МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ДОРОЖНОЙ ТЕРМОРАЗМЕТКИ
MOBILE DEVICE FOR ROAD THERMAL MARKING APPLICATION

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится главным образом к дорожной разметке и, в частности, к мобильному устройству для нанесения дорожной разметки термопластичными материалами.
Для разметки поверхностей дороги видимыми линиями и символами, например разделительными полосами и разметочными линиями, обычно используются алкидные и углеводородные термопластичные материалы. В частности, термопластичные материалы предлагают износостойкую альтернативу дорожным краскам и обычно используются для разметки перекрестков, парковочных мест и других дорожных поверхностей с интенсивным движением, с которых краска быстро истирается.
Термопластичные материалы традиционно наносятся на дорожные поверхности при помощи мобильного устройства для нанесения, содержащего разогретый бункер или котел, а также применения блока разравнивания. Расплавленный термопластичный материал распределяется из котла с контролируемой скоростью и наносится тонким слоем на дорожные поверхности при помощи блока разравнивания. Некоторые устройства для нанесения также содержат вторичные горелки, которые нагревают вторичные бункеры или блок разравнивания. Многие устройства для нанесения сжигают сжатый газ, такой как пропан и бутан, во вторичных горелках и нагревают котлы устройства для нанесения. Устройства для нанесения, имеющие ручной привод и имеющие автономный привод, являются относительно обычными, и некоторые устройства для нанесения могут присоединяться к и приводиться в движение транспортными средствами.
Перед применением традиционные термопластичные материалы должны быть доведены до температур расплавления 177-232°C (350-450°F). Существующие системы используют центральный смеситель-плавитель, чтобы довести термопластичные материалы до этих температур. После расплавления загрузка термопластичных материалов из центрального смесителя-плавителя перемещается в котел мобильного устройства для нанесения дорожной разметки. Котел устройства для нанесения нагревается, чтобы предотвратить охлаждение термопластичного материала ниже температур применения до его нанесения на дорожную поверхность. Зачастую, один центральный смеситель-плавитель может обслуживать несколько устройств для нанесения на месте работ.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение направлено на мобильное устройство для нанесения термопластичного материала, содержащее котел, основную газовую горелку, по меньшей мере одну панель теплообменника и блок разравнивания. Котел имеет стенки, которые определяют внутреннее пространство для расплавления термопластичного материала. Основная газовая горелка расположена под котлом и сконфигурирована для нагрева котла. Панель теплообменника расположена внутри котла и сконфигурирована для разделения внутреннего пространства и для циркуляции нагретого воздуха от основной газовой горелки. Блок разравнивания сконфигурирован для приема расплавленного термопластичного материала из котла и нанесения этого расплавленного материала на поверхность.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиг.1 представляет собой первый перспективный вид мобильного устройства для нанесения по настоящему изобретению.
Фиг.2 представляет собой второй перспективный вид мобильного устройства для нанесения по фиг.1.
Фиг.3 представляет собой перспективный вид блока разравнивания мобильного устройства для нанесения по фиг.1 и близлежащих компонентов.
Фиг.4 представляет собой перспективный вид части газовой системы мобильного устройства для нанесения по фиг.1.
Фиг.5 представляет собой блок-схему газовой системы по фиг.4.
Фиг.6 представляет собой блок-схему электрической схемы регулирования температуры газовой системы по фиг.4.
Фиг.7 представляет собой изображение в разобранном виде котла в сборе мобильного устройства для нанесения по фиг.1.
Фиг.8 представляет собой перспективный вид в поперечном сечении котла в сборе по фиг.7.
Фиг.9 представляет собой второй вид в поперечном сечении котла в сборе по фиг.7.
Фиг.10 представляет собой перспективный вид смесителя для котла в сборе по фиг.7.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Краткое описание мобильного устройства для нанесения
Фиг.1 и 2 представляют собой перспективные виды мобильного устройства 10 для нанесения, которые будут рассматриваться в одно и то же время. Мобильное устройство 10 для нанесения содержит раму 12, котел 14, раму 16 газового баллона, газовую систему 18 (с соединением 20 газового баллона и предохранительным газовым клапаном 22), защитную крышку 24 котла (с ручками 26 защитной крышки и шарнирами 28 защитной крышки), опоры 30 котла, рычаг 32 смесителя, подъемные кольца 34, бункер 36 шариков, толкатель 38 (с ручным тормозом 40), рычаг 42 смесителя, желоб 44, заслонку 46, кожух 48 блока разравнивания (с верхней частью 50 кожуха блока разравнивания и защитной дверцей 52 блока разравнивания, присоединенной на петлях 54 защитной дверцы), приводную тягу 56 блока разравнивания, рычаг 58 привода блока разравнивания, рычаг 60 привода заслонки, горелки 62 блока разравнивания, ручную горелку 64, колеса 66, защелку 68 защитной дверцы, а также трубопровод 70 шариков.
