CN1906361A - 用于设置公路标志的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种在路面上形成具有粘合力的难熔物质的方法和装置,其中,将一或多种不可燃材料与一或多种金属可燃粉末(2)和氧化剂(7)混和;点燃所述混合物从而使金属可燃颗粒(2)以发热方式与氧化剂(7)反应并释放足够的热量以便在燃烧热的作用下形成具有粘合力的难熔物质,并将所述物质喷射到路面上使所述物质牢固地粘附到路面上。
Description
相关申请
本专利申请是在2004年2月6日递交的美国专利申请10/774,199的部分继续申请,在此引作参考。
技术领域
本发明涉及一种用于在公路上设置标志的方法和装置。
背景技术
在过去三十年中,在公路上“画”线或给道路设置标记的方法改变很小。此处,“画”是指在路面上涂施涂料以形成直线或道路标记的任何方法。在本发明之前,只有三种广泛用于在公路上画线的方法。最常用的技术是在道路上喷洒化学漆然后等待其变干。喷洒这种漆的装置通常是“气体”或“无气体”的喷漆机,其中漆被气体携带而喷射到路面上,或者漆以非常高的压力受迫穿过小孔而喷射到路面上。此处“化学喷洒”是在公路上画线或在道路上设置标记的应用最广泛的系统。
在公路上画线的第二种技术是在路面上施加条带,其中该条带利用热或适当的化学物品粘附在路面上。美国专利No.4,162,862阐明了一种“在路面设置条纹的装置和方法(Pavement stripingapparatus and method)”,其利用机器将条带压入热的新沥青中。美国专利No.4,236,950阐明了另一种利用预制条带材料施加多层道路标记的方法。
第三种技术是使用高速氧燃料(HVOF)热喷枪将熔化的粉末或陶瓷粉末喷洒到基板上。这种方法在美国专利No.5,285,967中被描述。
在上述三种方法中,将化学物质喷洒到路面上等待漆变干的第一种方法是目前应用的主流技术。
画线的历史表明“漆”的至少三种特性对于公路标记产业非常重要。(1)漆变干的速度;(2)漆粘附到路面上的强度;(3)漆经受汽车、沙土、雨、水等的作用的耐久性。
如美国专利No.3,706,684(1972年12月19日)中所述,第一种传统的交通漆基于干性油醇酸,在其中加入溶剂例如石脑油(naphtha)或石油溶剂油(white spirit)。当溶剂由于挥发而释放后漆变干。但是,漆“变干”(氧化)过程“连续并且膜逐渐变硬,导致变脆并且降低了耐磨性,从而使膜破裂和剥落”。上述专利描述了“快速变干的不需要固化剂的单包环氧交通漆组合物”。
如美国专利No.4,765,773所述:
“国家的公路和道路必须经常画标记以标示出分隔线、转弯、人行横道以及其它安全标识。这些漆经常以快干漆的形式涂施,但是这些漆并不能快速变干。因此,道路或公路的一部分必须封堵足够长的时间以使漆变干。但是,这就导致了交通阻塞现象。如果不封堵道路足够长的时间以使漆变干,车辆会抹掉漆使漆变得很难看。并且有时候交通会使标记损坏到安全标识不清楚的程度,从而可能导致事故。”
在将这种漆涂施到道路上后,低沸点挥发性有机溶剂快速挥发,从而使新涂施的道路标记具有所希望的快速变干的特性。
专利No.4,765,773描述了利用微波能加速这种溶剂的漆变干过程。
低沸点挥发性有机溶剂有利于快速变干,“这种漆的化学式会使工人暴露于有机溶剂的挥发气体中。由于这些缺点以及来自政府和社会的逐渐增强的强烈的环保要求,人们更加希望开发出在保持快干特性和/或特点的同时更加环保的涂料和漆(美国专利No.6,475,556)”。
为了解决上述问题,开发出了利用水性的(waterborne)而不是基于聚合物或树脂的溶剂的漆。美国专利No.6,337,106描述了一种生产快速固化的水性漆的方法。但是,水性漆通常比那些所展示的有机溶剂基涂料的变干时间更长。另外,水性漆在涂施时受到天气和气候条件的严格限制。通常,当路面是湿的或者当温度低于-10摄氏度时不能涂施漆。另外,变干时间严格依赖于涂施漆时的天气的相对湿度。在高湿度情况下水性漆需要几个小时或更长的时间变干。最后,水性漆(也就是人们通常所说的“橡胶基漆”)由水分散体(aqueous dispersion)聚合物制成。这些聚合物通常很“软”而很容易由于交通车辆、沙土和气候剥蚀而磨损。
上述专利都意欲解决当使用“水性”漆并加速变干过程时的漆变干问题。本发明在“涂施漆过程中”不使用任何溶剂就可解决上述变干问题。
本发明紧密涉及维修焦炭炉、玻璃熔炉、均热壶、再热炉等衬有耐火砖或铸件的工作。这种方法目前是公知的,被称为“陶瓷焊”。
美国专利No.3,800,983描述了一种通过喷射至少一种可氧化物质和另一种不可燃物质而形成难熔物质的方法,其中所述至少一种可氧化物质通过与氧气混和燃烧发出热,所述不可燃物质通过燃烧的热熔化或者部分熔化并喷射到耐火砖上。该发明用于在熔炉工作时就地维修熔炉的衬里。通常,熔炉壁的温度超过1500摄氏度,当喷射的粉末被喷射到热表面上时自动点燃。在该方法中,可氧化和不可燃的颗粒与熔炉的衬里化学和热特性匹配是非常重要的。
如果热特性不正确,则这种新的难熔物质将由于材料的不同膨胀率而从熔炉的衬里上破裂。如果化学成分不正确,这种新的难熔物质将“破坏”熔炉中的熔化物。
在专利No.3,800,983中,可氧化和不可燃的颗粒被合成为一种粉末状的混合物。然后这种粉末利用压力纯氧从粉末料斗吸入。然后,得到的粉末—氧气混合物通过柔性供应管路输送到水冷喷头。该喷头用于将粉末—氧气混合物喷射到要被维修的熔炉的耐火衬里上。当粉末—氧气混合物撞击到炉子的热表面上时自动点燃。
专利’983的目的是选择粉末的成分与耐火衬里的特性相匹配以防止“逆燃(flashback)”到喷头并朝向设备的操作者。“逆燃”是氧气—粉末流快速燃烧从而使火焰向氧气—粉末的反方向行进并对设备造成损害,并严重威胁设备的操作者。
美国专利No.4,792,468描述了一种与上述方法类似的方法,并详细描述了可氧化和耐火的颗粒的化学和物理特性,这些可氧化和耐火的颗粒在耐火衬里上形成基本不破裂的难熔物质。
美国专利No.4,946,806描述了一种基于专利No.3,800,893的方法,其中此发明使用锌金属粉末或镁金属粉末或者它们二者的混合物作为形成难熔物质过程中的热源。
