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Fachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Spendevorrichtungen und -systeme,
die zum Abgeben und Auftragen von Teilchen oder granuliertem Material
auf die Oberfläche
eines Substrats verwendet werden, während die Spendevorrichtung
in Bezug auf das Substrat bewegt wird. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung Spendevorrichtungen, die auf ein Fahrzeug
derart zu Montieren sind, dass während
der Bewegung des Fahrzeugs Teilchen durch die Spendedüse derart
auf die Oberfläche
einer Straßenfahrbahn
abgegeben werden, dass Fahrbahnmarkierungen mit retroreflektierenden
Teilchen verbessert werden.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Das
Markieren oder Bestreifen von Fahrbahnen wird typischerweise durch
Aufbringen von Anstrichen, Harzen, Bebändern oder dergleichen auf
die Straßenoberfläche durch
relative Bewegung eines Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche aufgebracht.
Das heißt,
Markierungen oder Streifen werden auf eine Fahrbahnoberfläche in Richtung
der Bewegung eines solchen Fahrzeugs aufgebracht. Typische Anstrich-
oder Harzaufbringungssysteme umfassen Sprühvorrichtungen, andere Kontaktanstrichvorrichtungen
wie Walzen oder Bürsten
oder Harzextruder. Bänder
werden typischerweise durch Abwickeln des Bands von einer Quellenrolle
und dessen Aufbringen auf die Fahrbahn mittels einer Aufbringungswalze
bereitgestellt. In jedem Fall ist der Anstrich, das Harz oder das
Band an den Abgabepunkt derart zuzuführen und auf die Fahrbahnoberfläche in gesteuerter
Weise aufzubringen, dass die genaue Menge an Anstrich, Harz oder
Band auf der Basis des Verwendungsbedarfs und der erforderlichen
Abdeckung bereitgestellt wird.
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Zusätzlich zu
beliebigen der vorstehenden Materialien, die zum Bereitstellen von
Markierungen oder Streifen verwendet werden, verwenden Fahrbahnmarkierungen
nun auch weit verbreitet reflektierende Teilchen. Solche Anstriche,
Harze (z.B. Thermoplastiken oder Epoxide) und Bänder können in ihrer Zusammensetzung
reflektierende Teilchen wie transparente Mikrokugeln enthalten.
Vorzugsweise sind die resultierenden Fahrbahnmarkierungen derart
retroreflektierend, dass Kraftfahrzeugfahrer die Markierungen nachts
plastisch sehen können.
Retroreflektierende Fahrbahnmarkierungen weisen die Fähigkeit
auf, einen bedeutenden Teil an einfallendem Licht gegen die Quelle,
von welcher das Licht stammt, zurück zu werfen. Licht von Kraftfahrzeugscheinwerfern
wird zum Fahrzeug zurück
geworfen, um Straßenmerkmale,
z.B. die Begrenzungen der Verkehrsspuren für den Kraftfahrzeugfahrer zu
beleuchten.
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Eine
neuere Entwicklung von optischen Elementen für retroreflektierende Fahrbahnmarkierungen
betrifft optische Elemente mit einem größeren Retroreflexionsgrad bei
kleinen Einfallswinkeln. Transparente optische Elemente wie Glasperlen
wirken einerseits jeweils als achsensymmetrisches Glas, sodass einfallendes Licht
zurück
zum Kraftfahrzeugfahrer reflektiert werden kann, nachdem es durch
ein optisches Element geführt wird
und Pigmentteilchen innerhalb des Markierungsmaterials streift.
Ein Beispiel für
eine spezialisierte Glasmikrokugel ist in der U.S.-Patentschrift Nr.
5,853,851 beschrieben.
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Um
zum Verbessern der Markierungssichtbarkeit mehr einfallendes Licht
zurück
zum Kraftfahrzeugfahrer zu reflektieren, werden reflektierende vertikale
Oberflächen
in die Fahrbahnmarkierungen eingebracht. Zum Beispiel können wie
in den U.S.-Patentschriften Nr. 3,292,507 und 4,875,798 offenbart
erhöhte Fahrbahnmarkierungen
mit Abständen
entlang einer Fahrbahnmarkierungslinie bereitgestellt werden. Ein
anderes Beispiel ist die wie in den U.S.-Patentschriften Nr. 4,388,359, 4,069,281
und 5,417,515 offenbarte Verwendung von geprägten Fahrbahnmarkierungsbändern. Noch
andere Beispiele umfassen die Bereitstellung von retroreflektierenden
Verbundelementen oder Aggregaten, die typischerweise ein Kernmaterial
mit einer beliebigen Anzahl an auf die Kernoberfläche geprägten optischen
Elementen einschließen.
Solche Verbundelemente können
eine unregelmäßige Form
aufweisen oder zu Kugeln, Tetraedern, Scheiben, quadratischen Fliesen usw.
geformt sein. Solche retroreflektierenden Verbundelemente sind vorteilhaft,
da sie in billige Anstriche und Harze eingebettet werden können. Es
ist bekannt, dass solche retroreflektierenden Verbundelemente Polymere
und/oder keramische Kernzusammensetzungen umfassen. Ein Beispiel
für dauerhafte
retroreflektierende Elemente, die einen keramischen Kern umfassen,
sind in der U.S.-Patentschrift
Nr. 5,774,265 zu finden. Ein retroreflektierendes Element, das einen
Retroreflektor mit mehreren Seiten und ein klares thermoplastisches Harz
umfasst, ist in der U.S.-Patentschrift Nr. 5,835,271 beschrieben.
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Egal,
ob die retroreflektierenden optischen Elemente, die in Fahrbahnmarkierungen
verwendet werden, herkömmliche
Glasperlen oder optische Verbundteilchen umfassen oder nicht, solche
optischen Elemente können
in die Fahrbahnmarkierung entweder als Teil der Zusammensetzung
des als Fahrbahnmarkierung aufgebrachten Materials eingebracht oder
auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial werden, nachdem es aufgebracht
wurde, während
es jedoch zulässt,
dass Teilchen zumindest teilweise darin eingebettet werden, d.h. während das
Markierungsmaterial immer noch ausreichend klebrig, nass oder weich
ist, abgegeben werden. Im Falle eines Bands werden die optischen
Elemente typischerweise, während
des Bandherstellungsverfahrens in das Band geformt. Jedoch können optische
Elemente im Fall von Anstrichen und Harzen vor der Aufbringung in
den Anstrich oder das Harz gemischt, direkt vor der Aufbringung
mit dem Anstrich oder dem Harz gemischt oder auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial
abgegeben werden, nachdem es auf die Fahrbahnoberfläche aufgebracht
wurde. Darunter ist die letztere Technik im Allgemeinen bevorzugt,
da gewährleistet
wird, dass die optischen Elemente auf der Oberfläche der Fahrbahnmarkierung
vorliegen, wo ihr Retroreflexionsgrad funktionell ist. Teilchen
innerhalb der Markierungsdicke können
anschließend
nach dem Verbrauch der Fahrbahnmarkierung verwendet werden. Auch
ist es möglich,
dass optische Elemente, die in einen Anstrich oder ein Harz vor
oder während
der Aufbringung abgegeben wurden, abhängig vom Transmissionsgrad
des Anstriches oder Harzes und abhängig davon, ob das gesamte
Element mit dem Anstrich oder Harz beschichtet ist, überhaupt
nicht reflektierend sind.
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Beispiele
für Fahrbahnmarkierungsanstrich-
und -perlenspendesysteme sind in den U.S.-Patentschriften Nr. 4,319,717,
4,518,121, 5,203,923 und 5,294,798 beschrieben. In jedem davon ist
die Teilchenspendevorrichtung auf einem beweglichen Fahrzeug, das
auch das Anstrich- oder Harzauftraggerät trägt, derart lokalisiert, dass
eine geeignete Menge an Perlen auf die Markierungsbreite gemäß den vorbestimmten
Markierungseigenschaften abgegeben wird. Darunter betrifft die in
der U.S.-Patentschrift Nr. 4,518,121 offenbarte Vorrichtung auf
eine Perlenspendevorrichtung, durch welche optische Perlen in den
Anstrichsprühstoß derart abgeführt werden,
dass Anstrich und Perlen auf einer Fahrbahnoberfläche unter
Bildung eines reflektierenden Streifens miteinander abgeschieden
werden. Die Anderen betreffen Perlenspendevorrichtungen, die die
Perlen auf den Markierungsanstrich oder das Markierungsharz aufbringen,
nachdem es auf die Fahrbahnoberfläche aufgebracht wurde, während es
noch ausreichend feucht ist. Darüber
hinaus werden die Perlen in diesen Perlen auf das Markierungsmaterial
sprühenden
Perlenauftraggeräten
von einer eine Düse
umfassenden Spendeeinheit in Abwärtsrichtung
gezielt auf die Fahrbahn geführt.