Мобильное устройство 10 для нанесения представляет собой инструмент, способный размечать дорожные линии посредством расплавления и последующего нанесения термопластичного материала на дорожную поверхность. Мобильное устройство 10 для нанесения содержит раму 12, которая обеспечивает крепление для других компонентов мобильного устройства 10 для нанесения. Рама 12 может, например, представлять собой раму из алюминия и/или стальных балок, труб и распорок. Рама 16 газового баллона крепится к раме 12 на переднем конце рамы 12. Рама 16 газового баллона является удерживающей конструкцией, имеющей размеры для удерживания баллона с пропаном, бутаном или другим подходящим горючим газом. Колеса 66 прикреплены с возможностью вращения снизу рамы 12 и позволяют устройству 10 для нанесения перемещаться по дороге. В описанном варианте осуществления мобильное устройство 10 для нанесения содержит три колеса 66: одно переднее колесо, которое вращается и обеспечивает регулирование направления, и два задних колеса, которые следуют за передним колесом. Толкатель 38 прикреплен сзади рамы 12 и содержит ручной тормоз 40. Толкатель 38 позволяет пользователю перемещать мобильное устройство 10 для нанесения, а ручной тормоз 40 позволяет пользователю останавливать устройство 10 для нанесения так, что пользователь может направлять туда, где должны быть выполнены дорожные линии. Специалисту в данной области следует понимать, что хотя такие термины направления, как «впереди», «сзади», «снизу», «сверху», «с правой стороны» и «с левой стороны», были использованы в описании этого изобретения, подобные термины являются всего лишь относительными идентификаторами изображенных вариантов осуществления, показанных в данном документе.
Установленный сверху рамы 12 котел 14 является вместилищем, которое нагревают для расплавления гранулированного термопластичного материала для нанесения на дорожные поверхности. В изображенном варианте осуществления котел 14 является практически полуцилиндрическим вместилищем, нагретым снизу посредством множества газовых горелок. Котел 14, например, может быть выполнен из алюминия. Котел 14 прикреплен к раме 12 посредством опор 30 котла, которые являются жесткими распорками или поверхностями, выполненными, например, из стали или алюминия.
Защитная крышка 24 котла закрывает открытую верхнюю часть котла 14 и предотвращает во время эксплуатации утечку из котла 14 расплавленного термопластичного материала, паров термопластичного материала и тепла. Защитная крышка 24 котла может открываться и закрываться при помощи ручек 26 защитной крышки, которые прикреплены с левой стороны защитной крышки 24 котла. В некоторых вариантах осуществления котел 14 может содержать защелки, которые позволяют плотно запирать защитную крышку 24 котла. Защитная крышка 24 котла соединяется с котлом 14 посредством шарниров 28 защитной крышки, которые расположены с правой стороны защитной крышки 24 котла (с противоположной стороны от ручек 26 защитной крышки). Шарниры 28 защитной крышки могут являться любым типом традиционных шарниров, выбранных с учетом устойчивости к нагреву и устойчивости к загрязнению под воздействием расплавленного термопластичного материала. Кроме того, котел 14 содержит рычаг 32 смесителя, который соединен с несколькими смесителями внутри котла 14, используемый для перемешивания расплавленного термопластичного материала.
Также сверху котла 14 прикреплены подъемные кольца 34. Подъемные кольца 34 являются точками соединения, которые позволяют устанавливать мобильное устройство 10 для нанесения на позицию или грузить или разгружать с транспортного средства. В изображенном варианте осуществления подъемные кольца 34 представляют собой пластины с отверстиями, которые выступают с верхней поверхности котла 14, однако специалисту в данной области будет очевидно, что подъемные кольца 34 могут по существу быть любым типом грузоподъемных креплений для погрузки подъемником или краном и, помимо всего прочего, могут, например, находиться на раме 12.
Внизу с правой стороны котла 14 расположена заслонка 46. Заслонка 46 расположена между внутренней частью котла 14 и желобом 44. Желоб 44 является жестким, нагревостойким желобом или лотком, который перемещает расплавленный термопластичный материал из котла 14 в блок разравнивания. Желоб 44 выполнен из нагревостойкого материала, содержащего, но не ограничивающегося, алюминий или сталь.
Как было указано выше, рама 16 газового баллона удерживает баллон горючего газа (не показан), и газ из этого баллона используется газовой системой 18. Газовая система 18 в большинстве расположена под котлом 14 и опорами 30 котла и прикреплена к раме 12. Газовая система 18 содержит соединение 20 газового баллона, соединение текучей среды, которое принимает газ из баллона в раме 16 газового баллона. Газовая система 18 также содержит предохранительный газовый клапан 22 и несколько других клапанов и газораспределительных трубок. Предохранительный газовый клапан 22 является приводимым в действие электричеством многопутевым клапаном, который регулирует поток газа в пилотные горелки и основные горелки, нагревающие котел 14. Газовая система 18 обеспечивает горючим газом горелки, которые нагревают котел 14, а также горелки 62 блока разравнивания и ручную горелку 64. Ручная горелка 64 представляет собой ручную горелку, которая может быть использована человеком-оператором, чтобы подправлять или удалять термопластичный материал, нанесенный с использованием мобильного устройства 10 для нанесения, и, следовательно, находится сзади мобильного устройства 10 для нанесения. Более того, горелки 62 блока разравнивания соединены с газовой системой 18.
Кожух 48 блока разравнивания прикреплен к раме 12 внизу с правой стороны от рамы 12. Кожух 48 блока разравнивания содержит верхнюю часть 50 кожуха блока разравнивания и защитную дверцу 52 блока разравнивания. Кожух 48 блока разравнивания окружает горелки 62 блока разравнивания и блок разравнивания (см. фиг.3 ниже). Верхняя часть 50 кожуха блока разравнивания частично закрывает блок разравнивания, а защитная дверца 52 блока разравнивания соединяется с верхней частью 50 кожуха блока разравнивания посредством петель 54 защитной дверцы так, что защитная дверца 52 может поворачиваться вверх от петель 54 дверцы, чтобы открыть доступ, удалить или вставить блок разравнивания. Защитная дверца 52 блока разравнивания крепится к раме 12 посредством защелки 68 защитной дверцы, которая удерживает защитную дверцу 52 в изображенном (закрытом) положении во время эксплуатации мобильного устройства 10 для нанесения. Кожух 48 блока разравнивания защищает блок разравнивания от ветра и мусора, а также наоборот защищает оператора от расплавленного термопластичного материала в блоке.