美国专利No.5,013,499描述了一种火焰喷射难熔材料(目前称为“陶瓷焊”)的方法,用于就地维修熔炉衬里,其中纯氧用作吸入气体,并且加速气体和高可燃材料可以是没有逆燃的铬、铝、锆或镁。该装置可具有很高的材料喷涂速度(deposition rate)。
美国专利No.5,002,805通过在可氧化和不可氧化粉末中添加“助熔剂”而改善了该混合物的化学成分。
美国专利No.5,202,090描述了一种与美国专利No.5,013,499中所示装置类似的装置。在专利’090中具体描述了用于将粉末材料和氧气混和并将氧气—粉末组合物传送到喷头的机械设备。该装置还允许难熔材料具有高喷涂速度而不产生逆燃。
美国专利No.5,401,698描述了一种改进的“陶瓷焊粉末混合物”,用于前面所列专利中所述的装置中。这种混合物需要至少两种金属用作燃料粉末,并且耐火粉末包含至少氧化镁、氧化铝或者氧化铬。
美国专利No.5,686,028描述了一种陶瓷焊方法,其中耐火粉末包括至少一种硅化合物,并且该非金属原始化合物选自氧化钙、氧化镁或氧化铁。
美国专利No.5,866,049是对专利No.5,686,028所描述的陶瓷焊粉末的组合物的进一步改进。
美国专利No.6,372,288是对所述陶瓷焊粉末的组合物的进一步改进,其中所述粉末包含至少一种物质以增加在难熔物质中玻璃态物质的生产。
发明内容
本发明提供一种用于将难熔材料以火焰喷射方式直接喷射到路面上从而为路面提供高反光性、非常牢固和迅速变干的“漆”的方法和装置。由于所述漆不包含溶剂,并且火焰喷射过程在高温下工作,因此“漆”可在温度和湿度变化很大的条件下涂施。
本发明利用了不可燃陶瓷粉末和金属燃料和氧化剂相混和的陶瓷焊接工艺。混合物被输送到燃烧室,被点燃并喷射到路面上。可选地,组成物可在燃烧室中混和。燃料通常是铝粉,不可燃陶瓷粉末通常是硅或二氧化钛。氧化剂通常是化学粉末,但也可以是纯氧。燃烧产生的热熔化或部分熔化了陶瓷粉末以形成喷射到路面上的具有粘合力的物质(coherent mass),材料的温度使具有粘合力的物质牢固地粘附到路面上。
本发明的目的是提供一种在路上“画”线的方法,其中所述“漆”迅速变干,牢固地粘附到路上,并具有很强的耐风、沙和雨的侵蚀的能力,而且不会发生“逆燃”,非常安全。这种“漆”可在任何温度下以及潮湿和下雨的条件下使用。燃烧室的工作温度通常在3000K绝对温度的等级上。
附图说明
根据下面的详细说明并参考附图本发明将更加清楚。
图1是根据本发明的装置的示意图。
图2是根据本发明的装置的可替换实施例的示意图。
图3是根据本发明的装置的又一实施例的示意图。
图4是在本发明中使用的燃烧室的一实施例的示意图。
具体实施方式
图1描述了本发明中使用的装置的典型实施例。料斗1容纳着金属燃料粉末2,其中所述金属燃料粉末通常是铝粉或硅粉。其它适合的可燃粉末包括锌、镁、锆和铬。也可使用两种或更多种可燃粉末的混合物。料斗6容纳着粉末状的化学氧化剂7,所述氧化剂通常是硝酸铵、硝酸钾或者硝酸钠。不可燃陶瓷材料(通常为二氧化硅或二氧化钛)可与燃料粉末或化学氧化剂混和,也可与二者混和。每个料斗通过重力将粉末供应到供应有空气或氧气4,9的文氏管3,8中。流过文氏管的气体由阀13或14控制,并将粉末吸入气流。来自两个料斗的气流进入独立的供应管线5,10并在燃烧室11中混和,在该燃烧室中气流被混和并通常由电弧12或气体引火器(pilot light)或者等离子弧点燃。导致的燃烧至少将不可燃材料的表面熔化,并且气流将熔化材料喷射到路面上。所述材料形成具有粘合力的陶瓷或难熔物质,它们牢固地粘附到路面上。
在图1中,每个料斗具有其各自的供应管线5,10,并且每条供应管线直接连接到燃烧室11的顶部。燃烧室具有三个重要区域:顶部23,在该处金属燃料和氧化剂混和;中部24,在该处燃料被点燃并发生高温燃烧;底部25,该处是燃烧室的最低温度部分,在该处发生次燃烧效应。
在图1中,氧化剂可以是由源9供应并由可变阀14控制的纯氧气。氧气可经由供应管线10直接到达燃烧室11。在该实例中不需要粉末状氧化剂,也不需要第二料斗6。重要的是只使用空气将粉末状燃料2从料斗吸入燃烧室11。使用空气吸入燃料消除了粉末状燃料的逆燃可能性。
图2描述了将纯氧气喷射到燃烧室中的另一种方法。在所述描述中,粉末状燃料被吸入供应管线5并朝向燃烧室11输送。在供应管线5接近燃烧室的位置处,供应的氧气从氧气源17在位置16处喷射到供应管线中。所述氧气加速了燃料—空气的混和并供应燃烧所必须的氧气。由于燃料在靠近位置16处随着空气一起吸入,因此氧气在靠近燃烧室处的喷射防止了逆燃。空气不足以维持粉末状燃料的燃烧。因此,粉末状燃料—空气混合物不能朝着料斗1进行反方向燃烧。通过将氧气喷射到供应管线5中,氧气有助于燃料和陶瓷粉末混合物朝向路面加速,并且有利于粉末状燃料与氧气更好地混和。
由于典型的铝粉或硅粉燃料通过空气运送并且与化学氧化剂分离直到这些化学物质在燃烧室11中混和,因此这种方法本身就不会发生逆燃,因此很安全。当由普通的空气传送时,基本不可能使铝粉或硅粉发生逆燃。另外,氧化剂在空气中不燃烧(或燃烧很缓慢),从而防止在传送化学氧化剂的供应管线10中发生任何逆燃。
另一安全特征是铝粉或硅粉很难在空气中点燃。尽管在使用铝粉时需要非常谨慎,但是铝粉在空气中不会被点燃,除非火焰温度(来自点火器等)超过氧化铝的熔化温度(2313K)。本发明的发明人利用颗粒大小(从1微米到100微米之间)不同的铝粉做了实验,丙烷炬(propane torch)不可能点燃其中任何粉末。
另外,不可燃陶瓷粉末可与可燃金属粉末或粉末状氧化剂混和。如果不可燃粉末与粉末状燃料混和,将冲淡粉末状燃料的浓度并且减小燃料逆燃或突然燃烧的可能性。根据已公开的各种陶瓷焊专利,粉末状燃料的质量通常比不可燃陶瓷粉末的重量少15%。
在另一实例中,不需要附加纯氧,只是空气就足以供应燃烧所需的氧气。在该实例中,空气可在图2中的位置16处喷射以使混合物朝向表面的速度增加,并更好地使粉末状燃料与空气混和。