In der U.S.-Patentschrift Nr. 4,319,717 schließt die offenbarte Sprühpistole
eine Luftdüse
ein, um den Aufprall der Perlen auf das Markierungsmaterial demgegenüber zu erhöhen, den
es unter Einwirkung der Schwerkraft allein erfahren würde. Die
in den U.S.-Patentschriften Nr. 5,203,923 und 5,294,798 beschriebenen
Spendevorrichtungen sind derart beschrieben, dass sie die winzigen
Perlen unter Druckluft durch das Spendeventil abgeben können. Das
heißt,
die Perlen werden der Spendevorrichtung durch ein Luftvolumen unter
Druck zugeführt,
wodurch nicht nur die Perlen zu der Spendevorrichtung bewegt werden,
sondern auch bewirkt wird, dass die Perlen mit höherer Ausgangsgeschwindigkeit
abgegeben werden, als wenn sie einfach unter Einwirkung der Schwerkraft
abgesenkt werden würden.
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Andere
Spendevorrichtungen, die Düsen
einschließen,
die auf andere Weise als direkt gegen die Fahrbahnoberfläche ausgerichtet
sind, sind ebenso bekannt. Zum Beispiel ist eine an eine unter Druck
stehende Perlenversorgung anschließbare Spendedüse bekannt,
die eine Platte zum Führen
der Perlen zu der Bewegungsrichtung des beim Aufbringen des Markierungsmaterials
und der Glasperlen verwendeten Fahrzeugs entgegen gesetzter Richtung
einschließt.
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Ein
Nachteil aller dieser Spendevorrichtungen und Düsen des Stands der Technik
ist, dass die Perlen mit relativer Geschwindigkeit in Bezug auf
die Fahrbahnmarkierung, auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial aufgebracht
werden. Werden die Perlen direkt auf die Fahrbahnmarkierung abgesenkt,
gleicht die relative Geschwindigkeit der Geschwindigkeit, mit welcher
das Fahrzeug entweder manuell oder motorbetrieben über die Fahrbahn
bewegt wird. Ist die Spendedüse
der der Bewegungsrichtung entgegen gesetzten Richtung zugewandt
kann die relative Geschwindigkeit reduziert werden. Dies hängt davon
ab, ob die Perlen die Düse
mit einer Bewegungskomponente in einer der Fahrbewegung entgegen
gesetzten Richtung verlassen. Diese entgegengesetzt gerichtete Bewegungskomponente
und folglich die Reduktionsmenge der relativen Geschwindigkeit hängen in
diesen Systemen des Stands der Technik von dem Druck ab, mit welchem
die Glasperlen der Spendedüse
zugeführt
werden.
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Wie
es bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung entdeckt wurde,
kann die relative Geschwindigkeit, mit welcher die optischen Elemente
auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial prallen, verursachen, dass die
optischen Elemente nach anfänglichem
Aufprall entlang des Fahrbahnmarkierungsmaterials in Richtung der
Fahrbewegung des Fahrzeugs rollen. Rollen die Elemente, nehmen sie
einen Teil des Anstriches oder des Harzes auf ihrer Oberfläche auf,
wodurch verhindert wird, dass ein Teil des optischen Elements Licht
retroreflektiert. Dieses Phänomen
wurde entdeckt und kann durch auf die Richtung bezogenes Messen
des Retroreflexionsgrads der Fahrbahnmarkierung nach Aufbringen
der optischen Elemente quantifiziert werden. Das heißt, dass
durch Vergleichen des Retroreflexionsgrads, der in einer der Bewegungsrichtung
des Aufbringungsfahrzeugs gegenüberliegenden
Richtung einer Fahrbahnmarkierung erhalten wird, zu der Richtung,
von welcher das Fahrzeug kam, die Wirkung des Rollens quantifiziert
werden kann. Je größer der
Unterschied zwischen den zwei gemessenen Ablesungen ist, desto größer ist
die Entfernung, bei welcher angenommen wird, dass die Elemente rollten,
bis zu dem Punkt, an welchem die optischen Elemente durch 90 Grad
rollten. Das heißt,
ein Rollen von 90 Grad aller optischen Elemente würde den
Retroreflexionsgrad von einer Richtung blockieren, während der
Retroreflexionsgrad von der anderen Richtung im Wesentlichen unbeeinflusst
wäre. Sind die
zwei Messungen im Wesentlichem gleich sind, wird nicht angenommen,
dass ein maßgebliches
Rollen auftrat.
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Dieses
Rollproblem kann verschlimmert werden, wenn versucht wird, die viel
größeren optischen
Teilchen wie die vorstehend beschriebenen retroreflektierenden Verbundelemente
aufzubringen. Diese Verbundelemente können viele verschiedene Größen aufweisen,
sind jedoch im Allgemeinen im Hinblick auf Volumen und Masse alle
deutlich größer als
typische Glasperlen, was bedeutet, dass sie jeweils eine größere Bewegungsenergie
aufweisen, wenn sie auf das Markierungsmaterial abgegeben werden.
Das Rollen dieser Verbundteilchen im Fahrbahnmarkierungsmaterial,
wie die vorstehend erörterten
Glasperlen, verursacht, dass die Verbundelemente einen Teil des
Markierungsmaterials aufnehmen und einige seiner reflektierenden
Oberflächen
blockieren können.
Dies könnte
das einfallende Licht zu dem oder durch das Kernmaterial des Verbundelements
blockieren oder die reflektierende Natur einer reflektierenden Komponente
an der Oberfläche
des Verbundelements abschirmen. Da diese größeren und massiveren retroreflektierenden
Elemente (egal ob kugelförmig
oder unregelmäßig geformt)
unter einer vorgegebenen Aufbringungsbedingung wahrscheinlicher
rollen, als Glasperlen, können
diese retroreflektierenden Verbundelemente ein Rollen erfahren und
den Retroreflexionsgrad verschlechtern, sogar dann, wenn Glasperlen
mit geringem oder keinem Rollproblem aufgebracht werden können.
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EP-A-0
560 719 schlägt
ein System zum Abschwächen
dieser Probleme vor. Es stellt eine Kammer bereit, welcher reflektierende
Körper
durch Einwirkung von Schwerkraft zugeführt werden. Ein Perlenhaufen wird
gebildet. Komprimierte Luft wird verwendet, um Perlen aus dem Haufen
zu entfernen und sie auf eine angestrichene Straße abzuscheiden.
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In
dieser Industrie besteht ein anhaltender Wunsch für ein Aufbringen
der Fahrbahnmarkierungen mit einer derartigen größeren Geschwindigkeit, dass
die Unterbrechung der Verkehrsverhältnisse reduziert und das Aufbringungsverfahren
verbessert wird. Wie aus Vorstehendem ersichtlich, verschlimmern
größere Geschwindigkeiten
das Problem des Teilchenrollens. Sogar in dem Falle, in welchem
eine Düse
einer Spendevorrichtung für
die Teilchen von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs weg gerichtet ist,
ist die Versorgung der Teilchen unter Druck zum Reduzieren der relativen
Geschwindigkeit zwischen den Teilchen und der Fahrbahn nicht angemessen.
Eine Erhöhung
des Versorgungsdrucks der Teilchen zu der Düse zum Treiben der Teilchen aus
der Düse
mit größerer Geschwindigkeit
und folglich zum Reduzieren der relativen Geschwindigkeit zwischen
den Teilchen und der Fahrbahn stellt keine zufrieden stellenden
Ergebnisse bereit, da die Versorgung mit erhöhtem Druck auch zu einer Erhöhung der
Menge der durch die Düse
zugeführten
Teilchen führt.
Dies führt
zu einer erhöhten
Dichte der auf eine bestimmte Fahrbahnmarkierung aufgebrachten Teilchen,
wodurch eine beträchtliche
Menge solcher Teilchen unter diejenige, welche erwünscht oder
funktionell ist, verschwendet werden kann. In Anbetracht der Funktionalität solcher
Teilchen ist es klar, dass mit den größeren retroreflektierenden
Verbundteilchen eine maximale Beladung gewöhnlich erkennbar ist. Dass
heißt,
unterhalb einer vorbestimmten Dichte an Teilchenbeladung können sogar
mehr Teilchen eine schädigende
Wirkung aufweisen. Insbesondere können die Teilchen sogar ein
anderes abschatten, wodurch die retroreflektierende Funktionalität der Fahrbahnmarkierung
reduziert wird.
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Zusammenfassung der vorliegenden
Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung basiert teilweise auf der Entdeckung des vorstehend
beschriebenen Rollphänomens
der optischen Elemente und der Erkenntnis der Mängel des Stands der Technik.
Außerdem überwindet
die vorliegende Erfindung die Nachteile und Defizite der Vorrichtungen
vom Stand der Technik zum Abgeben von optischen Elementen auf Fahrbahnmarkierungsmaterial
durch Bereitstellen einer Fluid-unterstützten Teilchenspendevorrichtung
wie in Anspruch 1 und eines Verfahrens wie in Anspruch 10 zum Steuern
der Geschwindigkeit, mit welcher die optischen Elemente die Spendevorrichtung
verlassen, um dadurch die relative Geschwindigkeit zu steuern, mit
welcher die optischen Elemente auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial prallen,
wenn sie auf einem sich bewegendem Fahrzeug verwendet werden. Die
Fluidunterstützung
wird vorteilhaft unabhängig
von der Zufuhrgeschwindigkeit der optischen Elemente durch die Spendevorrichtung
in die Spendevorrichtung eingebracht. Das heißt, die Menge an aufzubringenden
optischen Elementen kann unabhängig
von der Geschwindigkeit gesteuert werden, mit welcher die optischen
Elemente die Düse
der Spendevorrichtung verlassen müssen.
