ТЕПЛОВАЯ ТОРПЕДА ДЛЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
THERMAL SHOT FOR RESTORATION MATERIALS

Изобретение относится к устройству и способам для приготовления и подачи восстановительных материалов для дорожного полотна.
Настоящее описание содержит в себе Австралийскую предварительную заявку на патент № 2010904627, поданную 16 октября 2010 г., и заявку № 2011900806, поданную 7 марта 2011 г., и содержит в себе все аспекты этих документов и изобретения, описанного в них. Настоящее описание, чертежи, формула изобретения являются улучшениями и уточнениями изобретения, описанного в заявках №№ 2010904627 и 2011900806.
Восстановление вынутых материалов при строительных и горнодобывающих работах является видом деятельности, требующим больших затрат времени и труда. Восстановительные работы являются дорогостоящими из-за связанных с ними затрат на рабочую силу и затрат на подготовку вынутых материалов к восстановлению. Затраты, связанные с хранением и техническим обслуживанием заводского оборудования и самих вынутых материалов высоки, в особенности при обстоятельствах, когда для должного восстановления поверхности требуется особая смесь материалов.
Затраты на транспортировку также являются чрезмерно высокими при выполнении многих восстановительных работ или проектов.
Восстановительные работы обычно включают в себя удаление вынутых материалов и транспортировку фракционированных заполнителей на место восстановления. Обычной практикой является добавление к фракционированному заполнителю стабилизирующего средства для того, чтобы получить стабильную поверхность после завершения восстановительных работ. Существует проблема, связанная с приготовлением непосредственно на месте фракционированных заполнителей и стабилизирующих средств, включая потребность в наличии на месте установки для выполнения обработки стабилизирующего средства и заполнителя. Поэтому обычно необходимо обрабатывать и хранить материалы заполнителя вне места работ и транспортировать указанные материалы на место выполнения восстановительных работ. Этот способ является дорогостоящим и ведет к потребности в дополнительных установках, например в установке и ископаемом топливе.
Заполнитель и стабилизирующее средство необходимо сохранять при постоянной температуре для предотвращения затвердевания материалов до их помещения на место восстановления. Существующие до сих пор устройства не могли обеспечить выполнение этого важного аспекта работ по восстановлению. Показано, что использование одного трения при взбалтывании или смешивании материалов недостаточно в тех областях, где наружная температура низка, в частности ниже температуры замерзания. При таких обстоятельствах необходимо также применение тепла к материалу для того, чтобы обеспечить вязкость смеси заполнителя и полезность материалов при их распределении.
Устройства и транспортные средства, которые сконструированы для того, чтобы обеспечить переработку вынутых материалов и подачу их с подходящим стабилизирующим средством на место известны ранее. В РСТ/GB2009/050076 Бальфура Бетти описано всасывающее перерабатывающее приспособление, которое предлагает одно такое решение, которое включает в себя использование всасывания для удаления вынутых материалов и устройство для смешивания этих материалов со стабилизирующим средством. Предлагаемое решение согласно РСТ/GB2009/050076 имеет несколько недостатков при практическом применении, например время, которое требуется для обработки вынутых материалов перед восстановлением. Предложенное Бальфуром Бетти решение содержит дополнительную проблему, поскольку оно требует постоянного источника электрической энергии для того, чтобы обеспечить высокую скорость всасывания, необходимую для того, чтобы обеспечить работу устройства.
Укладка асфальта, например, требует использования смолы, которую смешивают с песком и фрагментированным заполнителем в качестве стабилизатора для приготовления дорожных покрытий. Необходимо использовать смолу в жидкой форме, что требует применения постоянного нагрева для того, чтобы не допустить затвердевания восстановительных материалов. Другие устройства, которые были разработаны для транспортировки восстановительных материалов на места выполнения работ, включают в себя горячие короба, которые содержат внутри себя нагревательные элементы, предназначенные для поддержания постоянной температуры для того, чтобы находящиеся в них восстановительные материалы не затвердевали и не становились таким образом непригодными. При использовании эти горячие короба требуют постоянного добавления заполняющих материалов в горячий короб для смешивания перед помещением на место восстановления. Эти дополнительные материалы должны или транспортироваться на место на транспортном средстве, на котором установлен горячий короб, или отдельными транспортными средствами, которые содержат или не содержат заполняющие материалы различных видов. При использовании известных в настоящее время горячих коробов неизбежно требуются дополнительные расходы на транспортировку и топливо.