图3示详细出了本发明中使用的装置。料斗1容纳有粉末状燃料2或者粉末状氧化剂7。这些粉末通过螺纹传送器18输送,该螺纹传送器由可变速电机19驱动。螺纹传送器将粉末输送入一个与吸入器3流体连通的漏斗20,来自源4的气流被引入该吸入器3中。气流的流动速率由与空气源4串连连接的阀13控制。文氏管将粉末状燃料从漏斗吸入供应管线5,其中所带的颗粒被输送到燃烧室11。具有粘合力的物质在路面上的喷涂速度可利用在路面和燃烧室的出口之间的运动速度来控制。可变速电机和螺纹传送器以及空气控制阀13提供了一种精确的装置,其将粉末状燃料和氧化剂分配到燃烧室中,并改变燃烧速度以及难熔材料在路面上的喷涂。可变速电机和空气控制阀13由一个测量“画线机”相对于路面的速度的装置控制。以这种方式,在路面上喷涂的厚度可被控制,而与画线装置相对于路面的速度无关。在向路面喷射难熔物质之前需要对路面进行预加热。
选择氧化的化学物质对于画线过程的安全性和经济性很重要。氧化的化学物质必须成本低、容易获得、无毒、燃烧的火焰温度足以软化或熔化在这种方法中使用的陶瓷材料。可以考虑下列化学物质:
高氯酸铵(NH4CLO4)
硝酸铵(NH4NO3)
硝酸钾(KNO3)
硝酸钠(NaNO3)
高氯酸钾(KCLO4)
高氯酸钠(NaCLO4)
氯酸钾(KCLO3)
氯酸钠(NaCLO3)
空气
纯氧
高氯酸铵是公知的用于固态火箭燃料的具有良好特性的氧化剂。正是这种氧化剂用作太空器的固体火箭推进器。它比较昂贵,在美国只有一家公司生产。燃烧制品主要为NO和少量的NO2,氯和氯化氢(HCL),所有这些都有毒。因此,在此应用中不使用高氯酸铵作为氧化剂。
硝酸铵(NH4NO3)是一种较好的氧化剂,这是因为其不包含氯,因此不生成氯化氢。其可能产生一定量的有毒NO,尽管当与开放的空气混和时NO的浓度很低。硝酸铵还是公知的肥料,并且还广泛应用于爆破。其应用广泛并且价格低廉。但是,燃烧一磅的铝需要4.45磅的硝酸铵,因此需要的硝酸铵的体积和重量比其它可能的氧化剂大。
硝酸钾(KNO3)和硝酸钠(NaNO3)也应用很广泛,并且价格低廉,也是产生一定量的有毒NO。在该机器的操作过程中NO也是被开放的空气明显稀释。硝酸钾和硝酸钠将产生副产品,这些副产品与空气作用产生氢氧化物。这些氢氧化物可溶于水,对于难熔材料在路面上的喷涂和固化可能产生(或者可能不产生)问题。燃烧一磅的铝只需2.25磅的KNO3。因此,KNO3是作为氧化剂的一种很好的选择。
硝酸钠(NaNO3)具有与KNO3相似的特性。其容易获得、成本低廉、并且燃烧一磅的铝只需1.89磅的NaNO3。
其它高氯酸盐和氯酸盐在性能和燃烧特性上与硝酸钠和硝酸钾相似,并且将产生可溶于水的副产品。它们比硝酸钠和硝酸钾昂贵并且不容易获得。
空气是用作氧化剂的一种很好的选择。很明显空气很容易得到并且只需要一个压缩机。问题是是否可将足够的空气喷射到系统中以提供燃烧所需要的足够氧气,并且不排出很多的热。
纯氧是氧化剂的一种极好的选择。使用纯氧会产生类似于陶瓷焊的过程。其不产生有毒副产品并且阀和控制器也不昂贵。纯氧很便宜并且容易获得。如果使用压缩氧气(作为气体),则容器相对所盛装的氧气量非常大而重。另外,必须处理“逆燃”的问题。
对于大面积的公路画线应用,液态氧是很好的选择。其价格低廉并且容易获得。唯一的问题是液态氧的存放与处理。
在所述装置中,下列不可燃的陶瓷材料被用作“颜料漆”:
二氧化硅
二氧化钛
氧化铝
由废旧粒砖(grain brick)生产的氧化铬
氧化镁
氧化铁
碎有色玻璃
镁矿再生物
CORHART-Zac
Al2O3/钒土(Bauxite)—再生物
选择“颜料漆”的主要标准是费用和可获得性。二氧化钛是用于白漆的主要颜料,很容易获得,并且费用低。氧化铝也容易获得,但是比二氧化钛贵很多。二氧化硅是通常所述的“沙子”,可能是所有颜料漆中最便宜的。氧化铬如果由废旧粒砖制成,则也是低成本的陶瓷材料,但是有可能与其混合物不相容。废旧粒砖可买到,例如CORHART RFG或CORHART104级(CORHART104 Grades)。可使用少量的氧化镁以增强最终的漆制品的热特性。镁矿再生物,CORHART-Zac和钒土—再生物是回收的以前在高温炉中使用过的耐火制品。可使用两种或更多种不可燃陶瓷材料的混合物。
在一个实施例中,至少两种不可燃材料与至少一种金属可燃粉末和氧化剂混和。一种不可燃材料的熔点超过燃烧金属粉末和氧化剂的火焰温度,第二种不可燃材料的熔点低于燃烧金属粉末和氧化剂的火焰温度。混合物被点燃从而使可燃颗粒与氧化剂以发热方式反应从而释放足够的热量以熔化低熔点的不可燃材料但是不足以熔化高熔点的不可燃材料。然后将材料喷射到表面上,低熔点的不可燃材料用作高熔点的不可燃材料和燃烧制品的粘接剂,并且得到的物质牢固地粘附到表面上。优选地,高熔点不可燃材料包括二氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化铬、氧化铁、氧化锆、氧化钨或这些材料中两种或更多种的混合物。低温不可燃材料是二氧化硅,金属可燃粉末是硅。
一些适于涂覆路面的画线的组合物包括:包含二氧化钛和硅的组合物;包含二氧化钛、二氧化硅和硅的组合物;包含氧化铝和硅的组合物;包含氧化铝、二氧化硅和硅的组合物;包含氧化铁和硅的组合物;包含氧化铁、二氧化硅和硅的组合物;包含氧化镁和硅的组合物;以及包含氧化镁、二氧化硅和硅的组合物。
除了选择低成本的陶瓷材料用作“颜料漆”外,还需要在路面上产生黄色、蓝色和红色的颜料。这些颜料可与陶瓷粉末或粉末状燃料预先混和,或可通过独立的供应管线添加到燃烧室中。颜料可以是例如钨、锆、破碎的黄色或其它颜色的玻璃、或三氧化二铁(Fe2O3)。类似地,可添加反光粒(retro-reflective bead)。
由于氧化剂粉末易于吸湿,有必要在粉末中添加“抗结团”剂以防止结团,结团会阻碍粉末顺利流动。“抗结团”剂还被称之为“流动”剂。典型的流动剂是TCP(磷酸三钙),不过在现有技术中还有其它公知的流动剂。
图4示出了燃烧室11的一个方面。由于本装置在非常高的温度下工作(通常高于3000K的绝对温度),因此将燃烧室设计成低成本并且在高温下具有很长的寿命是很重要的。燃烧室可由适合的陶瓷材料或者内部涂覆有高温陶瓷涂覆层的金属制成。图4示出在燃烧室的侧面设计了小的文氏管21。当燃烧制品从燃烧室11中喷出时,燃烧气体的速度在燃烧室的内表面上产生部分真空。较冷的空气被吸入文氏管入口21并沿着燃烧室的内壁22流动。所述空气既冷却了燃烧室的内表面,又减少了剩余制品在燃烧室的内壁上的堆积。