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Ist
sie auf einem Fahrzeug montiert, stößt die erfindungsgemäße Spendevorrichtung
solche optischen Elemente derart aus, dass sie eine Geschwindigkeitskomponente
in der zum Fahrzeug, an welchem die Spendevorrichtung angebracht
ist, entgegen gesetzten Bewegungsrichtung aufweisen. Vorzugsweise
bewirkt die Fluidunterstützung,
dass die optischen Elemente von der Spendedüse mit einer Geschwindigkeit
ausgestoßen werden,
bei welcher sie sich im Wesentlichen an die Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs,
an welchem die Spendevorrichtung angebracht ist, anpassen. Folglich
können
gemäß einem
spezifischen Aspekt der vorliegenden Erfindung optische Elemente
auf Markierungsmaterial aufgetragen werden, das auf eine Fahrbahnoberfläche mit
im Wesentlichen reduzierter relativer Geschwindigkeit in Richtung
der Fahrbahnerstreckung aufgebracht wurde. vorzugsweise können die
optischen Elemente mit einer Komponentengeschwindigkeit ausgestoßen werden,
bei welcher es sich im Wesentlichen um dieselbe Geschwindigkeit
handelt, mit welcher das Fahrzeug vorwärts bewegt wird, jedoch derart
in entgegen gesetzter Richtung liegt, dass die relative Geschwindigkeit
in Richtung der Fahrbahnerstreckung zwischen den optischen Elementen
und dem Fahrbahnmarkierungsmaterial auf einer Straßenoberfläche Null
beträgt.
Das heißt,
die Rückwärtsbewegung
der optischen Elemente in Richtung parallel zu der Fahrbahnoberfläche (ohne
Berücksichtigung
der Bewegungskomponente zu der Fahrbahn) ist vorzugsweise gleich
der Geschwindigkeit der Fahrzeugvorwärtsbewegung. Durch engeres
Anpassen der Geschwindigkeit der optischen Elemente (in zur Fahrzeugbewegung
entgegen gesetzten Richtung) auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
können
die optischen Elemente ohne maßgebliches
Rollen entlang des Fahrbahnmarkierungsmaterials wie es auf eine
Straße
aufgebracht wird aufgetragen werden.
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Dies
kann ohne Berücksichtigung
der Größe oder
Masse der optischen Elemente erzielt werden. Das Ergebnis ist, dass
der Retroreflexionsgrad der Fahrbahnmarkierung in keiner Richtung
gefährdet
oder negativ beeinflusst wird (d.h., in Fahrrichtung des Fahrzeugs
oder in entgegen gesetzter Richtung). Außerdem können die optischen Elemente
auf dem Fahrbahnmarkierungsmaterial mit jeder Dichte abgeschieden
werden, die zum Erzielen der gewünschten
retroreflektierenden Eigenschaften der Fahrbahnmar kierung erwünscht ist. Diese
Aufbringungsdichte wird unabhängig
von der durch die Fluidunterstützung
bewirkten Geschwindigkeitssteuerung bestimmt. Es ist auch bevorzugt,
dass die Spendedüse
eine zerstreuende Führungsfläche einschließt und die
Verteilungsbreite derart einstellbar steuern kann, dass die optischen
Elemente mit einer gewünschten
Breite in Bezug auf die Breite des Fahrbahnmarkierungsmaterials
aufgebracht werden können.
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Die
vorstehend erwähnten
Vorteile der vorliegenden Erfindung können durch eine Teilchenspendevorrichtung
erzielt werden, die auf ein Fahrzeug zur Verwendung beim Abgeben
von optischen Elementen, während
das Fahrzeug sich auf dem Fahrbahnmarkierungsmaterial bewegt, das
auf eine Oberfläche
als Teil eines Fahrbahnmarkierungsverfahrens aufgebracht wird, montiert
ist, wobei die Teilchenspendevorrichtung eine Düse, ein Einspeiserohr und ein
Fluid-unterstützendes
System einschließt.
Der Begriff „Fluid" bedeutet, wie innerhalb
der Bedeutung eines „Fluid-unterstützenden
Systems" und innerhalb
dieser Anmeldung verwendet, dass es Flüssigkeiten und/oder Gase einschließt, die
als unter Druck stehende Quelle (obwohl nicht unbedingt komprimierbar)
nützlich
sind und zum Vorwärtstreiben
von Teilchen wie optischen Elementen gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können.
Gase werden vorzugsweise verwendet, da sie sich in dem Strom abgegebenen
Teilchen nicht mischen und auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial aufgebracht
werden können.
Luft wird besonders bevorzugt zu diesem Zweck verwendet.
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Die
Düse definiert
eine Expansionskammer und weist vorzugsweise eine untere Führungsplatte
und eine obere Platte auf, die durch mindestens eine Seitenwand
von der unteren Führungsplatte
auf Abstand gehalten wird, wobei die Seitenwand, die untere Führungsplatte
eine Führungsfläche an der
oberen Platte unter Bildung der Expansionskammer mit einer offenen
Seite bereitstellen. Die untere Führungsplatte erstreckt sich auch
vorzugsweise über
die offene Seite der Expansionskammer hinaus, um Teilchen entlang
der Düse
zu führen,
wenn sie aus der Expansionskammer ausgestoßen werden. Das Teilcheneinspeiserohr
dient der Verbindung mit einer Versorgungsvorrichtung für optische
Elemente und der Verbindung mit der Düse, wobei das Teilcheneinspeiserohr
auch einen internen Durchlass einschließt, der sich in die Expansionskammer öffnet. Das Fluid-unterstützende System
umfasst eine Blende, die ein Element zur Verbindung einer unter
Druck stehenden Fluidquelle definiert, wobei das Blendendefinierende
Element auch funktionell mit der Düse verbunden und derart positioniert
ist, dass gewährt
wird, dass das Fluid unter Druck durch eine Blende desselben fließen kann
und in die Expansionskammer eingeführt werden kann, so dass die
Geschwindigkeit der Teilchen in der entgegen gesetzten Richtung
zu der Bewegung des Fahrzeugs, an welchem die Spendevorrichtung
angebracht ist, erzeugt wird. Vorzugsweise wird das Fluid auch in
die Expansionskammer derart eingeführt, dass die Teilchen zum
Abgeben derselben aus der Düse
gleichmäßig verteilt
werden. Außerdem
ist die Führungsfläche der
unteren Führungsplatte
mindestens horizontal ausgerichtet. Besonders bevorzugt ist die
Führungsfläche der
unteren Führungsplatte
mit etwa 5 Grad bis 10 Grad unter einer horizontalen Ebene (d.h.,
wobei das entfernte Ende davon niedriger als die Expansionskammer
liegt) ausgerichtet. Die Geschwindigkeit, mit welcher die Teilchen
in zur Fahrzeugfahrt entgegen gesetzter Richtung austreten, ist
folglich größer als
es der Fall wäre,
wenn die Teilchen unter Einwirkung von Schwerkraft allein austreten
würden.
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Vorzugsweise
umfasst das Fluid-unterstützende
System ferner eine Fluiddruck-Versorgungsleitung, die an das Blenden-definierende
Element angeschlossen ist und an eine unter Druck stehende Fluidquelle
angeschlossen werden kann, und schließt das Blenden-definierende
Element eine innere Kammer ein, die im Querschnitt eine größere Öffnungsfläche hat
als seine Blende, wobei die innere Kammer auch von einer ihrer Seiten,
die an eine Fluiddruck-Versorgungsleitung angeschlossen ist, offen
ist. Ein Oberflächenmerkmal
kann auch an einer Seite des Blenden-definierenden Elements, die
in der Expansionskammer angeordnet ist, bereitgestellt sein, und
wobei das Oberflächenmerkmal
den Fluidstrom von der Blende in die Expansionskammer modifiziert.
Die Teilchenspendevorrichtung kann auch mindestens ein einstellbares
seitliches Führungselement
einschließen,
das sich ebenfalls von der Expansionskammer in Richtung der unteren
Führungsplatte
erstreckt, um den Teilchenstrom aus der Düse seitlich zu begrenzen und
die Teilchen aus der Düse
zu führen. Die
untere Führungsplatte
läuft vorzugsweise
von der Öffnung
der Expansionskammer an auseinander.
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Die
vorstehend erwähnten
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden auch durch ein Verfahren
zum Abgeben von optischen Elementen auf ein Fahrbahnmarkierungsmaterial,
das auf eine Fahrbahnoberfläche als
Teil eines Fahrbahnmarkierungsverfahrens aus einem Teilchenspendesystem
aufgetragen worden ist, das vom Typ mit einem Vorratsbehälter für optische
Elemente, einer unter Druck stehenden Fluidquelle und einer Teilchenspendevorrichtung
ist, die von einem beweglichen Fahrzeug getragen werden, erzielt
werden, wobei die Teilchenspendevorrichtung eine Düse mit einer
Expansionskammer einschließt.