При традиционных способах восстановительных работ существует много отходов в виде материалов, ставших не пригодными к употреблению после их затвердевания. Поэтому было бы желательно предложить средства, с помощью которых материалы могли бы постоянно подогреваться для предотвращения образования таких отходов.
Было бы также желательно предложить устройство и способ для средств, предназначенных для приготовления и подачи восстановительных материалов для дорожного покрытия, которые могут быть использованы в условиях температуры ниже нуля при минимальном образовании отходов.
Дополнительной проблемой, связанной с нагревом и транспортировкой таких материалов, является потребность в больших количествах нефтяного топлива для транспортировки материалов на места выполнения работ и для поддержки подогрева с целью предотвратить образование отходов.
Поэтому было бы полезным или предпочтительным предложить устройство и способ для подачи на место выполнения восстановительных работ предварительно смешанной смеси фрагментированного заполнителя и стабилизирующего средства, которые будут пригодными для использования на месте выполнения работ и которые увеличат скорость подачи материалов и выполнения работ и которые могут предотвратить потери материалов.
Было бы также предпочтительным предложить способ приготовления и подачи восстановительных материалов на место выполнения работ, который позволяет уменьшить объем топлива, требующегося для транспортировки, и при котором такая экономия топлива может быть превращена или приравнена к углеродному кредиту и, таким образом, с готовностью принята в новых благоприятных для защиты окружающей среды экономических моделях.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства и способа для подачи консистентной смеси фрагментированного заполнителя и стабилизирующего средства на место выполнения восстановительных работ, являющихся эффективными и экономичными и позволяющих преодолеть по меньшей мере часть проблем, связанных с существующими техническими решениями.
Предпочтительной, однако несущественной задачей настоящего изобретения является обеспечение систем подачи дорожных восстановительных материалов, которые являются менее дорогостоящими, чем существующие способы и которые устраняют проблемы, связанные с транспортировкой и образованием отходов.
Предлагается также способ для подачи консистентной смеси фрагментированного заполнителя и стабилизирующего средства на место выполнения восстановительных работ согласно описанию, приведенному ниже.
Соответственно предлагается тепловая торпеда, предназначенная для приготовления и подачи восстановительных материалов, которая содержит:
- внутреннюю камеру, ограничивающую по меньшей мере один отсек, предназначенный для помещения в нем фрагментированного заполнителя, и второй отсек, предназначенный для помещения в нем стабилизирующего средства;
- наружную обшивку, предназначенную для изолирования содержимого указанной внутренней камеры;
- колпак или крышку для надежного содержания содержимого торпеды, в которой помещается по меньшей мере один телескопический зонд, который может двигаться по отсекам для нагрева и/или смешивания их содержимого;
- по меньшей мере одно отверстие, через которое могут быть выданы восстановительные материалы для подачи на место выполнения работ.
В некоторых предпочтительных вариантах реализации торпеда может быть установлена на транспортном средстве или в безбортовом кузове для транспортировки.
В других предпочтительных вариантах реализации фрагментированные материалы могут быть предварительно загружены в небольшие капсулы, которые могут быть вставлены в торпеду.
Предварительно загруженные капсулы могут быть вставлены во внутреннюю камеру торпеды с использованием вала.
Вал может нагреваться для нагрева содержимого капсул.
В других предпочтительных вариантах реализации торпеда может быть помещена в кожух.
В дополнительных вариантах реализации кожух, в которых помещают торпеду, может вращаться.
