撑结构的顶部和底部，进而使垫的上表面和下表面大体一致。这些部件可以是木制的，但长度更短，横截面更窄。

垫的木制部件优选由硬木制成，如白橡木、红橡木、山毛榉木、山胡桃木、美洲山核桃木、梣木或其组合。此外，也可以使用本文所述的工程木料。处理松木成本低、容易获得，可以用作填充材料。

在其它实施例中，使用一般为拉挤成型形式的玻璃纤维增强热固性树脂作为侧梁和细长部件，这样基本不必使用任何木料作为垫的芯结构内的结构构件。这进一步节约了原木资源。如本文所述，如果必要或需要，木料或其它材料可以用作芯结构内的填充物，以将原本需要作为废料丢弃的材料循环利用，因为这些构件仅仅用来提供垫的重量而非强度。

术语“玻璃纤维增强热固性塑料材料”或“玻璃纤维增强塑料”是指一般用玻璃纤维或其它类型的纤维强化材料，如碳、芳族聚酰胺、玄武岩(basalt)或其它纤维材料强化过的热固性材料。热固性材料通常为聚酯、环氧基树脂、乙烯基酯或苯酚甲醛树脂。这些材料及满足该定义的等同材料是本领域技术人员所熟知的。

使用非木制支撑结构使得该构件可以在侧梁或细长部件因使用并暴露在严酷的环境条件下而损坏或劣化时重复利用。通过使用更稳定、耐环境的材料，可以断开连接杆以拆开垫并移除损坏的侧梁或细长部件，然后将新构件添加至该结构以形成新垫。实际上，这样可以将对木梁或细长部件的需求减少50％至100％。

本文中使用的某些术语在下文中限定，以帮助更好地理解本发明。

术语“工业垫”旨在包含宽度为至少4英尺、长度为约4英尺至40英尺的相对较大的垫，其包括具有至少约1×6英寸至24×24英寸的方形或矩形横截面、长度为约4英尺至40英尺及以上的细长部件、梁或其它构件。优选尺寸在整个说明书中描述。如本文所述，之前及目前市场上能购买到的这种类型的垫主要由整块木料构造而成。

描述支撑结构的术语“非木”用作其一般意义。结构的构件一般不是由木料构成，而是由能够抵抗环境因素引起的劣化的金属、热固性塑料或其它材料制成，这些环境因素包括水、雪或冰造成的湿度、导致木料腐烂的有机体或影响木料的类似外部因素。

术语“大体”用作其一般意义，用于表示尺寸并不是精确的。根据侧梁的尺寸和期望垫提供的服务类型，本领域技术人员容易确定在提供被认为是平坦的表面时，什么样的误差是可以接受的。不要求梁和细长部件沿垫的顶表面和底表面互相齐平。术语“大体”通常表示梁和细长部件的顶表面可以变化多达几英寸，虽然在更优选实施例中，该变化小于1英寸。

此外，本文所述的所有尺寸均为近似值，并且可以变化多达±10％，在一些情况下，多达±25％。在一些情况下，术语“约”用于表示该误差。并且，当术语“约”用在一个范围前时，理解为该术语适用于该范围内的每个引用值。这些垫构造之后的工艺和工程程序通常会将这些误差尽可能地或工业上可行地减小。

本发明预期在垫结构中使用各种构件。木板的细长部件通常已经使用，并且本文中使用的术语“细长部件”表示类似于木板，或用其它方式构造为具有矩形截面且长度优选为垫的全长的结构。然而，也可以使用更短的这些结构，因为它们通常螺栓连接至其它构件以形成垫。这些细长部件通常为实心的，但也可以是中空管状构件，可选地，该中空管状构件可以用其它材料填充，如泡沫或颗粒。此类细长部件的尺寸为约1至4英寸厚，约6至12英寸宽，并且通常具有垫的长度。如果需要，可以使用更短的板，并且当垫的长度大于20英尺时，经常使用更短的板，但如果可以，优选使用具有整个垫长度的全长板。常见长度是12至16英尺。对于实心部件，优选尺寸是2英寸厚、8英寸宽、长度与垫的长度相同(例如，如果需要，通常为12、14或16英尺或者更长)。

其它实施例使用构造单元形式的构件。其可以是片或板，或层，该层可以是实心的或包括小室或其它开口以减轻重量或提供开口以便于构件通过螺栓或永久方式或其它非永久方式结合。此类单元的尺寸通常为约1至4英寸厚、约4至12英尺宽、长度通常为垫的长度。也可以在大型垫中使用多个单元，如呈现垫的部分尺寸(如1/3或1/2)的单元。优选尺寸是约2至4英寸厚、8英尺宽、长度与垫相同(例如，需要的话，通常为12、14或16英尺，或者更长)。

通常使用螺栓，因为螺栓允许在损坏或劣化时移除垫外层的构件，并用其它构件替换，同时垫的耐环境芯可以重复利用。对于某些垫来说，其所使用的一些或所有构件可以通过焊接或粘合剂永久连接在一起。

许多热塑性或聚合材料可以用于本发明的垫的芯结构。这些材料将被模制或铸造成垫的期望尺寸和厚度。有用的材料包括：

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)

丙烯酸(PMA)

赛璐珞

醋酸纤维素

环烯烃共聚物(COC)

乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)

乙烯-乙烯醇(EVOH)

氟塑料(PTFE，以及FEP、PFA、CTFE、ECTFE、ETFE)

离聚物

Kydex，一种已注册商标的丙烯酸/PVC合金

液晶聚合物(LCP)

聚甲醛(POM或乙缩醛)

聚丙烯酸盐脂(丙烯酸)

聚丙烯腈(PAN或丙烯腈)

聚酰胺(PA或尼龙)

聚酰胺-酰亚胺(PAI)

聚芳醚酮(PAEK或酮)

聚丁二烯(PBD)

聚丁烯(PB)

聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)

聚已酸内酯(PCI)

聚三氟氯乙烯(PCTFE)

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)

聚环己二甲醇酯(PC(PC)T)

聚碳酸酯

聚羟基脂肪酸酯(PHAs)

聚酮(PK)

聚乙烯(PE)

聚醚醚酮(PEEK)

聚醚酮酮(PEKK)

聚醚酰亚胺(PEI)

聚醚砜(PES)

聚乙烯氯(PEC)

聚酰亚胺(PI)

聚乳酸(PLA)

聚甲基戊烯(PMP)

聚苯醚(PPO)

聚苯硫醚(PPS)

聚邻苯二甲酰胺(PPA)

聚丙烯(PP)

聚苯乙烯(PS)

聚砜(PSU)

聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)

聚氨酯(PU)

聚砜(PSU)

聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)

聚氯乙烯(PVC)

聚偏二氯乙烯(PVDC)

苯乙烯丙烯腈(SAN)

也可以使用纤维板作为形成芯结构的细长部件或片材。纤维板材料由来自使用过的毯子、塑料包装等的回收塑料或聚合材料构成。这些材料可以提供为期望尺寸，用作本发明的垫的芯结构。除因含有塑料而具有耐环境性外，这些纤维板允许回收含有塑料或聚合材料的使用过的材料，因而是环境友好材料。

芯结构还可以由弹性体材料构成。弹性体通常是热固性(需要硫化)的，但也可以是热塑性的。典型的弹性体包括：

可以通过硫进行硫化固化的不饱和橡胶—从强度和硬度方面来说，这些橡胶是优选的：

天然聚异戊二烯：顺式1,4-聚异戊二烯天然橡胶和反式-1,4-聚异戊二烯杜仲胶；

合成聚异戊二烯；

聚丁二烯；

氯丁二烯橡胶，即聚氯丁烯；

丁基橡胶(即异丁烯和橡胶基质共聚物)，包括卤化丁基橡胶(氯丁基橡胶；溴丁基橡胶)；

丁苯橡胶(苯乙烯和丁二烯共聚物)；以及

丁腈橡胶(丁二烯和丙烯腈共聚物)。

饱和(即不可硫化)橡胶包括：

乙丙橡胶(EPM)；

三元乙丙橡胶(EPDM)；

氯醚橡胶；

聚丙烯酸酯橡胶；

硅橡胶；

氟硅橡胶；

氟橡胶；

全氟橡胶；

醚-酰胺嵌段共聚物；以及

氯磺化聚乙烯。

本文中公开的弹性、热塑性或热固性材料也可以设置有常规填充物，以增加重量并提高硬度。这些材料也可以用颗粒、玻璃等纤维、织物或金属网筛或粗布进行强化，以减少延长并提供更大刚性。此外，当整个垫都由弹性体、热塑性或热固性材料制成时，整个垫可以形成为整体构件。

如果聚合物或弹性体芯结构具有必要的重量和刚性，则可以制作为扁平片材。这些变量可以通过选择特定聚合物或提供芯的特定构造来控制。例如，芯结构可以制作为具有蜂窝或开放小室结构。

术语“蜂窝结构”是指其中具有开口或开放小室，可以用于减少重量或用其它材料填充的结构。小室的形状可以是六边形、方形、矩形或其它多边形形状，或者甚至可以是圆形。这些小室可以根据需要彼此邻近或隔开，并且可以沿水平或竖直方向中的任意一个延伸。

通过这种构造可以增加垫的重量，并通过用一种或多种不同材料填充芯结构的蜂窝结构中的小室来提高其对液体吸收的抵抗力，所述填充材料包括沙子、尘土、砾石、塑料颗粒、陶瓷颗粒、玻璃颗粒或其它材料颗粒、各种泡沫材料，或地面车辆轮胎颗粒等回收材料或其它回收材料。优选用回收材料填充芯结构以提供环境友好或“绿色”垫。

也可以沿竖直方向在两个半部，即上部和下部中设置塑料芯结构。上部可以设计为在其下表面上具有突起或凹凸区域，下部设计为在面对上部的表面上具有互补的凹部或凹凸区域，从而使上部和下部可以通过突起和凹部或凹凸区域的啮合连接在一起。