Vorzugsweise ist die Expansionskammer mindestens teilweise durch
die obere und die untere Führungsplatte
verbunden, sodass sie voneinander durch mindestens eine Seitenwand
auf Abstand gehalten werden und eine offene Seite aufweisen, wobei
die Düse
des Weiteren an den Vorratsbehälter
für die
optischen Elemente mittels eines Einspeiserohrs verbunden ist, das
sich in die Expansionskammer der Düse öffnet und mittels eines Fluid-unterstützenden
Systems mit einer Blende, die sich ebenso in die Expansionskammer öffnet, mit
der unter Druck stehenden Fluidquelle verbunden ist. Ein Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist durch den Einschluss der Schritte des Ausrichtens
der Spendevorrichtung derart, dass die Führungsfläche der unteren Führungsplatte der
Düse sich
mindestens teilweise in Richtung die Richtung erstreckt, in die
sich die Fahrbahnoberfläche
erstreckt, auf die optische Elemente gebracht werden sollen; Einspeisens
optischer Elemente in die Expansionskammer der Düse, während sich das Fahrzeug bewegt;
und Bereitstellens von unter Druck stehendem Fluid durch die Blende
des Fluidunterstützenden
Systems und in die Expansionskammer der Düse, während optische Elemente ebenfalls
in die Expansionskammer eingespeist werden, wodurch eine eine gesteuerte
Komponentengeschwindigkeit des Teilchenstroms von der Düse in die
zu der Richtung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, auf welchem die
Spendevorrichtung angebracht ist, entgegen gesetzte Richtung erzeugt
wird, gekennzeichnet.
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Ein
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ist auch vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der
Ausrichtschritt derart durchgeführt
wird, dass die offene Seite der Expansionskammer in eine Richtung,
entgegengesetzt zur Fahrtrichtung der Fahrzeugfahrtbewegung ausgerichtet
wird, und die Düse
derart ausgerichtet wird, dass die untere Führungsplatte sich mehr in die
Erstreckungsrichtung, auf die optische Elemente aufgebracht werden
sollen, als in eine Richtung direkt auf die Fahrbahnoberfläche zu,
auf die optische Elemente aufgebracht werden sollen. Die Schritte
des Einspeisens optischer Elemente können unter Druck durchgeführt werden,
um dadurch die optischen Elemente zu der Expansionskammer zu drängen. Vorzugsweise
umfasst der Schritt der Bereitstellung von unter Druck stehendem
Fluid des Weiteren die Bereitstellung von unter Druck stehender
Luft, wobei der Druckluft unabhängig
gesteuert werden kann, wodurch die Druckluft und der Luftstrom die
optischen Elemente aus der Düse
durch die Blende in die Expansionskammer mit einer Austrittsgeschwindigkeit
ausstoßen,
die auf einer gewünschten
relativen Geschwindigkeit der optischen Elemente bezüglich der
Fahrbahn oberfläche,
auf welche die optischen Elemente aufgetragen werden sollen. Besonders
bevorzugt umfasst dieser Schritt das weitgehende Anpassen einer
Komponente der Teilchenaustrittsgeschwindigkeit in Rückwärtsrichtung
der Fahrzeugbewegungen (d.h., in Richtung der Erstreckung der Fahrbahnoberfläche, auf
welche die optischen Elemente aufgetragen werden sollen), an die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs und dadurch im Wesentlichen das Bewirken
einer relativen Geschwindigkeit von Null zwischen den optischen
Elementen und der Fahrbahnoberfläche
in ihrer Erstreckungsrichtung. Das Verfahren kann auch einen Schritt
des seitlichen Führens
der optischen Elemente von der Expansionskammer der Düse durch
mindestens ein einstellbares seitliches Führungselement umfassen, das
funktionell unterstützt
ist und an verschiedenen Stellen bezüglich eines auseinander laufenden
Seitenrands der unteren Führungsplatte
positioniert werden kann. Außerdem
wird das Verfahren vorzugsweise mit einem zusätzlichen Schritt des Aufbringens
der optischen Elemente gemäß einer
gewünschten
Dichte der optischen Elemente auf Fahrbahnmarkierungsmaterial verwendet,
das vorher auf eine Fahrbahnoberfläche als Teil eines Fahrbahnmarkierungsverfahrens
aufgebracht wurde, während
es zumindest erlauben kann, dass die optischen Elemente im Fahrbahnmarkierungsmaterial
eingebettet sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs, die mit einer schematischen
Veranschaulichung einer Fahrbahnmarkierungsapparatur, einschließlich einer
Spendevorrichtung für
optische Elemente gemäß der vorliegenden
Erfindung kombiniert ist;
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2 ist
eine Seitenansicht einer Spendevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
die schematisch als Teil eines Spendesystems zum Aufbringen von
optischen Elementen auf Fahrbahnmarkierungsmaterial bereitgestellt
ist;
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3 ist
eine Perspektivansicht einer Spendevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
eine Vorderansicht der Spendevorrichtung von 3, die den
Eintrittspunkt der Fluidunterstützung
in den Düsenteil
der Spendevorrichtung zeigt;
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5 ist
eine Perspektivansicht von der Rückseite
der Spendevorrichtung der 3 und 4;
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6 ist
eine entlang Line 6-6 in 5 genommene Querschnittansicht,
die die relativen Verbindungen der Durchlässe des Einspeiserohrs und
der Fluidunterstützenden
Blende in den Düsenteil
der Spendevorrichtung der 3–5 zeigt;
und
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7, 8 und 9 sind
vergrößerte photographische
Bilder, die auf ein Substrat aufgebrachte Proben von Fahrbahnmarkierungsmaterialien
zeigen, wobei die Fahrbahnmarkierungsmaterialien in jedem Fall eine
Kombination aus retroreflektierenden Verbundelementen und Glasperlen
einschließen,
die zum Vergleich unter verschiedenen Umständen aufgebracht wurden. Insbesondere
zeigt 8 eine Probe, in welcher die retroreflektierenden
Verbundelemente durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
aufgebracht wurden.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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In
Bezug auf die Figuren, in welchen ähnliche Komponenten innerhalb
der verschiedenen Figuren mit ähnlichen
Nummern markiert sind, ist eine Teilchenspendevorrichtung 10 in 1 als
Teil einer auf ein Fahrzeug 14 montierten Fahrbahnmarkierungsspendeapparatur 12 veranschaulicht.
Die die Teilchenspendevorrichtung 10 einschließende Fahrbahnmarkierungsspendeapparatur 12 ist
insbesondere zum Aufbringen einer Fahrbahnmarkierung auf eine Straßenoberfläche 16 bereitgestellt,
während
sich das Fahrzeug 14 bewegt. Das Fahrzeug 14 kann
ein Kraftfahrzeug wie einen Lastwagen, wie in 1 veranschaulicht,
umfassen. Jedoch ist jedes beliebige bewegliche Fahrzeug vorgesehen,
einschließlich
denjenigen, die durch einen Motor oder durch manuellen Betrieb angetrieben
werden. Außerdem
kann das Fahrzeug 14, egal ob motorbetrieben oder nicht, auch
eine wie für
kleinere Fahrbahnmarkierungsvorgänge
bekannte, handbetriebene Einheit umfassen.
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Wie
vorstehend im Abschnitt des Hintergrunds der gegenständlichen
Anmeldung erörtert,
schließt solch
eine Fahrbahnmarkierungsspendeapparatur typischerweise Elemente
zum Aufbringen eines Anstriches oder Harzes auf die Straßenoberfläche 16 in
Form einer Fahrbahnmarkierung während
oder vor der Aufbringung von optischen Elementen, die in das Fahrbahnmarkierungsmaterial
für Retroreflektionseigenschaften
der Fahrbahnmarkierung eingebettet werden sollen, ein. Viele verschiedene
Typen von Anstrichen und Harzen wurden zur Verwendung in der Fahrbahnmarkierungsindustrie
entwickelt, wobei beliebige davon, die als erfindungsgemäß wie nachstehend
beschrieben zu verwenden sind, vorgesehen sind. Insbesondere sollten
die optischen Elemente mit dem Fahrbahnmarkierungsmaterial vor dessen
Trocknen oder Aushärten
derart gemischt oder auf ihm aufgetragen werden, dass die optischen
Elemente zuminderst teilweise darin eingebettet sind oder dadurch
gehalten werden oder beides. Wird z.B. eine Anstrichsprühdüse verwendet,
werden die optischen Elemente vor dem Trockenen des Anstrichs abgeschieden.