С целью запуска мобильного устройства 10 для нанесения пользователь зажигает пилотные горелки и основные горелки под котлом 14. Затем пользователь открывает защитную крышку 24 котла и помещает пакет гранулированного термопластичного материала сверху панелей теплообменника, расположенных внутри котла 14. Пакет сам по себе выполнен из плавкого термопластичного материала, поэтому тепло от основных горелок 116 расплавляет пакет и гранулы. Пользователь может затем повернуть рычаг 32 смесителя назад и вперед в диапазоне практически 180°, таким образом, перемещая смесители через внутреннюю часть котла 14 так, чтобы перемешать термопластичный материал после его расплавления. Альтернативно, пользователь может присоединить рычаг 32 смесителя к рычагу 42 смесителя, позволяя пользователю перемещать рычаг 32 смесителя, находясь сзади мобильного устройства 10 для нанесения.
Как только термопластичный материал равномерно расплавляется, пользователь может нажать рычаг 60 заслонки, который открывает заслонку 36. Заслонка 36 отверстия позволяет термопластичному материалу течь от котла 14 по желобу 44 в блок разравнивания (показан на фиг.3). Горелки 62 блока разравнивания нагревают блок разравнивания, позволяя термопластичному материалу оставаться расплавленным по мере его распределения. Кроме того, чтобы обеспечить повышенную видимость полос из термопластического материала, для некоторых применений часто используются светоотражающие шарики. Эти шарики, которые обычно выполнены из стекла, помещают на свеженанесенный расплавленный термопластичный материал. Некоторые варианты осуществления мобильного устройства 10 для нанесения содержат бункер 36 шариков (расположенный вверху сзади мобильного устройства 10 для нанесения), который представляет собой вместилище таких стеклянных шариков. Трубопровод 70 шариков переносит шарики от бункера 36 шариков до кожуха 48 блока разравнивания, обеспечивая размещение шариков при нанесении термопластичного материала.
Компоненты и конфигурация мобильного устройства 10 для нанесения, как показано на фиг.1 и 2, обеспечивают преобразование пакета с гранулами из термопластичного материала в дорожную линию. Это происходит посредством мобильного устройства 10 для нанесения, расплавляющего термопластичный материал в котле 14, передающего расплавленный термопластичный материал в блок разравнивания (показанный на фиг.3) посредством заслонки 46 и желоба 44, а также распределяющего расплавленный термопластичный материал по дороге. Дорожная линия образуется по мере перемещения пользователем мобильного устройства 10 для нанесения.
Фиг.1 и 2 изображают один вариант осуществления по настоящему изобретению, к которому имеются альтернативные варианты. Например, мобильное устройство 10 для нанесения может содержать точки крепления так, что мобильное устройство 10 для нанесения может быть присоединено к автомобилю. В подобном варианте осуществления автомобиль толкает и/или тянет мобильное устройство 10 для нанесения, чтобы направлять его туда, где должны быть выполнены дорожные линии.
Фиг.3 предлагает подробный вид блока 74 разравнивания и близлежащих компонентов мобильного устройства 10 для нанесения с удаленным кожухом 48 блока разравнивания для лучшей видимости. Фиг.3 изображает раму 12, желоб 44, приводную тягу 56 блока разравнивания, горелки 62 блока разравнивания (включая четыре горелки 62а блока разравнивания сзади и три горелки 62b блока разравнивания), колесо 66, трубопровод 70 шариков, распределитель 72 шариков, блок 74 разравнивания и датчики 76 пламени. Блок 74 разравнивания содержит рычаг 78 блока разравнивания, каретку 80 блока разравнивания, заслонку 82 блока разравнивания, крепление 84 блока разравнивания и стопорный штифт 86.
Как было указано выше по фиг.1 и 2, блок 74 разравнивания расположен ниже желоба 44 с целью приема расплавленного термопластичного материала из желоба 44. Блок 74 разравнивания главным образом содержит каретку 80 блока разравнивания, пятисторонний контейнер, открытый сверху и принимающий термопластичный материал из желоба 44. Каретка 80 блока разравнивания крепится относительно других компонентов мобильного устройства 10 для нанесения посредством крепления 84 блока разравнивания, которое приварено к или является единым целым с передней стороной каретки 80. В изображенном варианте осуществления крепление 84 блока разравнивания представляет собой удлиненный шток, который проходит через и может фиксироваться в месте относительно рамы 12. Крепление 84 блока разравнивания может фиксироваться в месте к раме 12, где угодно вдоль длины крепления 84 блока разравнивания, позволяя регулирование расположения блока 74 разравнивания для различных применений. Специалисту в данной области станет понятно, что блок 74 разравнивания альтернативно может крепиться к раме 12 посредством других гибких или негибких средств, и соответственно данное крепление 84 блока разравнивания может принимать другие формы, которые равнозначно позволяют блоку 74 разравнивания крепиться к раме 12. Крепление 84 блока разравнивания может одновременно служить как ручка, используемая операторами для установки, удаления и транспортировки блока 74 разравнивания.
Рычаг 78 блока разравнивания крепится к заслонке 82 блока разравнивания. Заслонка блока разравнивания представляет собой подвижную пластину на нижней части каретки 80 блока разравнивания. Рычаг 78 блока разравнивания разъемно присоединен к приводной тяге 56 блока разравнивания посредством стопорного штифта 86 и прикреплен к заслонке 82 блока разравнивания. Если потянуть или толкнуть рычаг 5 8 привода блока разравнивания (показан на фиг.2), рычагу 78 блока разравнивания придается вращение через приводную тягу 56 блока разравнивания, которая открывает или закрывает заслонку 82 блока разравнивания. Заслонка 82 блока разравнивания открывается и закрывается посредством смещения вперед или назад, чтобы создавать или устранять открытое пространство внизу каретки 80 блока разравнивания. Блок 74 разравнивания может иметь несколько отдельных вариантов осуществления с различными размерами и дополнительными признаками для использования в различных применениях, любой из которых может быть легко вставлен в мобильное устройство 10 для нанесения и удален из него посредством крепления блока 74 разравнивания к раме 12, используя крепление 84 блока разравнивания, и соединения рычага 78 блока разравнивания с приводной тягой 56 при помощи стопорного штифта 86.