本发明不限于说明书中所示出和描述的,只要不脱离本发明的权利要求的精神,都包含在本发明的包含范围中。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种在路面上形成具有粘合力的难熔物质的方法,其包括以下步骤:
将一或多种不可燃材料与一或多种金属可燃粉末和氧化剂混和;
在燃烧室中点燃所述混合物,从而使可燃颗粒与氧化剂以发热方式在燃烧室内反应从而释放足够的热量以便在燃烧热的作用下形成高温的、具有粘合力的难熔物质;以及
将所述高温的、具有粘合力的难熔物质从燃烧室喷射到路面上使所述物质牢固地粘附到路面上。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料选自包括下面材料的组:二氧化钛、氧化铝、氧化铬、二氧化硅、氧化镁、氧化铁、碎有色玻璃、或者其中两种或更多种的混合物;以及
所述可燃粉末选自包括下面材料的组:铝、硅、锌、镁、锆、和铬或者其中两种或更多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氧化剂选自包括下面材料的组:空气、氧气、高氯酸铵、硝酸铵、高氯酸钾、硝酸钾、高氯酸钠、硝酸钠、氯酸钾、氯酸钠或者其中两种或更多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料是由废旧粒砖制成的氧化铬。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料是公知的市场上可获得的废旧粒砖CORHART RFG或CORHART104级。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料是镁矿再生物。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料是CORHART-Zac难熔材料。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料是A12O3/钒土—再生物。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氧化剂包括抗结团剂或者流动剂。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述流动剂是磷酸三钙。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,三氧化二铁在混合物中用作催化剂。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述混和步骤包括将颜料引入混合物,当所述混合物在存在其它材料的情况下被加热时使难熔物质的颜色成为预定的颜色。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述颜色是白色、黄色、红色或蓝色。
14.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述颜料是钨、锆、或三氧化二铁。
15.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述颜料是碎有色玻璃。
16.(删除)
17.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤:将氧气供应到燃烧室中以有助于一种或多种金属可燃粉末的燃烧。
18.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述混和步骤在燃烧室中完成。
19.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述混和步骤在混合物进入燃烧室之前完成。
20.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤:在将难熔物质喷射到路面上之前预加热路面。
21.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤:在将难熔物质喷射到路面上之前在难熔物质中添加反光粒。
22.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤:在将难熔物质喷射到路面上之后在所述难熔材料上喷涂反光粒。
23.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤:控制难熔物质的喷涂速度以便使喷射到路面上的难熔物质具有大致均匀的厚度。
24.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,添加到混合物中的反光粒在反应热的作用下软化,以使反光粒牢固地粘附到路面上。
25.一种在路面上形成具有粘合力的难熔物质的装置,其包括:
适于布置在路面上的燃烧室;
第一供应管线,用于将一或多种金属可燃粉末和一或多种不可燃材料运送到燃烧室;
第二供应管线,用于将氧化剂运送到燃烧室;以及
与燃烧室相联的点火装置,其可操作在燃烧室中点燃可燃粉末、不可燃材料和氧化剂以使金属可燃粉末与氧化剂以发热方式反应从而释放足够的热量以便形成难熔物质,所述难熔物质被喷射到路面上从而牢固地粘附到路面上。
26.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,第一供应管线包括将可燃粉末从第一容器运送到燃烧室的载体;以及
第二供应管线包括将氧化剂从第二容器运送到燃烧室的载体。
27.根据权利要求25所述的装置,还包括:第三供应管线,用于将空气供应到燃烧室中,从而供应附加的氧气以有助于将难熔物质喷射到路面上。