Wird ein thermoplastisches Harz durch eine herkömmlich bekannte Sprüh- oder
Extrusionsvorrichtung aufgebracht, werden die optischen Elemente aufgetragen,
während
das thermoplastische Harz ausreichend vor dem Aushärten noch
erwärmt
(oder wieder erwärmt)
wird. Wird ein Epoxyharz auf eine Fahrbahn gesprüht oder extrudiert, werden
die optischen Elemente vor der Epoxyaushärtung aufgetragen.
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Wie
auch im Abschnitt des Hintergrunds der gegenständlichen Anmeldung dargelegt,
können
die optischen Elemente beliebige Elemente, die einen Retroreflexionsgrad
bereitstellen, wenn sie auf Fahrbahnmarkierungsmaterial abgeschieden
werden, z.B. Glasperlen und/oder retroreflektierende Verbundelemente,
die selbst ein Aggregat aus einem Kern mit einer beliebigen Anzahl
an kleineren optischen Elementen, die in der Kernoberfläche oder
im Kernmaterial (das selbst transparent sein kann) eingebettet sind,
umfassen, einschließen.
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Die
Fahrbahnmarkierungsspendeapparatur 12 kann eine beliebige
Kombination aus einer Teilchenspendevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung, kombiniert mit einem Anstrichspray oder Harzspray oder
-extruder, welcher für
Fahrbahnmarkierung bekannt oder entwickelt ist, umfassen. Außerdem kann
die Teilchenspendevorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung
jeden beliebigen Typ von optischen Teilchen oder dergleichen, der
auf ein solches Fahrbahnmarkierungsmaterial abgegeben werden soll,
nachdem es auf die Oberfläche
einer Straße 16 abgegeben
wurde, abgeben. Die folgende Beschreibung betrifft eine spezifische Version
gemäß der vorliegenden
Erfindung, in welcher eine Teilchenspendevorrichtung 10 zum
Abgeben von retroreflektierenden optischen Verbundelementen in Kombination
mit der Abgabe eines Anstriches oder Harzes und der Abgabe von Glasperlen
als zusätzliche
retroreflektierende Elemente einer resultierenden Fahrbahnmarkierung
verwendet wird.
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Wie
in 1 dargestellt, ist ein Fahrzeug 14 mit
einer Fahrbahnmarkierungsspendeapparatur 12 kombiniert.
Die Verbindungsweise zwischen ihnen bildet keinen spezifischen Teil
der vorliegenden Erfindung und kann jede beliebige herkömmliche
oder später
entwickelte Struktur umfassen. Die Fahrbahnmarkierungsspendeapparatur 12 ist
so veranschaulicht, dass sie auf einem Fahrzeug 14 derart
montiert ist, dass sie zum Zwecke des Bereitstellens einer Fahrbahnmarkierung
auf einer Oberfläche
einer Straße 16 in
Fahrtrichtung des Fahrzeugs 14 über die Straße 16 positioniert
ist. Typischerweise ist die Apparatur zum Bestreifen von Straßen verwendbar.
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Die
Fahrbahnmarkierungsspendeapparatur 12 umfasst zum Aufbringen
auf die Straße 16 ein
Anstrich- oder Harzauftraggerät 18,
eine Teilchenspendevorrichtung 10 zum Abgeben von retroreflektierenden
Verbundelementen und eine Perlenspendevorrichtung 20, obwohl
eines der letzteren beiden alleine verwendet werden könnte. Das
Auftraggerät 18,
die Teilchenspendevorrichtung 10 und die Perlenspendevorrichtung 20 sind derart
veranschaulicht, dass sie von einer üblichen Trägerstruktur 22 getragen
werden, jedoch ist es klar, dass diese Vorrichtungen auf andere
Weise in jeder beliebigen Art unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander
getragen werden, können.
Vorzugsweise jedoch sind diese Vorrichtungen in Bezug aufeinander derart
positioniert, dass die retroreflektierenden Verbundelemente auf
das Fahrbahnmarkierungsmaterial vor der Aufbringung der Glasperlen
aufgetragen werden.
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Ebenso
von einem Fahrzeug 14 getragen in 1 veranschaulicht,
ist (sind) (ein) Fahrbahnmarkierungsmaterialvorratsbehälter 24,
ein Vorratsbehälter 26 für retroreflektierende
Verbundelemente und ein Vorratsbehälter 28 für Glasperlen.
Diese Vorratsbehälter 24, 26 und 28 können funktionell
fluidförmig
mit dem Auftraggerät 18,
der Spendevorrichtung 10 bzw. der Perlenspendevorrichtung 20 durch
eine herkömmliche
oder später
entwickelte Weise gemäß den nachstehend
beschriebenen funktionellen Merkmalen insbesondere in Bezug auf
die Teilchenspendevorrichtung 10 angeschlossen sein. Ebenso
auf dem Fahrzeug 14 getragen veranschaulicht ist eine mechanische
Station 30, die herkömmlich
Fluiddruckerzeugungselemente wie einen Luftkompressor oder dergleichen
und nach Wunsch beliebige Steuersysteme zum Steuern des Betriebs
des Auftraggeräts 18,
der Spendevorrichtung 10 und Spendevorrichtung 20 gemäß der nachstehend
beschriebenen herkömmlichen
Verwendung und des Betriebs der vorliegenden Erfindung einschließen kann.
Weiterhin können
die spezifische Konstruktion und die Steuermechanismen des Auftraggeräts 18 zum
Aufbringen des Fahrbahnmarkierungsmaterials und die Perlenspendevorrichtung 20 zum
Aufbringen von transparenten Mikrokugeln von jeglicher herkömmlicher
oder später
entwickelter Konstruktion sein.
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In 2 ist
die Teilchenspendevorrichtung 10 schematisch mit dem (den)
Vorratsbehälter(n) 26 und an
ein Fluid-unterstützendes
System 32 verbunden. Insbesondere schließt die Teilchenspendevorrichtung 10 eine
Düse 34 und
ein Einspeiserohr 36 ein. Das Einspeiserohr 36 ist
derart bereitgestellt, dass retroreflektierende Verbundelemente
von Vorratsbehälter 26 in
die Düse 34 eingespeist
werden können.
Wie veranschaulicht, ist das Einspeiserohr 36 über eine
Verbindungsgruppe 38 vom herkömmlichen Typ an eine Versorgungsleitung 40 angeschlossen,
die wiederum zu dem Vorratsbehälter 26 läuft. Vorzugsweise
sind ein Drucksteuerspeicher 42 und eine Messvorrichtung 43 wie
eine Pistole in der Versorgungsleitung 40 zwischen dem
Vorratsbehälter 26 und
dem Einspeiserohr 36, besonders bevorzugt am Punkt nahe
des Einspeiserohrs 36 eingeschlossen. Die Messvorrichtung 43 steuert
die Abgabe einer spezifischen Geschwindigkeit und Menge der retroreflektierenden
Verbundelemente. Der Vorratsbehälter 26 steht
ebenso derart unter Druck, dass darin enthaltene retroreflektierenden
Verbundelemente unter Druck in den druckgesteuerten Speicher 42 eingespeist, durch
die Vorrichtung 43 gemessen und durch Versorgungsleitung 40 und
Einspeiserohr 36 in die Düse 34 eingespeist
werden können.
Zur Durchführung
dessen ist der Vorratsbehälter 26 schematisch
als unter Druck stehendes Aufnahmefluid, vorzugsweise Luft von einer
Fluiddruckquelle 44 über
eine Druckleitung 46 dargestellt. Zu dem Behälter 26 über Leitung 46 geleiteter
Fluiddruck kann in jeder beliebigen Weise derart gesteuert werden,
dass ein gewünschter
Druck im Behälter 26 zum
Treiben der retroreflektierenden Verbundelemente darin zu dem Speicher 42 beibehalten
werden kann. Der Drucksteuerspeicher 42 ist vorzugsweise
bereitgestellt, um die gewünschte
Druckluft beizubehalten, während
gewährt
wird, dass ein ausreichendes Fluidvolumen durch die Messvorrichtung 43 derart
fließt,
dass das unter Druck stehende Fluidvolumen wirksam die retroreflektierenden
Verbundelemente in die Düse 34 über das
Einspeiserohr 36 bewegt. Der Drucksteuerspeicher 42 lässt vorzugsweise
den Hauptteil des Luftvolumens dadurch ab, wie es durch die gestrichelte
Linie 48 angezeigt ist, um das Messverfahren durch Vorrichtung 43 zu
unterstützen.
Typischerweise würde
der Fluiddruck in der Versorgungsleitung 40 bei etwa 2–5 psi gehalten
werden.
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Vorzugsweise
wird der Elementvorratsbehälter 26 bei
einem geringem Druck von 138–344
kPa (2–5 psi)
gehalten, um zu gewähren,
dass die Elementversorgung an Speicher 42 vorbei läuft und
in die Messvorrichtung 43 eingespeist wird, die wiederum
in Düse 34 eingespeist
wird.