Также на фиг.3 показан распределитель 72 шариков, присоединенный к раме 12 и удерживающий задние горелки 62а блока разравнивания. Распределитель 72 шариков принимает и укладывает увеличивающие видимость шарики из трубопровода 70 шариков, как известно из уровня техники. Кроме того, передние горелки 62b удерживаются рамой 12 и расположены спереди блока 74 разравнивания.
Блок 74 разравнивания нагревается горелками 62 блока разравнивания для обеспечения того, чтобы термопластичный материал, поступивший в блок 74 разравнивания из желоба 44, оставался расплавленным во время процесса нанесения. Как было указано выше, все горелки 62 блока разравнивания получают горючий газ из газовой системы 18. Горелки 62 блока разравнивания содержат задние горелки 62а блока разравнивания, которые направлены на заднюю часть блока 74 разравнивания, и передние горелки 62b блока разравнивания. Хотя варианты осуществления мобильного устройства 10 для нанесения, описанные на фиг.3, содержат четыре задние горелки 62b блока разравнивания и три передние горелки блока разравнивания, специалисту в данной области станет понятно, что количество и расположение горелок блока разравнивания может меняться, не выходя за пределы сущности настоящего изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления мобильного устройства 10 не могут содержать задние горелки 76 блока разравнивания. Альтернативно, одни или все из задних и передних горелок 62а и 62b, соответственно, могут быть модульными компонентами, которые могут соединяться с газовой системой 18, по мере необходимости. Как показано на фиг.3, две из передних горелок 62b блока разравнивания направлены на переднюю часть блока 74 разравнивания, рядом с которой крепление 84 блока разравнивания крепится к каретке 80 блока разравнивания, в то время как третья горелка 62b блока разравнивания направлена на желоб 44, чтобы предотвратить застывание термопластичного материала в желобе 44. Как было описано, все горелки блока разравнивания зажигаются вручную, хотя специалисту в данной области станет понятно, что вместо этого могут использоваться приборы автоматического зажигания, такие как электрический искровой источник.
Компоненты и конфигурация мобильного устройства 10 для нанесения, как известно из фиг.3, позволяют наносить расплавленный термопластичный материал на дорогу. Горелки 62 блока разравнивания нагревают блок 74 разравнивания и желоб 44, позволяя расплавленному термопластичному материалу плавно вытекать из котла 14 в блок 74 разравнивания и поддерживая термопластичный материал в блоке 74 разравнивания в расплавленном состоянии. Нажимая рычаг 58 привода блока разравнивания (показанный на фиг.2), оператор может наносить расплавленный термопластичный материал из блока 74 разравнивания на дорожную поверхность.
Традиционные мобильные устройства для нанесения термопластичных материалов несут расплавленный термопластичный материал в нагретом котле, однако плохо подходят для действительного расплавления гранулированного термопластичного материала. Расплавление традиционно осуществляется при помощи центральной плавильной печи, как описано выше в предпосылках настоящего изобретения. Мобильное устройство 10 для нанесения наоборот содержит несколько элементов, которые в совокупности обеспечивают быстрое, безопасное и равномерное расплавление гранулированного термопластичного материала в котле 14 самого мобильного устройства 10 для нанесения. Эти элементы включают газовую систему 18 (указанную выше и подробно описанную ниже со ссылкой на фиг.4-6), несколько элементов котла, содержащих панели теплообменника (панели 326 теплообменника, описанные ниже со ссылкой на фиг.7 и 8) и смесители (смесители 306, описанные ниже со ссылкой на фиг.7 и 9).
Газовая система
На фиг.4 и 5 изображена газовая система 18 мобильного устройства 10 для нанесения. На фиг.4 изображены компоненты газовой системы 18, расположенной ниже котла 12 и опор 30 котла (см. фиг.1 и 2), в то время как фиг.5 предлагает схему газовой системы 18 полностью. Газовая система 18 содержит соединение 20 газового баллона, предохранительный газовый клапан клапан 22, задние горелки 62a блока разравнивания, передние горелки 62b блока разравнивания, газовый регулятор 102 основной горелки, вторичный газовый регулятор 104, клапан 106 ручного останова основной горелки, пилотную горелку 108, термоэлемент 110, искровой воспламенитель 112, смесительные клапаны 114, основные горелки 116, клапан 118 задней горелки блока разравнивания, клапан 120 передней горелки блока разравнивания и клапан 122 ручной горелки, а также газовую пробку 124. Предохранительный газовый клапан 22 содержит переключатель 126 плунжера.