28.根据权利要求25所述的装置,还包括:第三供应管线,用于将附加的氧气供应到燃烧室中,以有助于金属可燃粉末的燃烧。
29.根据权利要求26所述的装置,还包括:第三供应管线,用于将空气供应到燃烧室中,从而供应附加的氧气以有助于将难熔物质喷射到路面上。
30.根据权利要求25所述的装置,还包括一附加的供应管线,用于将颜料供应给混合物,当所述混合物在其它材料中加热时使难熔物质的颜色成为黄色。
31.根据权利要求30所述的装置,其特征在于,所述颜料是钨、锆或三氧化二铁。
32.根据权利要求30所述的装置,其特征在于,所述颜料是碎有色玻璃。
33.根据权利要求26所述的装置,其特征在于,在第一管线和第二管线中的载体是空气。
34.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,所述点火装置是电弧或等离子弧。
35.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,所述点火装置是气体引火器。
36.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,金属可燃粉末的输送速率由被可变速电机驱动的螺纹传送器控制。
37.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,氧化剂是粉末状的氧化剂,粉末状的氧化剂的输送速率由被可变速电机驱动的螺纹传送器控制。
38.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,金属可燃粉末的输送速率由控制气体载体的可变阀控制。
39.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,氧化剂是粉末状的氧化剂,粉末状的氧化剂的输送速率由控制气体载体的可变阀控制。
40.根据权利要求28所述的装置,其特征在于,氧气的输送速率由可变阀控制。
41.根据权利要求25所述的装置,包括与所述装置相联的画线组件,具有粘合力的物质喷涂到路面上的喷涂速度由画线组件沿着路面的速度控制。
42.根据权利要求25所述的装置,包括独立的供应管线以便将反光粒运送到燃烧室,从而使反应产生的热软化反光粒的表面,使反光粒牢固地粘附到路面上。
43.根据权利要求42所述的装置,其特征在于,反光粒被喷射到燃烧室的温度最高的部分从而使反应产生的热软化反光粒的表面,使反光粒牢固地粘附到路面上。
44.根据权利要求42所述的装置,其特征在于,反光粒被喷射到燃烧室的温度较低的部分,该部分的温度足以使反应产生的热软化反光粒的表面从而使反光粒牢固地粘附到路面上,但是该部分的温度不足以使反光粒发生严重的变形或破坏。
45.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,一条供应管线包含运送氧化剂和一部分不可燃材料的载体。
46.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,一条供应管线包含运送金属可燃粉末和一部分不可燃材料的载体。
47.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,燃烧室由陶瓷材料制成。
48.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,燃烧室包含开口,其用作文氏管以吸入空气和冷却燃烧室的内表面。
49.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,燃烧室由金属制成,并且在内部涂有陶瓷涂覆层。
50.权利要求1的方法中所使用的道路标记组合物,其包括至少一种干的不可燃粉末和至少一种干的可燃粉末,其中当混合物在存在氧化剂的情况下被点燃时,可燃粉末与氧化剂以发热方式反应从而释放足够的热量以便在燃烧热的作用下形成难熔物质并使所述难熔物质牢固地粘附到路面上。
51.根据权利要求50所述的组合物,其特征在于,所述不可燃粉末选自包括下面材料的组:二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、氧化铬、氧化镁、氧化铁、氧化锆、或者其中两种或更多种的混合物;以及
所述可燃粉末选自包括下面材料的组:铝、硅、锌、镁、铬、和锆或者其中两种或更多种的混合物。
52.根据权利要求50所述的组合物,其特征在于,所述氧化剂选自包括下面材料的组:空气、压缩氧气、液态氧、高氯酸铵、硝酸铵、高氯酸钾、硝酸钾、高氯酸钠、硝酸钠、氯酸钾、氯酸钠或者其中两种或更多种的混合物。
53.根据权利要求50所述的组合物,其特征在于,所述不可燃粉末是公知的市场上可获得的CORHART RFG或CORHART104级。
54.根据权利要求50所述的组合物,其特征在于,所述不可燃材料是镁矿再生物。
55.根据权利要求50所述的组合物,其特征在于,所述不可燃材料是氧化铝/钒土—再生物。
56.根据权利要求50所述的组合物,包括在混合物中用作催化剂的氧化铁。
57.根据权利要求50所述的组合物,包括颜料,当所述混合物在存在其它材料的情况下被加热时使难熔物质的颜色成为预定的颜色。
58.根据权利要求57所述的组合物,其特征在于,所述颜料产生黄色、红色或者蓝色。
59.根据权利要求57所述的组合物,其特征在于,所述颜料包括钨、锆、氧化铁、或者碎有色玻璃。
60.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括二氧化钛和硅。
61.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括二氧化钛、二氧化硅和硅。
62.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括氧化铝和硅。
63.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括氧化铝、二氧化硅和硅。
64.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括三氧化二铁和硅。