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Das
Fluid-untersützende
System 32 umfasst eine funktionelle Fluidquelle, vorzugsweise
ein Gas zum Unterstützen
der Bewegung der retroreflektierenden Verbundelemente durch die
und aus der Düse 34 und eine
Fluid-Versorgungsleitung 50, die an eine Fluiddruckquelle
angeschlossen ist, die, wie veranschaulicht, dieselbe Fluiddruckquelle 44 umfasst,
die beim Bereitstellen von Fluiddruck für den Vorratsbehälter 26 verwendet
wird. Natürlich
kann stattdessen eine getrennte Fluid-Versorgung desselben oder
von unterschiedlichem Fluidtyp als derjenige, der im Vorratsbehälter 26 verwendet
wird, verwendet werden. Jedes beliebige Fluid, ob flüssig oder
gasförmig,
ist als erfindungsgemäß nützlich vorgesehen,
sofern es unter einem Druck (obwohl nicht unbedingt komprimierbar)
derart zugeführt
werden kann, dass Teilchen wie optische Elemente aus Düse 34 gemäß der vorliegenden
Erfindung getrieben werden können.
Gase werden vorzugsweise verwendet, da sie sich mit dem Strom aus
abgegebenen Teilchen nicht mischen und auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial aufgebracht
werden können.
Luft, die von einer unter Druck stehenden Luftquelle zugeführt wird,
wird besonders bevorzugt zu diesem Zweck verwendet. In der Fluid-Versorgungsleitung 50 ist
vorzugsweise auch ein Steuerventilmechanismus 52 bereitgestellt,
wobei es dessen Zweck ist, den Fluiddruck, der durch Leitung 50 über eine
herkömmliche
Auskleidung 54 zu der Düse 34 bereitgestellt,
ist, zu steuern.
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Außerdem schließt der Ventilsteuermechanismus 52 vorzugsweise
ein Steuersystem ein oder bildet einen Teil davon, durch welches
der Fluiddruck in der Versorgungsleitung 50 entweder als
Teil eines automatischen Systems oder eines manuell einstellbaren
Systems derart modifiziert werden kann, dass die Fluid-Versorgung zu der
Düse 34 als
Teil des unterstützenden
Merkmals zum Erzeugen einer gewünschten
Bewegung der retroreflektierenden Verbundelemente durch die Düse 34 gesteuert
werden kann. Vorzugsweise liegt der Fluiddruck in der Leitung 50 zum
wie vorstehend beschriebenen Abgeben von retroreflektierenden Verbundelementen
im Bereich von 207 – 689
kPa (3 – 10
psi). Es ist vorgesehen, dass ein Steuersystem den Fluiddruck des
Fluid-unterstützenden
Systems 32 auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, der
Eigenschaften des abgegebenen Teilchens und einer beliebigen Anzahl
an anderen fluiddynamischen oder teilchenverbundenen Eigenschaften
zum Erzielen der Funktionalität
der vorliegenden Erfindung automatisch gesteuert werden kann. Ein
derartiges Steuersystem kann eine Eingabevorrichtung, durch welche
ein Operator Information bereitstellt, die mit den Kriterien der
Teilchen verbunden ist, und/oder die Verwendung und/oder eine beliebige
Anzahl an Sensoren, die beim Bestimmen des genauen Drucks zum Erhalten
von erfindungsgemäß erwünschten
Ergebnissen verbunden sind, einschließen. Das heißt, der
Druck kann so eingestellt werden, dass bewirkt wird, dass die optischen
Elemente oder anderen Teilchen aus Düse 34 mit einer Geschwindigkeit
auszustoßen
werden, die zum Erhalt der Vorteile der vorliegenden Erfindung ausreichend
ist. Es ist vorgesehen, dass ein derartiges Steuersystem auch ein
System vom Feedback-Typ einschließen kann, sodass Einstellungen
des Drucks oder der Einspeisegeschwindigkeit durchgeführt werden
können,
während
sich ein Fahrzeug bewegt und optische Elemente abgegeben werden.
Umweltmäßige oder
konditionelle Änderungen,
z.B. Straßenverhältnisse,
Straßenumgebung,
Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen, können für eine automatische Einstellung
der Abscheidung von optischen Elementen gefühlt werden. Das Steuersystem
kann auch funktionell mit einem beliebigen bekannten oder später entwickelten
Markierungssensorsystem verbunden sein, um neue Markierungen direkt über alte
Markierungen, wenn sie gefühlt
werden, aufgebracht werden.
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Es
ist in 2 auch angemerkt, dass die Düse 34 veranschaulicht
ist, indem sie mit einem Winkel α ausgerichtet
ist. Hinsichtlich dessen ist es bevorzugt, dass der Düsenwinkel α verglichen
mit einer Bewegungskomponente direkt zu der Straße 16 eine größere Bewegungskomponente
von Teilchen von Düse 34 in
einer Richtung parallel zur Oberfläche einer Straße 16 bereitstellt.
Für eine
Straße,
die als horizontal erachtet wird, bedeutet dies Teilchen, die sich
eher horizontal als vertikal zur Straße bewegen. Die Geschwindigkeit,
mit welcher die Teilchen aus der Düse 34 austreten, ist
vorzugsweise derart ausgewählt,
dass sich diese parallele oder horizontale Komponente im Wesentlichen
der Geschwindigkeit, mit welcher das Fahrzeug vorwärts bewegt
wird, anpasst, während
die Düse
zum Ausstoßen
der Teilchen nach rückwärts ausgerichtet
ist. Durch Anpassen der Rückwärtsteilchengeschwindigkeit
an die Vorwärtsfahrzeugbewegung
können
Teilchen wie retroreflektierende Verbundelemente auf jedes beliebige
Fahrbahnmarkierungsmaterial mit im Wesentlichen keiner relativen
Geschwindigkeit entlang der Richtung der Erstreckung der Fahrbahn
aufgetragen werden. Eine relative Geschwindigkeit von Null ist bevorzugt,
jedoch nicht nötig.
Es ist minimal erwünscht,
dass die Teilchen auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial in einer Weise
aufgetragen werden, in welcher zumindest und vorzugsweise ein Teilchenrollen
auf dem Fahrbahnmarkierungsmaterial minimiert wird.
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Eine
bevorzugte Konstruktion der Teilchenspendevorrichtung 10 ist
in den 3–6 veranschaulicht.
Insbesondere handelt es sich bei einem Teil der Teilchenspendevorrichtung 10 um
Düse 34,
die vorzugsweise eine obere Platte 56, eine untere Führungsplatte 58,
befestigte Seitenstücke 60 und 62 und
Gelenkführungselemente 64 und 66 umfasst.
Die untere Führungsplatte 58 wird
zum Bereitstellen einer Führungsfläche, über welche
die optischen Elemente überführt werden
sollen, und zum Führen
des Stroms der optischen Elemente zum Austreten aus Düse 34 verwendet.
Ein erster Teil der oberen Platte 56 ist vorzugsweise ähnlich geformt
wie ein erster Teil 70 der unteren Führungsplatte 58, sodass
sie miteinander durch die Seitenteile 60 und 62 derart
verbunden sein können,
dass sie eine Expansionskammer 72 (siehe 6)
zwischen den ersten Teilen 70 und der oberen und unteren
Führungsplatte 56 bzw. 58 definieren.
Die Weise des Definierens einer Expansionskammer 72 ist
nicht entscheidend, jedoch ist es bevorzugt, dass die Expansionskammer 72 eine innere
Kammer bereitstellt, um das Mischen des Fluids von dem Fluid-unterstützenden
System 32 und der optischen Elemente von dem Einspeiserohr 36 wie
nachstehend angemerkt einzupassen. Die Expansionskammer 72 kann
durch mehr oder weniger Elemente als in der gewünschten Ausführungsform
bereitgestellt sein, und kann auf andere Weise in jeder beliebigen
unterschiedlichen Form zum Bereitstellen von gewünschten Fluidstromeigenschaften
konfiguriert sein. Die Expansionskammer 72 sollte auch
zu mindestens einer Seite hin offen sein, sodass die optischen Elemente
daraus und über
die Führungsoberfläche wie
durch die Bodenführungsplatte 58 bereitgestellt
ausgestoßen
werden können.
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Das
Einspeiserohr 36 ist vorzugsweise am ersten Teil 68 der
oberen Platte 56 in einer Position befestigt, in welcher
sich sein interner Durchlass 74 in die Expansionskammer 72 öffnet. Auf
diese Weise werden Teilchen wie wie vorstehend beschriebene retroreflektierende
Verbundelemente durch das Einspeiserohr 36 und in die Expansionskammer 72 der
Düse 34 eingespeist.
Das Einspeiserohr 36 kann integral mit der oberen Platte 56 hergestellt
sein, oder sie können
getrennt hergestellt sein und daran in entweder einer dauerhaften Weise
wie durch Schweißen
oder, falls gewünscht,
in einer entfernbaren Weise angebracht sein. Wie auch in den Figuren
veranschaulicht, ist das Einspeiserohr 36 vorzugsweise
mit der oberen Platte 56 derart verbunden, dass sie mit
einem Winkel an die Düse 34 zum
Erleichtern des Montierens und der Ausrichtung der Düse mit einem
gewünschten
Winkel vorliegt. Es ist angemerkt, dass das Einspeiserohr 36 zum
Abgeben nicht mit demselben Winkel α ausgerichtet werden muss, und
dass das Einspeiserohr 36 nicht vertikal ausgerichtet werden
muss, da die Spendevorrichtung 10 durch ihre mechanische
Montage zum Abgeben mit einem gewünschten Winkel α genau ausgerichtet
ist.