替代地，芯结构可以由金属框架或梯子形结构构成。通常使用钢、不锈钢或铝，并且框架或结构可以螺栓连接、铆接或焊接在一起。如果金属框架或结构用钢制成，则可以通过镀锌、喷涂或其它方式在其上沉积粉末或液体涂层材料，防止水分接触钢以进一步提供保护。例如，当整个芯结构都由钢制成时，可以用涂料或热塑性或热固性树脂涂覆。

金属框架或梯子形结构可以用作或者可以构造为具有网、网孔或其它材料，以允许在任意框架开口内设置填充物，从而改变垫的重量。如果需要额外重量，可以使用更重的填充材料。为了填充框架的内部区域而不增加垫的过多重量，可以使用低密度的颗粒或泡沫塑料或橡胶填充物。

优选实施例中的组装垫可以根据垫的具体类型而变化。双层或三层层压垫通常包括约2×8英寸的细长部件，其中垫的宽度接近8英尺，长度约为12、14或16英尺。一般工业垫的厚度通常接近6英寸，由2或4英寸厚的芯构造、2英寸厚的上层和2英寸厚的下层构成。在三层垫中，每层的厚度为2英寸，而在双层垫中，芯的厚度为4英寸，并且上外层的厚度为2英寸。起重机垫或原木垫的宽度约为4至8英尺，其中，梁的典型宽度和高度尺寸为6×6、8×8、10×10或12×12英寸，长度尺寸为约20至40英尺。芯结构可以由本文公开的具有期望形状和构造的任意耐环境材料制成。顶部、底部和芯结构构件的数量将由用于特定应用或最终用途的垫的最终尺寸决定。此外，优选实施例包括顶板、中板和底板之间不超过约11/2英寸宽的间隔。

芯结构可以由不同的耐环境材料制成。例如，热塑性或热固性材料片或板的芯结构可以设置有薄金属片以进一步强化或将填充材料保持在片或板的小室或开口内。在片材或其它结构形式的热塑性材料层上可以使用钢片以加固芯结构。

由耐环境材料制成的芯结构可以防止因暴露于水或其它液体进入芯的天气条件下而造成的劣化。用于芯结构的优选具体耐环境材料包括：

各种热固性材料，包括环氧基树脂、三聚氰胺甲醛(MF)、苯酚-甲醛(PF)、聚酯、聚氨酯(PU)、聚酰亚胺(PI)、硅树脂(SI)或脲醛(UF)。这些材料可以用纤维或填充物(碳、玻璃、金属等)强化；

热塑性材料(上文中提到的各种塑料中的任意一个)，尤其是美国专利6380309中公开的HDPE、PET和SBR；

如美国专利8061929中所公开的具有填充小室的蜂窝结构以及以模制或其它方式构造的上下板表面；

如美国专利6511257中所公开的热塑性、聚烯烃或硫化橡胶的开放面填充蜂窝结构；

如美国专利5888612中所公开的模制热塑性树脂片；

由铝或不锈钢或涂覆、喷涂或镀锌以防止接触水时生锈的铁制成的金属结构或框架；或者

如美国专利4629358中所公开的强化塑料复合材料。

芯结构的边缘可以如美国专利申请2014/0193196中所公开的那样进行保护，或者用木料或合成层压板进行保护，以防止对芯结构边缘的机械损伤。此外，也可以使用如本文所述的由木料或塑料材料制成的缓冲器结构。

对于某些开放小室芯结构来说，用片材或其它小室封闭材料强化可以提高芯结构的刚性和强度，同时还将填充物保持在小室内或开口内。

也可以使用金属板作为芯。金属板可以包括开口或孔以减少重量。也可以使用热固性塑料板代替，其可以是实心的或具有开口。板的厚度可以是2至4英寸。优选使用具有2×2或3×3英寸开口的玻璃纤维增强热固性塑料栅格。

为了减少垫的重量，芯结构可以由蜂窝或板条结构构成，或具有多个开口。对于非常开放的结构来说，如上所述，相比用于将重量保持在期望水平的金属，小室或开口可以用比金属轻的材料填充。开口可以用上片材和/或下片材覆盖以将填充物保持在其中。片材可以使用任意材料，因为金属芯结构为垫提供了必要的强度和刚性。典型地，片材可以是胶合板、塑料、金属或复合材料，并且可以是实心的或为网筛形式。片材优选通过铆钉、螺栓或粘合剂附接至垫。片材和芯结构可以保持在夹在外层之间的位置，同时整个结构通过螺栓或铆钉保持在一起。如果需要，用于螺栓或其它紧固件的孔可以钻透金属板或片材，以便于通过允许紧固件从中穿过而进行组装。

一般地，用于层压垫的垫构造包括一个本文公开的芯，以及上层细长部件或梁和下层细长部件或梁。对于上层和下层，梁的厚度接近1.75英寸，但可以在1.5至3英寸之间。长度根据需要设置，但优选为12、14或16英尺。梁的宽度根据在芯上的位置变化。也就是说，顶层板和底层板的宽度接近8英寸(单个宽度)或16英寸(两倍宽度)。“接近”的意思是指可以略小，如7.5至8.5英寸，或15至17英寸。垫的典型厚度为至少约4英寸，并且优选接近6英寸，其中，中央层提供约1至4英寸的厚度，上层和下层提供约1至3英寸的厚度。当然，尺寸可以根据垫的具体最终用途变化。此外，梁可以制造为具有任意特定厚度、宽度和长度，但本文中的优选尺寸接近工业中使用的常规白橡木垫或其它材料垫的尺寸。

在最优选实施例中，垫包括由耐环境材料构成的芯结构、设置在芯结构上方的上外层和设置在芯下方的下外层，其中，每个外层包括多个细长部件，每个细长部件的模量为1.6M psi。如本文所述，芯结构由提供下述负荷能力的材料构成：能够承受至少600至800psi及以上的负荷而不会损坏芯结构或使芯结构永久变形。

根据需要或特定安装和刚性的需求，芯结构可以包括一个或两个外层。芯结构构件可以由连接在一起以形成芯的期望尺寸的段或小部分构成。例如，对于HDPE热塑性芯结构，各段可以焊接在一起以提供期望尺寸，例如，四个HDPE 4×8英尺的段可以形成垫中8×16英尺的芯结构。类似地，也可以将八个4×4英尺的段焊接在一起形成同样8×16英尺的垫。木料、金属或弹性体构件亦是如此，其可以通过粘合剂或焊接(如果可行的话)机械连接。芯结构也可以由上半段和下半段构成，上半段和下半段可以通过焊接、机械互锁、紧固件或粘合剂连接在一起。

可以在芯结构或垫中添加附加层或构件，但最优选构造包括本文所述的位于芯结构上方和下方的外层。外层优选由白橡木构成，如美国专利4462712(三层)和5822944(双层)中所公开的，以上专利通过引用整体合并于此。垫一般设计为具有位于外层上的水道，以排出垫中的水。这可以通过细长部件之间的间隙或在垫最外层中的片材或其它宽表面上设置沟槽实现。沟槽一般为矩形形状，并且通常具有约1.25英寸的宽度和约1英寸的深度。当然，也可以使用具有相似尺寸的U形而非矩形通道来实现为水分提供路径以将其排出垫外的相同目的。

此外，虽然优选对称形成的垫，但也可以提供一个表面上具有与另一表面不同数量的层或板层的芯结构。例如，芯的顶表面可以包括两个构件层或板层，如细长或片部件，同时下表面可以仅包括单个此类构件层或板层。此外，一个外层构件所用的材料不一定与另一外层所用的材料相同。因此，垫的设计者在垫的构造上有许多选择，以使特定垫符合特定安装或需求。

现在参见附图，图1示出垫100，其包括用于围绕芯结构115的上外层105和下外层110。芯结构包括多个增强聚酯梁125，并且外层包括单宽木板130。增强聚酯梁125定向为垂直于上外层和下外层的板。如图2所示，增强聚酯梁125为矩形管形式，其包括沿管内部延伸的两个内壁支撑件120。

通过用钉子、螺钉、螺栓或铆钉将板125连接至芯结构115的增强聚酯梁125，板125被施加至芯结构115。当使用螺栓连接时，螺栓可以穿过增强聚酯梁125从上板延伸至下板。钉子、螺钉或螺栓头和螺母凹入板130的顶表面下方和板130的底表面下方，以呈现垫100的相对平滑的上表面和下表面。

替代地，板可以通过粘合剂或提供固定附接的其它方式附接至芯结构115。例如，当芯结构由热固性材料制成时，片材和板可以由相同材料制成为整体构件。对于金属芯，可以钻孔以允许螺栓从中通过。

如图1和3所示，使用十一块板。下外层的第三、第六和第九块板(分别为135、140、145)偏移以提供垫的互锁特征。此外，虽然某些板的偏移优选用于提供与相邻垫的互锁，但这并不总是必需的，因此互锁可以被认为是可选但期望的特征。互锁通常是优选的，以避免垫定桩至地面，或避免设置用于将相邻垫连接在一起的其它复杂构件。

而且，虽然示出互锁位于垫的相对两侧，但垫可以通过顶层和底层的合适构件构造利用顶层和底层沿任意方向互锁在一起。

上外层的第三和第九块板上设置有提升元件150。这些提升元件150构造为在凹部170中附接至板的D形环，从而使提升元件150可以在垫100的使用过程中保持平坦。图中示出两个提升元件，但本领域技术人员可以确定提升任意特定尺寸的垫所需要的元件数量。如果需要，提升元件也可以设置在附接至下外层110的板上，以便于垫在处理和运输方面的通用性。提升元件设置在附接至表层部分的板上，从而当提升元件或板损坏时，可以轻松地将其移除并替换。