Соединение 20 газового баллона принимает сжатый горючий газ из газового баллона, расположенного в раме 16 газового баллона, как описано выше согласно фиг.1 и 2. Этот газ подается параллельно на газовый регулятор 102 основной горелки и вторичный газовый регулятор 104. Газовый регулятор 102 основной горелки подает газ на основные горелки 116, которые нагревают котел 14. Вторичный газовый регулятор 104 подает газ на горелки 62 блока разравнивания (содержащие задние горелки 62a блока разравнивания и передние горелки 62b блока разравнивания) и ручную горелку 64. Газовый регулятор 102 основной горелки и вторичный газовый регулятор 104 работают при фиксированных давлениях, которые могут отличаться. Например, в одном варианте осуществления газовый регулятор основной горелки подает газ при 34 кПа (5 фунт/кв. дюйм), в то время как вторичный газовый регулятор 104 подает газ при 124 кПа (18 фунт/кв. дюйм). Основные горелки 116, в качестве примера, могут быть инжекционными газовыми горелками. Основные горелки 116 и горелки 62 блока разравнивания извергают струи сжатого газа из выходных сопел. Эти струи сжатого газа при поджоге служат как горелки, которые нагревают соседние компоненты мобильного устройства 10 для нанесения, например котел 14 и блок 74 разравнивания.
Газовый поток из регулятора 102 основной горелки регулируется посредством клапана 106 ручного останова, который может быть, например, коническим или шаровым клапаном. Клапан 106 ручного останова открывается, когда мобильное устройство 10 для нанесения используется, и закрывается для улучшения безопасности, когда устройство 10 для нанесения не используется. Клапан 106 ручного останова соединен по текучей среде с предохранительным газовым клапаном 22, который имеет по меньшей сере два пути газового потока. Первый путь газового потока подает газ через смесительные клапаны 114 на основные горелки 116 и приводится в действие электрически. Смесительные клапаны 114 забирают и смешивают воздух горения с горючим газом. Основные горелки 116 выпускают эту смесь воздуха и горючего газа в котел 14, где она зажигается пилотной горелкой 108. Второй путь газового потока подает газ на пилотную горелку 108, которая используется для зажигания основных горелок 116. Как показано на фиг.4, пилотная горелка 108 расположена рядом с термоэлементом 110 и искровым воспламенителем 112.
Предохранительный газовый клапан 22 содержит переключатель 126 плунжера - ручной переключатель с тремя положениями, используемый оператором для запуска основных горелок 116. В первом положении переключателя 126 плунжера предохранительный газовый клапан 22 полностью закрыт, и газ не подается на пилотную горелку 108 или основные горелки 116. Во втором положении переключатель 126 плунжера может сжиматься для открытия второго газового пути, подавая газ на пилотную горелку 108 и позволяя оператору зажигать пилотную горелку 108 при помощи искрового воспламенителя 112, традиционного ручного электрического искрового источника. После зажигания пилотной горелки 108 переключатель 126 плунжера может переключаться в третье положение, при этом как первый, так и второй газовые пути предохранительного клапана 22 открыты, позволяя газу течь в смесительные клапаны 114 и основные горелки 116.
Тепло от зажженных горелок 108 дает напряжение на термоэлемент 110, который выполнен из нескольких состыкованных электрических термопар. Первый путь газового потока через предохранительный газовый клапан 22 на основные горелки 116 обычно закрыт, открываясь только в ответ на напряжение из термоэлемента 110 и только когда переключатель 126 плунжера находится в третьем положении. Соответственно, предохранительный газовый клапан 22 только позволяет газу протекать к основным горелкам 116, когда пилотная горелка 108 зажжена и нагревает термоэлемент 110. Таким образом предохранительный газовый клапан 22 предотвращает опасность утечки газа, когда основные горелки 116 находятся в холодном состоянии. Предохранительный газовый клапан 22 получает напряжение от термоэлемента 110 через схему регулирования температуры, описанную ниже согласно фиг.6, которая переключает газовый поток на основные горелки 116 между включено или выключено, чтобы добиться необходимой температуры в котле 14 и избежать перегрева.
Газовый поток из вторичного газового регулятора 104 питает задние и передние горелки 62a и 62b блока разравнивания, соответственно, а также ручную горелку 64. Газ на задних горелках 62а регулируется посредством клапана 118 задней горелки блока разравнивания, который может настраиваться вручную для изменения количества газа, подаваемого на задние горелки 62a блока разравнивания, и, следовательно, тепла от горения задних горелок 62а блока разравнивания. Газ на передних горелках 62b подобным образом регулируется посредством клапана 120 передней горелки блока разравнивания, и газ, подаваемый на ручную горелку 64, регулируется посредством клапана 122 ручной горелки. В одном варианте осуществления клапан 118 задней горелки блока разравнивания, клапан 120 передней горелки блока разравнивания и клапан 122 ручной горелки - все представляют собой игольчатые клапаны, хотя специалисту в данной области станет понятно, что другие типы постоянно или постепенно настраиваемых клапанов могут быть использованы.
Газовая пробка 124 представляет собой герметичную крышку, которая замещает задние горелки 62а блока разравнивания в вариантах осуществления, где задние горелки 62a блока разравнивания являются модульными, съемными компонентами. Газовая пробка 124 герметически закрывает газовую систему 18 от утечки, когда задние горелки 62a не установлены. Хотя газовая пробка 124 показана как замещение задних горелок 62a, газовые пробки могут подобным образом применяться для других газовых линий, например линий к передним горелкам 62b или ручные горелки 64, в вариантах осуществления, где такие горелки являются съемными.
На фиг.6 описана схема 200 регулирования температуры, электрическая схема, которая передает напряжение с термоэлемента 110. Схема 200 регулирования температуры содержит предохранительный газовый клапан 22 (с переключателем 126 плунжера), термоэлемент 110, регулятор 202 температуры (с масляной капиллярной трубкой 204 и диском 206 регулятора температуры), а также переключатель 208 избыточного нагрева.