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Die
obere Platte 56 umfasst vorzugsweise auch ein paar Verlängerungsteile 76 und 78,
die sich von der Verbindung mit dem Einspeiserohr 36 weg
erstrecken, um das Führen
der Teilchen aus der Düse 34 zu unterstützen. Die
untere Führungsplatte 58 umfasst
einen zweiten Teil 80, der sich in derselben Richtung vom ersten
Teil 70 der unteren Führungsplatte 58 erstreckt
und stellt eine untere Führungsfläche bereit, über welche die
Teilchen laufen können,
wenn sie abgegeben werden. Ein zweiter Teil 80 der unteren
Führungsplatte 58 stellt
vorzugsweise eine auseinander laufende Fläche bereit, die sich weiter
erstrecken kann und/oder derart anders modifiziert sein kann, dass
die Teilchen zu der gewünschten
Stelle auf einer Straße
geführt
werden. Die obere Platte 56 umfasst stattdessen vorzugsweise
die Verlängerungsteile 76 und 78,
sodass eine offene Zone über
dem zweiten Teil 80 der unteren Führungsplatte 58 zurückbleibt,
um den Strom der Teilchen durch die Düse 34 mit weniger
Widerstand und folglich eine reduzierte Neigung der Teilchen zum
Verstopfen der Düse 34 zu
erleichtern.
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Die
Gelenkführungselemente 64 und 66 sind
vorzugsweise zwischen der oberen und der unteren Platte 56 und 58 aufgespreizt,
wie durch ein drehbares Montieren, das herkömmliche Drehstifte 82 einschließen kann,
die durch die Breite der Gelenkführungselemente 64 und 66 und
der oberen und der unteren Führungsplatte 56 bzw. 58 verbunden
ist. Durch Aufspreizen der Führungselemente 64 und 66 an
ihren inneren Enden an einem Punkt auf Düse 34 in der Nähe der Bildung
der Expansionskammer 72 können Teilchen entlang des zweiten
Teils 80 der unteren Führungsplatte 58,
wie durch die Positionen der Gelenkführungselemente 64 und 66 beschränkt, geführt werden.
Das heißt,
die Breite des Sprühmusters
der Teilchen von der Düse 34 kann durch
Bewegen der Gelenkführungselemente 64 und 66 über die
Oberfläche
des zweiten Teils 80 der unteren Führungsplatte 58 gesteuert
werden. Jedes Gelenkführungselement 64 oder 66 kann
unabhängig
vom anderen bewegt werden, und sie können einfach durch Reibung
an Position gehalten oder gesperrt oder auf andere Weise in ausgewählten Positionen
durch jeden beliebigen herkömmlichen
Mechanismus wie einer Reihe von Arretierungen festgestellt sein.
Vorzugsweise können
die Gelenkführungselemente 64 und 66 in
mehreren Positionen, einschließlich
zumindest einer Position entlang eines auseinander laufenden Seitenrands
des zweiten Teils 80 der unteren Führungsplatte 58 positioniert
sein.
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Wie
in den 4 und 6 dargestellt, ist das Fluidunterstützende System über ein
Blenden-definierendes Fluidelement 84 an die Düse 34 angeschlossen,
das in Position durch eine rückwärtige Kammerwand 86,
die zwischen den befestigten Seitenstücken 60 und 62 und
zwischen den ersten Teilen 68 und 70 der oberen
und unteren Führungsplatte 56 bzw. 58 befestigt
ist, befestigt. Alle beliebigen Verbindungselemente, wie eine Gewindeverbindung
können
verwendet werden, um das Blenden-definierende Fluidelement 84 in
Position zu halten. Außerdem
kann jedes beliebige Element zum miteinander Befestigen beliebiger
und aller der Düsenbildenden
Teile, einschließlich
die Verwendung einer dauerhaften Verbindung wie Schweißnähten oder herkömmlichen
entfernbaren Befestigungsmitteln wie Muttern und Bolzen oder Maschinenschrauben
verwendet werden.
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Das
Blenden-definierende Fluid 84 ist mit einem ersten internen
Durchlass versehen, der sich im Blendendefinierenden Fluidelement 84 auf
halbem Weg von einem offenen Ende, das benachbart zu der Auskleidung 54 zur
Verbindung derer mit der Fluid-Versorgungsleitung 50 erstreckt.
Eine Blende 90, die vorzugsweise zentral lokalisiert ist,
stellt eine Fluidkommunikation von dem ersten internen Durchlassweg 88 in
die Expansionskammer 72 der Düse 34 bereit. Die
Größe der Blende 90 kann
auf der Basis des gewünschten
Fluidstroms dadurch die in die Expansionskammer 72 ausgewählt werden.
Wie in 4 veranschaulicht, kann sich die Blende 90 in
Form eines fächerförmigen Schlitzes 92 öffnen, der
von der inneren Fläche
der Oberfläche
des Blenden-definierenden Fluidelements 84 bereitgestellt
ist. Ein derartiger fächerförmiger Schlitz 92 erleichtert den
Fluidstrom von der Blende 90, um die Teilchenverteilung
entlang der Gelenkführungselemente 64 und 66 von
der Expansionskammer 72 zu unterstützen. Es ist vorgesehen, dass
die Blende 90 selbst jede beliebige Form umfassen kann
und/oder jede beliebige Anzahl solcher Blenden durch das Blenden-definierende
Fluidelement 84 bereitgestellt werden kann. Außerdem können, wieder
abhängig
von der gewünschten
Wirkung beim Verteilen von Teilchen aus der Düse 34, andere Oberflächenvariationen
als der fächerförmige Schlitz 92 eingebracht
werden. Das Blenden-definierende Element 84 selbst ist
vorzugsweise derart entfernbar, dass, falls gewünscht, beliebige andere von
mehreren verschiedenen Blenden für eine
beliebige besondere Anwendung ersetzt werden können.
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Wie
vorstehend ist die Teilchenspendevorrichtung 10 spezifisch
zum Abgeben von optischen Elementen wie retroreflektierenden Verbundelementen
auf Fahrbahnmarkierungsmaterial konstruiert, während es möglich ist, dass die Teilchen
in dem Fahrbahnmarkierungsmaterial in Position eingebettet sind
oder von ihm getragen werden. Außerdem ist es gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung erwünscht, solche optischen Elemente
auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial in einer Weise abzugeben, in
welcher das Rollen der Teilchen in dem Fahrbahnmarkierungsmaterial
verhindert wird, was, wie im Abschnitt Hintergrund vorstehend erörtert, eine
schädigende
Wirkung auf die retroreflektierende Fähigkeit der Fahrbahnmarkierung
in einer Bewegungsrichtung des abgebenden Fahrzeugs aufweisen kann.
Das heißt,
die Teilchen würden
dazu neigen, in Richtung der Fahrzeugbewegung zu rollen, wenn das
Fluid-unterstützende
System der vorliegenden Erfindung nicht vorhanden ist. Der Zweck
eines unabhängigen
Fluid-unterstützenden
Systems ist es, zu bewirken, dass die Teilchen aus der Düse 34 rückwärts mit
einer Komponentengeschwindigkeit in der Komponentenrichtung der
Straße
ausgestoßen
werden, die größer ist
als diejenige, wenn die Teilchen aus der Düse nur unter Einwirkung der
Schwerkraft ausgestoßen
werden würden
(wobei die Rückwärtsbewegung
dazu führen
kann, dass sie auf diese Weise abgelenkt werden). Vorzugsweise ist
die Rückwärtsgeschwindigkeit
im Wesentlichen ähnlich
zu der Geschwindigkeit des vorwärts
fahrenden Fahrzeugs. Dann können
die Teilchen bei einer relativen Geschwindigkeit von Null auf die
Fahrbahn in Richtung der Erstreckung der Fahrbahn zum Minimieren oder
Eliminieren von Rollen abgeschieden werden.
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Durch
die Konstruktion der Teilchenspendevorrichtung 10 der vorliegenden
Erfindung, wobei eine Ausführungsform
davon spezifisch vorstehend beschrieben ist, ist das Fluid-unterstützende Merkmal
von der Teilchenversorgung unabhängig.
Das heißt,
die Teilchen werden unter Druck von einem Vorratsbehälter 26 durch eine
Versorgungsleitung 40 und über das Einspeiserohr 36 der
Expansionskammer 72 zugeführt. Da sich der interne Durchlass 74 des
Einspeiserohrs 36 in das größere Volumen der Expansionskammer 72 öffnet, sind der
Teilchenstrom und folglich seine Einspeisegeschwindigkeit definiert,
bevor die Teilchen in die Expansionskammer 72 eintreten.