提供单宽板可以使上模制品和下模制品具有位于表层的上表面上的水道175，以从垫排出水。

图3示出垫100组装后的最终形状和构造。

图4示出根据本发明的第二垫200，其包括下外层130及具有多个小室260的芯结构215。由于一些构件与图1-3是相同的，使用相同数字标记来表示图4所示垫中的相同构件。芯结构215可以由热塑性材料或金属构成，并且如本文所述，小室可以是开放或填充的。芯结构也可以是具有方形或矩形开口的栅格形式的玻璃纤维增强热固性材料。芯结构的开口或小室可以用泡沫或膨胀以填充小室260并保持粘附在小室260上的其它材料填充。这种情况下，不需要盖部件将填充材料保持在芯结构215内。对于该情况，或小室由颗粒物质填充的情况，上文所述的上层和下层130可以施加至芯结构215以帮助将颗粒材料保持在小室260内。

图5示出根据本发明的第三垫300，其包括下外层130，上外层330及具有多个小室360的芯结构315。由于一些构件与图1-4是相同的，使用相同数字标记来表示图5所示垫中的相同构件。芯结构315可以由热塑性材料或金属制成，并且如本文所述，小室360为六边形形状，以提供更大的开口，开口可以是开放的或由颗粒材料填充。特别地，小室可以由泡沫、颗粒或其它非粘附性材料填充，如回收的汽车轮胎中的橡胶碎屑。对于这种颗粒，可以用一个或多个片部件在芯结构的上方和/或下方覆盖小室360，以将非粘附性填充材料保持在小室内。片部件可以由木板、胶合板、塑料片、如钢或铝等材料的金属片构成。当片部件仅设置为用于将填充材料保持在小室内时，其可以相对较薄，如1/8至1/2英寸就足够了，但如果需要，也可以使用较大厚度以增加垫的重量。之后，芯结构和片部件可以如其它实施例中所述，用作施加有外层的芯结构。

替代地，当不需要片部件时，如图5所示，下层130和上层330可以是将填充物保持在小室360内的木板。在该实施例中，当芯结构315由塑料材料模制而成时，放置板的位置之间的区域由实心塑料而非开放小室构成，从而使颗粒材料不会通过板之间的间隙离开小室。根据所需要的垫的重量，这些板的厚度为1.6英寸及以上。填充物也会增加垫的重量。

当然，如果芯结构315及下层130和上层330的材料提供足够的重量，则不需要填充小室，也不需要附加片部件。如果小室用粘附性填充材料填充，也不需要附加片部件。上外层和/或下外层的板130可以通过穿过小室的螺栓附接。如果需要并且优选地，上外层330设置为使最终的垫结构具有类似于图3所示的外观。

本发明的另一实施例为图5所示实施例的变型。芯结构由具有小室的塑料材料制成，小室由平坦的上表面和下表面构成。如果小室被填充，则这些表面支撑片部件，如果小室没有被填充，则支撑上层和下层。因此，这些小室作为减震器提供垫的弹性压缩。

在本发明的优选实施例中，垫包括缓冲器，以避免垫的侧面在运输和安装过程中损坏。这些缓冲器一般构造为由防止垫的侧面和芯结构在从仓库移动至卡车进而移动至工作地点的过程中被损坏的材料构成的轨道、杆或梁。由于垫相对较重，约为2000磅，所以由重型设备如前端装载机或起重机移动，并且通常会拖或扔至适当位置。缓冲器还提供此类移动和操纵过程中对垫侧面边缘的保护，并提供一些抵抗移动设备的齿或齿尖刺穿的阻力。在一个实施例中，缓冲器由耐用、坚固的弹性材料构成，如塑料或弹性体，特别地，优选HDPE或邵氏硬度D为10至50的橡胶材料。缓冲器优选模制或挤出为期望的一个或多个形状，以可释放地附接至垫。

图6示出构造为起重机/管道垫的垫400，其通常具有8英寸厚×4英尺宽×18英尺长的尺寸。这种垫主要用于钻探设备及类似应用，因而与目前路面上使用的垫相比更坚固耐用。为了提供足够的强度，垫优选包括提供垫周边的钢制梯子形框架405。框架405包括多个横向部件，用于提供框架的刚性和强度以支撑其它垫构件。设置开口以允许建立连接并相对于实心钢减少垫的整体重量。芯结构410位于梯子形框架405内，并且设置上下木表层415、420以保护芯结构405。垫的芯结构410为实心或泡沫芯结构，优选由HDPE或类似聚合物模制而成。使用聚合芯结构及小室的几何构造/形状有利于减少垫的整体重量，同时提供足够的内部支撑，从而使垫可以提供抵抗压缩和压实的足够强度。木表层415、420为行驶在垫上方或由垫支撑的设备或车辆提供足够的耐久性。此外，垫还具有在使用时允许水或其它液体从中通过的开口。由于芯结构是由耐环境材料制成，所以不需要围绕垫的芯结构构件设置气密密封。

如图6所示，缓冲器425构造为保护垫侧面的挤出或模制轨道或杆。一般地，在形成垫周边的I形梁的开放区域内设置容纳在其中的单个缓冲器结构。缓冲器具有适配在I形梁的开放腔内而不完全填充该区域的形状，这样可以允许缓冲器被压缩以吸收震动。如果需要，缓冲器可以螺栓连接、铆接或通过粘合剂连接至I形梁，从而使其保持就位。

如图所示，垫400放大图中的缓冲器包括“十”字形状的三管布置430，中间是较大的管430A，较小的管430B、430C位于中央管的上方和下方。所有管可以挤出成所示形状，或者可以先单独制作各个管，然后通过焊接、粘合剂粘合或机械紧固件连接。然而，该形状不是关键的，如果需要，缓冲器也可以使用圆形、多边形或不同形状组合。对于某些材料，缓冲器可以填充I形梁的整个开放侧腔，或者，如果缓冲器接触I形梁的内壁并朝垫的周边延伸，可以部分填充腔以吸收震动或冲击力。

在本文所述的其它实施例中，缓冲器可以由木料构成。木料是一种相对低成本的可用材料，在油田垫应用中具有良好的使用历史。

缓冲器优选位于垫的所有侧面。为了使缓冲器在I形梁内保持就位而不使用粘合剂或螺栓，垫的上下层可以设置有附加部件，其通过钉子钉至上下木表层，以将缓冲器保持就位，从而防止缓冲器在I形梁内移位。缓冲器提供对垫的侧面的保护，同时避免损坏芯结构构件。

图7示出另一起重机/管道垫500，其同样包括提供垫周边的钢制梯子形框架505。梯子形框架505内及其上部存在类似的泡沫芯结构510。然而，图7所示的垫500没有上下木表层，而是包括真空形成的聚合物表层上部515和下部520以保护芯结构510。这些表层可以形成为高达00.6″及以上的厚度。表层优选包括唇部530，唇部530接合缓冲器的上部和下部以将它们在I形梁内保持就位。同样地，缓冲器的形状设置为如图6所示的多个连接管，其中，上管和下管的横截面小于中央管的横截面。上管和下管也可以成形为接合至完全接触I形梁的内表面，同时从中央管的端部凹入，从而使唇部530可以将缓冲器保持就位。缓冲器的其它形状也是可以接受的，只要这些形状能够适配在I形梁内并提供可以吸收震动和冲击的外表面。对于所示构造来说，管可以稍微塌缩以吸收这些力。

上表层515和下表层520的唇部部分可以是附接至这些层的独立构件，或模制或形成为这些层的一体部件。一般地，上表层515和下表层520由模制塑料或弹性体材料制成，因为这类材料提供耐环境性并赋予垫耐久性和牢固性。此外，芯结构510可以设置为两半，上半部附接至上表层，下半部附接至下表层。这些半部可以设置有突起或凹凸区域，从而可以通过突起和凹部的接合或凹凸区域的接合连接在一起。这样可以缩短安装时间并确保芯结构和表层互锁以提供最佳抗压缩性。

在图6和7所示的实施例中，钢制框架可以用损耗金属喷涂或涂覆(如镀锌或磷化)，以提高垫的耐环境性。虽然钢生锈不会妨碍垫的使用，但会影响外观，因而喷涂和涂覆可以通过使生锈最小化来补偿外观破坏。也可以使用不锈钢，但这种材料价格更高。也可以使用铝，但垫会因为较轻的重量构造而丧失一些强度。金属梯子形框架是有利的，因为除自身强度且便于操作外，这种框架还可以构造为允许提升元件直接附接至框架505以提供更稳固的连接，以便于提升和操纵垫。

与图6一样，图7所示的垫通过在钢制框架中包含模制或结构化泡沫芯结构而减轻整体重量。不管上下层是由木料或塑料或弹性体材料制成，整个结构均可螺栓连接或铆接在一起以形成最终的垫。

为了进一步减轻垫的重量同时提供其耐环境性，可以使用由玻璃纤维增强塑料(FRP)构成的箱形框架来代替钢制框架。这一点在图8的垫600中示出，垫600具有FRP箱形框架605。箱形框架605可以由矩形或方形管状结构构成。如果需要，FRP箱形框架605可以构造为如图6和7所示的梯子形框架。FRP框架提供较小重量和良好的耐久性，并且可以抵抗可能渗透至芯内的其它液体的水分。为了向框架605提供附加抗压强度，可以用泡沫、回收橡胶轮胎材料或其它填充材料610填充管的开放中心部分。聚氨酯泡沫也可以用于此目的。如果需要，填充材料也可以选择为提供垫的附加重量。