Для подачи газа предохранительным газовым клапаном 22 на основные горелки 116 переключатель 126 плунжера должен быть в третьем положении, как описано выше согласно фиг.4 и 5, термоэлемент 110 должен быть в горячем состоянии (и соответственно вырабатывать напряжение), а оба регулятора 202 температуры и переключатель 208 избыточного нагрева должны быть закрыты. Поток газа на основные горелки 116 прерывается, когда регулятор 202 температуры или переключатель 208 избыточного нагрева открыты, таким образом, предотвращая перегрев котла 14. Газовый поток на основные горелки 116 подобным образом прерывается, когда термоэлемент 116 перестает вырабатывать напряжение (обычно из-за гашения пилотной горелки 108), таким образом, предотвращая утечку газа из незажженных горелок.
Регулятор 202 температуры является традиционным переключателем, приводимым в действие температурой, с регулируемым сокращением температуры. Масло в масляной капиллярной трубке 204 расширяется и сжимается, открывая или закрывая электрический контакт на основе температуры масляной капиллярной трубки 204 относительно температуры, заданной оператором при помощи диска 206 регулятора температуры. Масляная капиллярная трубка 204 соприкасается с котлом 14, так что регулятор 202 температуры закрывает схему 200 регулирования температуры, до тех пор, пока температура котла 14 остается ниже температуры, заданной при помощи диска 206 регулятора температуры. Регулятор 202 температуры открывает схему 200 регулирования температуры, когда температура котла 14 превышает температуру, заданную при помощи диска 206 регулятора температуры. В некоторых вариантах осуществления температура, при которой регулятор 202 температуры открывает схему 200 регулирования температуры, может отделяться от температуры, при которой регулятор 202 температуры закрывает схему 200 регулирования температуры путем температурного диапазона нечувствительности. В качестве примера, если диск регулятора температуры выставлен на 150°C (302°F), регулятор 202 температуры может размыкать схему 200 регулирования температуры, как только температура в котле 14 достигнет 150°C (302°F), но не закроет схему 200 регулирования температуры снова, пока температура не упадет ниже 142°C (288°F): 8°C диапазон нечувствительности. Поскольку первый путь газового потока предохранительного газового клапана приводится в действие электрически и обычно закрыт, предохранительный газовый клапан 22 перекрывает первый поток в основные горелки 116, когда регулятор 202 температуры действует как открытый переключатель; то есть когда температура котла 14 превышает температуру, заданную диском 206 регулятора температуры.
Переключатель 208 избыточного нагрева работает подобно регулятору 202 температуры даже без регулируемого сокращения температуры. Переключатель избыточного нагрева предлагает безопасный переключатель для предотвращения перегрева котла 14 и соприкасается с котлом 14. Переключатель 208 избыточного нагрева обычно закрыт, однако открывается, когда температура котла 14 превышает предварительно заданные, нерегулируемые ограничения по условиям безопасности (например, 250°C/480°F). Эти ограничения по условиям безопасности предварительно заданы во время производства для защиты компонентов мобильного устройства 10 для нанесения и для защиты котла 14 от достижения температур, достаточных для воспламенения расплавленного термопластичного материала.
Схема 200 регулирования температуры регулирует температуру котла 14 посредством управления потока сжатого горючего газа через предохранительный газовый клапан 22 к основным горелкам 116. Термоэлемент 110 улучшает пожаробезопасность посредством обеспечения того, что газ не течет к основным горелкам 116, когда пилотная горелка 108 не зажжена. Вместе схема 200 регулирования температуры и термоэлемент 110 улучшают безопасность оператора и оборудования, а также позволяют полностью регулировать температуру котла 14.
Характеристики котла
На фиг.7 предоставлено изображение в разобранном виде котла 14 мобильного устройства 10 для нанесения и близлежащих компонентов, содержащих рычаг 32 смесителя (имеющий ручку 302 смесителя), основные горелки 116, вал 304 смесителя, смесители 306, штифты 308 смесителя, штифт 310 вала, шайбу 312 вала, боковой щит 314, изолированную перегородку 316 и удерживающий экран 318. Котел 14 содержит переднюю стенку 320, заднюю стенку 322 и цилиндрическую стенку 324, которые совместно образуют внутреннее пространство 326. Внутреннее пространство 326 разделено посредством панелей 328 теплообменника. Передняя стенка 320, задняя стенка 322 и панели 328 теплообменника имеют отверстия 330 вала смесителя, а цилиндрическая стенка 324 содержит отверстие 332. На фиг.7 также изображены сечение 8-8, проходящее через одну панель 328 теплообменника, и сечение 9-9, проходящее горизонтально через котел 14. Эти сечения указывают виды по фиг.8 и 9 соответственно.
Передняя стенка 320, задняя стенка 322, цилиндрическая стенка 324 и панели 328 теплообменника представляют собой полые стенки, выполненные из жесткого, жаропрочного материала и проводящие тепло, такого как алюминий. Воздух, нагретый основными горелками 116, проходит в цилиндрическую стенку 324 через отверстие 332 (см. на фиг.8 для подробной информации), отверстие в цилиндрической стенке 324, расположенной непосредственно над горелками 116. Нагретый воздух затем проходит через панели 328 теплообменника, переднюю стенку 320, заднюю стенку 322 и цилиндрическую стенку 324, как подробней описано ниже согласно фиг.8 и 9. Передняя стенка 320, задняя стенка 322, цилиндрическая стенка 324 и панели 328 теплообменника вместе образуют воздушно-жидкостный теплообменник, который улучшает перемещение тепла от основных горелок 116 к термопластичному материалу во внутреннем пространстве 326.