65.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括三氧化二铁、二氧化硅和硅。
66.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括氧化镁和硅。
67.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括氧化镁、二氧化硅和硅。
68.一种在路面上形成具有粘合力的难熔物质的装置,其包括:
适于布置在路面上的燃烧室;
单个供应管线,用于将一或多种金属可燃粉末、一或多种不可燃材料以及氧化剂运送到燃烧室;以及
与燃烧室相联的点火装置,其可操作在燃烧室中点燃可燃粉末、不可燃材料和氧化剂以使金属可燃粉末与氧化剂以发热方式反应从而释放足够的热量以便形成难熔物质,所述难熔物质被喷射到路面上从而牢固地粘附到路面上。
69.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,所述点火装置是电弧。
70.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,所述点火装置是气体引火器。
71.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,所述点火装置是等离子弧。
72.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,可燃粉末和不可燃粉末的输送速率由被可变速电机驱动的螺纹传送器以及控制空气、氧气或空气和氧气的混合物的输送速率的可变阀控制。
73.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,具有粘合力的物质喷涂到路面上的喷涂速度由路面和燃烧室的出口之间的相对运动速度控制,反之亦然。
74.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,所述燃烧室由陶瓷材料制成。
75.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,燃烧室包含开口,其用作文氏管以吸入空气和冷却燃烧室的内表面。
76.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,燃烧室由金属制成,在内部涂有耐高温金属或者陶瓷涂覆层。
77.根据权利要求68所述的装置,其包括独立的供应管线以便将反光粒运送到燃烧室,从而使反应产生的热软化反光粒的表面,使反光粒牢固地粘附到路面上。
78.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,反光粒被喷射到燃烧室的温度最高的部分从而使反应产生的热软化反光粒的表面,使反光粒牢固地粘附到路面上。
79.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,反光粒被喷射到燃烧室的温度较低的部分,该部分的温度足以使反应产生的热软化反光粒的表面从而使反光粒牢固地粘附到路面上,但是该部分的温度不足以使反光粒发生严重的变形或破坏。
Claims (79)
1.一种在路面上形成具有粘合力的难熔物质的方法,其包括以下步骤:
将一或多种不可燃材料与一或多种金属可燃粉末和氧化剂混和;
点燃所述混合物从而使可燃颗粒与氧化剂以发热方式反应从而释放足够的热量以便在燃烧热的作用下形成具有粘合力的难熔物质;以及
将所述物质喷射到路面上使所述物质牢固地粘附到路面上。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料选自包括下面材料的组:二氧化钛、氧化铝、氧化铬、二氧化硅、氧化镁、氧化铁、碎有色玻璃、或者其中两种或更多种的混合物;以及
所述可燃粉末选自包括下面材料的组:铝、硅、锌、镁、锆、和铬或者其中两种或更多种的混合物。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述氧化剂选自包括下面材料的组:空气、氧气、高氯酸铵、硝酸铵、高氯酸钾、硝酸钾、高氯酸钠、硝酸钠、氯酸钾、氯酸钠或者其中两种或更多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料是由废旧粒砖制成的氧化铬。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料是公知的市场上可获得的废旧粒砖Corhart RFG或Corhart 104级。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料是镁矿再生物。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料是Corhart-Zac。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不可燃材料是Al2O3/钒土一再生物。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氧化剂包括抗结团剂或者流动剂。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述流动剂是磷酸三钙。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,三氧化二铁在混合物中用作催化剂。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述混和步骤包括将颜料引入混合物,当所述混合物在存在其它材料的情况下被加热时使难熔物质的颜色成为预定的颜色。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述颜色是白色、黄色、红色或蓝色。
14.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述颜料是钨、锆、或三氧化二铁。