FRP塑料材料可以是本文提到的任意一种热固性塑料，但优选热固性聚酯和环氧树脂。

图8示出本发明的另一特征，其中，通过使袋状部617与上聚合物表层615和下聚合物表层620接合，将模制泡沫芯结构612锁定就位。

当使用箱形框架时，缓冲器625构造为具有抵靠框架605的平坦表面。缓冲器625构造为具有宽度小于缓冲器的中央部分的上部和下部，从而使表层615和620可以包括唇部630，唇部630与缓冲器625接合以使缓冲器625抵靠箱形框架605保持就位。这些唇部与图7所示的唇部基本是一样的。缓冲器可以防止FRP箱形框架受损，因为FRP箱形框架不像图6和7所示的钢制梯一样坚固。FRP梁可以通过拉挤工艺制作而成，因为这样会产生轻而坚固的构造。

在图8中，上聚合物表层615和下聚合物表层620可以构造为具有与芯结构612互锁以形成刚性更高的结构的突起或蜂窝。替代地，泡沫芯结构612可以省略，并且由回收橡胶轮胎材料或其它颗粒填充材料填充的垫的开放中心的处理方式与拉挤成型的FRP箱形框架的中央开口相同。

替代地，缓冲器可以不适配在垫侧面的结构中，而是设计为具有C形截面，从而可以接触拉挤成型的FRP箱形框架部件的顶部、侧面和底部。缓冲器的顶表面和底表面可以在垫的上表面和下表面上方延伸，或者可以设计为通过在缓冲器的顶部和底部提供对应于顶层和底层厚度的厚度来与上表面和下表面齐平。替代地，缓冲器可以通过螺栓、螺钉、圆头铆钉附接至FRP箱形框架或通过粘合剂粘合至FRP箱形框架。

图9示出与图8同一类型的垫，因而使用相同附图标记来描述。图9所示的垫700的主要区别在于不填充箱形框架605，箱形框架605是开放的，并且在某些实施例中，填充物不是必需的。图8和9所示的缓冲器具有“T”形形状，中央部突出至垫的侧面外，以提供对FRP框架和芯的保护。

图10示出另一起重机/管道垫800的实施例，其包括由FRP方形管构成的箱形框架805。箱形框架805围绕层压木芯810。虽然木芯810比其它实施例中的泡沫芯重，但木芯更便宜，并且可以在某些需要垫更重或更坚固的安装中使用。橡木芯板构造为适配在箱形框架805的开口内，并且通过螺栓连接在一起，从而不会在垫内附近移动。橡木板也可以用作垫800的顶表面815和底表面820。

FRP框架805由矩形木结构825保护，矩形木结构825同样由橡木板制成。木板连接在一起以形成与箱形框架805在宽度和高度尺寸上接近但周长更长的方形结构，从而使结构825位于箱形框架805外且/或邻近箱形框架805。木结构825作为缓冲器使用以避免FRP箱形框架在装载、运输和安装过程中受损。

为了向箱形框架805提供附加保护，框架的开放区域可以设置由泡沫或挤出聚合物构成的稳定器830。如图8所示，开放区域可以用回收橡胶轮胎材料或其它颗粒或固体填充材料填充。图10示出稳定器830的一个变型，但根据垫的设计者的需求，也可以使用其它实施例中的缓冲器和固体泡沫插入物。在大多数安装中，木结构很有可能无需设置稳定器。

图11示出另一垫900的实施例，其包括由铝、不锈钢或钢等金属构造而成的框架905。框架905由焊接到一起以为垫提供高强度芯构件的方形或矩形管构成。框架905可以保持为如图所示的开放结构，或者横向部件之间的区域910可以设置有通过固定至框架顶部和底部的网格、网筛或片材保持就位的颗粒填充物或泡沫。此外，如果需要，管可以用泡沫、橡胶颗粒或沙子填充，以提高垫的重量和强度。如果需要，可以同时使用木芯或用木芯代替填充物。但是优选地，该区域内没有任何填充物。

垫900包括优选由橡木构成的顶木板920和底木板925，其提供用于车辆移动或支撑上方设备的平坦表面。这些板也可以提供垫的上表面和下表面并保护芯结构905。这些板920、925之间也可以具有间隙，以允许水从垫的上表面排出至芯结构内并流至垫的下表面外。由于芯结构905是由耐环境材料制成，所以不必担心芯结构因接触水而劣化。利用钉子或螺栓将顶木板和底木板围绕框架连接在一起。此外，框架905的管状部件也可以设置有从中穿过以容纳螺栓的孔，其中，螺栓用于将木板920、925附接至框架905。

框架905也可以由为框架905提供可替换缓冲器的木板915保护。这些木板可以通过与管状部件中的孔接合的螺栓附接至框架，或者木板915可以附接至上板920或下板925。作为替代接部件，框架905可以设置有螺柱或螺栓，螺柱或螺栓焊接至管状部件并通过穿过这些板中相应的定位孔来接纳缓冲器915或上板920或下板925。之后，这些板通过适当的螺母和垫圈，或通过整平螺柱固定至框架。这样可以为垫900提供简单但牢固的构造，如本文所述，这种构造允许替换可能在使用中受损的板。在图9-11所示的实施例中，顶板可以是1.25″×16″宽，但如果需要，也可以将更小的段连接在一起。箱形框架的优选尺寸为约5.5×5.5英寸，因此，垫的整体厚度约为6英寸。

根据本发明的所有垫都将安装在准备妥当的地面上以提供令人满意的操作。地面准备必须在均匀平坦的均匀材料上(如8×14英尺表面上方+/-12英寸内)。在准备作为支撑垫基底的地面时，直径不大于4英寸的碎石或岩石是可以接受的。

根据本发明的所有垫均设置为满足下述产品规格以用于如临时道路、设备支撑面、平台等类似应用的优选执行方式。本发明的垫不会导致施加垫的地面处的地表污染。

垫的优选整体尺寸接近8英尺宽×6英寸厚×12、14或16英尺长。互锁特征将使垫的长度在垫一端的三个位置处延长约1英尺。美国专利4462712公开了包含互锁指部和凹部的垫，这在本发明的使用中是优选的。

这些垫通常包括由独立木板或复合板构成的两(2)个外层，截面尺寸为1.75×8英寸。

上外层中各板或构件之间的间隙优选接近1.25英寸以允许水从垫中排出。该间隙保持在表层的上部内。通过排出过量的水来提高垫的滑动阻力，尤其是在遭受恶劣雨雪条件的位置使用时。各板或构件之间的间隙也可以设置在垫的下外层上，以使垫对更好地抓持在地面上。垫底部的下外层上间隙或类似沟槽可以防止在车辆移动通过垫时，垫在地面附近移动。当垫的下部由弹性体或热塑性材料构成时，间隙或沟槽就更重要，使得垫对地面的抓持足够，从而避免或减少在地面上滑动或溜动。

优选垫的物理特性满足或优于常规白橡木垫放入物理特性。

垫必须提供足够的负荷能力：全支撑垫(正确安装在认可的地面准备上)必须能够铺在12″直径的表面上承受10吨的负荷而垫的特性不会劣化或垫的芯结构不会永久变形。根据应用，芯结构的抗压强度在约600至800psi之间。这样可以提供抗压性，同时不会降低对经过垫的车辆向垫施加的扭力的抵抗力。一般地，芯设计为当大型车辆或设备从上方经过或放置在垫上时，提供一定程度的可压缩性。待车辆或设备从垫上移除后，垫可以保持原始厚度。在潮湿环境下，这样会导致一些水被吸入垫中，这也是芯结构构件设计为能够经受水分的另一个原因。此外，对于一些实施例来说，垫可以设计为具有孔，从而使进入垫的任何水都可以在随后离开。

而且，虽然优选起重机或原木垫尺寸为约6×6、8×8或12×12英寸×8英尺宽×20至40英尺长，与这些大型垫一起使用的相关类型的垫为斜坡垫或过渡垫。这两种垫的构造均与起重机垫相同，但尺寸切割为3×3英寸或4×4英寸，长度为10或20英尺及以上的各种长度。这些斜坡或过渡垫沿起重机垫的一个或多个侧面或端部设置，以有效起到“台阶”的作用，从而允许重型设备更容易地移动至更大的起重机垫上。

可选地且优选地，垫的周边边缘设置有附加保护以防止或减少具有钢制履带的大型车辆从垫上的侧面入口或出口破坏垫的芯结构构造。边缘材料有助于保护芯结构和缓冲器，并且优选易于移除，从而可以在需要时替换。

当塑料材料用于芯时，其配制为相对易燃。当用ASTM E84测试标准测量时，垫的易燃性可以限定为2(B)级火焰蔓延。这些材料的易燃特性可以通过添加适当的常规阻燃剂或能够赋予此类特性的其它已知添加剂强化。

也可以配制芯结构以允许耗散静电。为此，芯使用的塑料材料中可以添加炭黑、金属颗粒或其它导电填充物。当然，金属芯结构不用添加任何添加物就是导电的。

虽然芯由外层相对保护，但当由塑料材料构成时，芯在必要时可以包含紫外线抑止剂，并且数量足以减少物理特性或颜色的劣化。

为了便于移动垫，可以设置附接点以允许提升和搬运单个垫。提升硬件优选包括位于垫外层上表面上2至4个位置处的D形环、O形环、链或缆线。根据垫的尺寸和重量设计提升硬件的准确位置和附接，并且有意避免在运输和安装过程中损坏垫。

垫的芯结构可以是中空的，也可以不是中空的。如果芯使用中空构件，不管是否作为具有开口的小室的管，这些开口均优选由非吸收性填充材料填充。许多颗粒或其它形式的不同塑料、弹性体或泡沫材料都可以用于此目的。中空部分可以就这样使用或者设置有填充材料，以根据需要增加或减少重量。可以包含玻璃、陶瓷或金属颗粒填充物以提供垫的附加重量或强度。也可以替代使用其它材料，如回收橡胶轮胎材料或其它环保材料。优选地，垫的重量近似于类似尺寸的橡木垫。