Изолированная перегородка 316 скреплена с цилиндрической стенкой 324 над частью отверстия 332 посредством удерживающего экрана 318. Изолированная перегородка 316 представляет собой сжимаемый теплоизоляционный материал, например теплозащитное покрытие из керамического волокна, и служит для защиты частей котла 14, расположенных непосредственно над основными горелками 116, от чрезмерного нагрева горелками 116. Удерживающий экран 318 является жесткой, нагревостойкой пластиной или экраном с несколькими отверстиями или перфорацией и, например, может быть выполнен из жаропрочного сплава стали. Удерживающий экран 318 прикреплен к котлу 14, таким образом, удерживая изолированную перегородку 316 над основной горелкой 116. Боковые щиты 314 направляют горячий воздух от основных горелок 116 через отверстия 332 и внутрь панелей 328 теплообменника и защищают близлежащие компоненты (не показаны) от нагрева основными горелками 116. Боковые щиты 314, удерживающий экран 318 и изолированная панель 316 описаны подробнее ниже согласно фиг.8.
Смесители 306 являются жестколопастными мешалками, присоединенными к валу 304 смесителя посредством штифтов 308 смесителя. Вал 304 смесителя проходит через отверстия 330 вала смесителя в панели 328 теплообменника, передней стенке 320 и задней стенке 322 и крепятся при помощи шайбы 312 и штифта 310 вала. Штифт 310 вала представляет собой традиционный болт или штифт, который свободно проходит через шайбу 312 вала, удерживая вал 304 смесителя в отверстиях 330 вала смесителя. Вал 304 смесителя оканчивается в рычаге 32 смесителя ручкой 302 смесителя. Посредством поворота ручки 302 смесителя для вращения вала 304 смесителя оператор может перемещать смесители 306 через внутреннее пространство 326, разрушая разобщенные комочки гранулированного термопластичного материала и перемешивая смесь расплавленного и нерасплавленного термопластичного материала во время процесса расплавления. Смесители 306 подробнее описаны ниже согласно фиг.10.
Термопластичный материал действует как теплоизоляционный материал в своем гранулированном, нерасплавленном состоянии. Следовательно, термопластичный материал может расплавляться неравномерно, оставляя карманы гранулированного термопластичного материала, окруженного расплавленным материалом. Панели 328 теплообменника улучшают однородность расплавления посредством предоставления нескольких теплообменных поверхностей, распределенных по всему внутреннему пространству 326. Смесители 306 дополнительно улучшают однородность расплавления посредством перемешивания и распределения расплавленного и нерасплавленного термопластичного материала во внутреннем пространстве 326.
Фиг.8 предлагает вид в разрезе котла 14 мобильного устройства 10 для нанесения и окружающих компонентов, по сечению 8-8 (см. фиг.7), которое проходит через пустое внутреннее пространство панели 328 теплообменника, и между основными горелками 116. На фиг.8 изображены котел 14, защитная крышка 24 котла, пилотная горелка 108, термоэлемент 110, боковой щит 314, основная горелка 116, изолированная перегородка 316, удерживающий экран 318, цилиндрическая стенка 324, панели 328 теплообменника, отверстие 330 вала смесителя, отверстие 332, канал 334 для жидкой среды, воздушный канал 336, вентиляционные отверстия 338, а также уплотнение 400 защитной крышки. Защитная крышка 24 котла накрывает котел 14, полностью окружая внутреннее пространство 326 вместе с цилиндрической стенкой 324, передней стенкой 320, а также задней стенкой 322.
Как было описано выше, основная горелка 116 зажигается посредством пилотной горелки 108, когда напряжение от термоэлемента 110 позволяет предохранительному газовому клапану 22 подавать горючий газ на основные горелки 116. Панели 328 теплообменника и цилиндрическая стенка 324 пустые и принимают нагретый воздух от основной горелки 116 через отверстие 332. Защитные щиты 314 направляют большую часть нагретого воздуха внутрь панелей 328 теплообменника, однако содержат вентиляционные отверстия 338, чтобы позволить вход и выход некоторого объема воздушного потока в цилиндрические стенки 324. Как указано стрелками Н потока нагретого воздуха, нагретый воздух свободно проходит через панели 328 теплообменника и цилиндрическую стенку 324 в воздушных каналах 336, несколько отверстий в самом верху внутреннего пространства цилиндрической стенки 324, которые соединяют по текучей среде панели 328 теплообменника с цилиндрической стенкой 324. Изолированная перегородка 316 защищает панели 328 теплообменника и цилиндрическую стенку 324 от чрезмерного нагрева непосредственно над основными горелками 116, рассеивая это тепло по широкой поверхности. Изолированная перегородка 316 помогает устранить локальные горячие точки в котле 14 над основными горелками 116, таким образом, улучшая равномерность нагревания и уменьшая термические напряжения на котел 14.
Каждая панель 328 теплообменника имеет канал 334 для жидкой среды, проходящий в ее самой нижней части, который позволяет расплавленному термопластичному материалу свободно перемещаться между участками внутреннего пространства 326, разделенного панелями 328 теплообменника. Хотя канал 334 для жидкой среды изображен как единственный канал через каждую панель 328 теплообменника, специалисту в данной области станет понятно, что эквивалентно может быть добавлено несколько каналов, соединяющих внутреннее пространство 326 по жидкой среде.
Как показано на фиг.8, потоки воздуха вдоль стрелок Н потока нагретого воздуха, проходящие через пустое внутреннее пространство каждой панели 328 теплообменника, входят в панели 328 теплообменника через отверстия 332 над горелками 116 и протекают из панели 328 теплообменника в цилиндрические стенки 324 через воздушные каналы 336. Этот воздушный поток обеспечивает постоянное и практически равномерное нагревание всего внутреннего пространства 326, быстро расплавляя гранулированный термопластичный материал, расположенный в нем.