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Die
Blende 90 leitet Fluid des Fluid-unterstützenden
Systems in die Expansionskammer 72 derart, dass ein Beschleunigen
des Teilchenstroms aus der Düse 34 über den
Teil 80 ihrer unteren Platte 56 unabhängig von
der Einspeisegeschwindigkeit, mit welcher die Teilchen der Expansionskammer 72 zugeführt werden,
erleichtert wird. Außerdem
sind sowohl die Einspeisegeschwindigkeit der Teilchen als auch der
Druck des Fluids des Fluidunterstützenden Systems unabhängig derart
steuerbar, dass eine maximale Flexibilität beim Abgeben einer gewünschten
Dichte von optischen Elementen auf Fahrbahnmarkierungsmaterial und
mit einer gewünschten
Geschwindigkeit zum Minimieren oder Eliminieren dessen, dass die
optischen Elemente auf dem Fahrbahnmarkierungsmaterial rollen, bereitgestellt
wird.
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Außerdem wird
angenommen, dass die erhöhte
Geschwindigkeit, mit welcher die optischen Elemente die Düse 34 verlassen,
auch die Verankerung der optischen Elemente im Fahrbahnmarkierungsmaterial
verbessert. Das heißt,
die Fluidunterstützung
erzeugt auch eine etwas höhere
Komponentengeschwindigkeit in Richtung zu dem Fahrbahnmarkierungsmaterial.
Dies bewirkt, dass die Teilchen mit zusätzlicher Kraft auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial
prallen, was beim Einbetten der optischen Elemente im Fahrbahnmarkierungsmaterial
von Vorteil ist.
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Die
Eigenschaften des Fluidstroms, der von dem Fluidunterstützenden
System 32 bereitgestellt wird (d.h. das Volumen des Fluidstroms
und dessen Druck) können
variiert werden, um den Grad der Fluidunterstützung zu optimieren, der zum
Minimieren von Rollen führt.
Das heißt,
der Grad an Hilfe, der durch das Fluidunterstützende System 32 bereitgestellt
wird, kann durch Versuch und Irrtum für eine vorgegebene Einspeisegeschwindigkeit
für das
optisches Element und Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden. Eine
solche Information kann auf andere Weise empirisch entwickelt oder
durch theoretische Berechnungen berechnet werden. In jedem Fall
können
diese Daten in einem Computerspeicher aufbewahrt und/oder gespeichert
werden, sodass für
vorgegebene Teilchen- und Abgabeeigenschaften die Druckluft und
die Stromgeschwindigkeit in die Expansionskammer 72 über einen
Ventilsteuermechanismus 52 und/oder die Blende 90 gemäß derartigen
bekannten Daten gesteuert werden kann.
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Die
Menge des Rollens solcher optischen Elemente kann durch Messen des
Retroreflexionsgrads sowohl in Richtung der Bewegung des Fahrzeugs
als auch in entgegen gesetzter Richtung und dann deren Vergleichen
miteinander bestimmt werden. Je größer der Unterschied, desto
mehr Rollen ist angezeigt. Der Retroreflexionsgrad kann durch das „Standardtestverfahren
zur Messung von retroreflektiven Fahrbahnmarkierungsmaterialien
mit durch CEN vorgeschriebener Geometrie unter Verwendung eines
tragbaren Retroreflektometers" ASTME1710,
gemessen werden.
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Tabelle
1 ist nachstehend mit Daten bereitgestellt, die durch Repräsentieren
des Reflexionsgrads erhalten wurden, der in der Fahrzeugbewegungsrichtung
und gegen diese Richtung gemessen wurde. Die Nummer auf der linken
Seite der Tabelle stellt eine Fahrbahnmarkierung dar. Wird diese
Nummer erhöht,
so erhöhte sich
die Luft, die durch Luftunterstützung
bereitgestellt wurde. Die anderen Spalten weisen auf die durchgeführten Ablesungen
und die Mittelwerte für
ausgewählte
Gruppen von Ablesungen in beiden Richtungen hin. Ein Vergleichen
der Mittelwerte stellt einen mittleren Unterschied zwischen der
retroreflektierenden Natur in beiden Richtungen dar.
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Wie
in Tabelle 1 veranschaulicht, wird durch ein Erhöhen der Fluid-unterstützenden
Druckluft das Rollen reduziert. Außerdem kann ein entgegen gesetztes
Rollen wie durch einen negativen Unterschied angezeigt, induziert
werden. Ein negativer Unterschied ist im Allgemeinen von geringerer
Wichtigkeit, da ein geringerer Belang mit dem Retroreflexionsgrad
gegen die Verkehrsrichtung vorliegt. Ohne Berücksichtigung dessen, ob der
Unterschied negativ oder positiv ist, hilft der erhöhte Druck
auch vorteilhaft bei der Verankerung der Elemente und Perlen im
Fahrbahnmarkierungsmaterial, das als Bindemittel wirkt.
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7, 8 und 9 sind
vergrößerte photografische
Bilder, die auf ein Substrat aufgebrachte Proben von Fahrbahnmarkierungsmaterialien
zeigen, wobei die Fahrbahnmarkierungsmaterialien in jedem Fall eine
Kombination aus retroreflektierenden Verbundelementen und Glasperlen,
die unter verschiedenen Umständen
aufgebracht wurden, einschließt.
In 7 ist eine im Labor hergestellte Probe mit retroreflektierenden Verbundteilchen
und Perlen, positioniert auf dem Fahrbahnmarkierungsmaterial, das
als Bindemittel wirkt, dargestellt. Diese Elemente und Perlen wurden
auf das Fahrbahnmarkierungsmaterial abgesenkt und es ist ersichtlich,
dass sie leicht in das Bindematerial sinken. Das heißt, die
Elemente und Perlen setzen sich ohne einen ausgeprägten um
die Elemente und Perlen zur Verankerung gebildeten Sockel stark
ab.
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In 8 ist
eine Probe dargestellt, die retroreflektierende Verbundelemente
einschließt,
die unter Verwendung eines luftunterstützten Elementauftraggeräts, aufgebracht
durch ein Fahrzeug in Richtung von Pfeil A und gemäß der vorliegenden
Erfindung, aufgebracht wurden. Wie ersichtlich, sinken die Elemente
auf etwa halbem Weg in das Fahrbahnmarkierungsmaterial ab, wodurch
Sockel um die Elemente zur Bereitstellung von guter Verankerung gebildet
wurden. Es ist zu erwarten, dass diese verbesserte Verankerung zu
besserer lang anhaltender Elementhaftung führt. Außerdem zeigen die Elemente
kein ausgeprägtes
Rollen, d.h., sie zeigten nicht, dass das Fahrbahnmarkierungsmaterial
ihre retroreflektierenden Eigenschaften bedeckte.
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In 9 ist
eine Probe dargestellt, die retroreflektierende Verbundelemente
einschließt,
die mittels eines herkömmlichen
Perlenauftraggeräts
des Typs zum Ablenken der Elemente nach rückwärts ohne ein Fluid-unterstützendes
Merkmal aufgebracht wird. Es ist ersichtlich, dass die Elemente
das Fahrbahnmarkierungsmaterial aufnahmen. Zudem zeigen die Elemente
deutlich, dass die Rollrichtung dieselbe wie die Richtung der Fahrzeugfahrbewegung
ist, was in Richtung Pfeil B lag. Der Retroreflexionsgrad wird folglich
in Richtung der Fahrzeugbewegung auf der Basis des Grads dieses
Rollens beeinflusst.
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Ebenso
gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Spendevorrichtung 10 zum
Abgeben von Teilchen wie optischen Elementen mit einem sinnvollen
Rollen verwendet werden. Spezifisch kann es unter Verwendung derselben
vorstehend erörterten
Prinzipien erwünscht
sein, zu bewirken, dass die Elemente eine spezifische Menge rollen,
wobei das Ergebnis davon ein anderer Retroreflexionsgrad in einer
Richtung gegen die entgegen gesetzte Richtung ist. Zum Beispiel
kann es erwünscht
sein, dass der Retroreflexionsgrad gegen die Richtung des Aufbringungsfahrzeugs
größer ist
oder umgekehrt. Wo ein Rollen in Fahrzeugrichtung erwünscht ist,
können
die optischen Elemente in entgegen gesetzter Richtung langsamer
als die Fahrzeuggeschwindigkeit ausgestoßen werden. Wo ein Rollen in
entgegen gesetzter Richtung einer Fahrzeugfahrbewegung erwünscht ist,
können
die optischen Elemente mit einer größeren Geschwindigkeit in dieser
Richtung zum Bewirken von Rollen ausgestoßen werden. In jedem Fall ist
es klar, dass die selektive Steuerung des Rollens möglich ist,
wobei die Menge des Rollens auf der Basis eines gewünschten
Retroreflexionsgrads ausgewählt
werden kann.
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Verschiedene
Modifikationen und Abwandlungen gemäß der vorliegenden Erfindung
sind dem Fachmann ohne Verlassen des Rahmens der vorliegenden Erfindung
wie in den Ansprüchen
klar. Es sollte ferner klar sein, dass diese Erfindung nicht auf
die vorstehend beschriebenen veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt ist.