当细长部件用于芯结构构造的上层和下层时，细长部件提供垫的附加重量，并且可以以不同方式构造。一种方式是复制常规橡木垫并提供上下层中设置有十一个6英寸宽(×12、14或16英尺长)的板并且其中下层中的三块板(第3、6、9块)偏移以用于互锁的单宽构造。替代地，当上下层中设置有四个12英寸宽(×12或16英尺长)的板时，可以使用双宽构造：每一层由6英寸板隔开，其中，下层中的三个6英寸板偏移以提供互锁。对于垫的特定最终用途，也可以根据需要使用其它构造。

如果需要，板可以由木料或工程木料(优选公差为±1/16英寸)构成，或者可以由金属管或热塑性、弹性体或热固性材料构成，其中，拉挤热固性管是优选替代材料的一个实例。本文中提到的尺寸并不是精确的，可以根据垫的预期用途变化。上文中提到的数值代表典型的垫。

上层、中层和下层通常用钉子和/或螺栓连接在一起以形成垫。结构优选具有约1.6M psi的模量，但当需要垫具有更大的柔性时，塑料垫可以具有更小模量。垫600至800psi的压缩特性适用于大多数应用。

图12和13示出具有大体平坦顶表面和底表面的垫1100形式的本发明的第一实施例。虽然这些图中没有示出垫的底表面，但垫优选在两个表面上具有相同结构，从而任意一个表面可以用作在上面接纳设备或车辆的垫的上表面。这样有利于在对垫的放置朝向没有要求的情况下安装，同时允许安装者选择条件更好的垫表面用作垫的上表面。

垫1100包括第一侧梁1105和第二侧梁1110，第一侧梁1105和第二侧梁1110具有顶表面、侧表面和底表面，梁的宽度和高度尺寸在6×6英寸至24×24英寸之间，长度为至少4英尺，并且通常在10至60英尺之间。优选地，梁的长度在20至40英尺并且优选在30至40英尺的范围内，因为这些长度的垫相对于更长的垫更容易运输。通常用于侧梁的其它尺寸为8×8、10×10、12×12、14×14、16×16，但本领域技术人员可以根据需要选择其它尺寸。

侧梁的宽度和高度通常为同一尺寸，因此侧梁具有方形截面。替代地，对于某些设计来说，梁的截面可以是矩形，宽度尺寸约为高度的两倍，反之亦可。其它典型尺寸为6×12、6×18、8×10、8×12、12×14、12×16、12×24及18×24。这些矩形梁可以连接至支撑结构，其中，根据垫的期望用途，将长边作为高或宽。用长边作宽一般优选用于互锁垫布置。

支撑结构1115位于第一侧梁1105和第二侧梁1110之间并连接第一侧梁1105和第二侧梁1110，其中，支撑结构具有上部、下部和侧部，具有小于侧梁高度的高度，具有宽度和长度。支撑结构在图14中更详细地示出，其包括通过多个横向部件1130连接在一起的第一纵向部件1120和第二纵向部件1125。

支撑结构1115可以由钢构件构成，其中，横向部件1130焊接至纵向部件1120、1125以形成梯子形结构，梯子形结构形成支撑结构的框架。在框架的前端和后端，可以设置附加横向部件1135、1140以形成周边矩形结构。在此实施例中，优选纵向部件和附加横向部件1135、1140均为C形梁，具有相对平坦的板，并且上下法兰定向为远离板的一侧。平坦板的与纵向部件的法兰相对的表面面向侧梁1105、1110，从而可以在两者之间形成紧密牢固的连接。C形梁的法兰也可以作为用于细长部件1145A、1145B、1150A、1150B的连接点。对此，螺栓1155可以附接至法兰或横向部件。横向部件1135、1140的法兰也面向支撑结构内部，从而使梯子形框架的端部具有相对平滑的面。

横向部件1130可以在顶法兰和底法兰之间附接至C形梁，以形成支撑结构的竖直连接器，从而提供期望强度和刚性。如图13和14所示，得到的结构为矩形箱形框架，其前部、后部、顶部和底部具有隔开的横向部件。

支撑结构的横向部件1130大大增强了框架的刚性和硬度。对于较小高度和宽度尺寸的梁所使用的支撑结构，这些部件通常相隔12至24英寸。对于更大尺寸的梁，间隔可以缩减至10至16英寸，以提供足够强度将垫保持在一起。对于任意特定尺寸的垫，横向部件之间的间隔可以通过使用普遍已知的工程指南和方程来确定，因此，此处无需过多赘述。横向部件附接至纵向部件，横向部件的高度通常为纵向部件高度的至少一半，并且优选具有与纵向部件大约相同的高度。如果需要，可以在结构上添加强化部件。在一个此类布置中，附加板、杆、梁或其它结构构件可以在纵向部件之间添加至支撑结构的顶部和/或底部。当在垫上支撑最大或最重的设备时，这当然是有利的。此外，可以在横向部件之间设置其它结构部件，但在大多数情况下，这不是必须的。如果需要额外强化，设置此类部件时一定要小心，避免阻挡或干涉连接杆穿过纵向部件进入支撑结构的通道。

C形梁和横向部件通常由金属制成，如钢，从而使结构可以通过将横向部件焊接至梁而形成。虽然支撑结构的金属框架优选通过焊接构造，但如果需要，框架构件也可以根据支撑结构的整体尺寸和构造通过硬焊、铆钉或螺栓连接在一起。除C形梁外，也可以使用适当厚度的平坦板(即没有法兰的板)。在该布置中，横向部件可以具有I形梁以进一步增强支撑结构。但是，纵向部件优选使用C形钢梁，因为法兰在为结构提供附加刚性和支撑的同时，也在安装时为横向部件提供支撑。当然，当要使用该实施例时，可以通过使用更厚的平坦板用于纵向部件来补偿。而且，当使用C形纵向部件时，横向部件可以使用I形梁，在每个I形梁的法兰彼此接触的情况下，可以进行适当调整。

当支撑结构的构件由金属构成时，通常使用钢，因为这种材料容易获得且成本低廉。虽然大多数应用中都不是必需的，但支撑结构可以用更耐腐蚀的材料制成，如不锈钢、铜、青铜或其它合金。但是，当使用碳钢时，可以通过对结构进行喷涂或涂覆来增强耐腐蚀性，从而使结构更能抵抗水分。此外，可以对钢进行镀锌或设置其它类型的保护层，从而降低其在接触水分时生锈的可能性。

在专业应用中，支撑结构也可以使用铝或钛。所有这些材料一般成本都高于钢，并且在将横向部件焊接或硬焊至纵向部件的过程中会出现更大的连接问题。如本文所述，在替代实施例中，可以使用铆钉或螺栓将不同纵向部件和横向部件连接在一起以形成支撑结构的框架。在必要时，本领域技术人员可以通过常规测试轻松确定铆钉或螺栓的尺寸以及用于焊接和硬焊的尺寸。框架结构中使用的梁或部件的厚度亦是如此。

替代地，支撑结构可以由玻璃纤维增强热固性塑料材料树脂构成，通常为聚酯或环氧树脂。结构的构件可以拉挤为矩形或方形管形式，根据整体重量及构造的期望可压缩性，管可以是中空的或用其它材料填充。

当使用玻璃纤维增强热固性塑料材料形成支撑结构时，箱形或梯子形框架可以制备为期望形状，其中，横向部件和纵向部件用未固化的树脂连接在一起。也可以使用螺栓或其它机械紧固件将这些构件连接在一起。

多个连接杆1160用于将侧梁附接至支撑结构，其中，连接杆穿过梁和支撑结构的侧面。这些连接杆1160通常为包括用于容纳螺母的螺纹端的大车身螺栓，在组装时，螺母可以将构件保持在一起。根据垫的尺寸，这些杆之间的间隔为约3至6英尺。图13示出杆1160穿过侧梁1105并朝向侧结构；图14示出当杆1160存在于支撑结构中时的形态。这些车身螺栓通常由高强度钢制成。此外，在一些实施例中，梁可以包括便于螺栓穿过支撑芯的套筒。套筒可以是有法兰的中空管，所述中空管延伸穿过支撑芯，并且，如果需要，可以延伸至一个侧梁及部分相对侧梁内。管将在相对梁中结束，从而不会与接合螺栓螺纹端的网干涉。图14中的套筒示出为元件1165。

为了在垫上形成大体平坦的表面，提供各种细长部件用于上细长部件和下细长部件1145A、1145B、1150A、1150B。多个第一细长部件1145A、1145B附接至支撑结构1115的上部，同时多个第二细长部件附接至支撑结构1115的下部。因此，垫的顶表面由侧梁1105、1110和多个第一细长部件1145A、1145B的顶表面形成，同时垫的底表面由侧梁1105、1110和多个第二细长部件1150A、1150B的底表面形成。图12中清楚地示出垫的平坦顶表面。

由于垫的顶表面和底表面必须在一定程度上是一致的，支撑结构及上下细长部件一般具有与侧梁高度相同的组合高度。支撑结构通常相对于侧梁沿竖直方向居中。例如，侧梁可以为12×12，支撑结构的高度为8英寸，从而使梁延伸至支撑结构顶部上方2英寸，并延伸至支撑结构底部下方2英寸。这样可以在支撑结构顶部和底部提供空间以容纳2英寸厚的细长部件，从而使垫的顶部和底部具有大体一致的表面。优选这种构造的原因在于，其使得细长部件所需的不同厚度最少化，同时提供对称垫，垫的朝向设置为宽表面朝上以接纳上面的设备。在其它实施例中，可以在顶部而不是底部使用不同厚度的细长部件，其目的在于在底部上使用较薄部件以防止尘土或其它材料进入支撑结构，同时在顶表面上提供细长部件以支撑放置在垫上或在垫上移动的设备或车辆。在该实施例中，可以在下表面的支撑结构上而非细长部件上设置平坦板。