15.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述颜料是碎有色玻璃。
16.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述点燃步骤包括在燃烧室中点燃混合物。
17.根据权利要求16所述的方法,包括以下步骤:将氧气供应到燃烧室中以有助于一种或多种金属可燃粉末的燃烧。
18.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述混和步骤在燃烧室中完成。
19.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述混和步骤在混合物进入燃烧室之前完成。
20.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤:在将难熔物质喷射到路面上之前预加热路面。
21.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤:在将难熔物质喷射到路面上之前在难熔物质中添加反光粒。
22.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤:在将难熔物质喷射到路面上之后在所述难熔材料上喷涂反光粒。
23.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤:控制难熔物质的喷涂速度以便使喷射到路面上的难熔物质具有大致均匀的厚度。
24.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,添加到混合物中的反光粒在反应热的作用下软化,以使反光粒牢固地粘附到路面上。
25.一种在路面上形成具有粘合力的难熔物质的装置,其包括:
适于布置在路面上的燃烧室;
第一供应管线,用于将一或多种金属可燃粉末和一或多种不可燃材料运送到燃烧室;
第二供应管线,用于将氧化剂运送到燃烧室;以及
与燃烧室相联的点火装置,其可操作在燃烧室中点燃可燃粉末、不可燃材料和氧化剂以使金属可燃粉末与氧化剂以发热方式反应从而释放足够的热量以便形成难熔物质,所述难熔物质被喷射到路面上从而牢固地粘附到路面上。
26.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,第一供应管线包括将可燃粉末从第一容器运送到燃烧室的载体;以及
第二供应管线包括将氧化剂从第二容器运送到燃烧室的载体。
27.根据权利要求25所述的装置,还包括:第三供应管线,用于将空气供应到燃烧室中,从而供应附加的氧气以有助于将难熔物质喷射到路面上。
28.根据权利要求25所述的装置,还包括:第三供应管线,用于将附加的氧气供应到燃烧室中,以有助于金属可燃粉末的燃烧。
29.根据权利要求26所述的装置,还包括:第三供应管线,用于将空气供应到燃烧室中,从而供应附加的氧气以有助于将难熔物质喷射到路面上。
30.根据权利要求25所述的装置,还包括一附加的供应管线,用于将颜料供应给混合物,当所述混合物在其它材料中加热时使难熔物质的颜色成为黄色。
31.根据权利要求30所述的装置,其特征在于,所述颜料是钨、锆或三氧化二铁。
32.根据权利要求30所述的装置,其特征在于,所述颜料是碎有色玻璃。
33.根据权利要求26所述的装置,其特征在于,在第一管线和第二管线中的载体是空气。
34.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,所述点火装置是电弧或等离子弧。
35.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,所述点火装置是气体引火器。
36.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,金属可燃粉末的输送速率由被可变速电机驱动的螺纹传送器控制。
37.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,氧化剂是粉末状的氧化剂,粉末状的氧化剂的输送速率由被可变速电机驱动的螺纹传送器控制。
38.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,金属可燃粉末的输送速率由控制气体载体的可变阀控制。
39.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,氧化剂是粉末状的氧化剂,粉末状的氧化剂的输送速率由控制气体载体的可变阀控制。
40.根据权利要求28所述的装置,其特征在于,氧气的输送速率由可变阀控制。
41.根据权利要求25所述的装置,包括与所述装置相联的画线组件,具有粘合力的物质喷涂到路面上的喷涂速度由画线组件沿着路面的速度控制。
42.根据权利要求25所述的装置,包括独立的供应管线以便将反光粒运送到燃烧室,从而使反应产生的热软化反光粒的表面,使反光粒牢固地粘附到路面上。
43.根据权利要求42所述的装置,其特征在于,反光粒被喷射到燃烧室的温度最高的部分从而使反应产生的热软化反光粒的表面,使反光粒牢固地粘附到路面上。
44.根据权利要求42所述的装置,其特征在于,反光粒被喷射到燃烧室的温度较低的部分,该部分的温度足以使反应产生的热软化反光粒的表面从而使反光粒牢固地粘附到路面上,但是该部分的温度不足以使反光粒发生严重的变形或破坏。
45.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,一条供应管线包含运送氧化剂和一部分不可燃材料的载体。
46.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,一条供应管线包含运送金属可燃粉末和一部分不可燃材料的载体。
47.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,燃烧室由陶瓷材料制成。