Фиг.9 предоставляет вид в сечении котла 14 мобильного устройства 10 для нанесения, по горизонтальному сечению 9-9 (см. фиг.7), если смотреть внутрь котла 14 сверху. На фиг.9 изображен котел 14, передняя стенка 320, задняя стенка 322, цилиндрическая стенка 324, внутреннее пространство 326, панели 328 теплообменника, отверстие 332, каналы 334 для жидкой среды и изолированная перегородка 316. Как было описано выше согласно фиг.7 и 8, передняя стенка 320, задняя стенка 322 и цилиндрическая стенка 324, а также панели 328 теплообменника полые и принимают нагретый воздух от основных горелок 116 через отверстие 332 в нижней части цилиндрической стенки 324. Отверстие 332 частично закрыто изолированной панелью 316 (см. фиг.8), которая защищает котел 14 от чрезмерного нагревания, полученного непосредственно над основными горелками 116. Каналы 334 для жидкой среды расположены под линией 9-9 сечения, однако видны сверху на фиг.9. Как описано выше согласно фиг.8, каналы 334 для жидкой среды позволяют расплавленному термопластичному материалу свободно течь между соседними участками внутреннего пространства 326 (здесь обозначенные 326a, 326b, 326с и 326d), разделенными панелью 328 теплообменника. Один смеситель 306 расположен внутри каждой секции 326a-d и может проходить через этот участок для перемешивания и разделения расплавленного и гранулированного термопластичного материала. Для ясности смесители 306 не показаны на фиг.9, однако отдельно изображены ниже согласно фиг.10. Посредством разделения пространства 326 на несколько участков 326a-d и обеспечения каждого участка смесителем 306 настоящее изобретение позволяет практически равномерно нагревать расплавленный термопластичный материал во внутреннем пространстве 326, позволяя термопластичному материалу расплавляться полностью и быстро.
Как было описано выше согласно фиг.7, несколько смесителей 308 установлены на вал 304 смесителя для перемещения через внутреннее пространство 326, таким образом перемешивая и разделяя расплавленный и расплавляемый термопластичный материал. На фиг.10 изображен один такой смеситель 306, содержащий лопатки 340 смесителя (с отверстиями 342 лопатки), крышку 344 смесителя и осевые пластины 346 смесителя (с отверстиями 348 под штифт смесителя).
Лопатки 340 смесителя представляют собой параллельные плоскости, выполненные, например, из листового металла. Лопатки 340 смесителя находятся под углом, наискосок относительно оси вала 304 смесителя, так чтобы применить компоненты с осевым и окружным усилием к термопластичному материалу, проходя через внутреннее пространство 326. Лопатки 340 смесителя приварены или припаяны к крышке 344 смесителя и осевым пластинам 346 смесителя. Осевые пластины 346 смесителя параллельны пластинам, которые принимают штифты 308 смесителя (см. фиг.7) через отверстия 348 под штифт смесителя, прикрепляя смеситель 306 к валу 304 смесителя. Специалисту в данной области станет понятно, что другие жесткие элементы, например трубки и кольца, могут быть использованы вместо осевых пластин 346 смесителя, чтобы прикрепить смеситель 306 к валу 304 смесителя. Все компоненты смесителя 306 выполнены из жесткого, жаростойкого материала, например стали или алюминия. Отверстия 342 лопатки проходят вниз практически по всей длине лопаток 340 смесителя, увеличивая вихревое движение при смешивании и предоставляя дополнительные края лопаткам 340 смесителя, которые помогают размельчать расплавленный и гранулированный термопластичный материал. Хотя на фиг.9 изображено, что лопатка 340 смесителя имеет только одно отверстие 342, специалисту в данной области станет понятно, что другие варианты осуществления эквивалентно могут отличаться несколькими отверстиями 342 лопатки, проходящими вверх и вниз вдоль каждой лопатки 340 смесителя. Крышка 344 смесителя является деталью, имеющей V-образную форму, которая соединяет лопатки 340 смесителя на их внешней радиальной стороне и которая радиально смещает расплавленный термопластичный материал, когда смесители 306 перемещаются через внутреннее пространство 326.
Смесители 306 работают как мешалки, разламывая комки гранулированного термопластичного материала во время процесса расплавления и перемещения расплавленного термопластичного материала во внутреннем пространстве 326 для улучшенного равномерного нагревания. Поскольку лопатки 340 находятся под углом, наискосок относительно оси вала 304 смесителя, каждое перемещение смесителя 306 через внутреннее пространство 326 смещает термопластичные материалы как по периферии, так и аксиально. V-образная форма крышки 344 подобным образом смещает термопластичные материалы радиально, когда смеситель 306 перемещается через внутреннее пространство 326. Лопатки 340 смесителя и крышка 344 смесителя вместе увеличивают поток жидкости во внутреннем пространстве 326.
Заключение
Как было описано выше, настоящее изобретение включает несколько признаков газовой системы и котла, которые позволяют безопасно, быстро и равномерно расплавлять термопластичный материал, и не требует отдельной плавильной печи, как традиционно принято. В частности, предохранительный газовый клапан 22 и схема 200 регулирования температуры обеспечивают лучшую защиту, которая защищает как устройство 10 для нанесения, так и его оператора, в то время как панель 328 теплообменника и смесители 306 увеличивают равномерность термопластичного материала, расплавляемого во внутреннем пространстве 326.
В то время как изобретение было описано со ссылкой на примерный(е) вариант(ы) осуществления, специалистам в данной области станет понятно, что различные изменения могут быть выполнены и может быть выполнена замена для элементов без отступления от объема изобретения. Кроме того, многие модификации могут быть выполнены для приспособления к особой ситуации или материалу для принципов настоящего изобретения без отступления от его исходного объема. Таким образом, предполагается, что изобретение не ограничивается описанным(и) отдельным(и) вариантом(ами) изобретения и что изобретение включает все варианты осуществления, подпадающие под объем приложенной формулы изобретения.