支撑结构的端部亦是如此。纵向部件1120、1125可以在每个端部上比侧梁1105、1110的长度短约1至24英寸，或总共短约2至48英寸。如果需要，端部缩短的距离可以与侧梁宽度相对应。支撑结构1115的缩短端部与侧梁之间的间隙可以由缓冲部件1175、1180填充，之后，缓冲部件1175、1180允许垫具有大体平坦的前端和后端。这些缓冲部件可以具有与细长部件相同的宽度，从而形成细长部件的同一材料可以用于提供支撑前部和后部的缓冲部件。这样会形成对称结构，但如果需要，也可以使用不同厚度的缓冲部件。

在次优选实施例中，纵向部件1120、1125可以具有与侧梁1105、1110的长度大体相同的长度，从而使前横向部件1135、后横向部件1140与侧梁的端部一起形成垫的前后端面。

垫必须提供足够的负荷能力：全支撑垫(正确安装在准备得当的地面上)必须能够铺在12英寸直径的表面上承受10吨的负荷而垫的特性不劣化或垫不会永久变形。根据应用，当正确安装在准备得当的地面上时，支撑结构可以具有约500至800psi，最高1000psi之间的抗压强度。这样可以在大型车辆或设备在垫上移动或放置在垫上时提供抗压性。

垫的侧梁防止或减少具有钢制履带的大型车辆从通往垫的入口或出口损坏支撑结构。这些梁可以在必要时进行替换，同时支撑结构可以重复利用以制作新垫。

细长部件和侧梁优选由任意类型的木料制成，但通常优选橡木。这些部件也可以由工程木料或木料构成，因为工程木料或木料更易于制作细长长度而无需获得一件式原木长度。额外地，分层胶合层压板也可以用于这些部件或梁。预期该材料的成本与橡木价格大体相同，从而使其成为有吸引力的替代选项。

工程木料(或工程木材)包括通过捆绑或固定束(strand)、颗粒、纤维或胶合板或木板，以及利用粘合剂和其它固定方式形成木复合材料制作而成的各种衍生木产品。

这些材料提供下述令人惊讶的益处：所需尺寸的可重复一致性，组合不同木材品种以得到最终产品的能力，以及一般优于整块木板的优越特性。

有三种工程木料可以用于本发明：

平行束层压板(PSL)，其是一种梁，可以制作为高达约12×12英寸×任意长度，因为这种梁是在连续过程中生产的；

层叠束层压板(LSL)，其是一种坯料，可以形成为约1至4英寸厚，约2至54英寸宽，并且约8至64英尺长；以及

层叠胶合层压板(LVL)，其也是一种坯料，可以形成为高达约4英尺见方×任意长度。

替代地，侧梁和细长部件可以由玻璃纤维增强热固性塑料材料构成，如玻璃纤维增强聚酯或环氧基树脂。这些材料可以拉挤为固体形式或优选拉挤为矩形或方形管。如果需要，中空管可以用多种材料中的任意一种填充，以增加管的整体强度或抗压缩性。典型地，在将管附接至支撑结构之前或之后，可以在管中设置橡胶碎屑、回收轮胎或其它塑料或弹性体材料、沙子、碎石或聚氨酯泡沫。聚氨酯泡沫优选用于此目的，因为聚氨酯泡沫可以在拉挤件附接至支撑结构之后以液体形式注射。对于强度更高或更重的填充物，连接杆可以初始设置在梁内，从而在将侧梁连接至支撑结构时，填充物不会阻碍杆插入。额外地，可以在梁内要插入杆的位置设置金属或拉挤塑料管状套筒，从而在填充物填充至梁内后，杆上仍然具有开口。

由于这些垫相对较大，应当提供设置以在期望的区域位置移动、运输和安装垫。为此，在上表面和/或下表面上设置孔，以提供接近一个或多个连接杆的通道。这些孔形成为细长部件1145、1150的切除部分1185。这样，孔允许起重机或其它机械附件的钩接近连接杆以提升或操纵垫。方便起见，附接开口1185同时设置在垫的上下表面上，因此，任意一个表面均能接触地面或暴露在顶部作为要安装设备的表面，从而便于安装。

现在参见图15和16，图15和16示出具有侧梁的垫形式的本发明的替代实施例，其中，侧梁的构造和尺寸设计为允许相邻的垫互锁。当使用前述实施例的类似构件时，在图15和16中使用相同附图标记，并且以下将仅描述本替代实施例中的不同特征。

垫1200包括侧梁1205、1210，其构造和尺寸设计为仅呈现垫的一半厚度。在垫的一侧，梁1205附接至支撑芯1215的上部。这通过将梁1205的上表面延伸至支撑结构1215的顶表面上方来实现。如前述实施例中所述，细长部件1145A、1145B可以设置在支撑结构1215的顶部，从而使垫的邻近侧梁1205的顶表面相对平坦。类似地，厚度也是垫整体厚度的一半的侧梁1210安装至支撑结构1215的下端。侧梁1210的下表面延伸至支撑结构的下表面下方，以允许容纳细长部件1150A、1150B，从而在与梁1210相邻的垫的底部形成大体平坦表面。

该结构允许一个垫初始放置在地面上，并且相邻垫放置为使梁1205位于梁1210上。这种布置可以继续在必要数量的垫上应用，以实现用于起重机或其它设备的期望工作基底。

垫1200的顶表面在梁1210上方与梁1205相对的侧面上具有台阶，同时在梁1205下方保留有开放间隙或台阶，所述间隙或台阶邻近垫的与梁1210相对的下表面。虽然这些表面允许相邻的垫互锁，但无法在工作基底的最外侧上提供稳定的垫表面。为了补偿这一点，可以提供改进垫，其中，工作基底一侧的最外端垫可以包括梁1105，其厚度为整个垫的厚度，以及相对侧上的梁1210，以允许与构造类似于垫1200的相邻垫互锁。类似地，工作基底的相对侧的最外端垫可以包括一侧的梁1110而非1210，以及相对侧上的梁1205。

替代地，当整个工作基底的完整范围是未知的，或者如果没有足够数量的改进垫时，最终工作基底最外侧的垫可以在附接梁1205下方的间隙中设置有与梁1205尺寸相同的稳定梁，以稳定垫的侧面。也可以对在梁1210上方具有台阶的最外侧垫进行相同处理。可以设置与梁1210相同尺寸的独立稳定部件，从而在上述位置最终形成垫的上表面。如果需要，稳定部件可以附接至垫的梁。

垫1200需要不同的系统将梁1205、1210连接至支撑结构1215。梁1205连接至支撑结构1215需要连接杆1260A穿过支撑结构的上部，而梁1210连接至支撑结构则是通过连接杆1260B穿过梁和支撑结构1215的下部。这在图16中清楚示出，图16示出连接杆1260A、1260B的相对位置，以及套筒1265A、1265B。在本发明的垫中，可以设置许多附加特征。

图17示出本发明的进一步变型，其中，垫1200包括位于芯内的射频识别(RFID)标签1275。替代地，该RFID标签1275可以在开口或刨出的袋内嵌入外层，从而可以在库存系统中或当垫被租用时实现对垫的监测。标签提供每个垫的唯一识别序列号，从而可以追踪并描述正在使用或出租的垫的使用位置。当在仓库中、装载至卡车以运输、输送至工作地点或使用后从工作地点取回时，可以对垫进行扫描。RFID标签可以是主动或被动的，如果需要，也可以使用其它追踪设备，如条形码，类似地用于相同目的。但是，优选将FRID标签嵌入垫的外层或芯结构中，从而避免在使用中损坏。当使用条形码或其它表面安装标签或标识时，应将其放置在垫不太可能经受磨损或过度使用的表面部分。因此，标签优选施加至垫的侧面，从而不会直接暴露于垫上的交通工具。也可以用有机玻璃膜覆盖，以防止其因磨损而移除。

为了操纵垫进行装卸，或从一个地点移动至另一地点，或用于安装及回收，垫可以包括可缩回提升元件。该可缩回提升元件可以是上文所述的提升元件，并且在使用时，这些元件位于垫顶表面的凹部内以便于接近，并防止垫上移动的物品被绊倒或损坏，或防止提升元件本身损坏。替代地，可以使用如美国专利公布2008/0292397所公开的更复杂的设计。

为了便于在夜间或因天气条件不好导致白天较暗时使用垫，垫可以包括一个或多个发光元件，如国际申请WO2006/048654中公开的发光元件。这些发光元件优选嵌入外层中。图17示出LED灯1285设置在细长部件1245A下方的芯结构中。发光元件由有机玻璃透明材料1295覆盖，从而可以更好地保护发光元件，避免发光元件在使用时损坏。为了达到期望的照明亮度，本领域技术人员可以提供必要数量的发光元件，或者可以包括更大尺寸的发光元件。

本发明的另一特征在于使用颜色编码来识别垫构造中使用的特定层。颜色编码也可以用于识别用于特定客户或最终用户的垫。当垫被租用或出租时，颜色编码可以用于识别哪些垫属于该租赁公司，哪些垫是由其他人提供的。颜色编码可以包括单个颜色或某些条、图案、点或提供“签名”的其它标识，“签名”识别垫中存在的具体芯结构或特定最终用户或垫的所有者。

图18和19示出起重机/管道垫1300，其具有约8至12英寸的典型厚度、约4英尺的典型宽度及12至20英尺之间的典型长度。垫1300包括两个侧梁1305、1310、钢制箱形框架1320、上细长部件层1315A、1315B、1315C以及下细长部件层1325A、1325B、1325C。根据侧梁的宽度，芯结构的宽度可以介于2至3英尺之间。