48.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,燃烧室包含开口,其用作文氏管以吸入空气和冷却燃烧室的内表面。
49.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,燃烧室由金属制成,并且在内部涂有陶瓷涂覆层。
50.权利要求1的方法中所使用的道路标记组合物,其包括至少一种干的不可燃粉末和至少一种干的可燃粉末,其中当混合物在存在氧化剂的情况下被点燃时,可燃粉末与氧化剂以发热方式反应从而释放足够的热量以便在燃烧热的作用下形成难熔物质并使所述难熔物质牢固地粘附到路面上。
51.根据权利要求50所述的组合物,其特征在于,所述不可燃粉末选自包括下面材料的组:二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、氧化铬、氧化镁、氧化铁、氧化锆、或者其中两种或更多种的混合物;以及
所述可燃粉末选自包括下面材料的组:铝、硅、锌、镁、铬、和锆或者其中两种或更多种的混合物。
52.根据权利要求50所述的组合物,其特征在于,所述氧化剂选自包括下面材料的组:空气、压缩氧气、液态氧、高氯酸铵、硝酸铵、高氯酸钾、硝酸钾、高氯酸钠、硝酸钠、氯酸钾、氯酸钠或者其中两种或更多种的混合物。
53.根据权利要求50所述的组合物,其特征在于,所述不可燃粉末是公知的市场上可获得的Corhart RFG或Corhart 104级。
54.根据权利要求50所述的组合物,其特征在于,所述不可燃材料是镁矿再生物。
55.根据权利要求50所述的组合物,其特征在于,所述不可燃材料是氧化铝/钒土-再生物。
56.根据权利要求50所述的组合物,包括在混合物中用作催化剂的氧化铁。
57.根据权利要求50所述的组合物,包括颜料,当所述混合物在存在其它材料的情况下被加热时使难熔物质的颜色成为预定的颜色。
58.根据权利要求57所述的组合物,其特征在于,所述颜料产生黄色、红色或者蓝色。
59.根据权利要求57所述的组合物,其特征在于,所述颜料包括钨、锆、氧化铁、或者碎有色玻璃。
60.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括二氧化钛和硅。
61.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括二氧化钛、二氧化硅和硅。
62.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括氧化铝和硅。
63.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括氧化铝、二氧化硅和硅。
64.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括三氧化二铁和硅。
65.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括三氧化二铁、二氧化硅和硅。
66.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括氧化镁和硅。
67.根据权利要求50所述的道路标记组合物,其包括氧化镁、二氧化硅和硅。
68.一种在路面上形成具有粘合力的难熔物质的装置,其包括:
适于布置在路面上的燃烧室;
单个供应管线,用于将一或多种金属可燃粉末、一或多种不可燃材料以及氧化剂运送到燃烧室;以及
与燃烧室相联的点火装置,其可操作在燃烧室中点燃可燃粉末、不可燃材料和氧化剂以使金属可燃粉末与氧化剂以发热方式反应从而释放足够的热量以便形成难熔物质,所述难熔物质被喷射到路面上从而牢固地粘附到路面上。
69.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,所述点火装置是电弧。
70.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,所述点火装置是气体引火器。
71.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,所述点火装置是等离子弧。
72.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,可燃粉末和不可燃粉末的输送速率由被可变速电机驱动的螺纹传送器以及控制空气、氧气或空气和氧气的混合物的输送速率的可变阀控制。
73.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,具有粘合力的物质喷涂到路面上的喷涂速度由路面和燃烧室的出口之间的相对运动速度控制,反之亦然。
74.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,所述燃烧室由陶瓷材料制成。
75.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,燃烧室包含开口,其用作文氏管以吸入空气和冷却燃烧室的内表面。
76.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,燃烧室由金属制成,在内部涂有耐高温金属或者陶瓷涂覆层。
77.根据权利要求68所述的装置,其包括独立的供应管线以便将反光粒运送到燃烧室,从而使反应产生的热软化反光粒的表面,使反光粒牢固地粘附到路面上。
78.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,反光粒被喷射到燃烧室的温度最高的部分从而使反应产生的热软化反光粒的表面,使反光粒牢固地粘附到路面上。
79.根据权利要求68所述的装置,其特征在于,反光粒被喷射到燃烧室的温度较低的部分,该部分的温度足以使反应产生的热软化反光粒的表面从而使反光粒牢固地粘附到路面上,但是该部分的温度不足以使反光粒发生严重的变形或破坏。
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