钢制框架1320包括前提升元件1335和两个上侧提升元件1340。如果需要，也可以提供后提升元件和两个下侧提升元件(未示出)。这些提升元件允许具有适当提升能力的起重机将垫提升至高处，以便于垫的装卸和安装。提升元件可以根据需要构造。如果使用缆线或链，垫上用于此类缆线或链的任意孔必须钻透整个垫，而不是仅环绕在板或构件的空隙之间。链或缆线必须具有至少三个落锤锻造夹。缆线必须是新的3/4英寸钢芯，特优犁钢(EIPS)右向逆捻钢丝绳，具有超过29吨的最小裂断强度。链应该是3/8″高强链，工作负荷上限为5400磅，最小裂断强度为16200磅，并且具有3/8英寸的双U形叉连接件，以提供约5400磅的安全工作负荷上限。

可以使用其它提升元件，如2015年8月28日提交的美国专利申请62/211664中所描述的，该申请的全部内容以引用方式明确并入本文。只要存在适当的芯结构，这些提升元件可以与本文所述的任意垫一起使用。

图19的分解图更清晰地示出垫1300的构件。图中所示的钢制框架1320具有多个构件，包括两个细长侧构件、前构件、后构件和两个横向部件1345，以上构件均焊接或螺栓连接在一起以形成框架1320。侧梁螺栓部件1335还焊接至箱形框架1320。这些螺栓部件构造为穿过侧梁1305、1310中的开口以将侧梁固定至钢制箱形框架1320。这可以在螺栓部件1335穿过侧梁中的孔之后，将螺母紧固至螺栓部件1335的端部来实现。侧梁孔是凹入的，从而使螺栓和螺母不会延伸至梁的侧面外。

如图19中清楚所示，提升元件1330、1340优选为焊接或螺栓连接至箱形框架1320或其横向部件1345的D形环形状。上细长部件层1315A、1315B、1315C和下细长部件层1325A、1325B、1325C也螺栓连接至箱形框架1320。

由于箱形框架1320限定其中的开放区域，最好用能够增加垫的坚固性和重量的材料填充这些开放区域。特别地，可以使用木填充部件1350，木填充部件1350为其它垫的生产过程中产生的废料或最终颗粒或工程木料。也可以使用更便宜的木料，如处理松木，因为这些填充材料的目的仅在于增加垫的重量，并且不会暴露于磨损或过度使用。此外，除木料外，芯的开放区域可以用本文所述的其它材料填充。

图20和21示出包括钢制框架芯1410的另一个垫1400。所述芯用在互锁垫上，所述互锁垫包括上细长部件层1405和下细长部件层1415。这些细长部件可以由木料、工程木料构成或由热塑性、弹性体、橡胶或热固性塑料材料构成。塑料及弹性体或橡胶材料可以单独使用，或如本领域中已知的进行强化以提供附加强度、抗磨损性或以其它方式提高物理特性。优选地，优选使用木料，因为木料可以以相对较低的成本提供垫的抗磨损和滥用保护。此外，如图所示，下层的三个细长部件1415A、1415B、1415C彼此偏离，以形成用于与本文其它地方所述的类似构造的相邻垫互锁的构造。

钢制框架1410包括四个侧向部件和两个横向部件1420，这些部件可以焊接或螺栓连接在一起以形成框架。箱形框架内的开放空间可以用增加垫的牢固性和重量的材料填充。特别地，可以使用木料填充部件1450，木料填充部件1450为其它垫的生产过程中产生的废料或最终颗粒或工程木料。也可以使用更便宜的木料，如处理松木，因为这些填充材料的目的仅在于增加垫的重量，并且不会暴露于磨损或过度使用。此外，除木料外，芯的开放区域可以用本文其它地方所述的其它类型的材料填充。

为了避免损坏钢制框架，沿钢制箱形框架的所有外侧表面设置矩形缓冲器构造1440。

此外，如其它实施例中所述，D形提升元件1445可以设置在垫顶部和底部的不同位置，并且位于可以焊接至钢制框架的横向部件1420的位置。这些提升元件允许提升和运输垫，并使垫在安装时放置在适当位置。

图22示出本发明的优选实施例，其中，垫1500的耐环境芯为玻璃纤维增强聚酯或环氧基树脂栅格1505，其厚度为3英寸且栅格开口为2×2英寸。图20-21所示的相同的上木结构1510和下木料结构1515也可以用于此类垫，其中，所有构件螺栓连接在一起。如本文所述，栅格可以具有约2.5至4英寸范围内更大或更小的厚度，并且具有1.5×1.5英寸至3×3英寸之间的开口。栅格可以形成为与整个垫基本相同的长度和宽度，即，与垫的尺寸完全一致或每个尺寸少一至两英寸，从而使栅格被垫的更宽的木料部保护。而且，除形成为单件外，在一些情况下优选形成多个小栅格，从而使2个、3个、4个或6个小栅格彼此相邻设置以呈现垫的整体长度和宽度。图中示出4个小栅格，当彼此相邻设置时，4个小栅格的总尺寸与垫上层和下层的尺寸相同。较小的段可以设置为水平跨越垫的宽度，或者可以具有组合时跨越垫的宽度的不同宽度。

当然，也可以用本文中所提到的本身具有该厚度或具有切割孔或开口的固体玻璃纤维增强热固性树脂片。如图所示，螺栓穿过整个构造以提供最大强度并设置在凹入孔中，从而使螺栓和螺母不会延伸超过垫的上表面和下表面。

对于图22所示的替代实施例，栅格可以是具有孔的金属片，以减轻垫的重量。金属片可以是2英寸厚，既有用于将垫构件连接在一起的螺栓所用的开口，也有用于减轻片材重量的附加开口。开口可以是随机的或均匀的，并且圆形开孔的直径范围可以是1至6英寸，矩形或方形开口为2×2至4×4英寸。如果需要，也可以使用金属栅格或焊接杆布置。而且，金属片可以设置为与垫的尺寸相同，或者与栅格类似，可以形成为一起呈现垫的整体尺寸的段。

如上文所述，可以看出存在包括耐环境芯结构的新的有效垫的多种组合和布置。某些附加的具体实施例包括垫构件的以下组合：

(1)细长木料或层压木料部件顶外层；细长热塑性板或片材或模制结构整体单元构成的芯构造，以及细长木料或层压木料部件下外层。热塑性板优选为约2英寸×8英寸×8英尺的HDPE板，同时整体单元由8英尺×12、14或16英尺长且约2英寸厚，具有平坦、封闭小室或开放小室几何结构的HDPE构成。木料部件的尺寸大约与HDPE板相同。

(2)细长木料或层压木料部件顶外层；片材或模制结构的细长热塑性整体单元构成的芯构造构件，以及细长热塑性板下外层。热塑性板优选为用于整体单元和/或板的HDPE，同时板也可以由强化或非强化弹性体材料构成。整体单元的尺寸可以是8英尺×12、14或16英尺长×约2英寸厚，具有平坦、封闭小室或开放小室几何结构，并且其中，细长部件为约2英寸×8英寸×8英尺。木料部件的尺寸大约与HDPE或弹性体板相同。

(3)细长木料或层压木料部件顶外层；玻璃纤维增强热固性塑料材料栅格构成的芯构造，以及细长木料或层压木料部件下外层。木料部件的尺寸为约2英寸×8英寸×8英尺。栅格为2英寸厚，具有2×2英寸的开口，并且尺寸设计为匹配垫，即8英尺×12、14或16英尺长，或者可以使用呈现垫各部分的段(如在垫中使用4段8英尺宽垫的3、4或4.5英尺长的段)。

虽然一般优选具有由木构件构成的至少一个外层，但也可以替换垫外层中使用的耐环境构件。此外，除细长部件外，此类构件可以是片、板、网格或蜂窝结构，其中的一个或多个设置在一起以形成垫的长度和宽度尺寸。细长部件可以具有与垫相同的长度，或者可以使用端到端相连的小段获得符合垫长度的期望长度。

除优选的三层垫外，各种双层垫也是本发明所构思的。这些垫包括一层热塑性、热固性、弹性体或金属构件，以及细长部件外层，细长部件外层通常由木料或工程木料构成，虽然在一些情况下可以使用热塑性、热固性或弹性体构件代替，通常为可以用已知强化或固化添加剂强化的实心构件或可以用其它材料填充的中空构件。

相比现有技术，本发明所提供意想不到的益处在于：外层可以提供构造芯结构的抗磨损性和抗滥用性，同时芯结构可以抵抗来自周围环境的潮湿、水分，甚至某些化学品。这可以使芯结构提供比常规使用的木构件更长的使用寿命，因为芯结构可以抵抗腐烂或以其它方式影响芯的木构件的其它化学劣化。最后，上外层或下外层构件在损坏的情况下可以替换，从而使整个芯可以重复利用以用于制造新垫。

因此，总而言之，应当理解的是，本发明各部件的最优尺寸关系可以包括变型，并且尺寸公差、材料、形状、形式、功能和用途视为对于本领域技术人员来说是明显且显而易见的，并且附图中示出及说明书中描述的这些尺寸关系的所有等同关系旨在包含在所附权利要求的范围内。

除非有明确说明，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域普通技术员普遍理解的含义相同的含义。此外，在本说明书及所附权利要求书中，除非上下文中有明确说明，否则单数形式“一”、“和”以及“所述”均包括复数。本文中使用的所有技术和科学术语具有相同含义。

上述具体实施方式应被视为仅仅是本发明原理的说明。此外，由于许多修改变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的，不应将本发明限制于本文所示的准确构造。相应地，所有可能使用的适当修改和等效方案均落入本发明范围。

Claims (21)

1.一种垫，包括：

芯结构，其向垫提供强度和刚性，所述芯结构设置为一个或多个构件，所述一个或多个构件包括片材、多个细长部件、框架、多个隔室、或其组合，其中，所述芯结构的结构构件由耐环境的非木材料制成；以及

至少一个外层，其通过其它构件直接或间接附接至所述芯结构，其中，所述外层的长度和宽度基本上对应于所述芯结构的长度和宽度，并且所述外层形成所述垫的上表面和/或下表面，其中，所述至少一个外层包括多个细长部件，其中，所述外层的细长部件由木料、工程木料、热塑性塑料、热固性塑料或弹性体材料制成，至少一个外层的所述细长部件的材料不同于所述芯的结构构件的材料；

其中，所述外层的构件提供所述垫的耐磨损性、耐磨耗性和耐滥用性，并且可移除地附接至芯构造，从而所述外层的构件能够在损坏时进行替换，同时所述芯结构得到保护而不会劣化，从而使所述芯结构能够重复利用以形成在所述外层中具有替换构件的垫。

2.根据权利要求1所述的垫，其中，所述芯结构的结构构件包括金属材料、弹性体材料、热塑性材料、热固性材料、或其组合，并且一个外层形成所述垫的上表面，另一外层形成所述垫的下表面，可选地具有附加层，所述附加层包括片材、多个细长部件、或其组合形式的一个或多个构件，用于将所述外层附接至所述芯结构。

3.根据权利要求2所述的垫，其中，所述芯结构的结构构件包括由纤维板或热塑性或热固性塑料材料构成的细长部件、由纤维板或热塑性或热固性塑料材料构成的实心或带孔板或片材，其中，一个外层形成所述垫的上表面并且包括由木料或工程木料构成的多个细长部件，另一外层形成所述垫的下表面并且包括细长部件、实心或带孔板或片材结构、或网格或栅格形式的热塑性、热固性塑料或弹性体材料。

4.根据任一前述权利要求所述的垫，其中，所述外层通过螺栓可移除地直接或间接附接至所述芯结构，其中，所述外层的构件具有约1.6M psi的模量，并且其中，所述垫具有能够承受至少500至1000psi负荷而不会使所述芯结构永久变形的负荷能力。

5.根据任一前述权利要求所述的垫，其中，所述芯结构包括：玻璃纤维增强热固性塑料材料栅格，其厚度介于约2.5英寸至约4英寸之间，且具有介于1.5英寸×1.5英寸至3英寸×3英寸之间的开口；或由金属、热塑性材料或热固性材料制成的多个细长管状部件，其中，每个管状部件由相同或不同材料制成，为中空或实心，或为独立部件、或连接在一起以形成整体构件。

6.根据任一前述权利要求所述的垫，其中，所述芯结构包括片材或实心、穿孔或蜂窝结构的热塑性、热固性、弹性体或聚烯烃材料，其中，所述蜂窝结构具有封闭或开放小室，其中，所述蜂窝结构的小室可选地设置有填充材料，以增加所述垫的重量并控制、阻止或提供液体吸收，并且其中，当开放小室中设置有填充材料时，所述芯结构包括上片材和下片材以帮助将所述填充材料保持在所述小室内。

7.根据任一前述权利要求所述的垫，进一步包括由木料或塑料材料制成的梁或缓冲器，其设置在所述芯结构的纵向侧上以保护所述芯结构不会因所述垫的运输或安装而损坏，其中，所述梁或缓冲器可选地也设置在所述芯结构的端部上。

8.一种具有顶表面和底表面的垫，包括：

第一侧梁和第二侧梁，其具有顶表面、侧表面和底表面；

非木支撑结构，其位于所述第一侧梁和所述第二侧梁之间并且连接所述第一侧梁和所述第二侧梁，其中，所述支撑结构具有上部、下部和侧部，具有小于所述侧梁高度的高度，具有宽度和长度，其中，所述支撑结构包括通过多个横向部件连接在一起的第一纵向部件和第二纵向部件；

多个连接杆，其将所述侧梁附接至所述支撑结构，其中，所述连接杆穿过所述梁和所述支撑结构的侧面；以及

多个第一细长部件，其附接至所述支撑结构的上部；

其中，所述垫的顶表面大体平坦且由所述梁和/或所述多个第一细长部件的顶表面形成。

9.根据权利要求8所述的垫，进一步包括多个第二细长部件，其附接至所述支撑结构的下部；其中，所述垫的底表面大体平坦且由所述梁和/或所述多个第二细长部件的底表面形成。

10.根据权利要求8或9所述的垫，其中，所述连接杆包括穿过所述侧梁和支撑芯的螺栓，其中，所述梁和所述纵向部件包括管状套筒，以便于所述螺栓从中穿过以组装所述垫。

11.根据权利要求8至10中任意一项所述的垫，其中，所述梁具有约1×6英寸至约24×24英寸之间、或约6×6英寸至约16×16英寸之间的宽度和高度尺寸；所述第一纵向部件和第二纵向部件通过间距为约10英寸至约30英寸的横向部件连接在一起；所述连接杆的间距为约3英尺至约6英尺；并且所述垫具有约4英尺至约8英尺之间的宽度，以及约4英尺至约60英尺之间的长度。

12.根据权利要求8至11中任意一项所述的垫，其中，所述侧梁由实心切割木料、工程木料或热固性塑料制成；所述第一纵向部件和第二纵向部件被构造为用于与所述侧梁接触的平板、I形梁或矩形梁或C型梁；所述横向部件被构造为平板及I形梁或C形梁；所述多个细长部件为由实心切割木料、工程木料或热固性塑料制成的板；并且所述细长部件通过螺栓连接至所述支撑结构。

13.根据权利要求7至12中任意一项所述的垫，其中，所述第一侧梁的尺寸被设计为提供所述垫的约一半高度，其中，所述第一侧梁附接至所述支撑结构的上部，或者所述第二侧梁的尺寸被设计为提供所述垫的一半高度并且附接至位置更低的所述支撑结构的第二侧，或者所述第一侧梁和第二侧梁的尺寸按本权利要求所述设计，以促进并形成结合的相邻垫的互锁结构。

14.一种垫，包括：支撑结构，其为具有纵向侧和端侧的框架或梯子形结构形式，其中，所述支撑结构被构造为支撑或允许其它构件的附接以形成所述垫；附加细长部件层，其附接在所述支撑结构之上和/或之下，用于形成所述垫的上表面和/或下表面；以及缓冲器部件，其可移除地至少附接至所述框架或梯子形结构的纵向侧，以保护所述垫不会因其运输或安装过程中的侧面冲击而受到损坏，其中，所述缓冲器由塑料或弹性体材料制成并且具有提供外表面的形状，所述外表面延伸至所述支撑结构的侧面之外且具有足够压缩性以吸收冲击和震动从而保护所述支撑结构，其中，所述缓冲器能够移除，从而能够在损坏时进行替换。

15.根据权利要求14所述的垫，其中：

当所述支撑结构的纵向侧包括I形梁且所述I形梁具有面向外侧的开放腔时，所述缓冲器附接至所述I形梁并且适配在I形梁的腔内；或者

当所述支撑结构的纵向侧包括具有平坦外侧表面的梁时，所述缓冲器通过附加部件或唇部设置为邻近所述纵向侧，所述附加部件或唇部使所述缓冲器抵靠所述梁的平坦外侧表面保持就位。

16.根据权利要求14或15所述的垫，其中，所述缓冲器也设置在所述支撑结构的一个或两个端侧上。

17.根据权利要求14、15或16所述的垫，其中，所述支撑结构由金属的或中空的、填充中空的或实心的玻璃纤维增强热固性塑料材料矩形管部件制成，并且所述细长部件由木料、工程木料或热塑性或热固性塑料材料制成。

18.根据任一前述权利要求所述的垫，其中，所述支撑结构中的开口包括以下一个或其组合：木板，其为垫提供更大重量、更高压缩强度或坚固性，其中，所述木板的芯被构造为适配在所述支撑结构的开口内并且通过螺栓连接在一起，从而不会在所述垫内移动；位于所述支撑结构的开放区域内的再生橡胶轮胎材料、沙或其它颗粒或固体填充材料，其中，通过固定至所述支撑结构的顶部和底部的网格、筛网或片材使颗粒填充材料在所述支撑结构内保持就位；或位于所述支撑结构的开放区域内的泡沫或挤出聚合材料。

19.根据任一前述权利要求所述的垫，其中，所述支撑结构包括钢制部件，并且所述垫进一步包括提升元件，所述提升元件包括直接连接至所述钢制部件以允许将所述垫提升至高处的D形环、O形环、链或缆线，其中，所述支撑结构的所述钢制部件被可选地喷涂或涂覆，以向所述垫的支撑结构提供额外耐环境性。

20.根据任一前述权利要求所述的垫，进一步包括以下一个或多个：

射频识别(RFID)标签，其使得所述垫在库存系统中或被租用时能够被监测；

发光元件，其嵌入所述细长部件中以提供光，从而辅助在夜晚或因天气条件不好导致白天较暗时使用所述垫；或

颜色编码，用于识别所述垫的构造或识别用于特定客户、最终用途的垫，或指示所述垫已被租用或出租。

21.一种延长具有木构件的工业垫的使用寿命的方法，包括：

将所述工业垫构造为具有向所述垫提供强度和刚性的芯结构，其中，所述芯结构被设置为一个或多个结构构件，所述一个或多个结构构件包括片材、多个细长部件、框架、多个隔室、或其组合，其中，所述芯结构的结构构件由耐环境的非木材料制成；

提供至少一个可移除外层，其通过其它构件直接或间接附接至所述芯结构，所述外层形成所述垫的上表面和/或下表面，其中，所述至少一个可移除外层包括由木料、工程木料、热塑性塑料、热固性塑料或弹性体材料制成的细长部件，以提供垫的耐磨损性、耐磨耗性和耐滥用性，至少一个外层的所述细长部件的材料不同于所述芯的结构构件的材料；以及

通过移除一个或多个损坏或劣化的细长部件，同时重复利用受保护且未劣化的所述芯结构，形成在所述外层中具有替换的细长部件或其它构件的更新垫，来通过替换在使用中损坏或劣化的所述外层的细长部件来更新所述垫。