В других предпочтительных вариантах реализации кожух может содержать несколько торпед.
В других вариантах реализации торпеда нагревается с использованием внешнего источника тепла. В некоторых особо предпочтительных вариантах реализации содержимое каждого отсека во внутренней камере может нагреваться выхлопными газами транспортного средства, на котором установлена торпеда, или от генератора, которые пропускаются через полость, ограниченную наружной обшивкой торпеды и внутренней камерой.
Торпеда может иметь внешний источник тепла, который включает в себя добавление выхлопных газов от двигателя.
В некоторых вариантах реализации выхлопные газы используются для привода вогнутых лопаток турбины, чтобы уменьшить нагрузку на компоненты двигателя.
В других вариантах реализации каждый телескопический зонд включает в себя убирающиеся шпонки или полотна, размещенные по его длине для смешивания содержимого торпеды.
В других вариантах реализации вал вращается во внутреннем отсеке торпеды.
В еще одних вариантах реализации вал включает в себя убирающиеся шпонки или полотна, размещенные по его длине для смешивания содержимого торпеды.
Другие варианты реализации включают в себя один или каждый зонд, который вставлен в одну или каждую капсулу через по меньшей мере одно отверстие, соответствующее одному или каждому зонду.
В других вариантах реализации смешанные и/или нагретые восстановительные материалы выдаются из торпеды в раздаточную камеру, которая надежно взаимодействует с торпедой.
В предпочтительных вариантах реализации выдавливание или удерживание восстановительных материалов из торпеды в раздаточную камеру обеспечивается убирающейся накрывающей плитой, помещенной между торпедой и раздаточной камерой.
И еще в одних вариантах реализации выдавливание восстановительных материалов из внутренней камеры осуществляется гидравлическим цилиндром и плунжером.
Предлагается также способ подачи консистентной смеси фрагментированного заполнителя и стабилизирующего средства на место выполнения восстановительных работ, который включает в себя следующие операции:
а) Приготовление предварительно смешанной смеси фрагментированного заполнителя и помещение ее в несколько торпед или труб.
b) Добавление к заполнителю стабилизирующего средства.
с) Поддержание постоянной температуры в торпеде или в трубах путем помещения нагревательного зонда внутри каждой торпеды или трубы.
d) Использование плунжера с гидравлическим приводом для выдавливания фрагментированного заполнителя и стабилизирующего средства на место выполнения работ через шланг или канал.
е) После опорожнения каждой торпеды или трубы во взаимодействие с плунжером входит следующая торпеда в кожухе.
f) Транспортировку предварительно загруженных сменных торпед или труб на место выполнения работ.
g) Периодическую замену опорожненных торпед или труб заполненными торпедами или трубами.
Предлагается также способ подачи консистентной смеси фрагментированного заполнителя и стабилизирующего средства на место выполнения восстановительных работ, который включает в себя следующие операции:
а) Приготовление предварительно смешанной смеси фрагментированного заполнителя и помещение ее в несколько торпед или труб.
b) Добавление к заполнителю стабилизирующего средства.
с) Поддержание постоянной температуры в торпеде или в трубах путем помещения нагревательного зонда внутри каждой торпеды или трубы.
d) Использование плунжера с гидравлическим приводом для выдавливания фрагментированного заполнителя и стабилизирующего средства на место выполнения работ через шланг или канал.
е) После опорожнения каждой торпеды или трубы во взаимодействие с плунжером входит следующая торпеда в кожухе.
f) Транспортировку предварительно загруженных сменных торпед или труб на место выполнения работ.
g) Периодическую замену опорожненных торпед или труб заполненными торпедами или трубами.
h) Помещение заполненных торпед или труб в отверстия, выполненные в кожухе, которые напоминают ствол ружья.
i) Избирательное вращение кожуха для смешивания материалов, находящихся в торпедах или трубах.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
На фиг.1 показан вид торпеды сбоку в разрезе;
на фиг.2 показан вид крышки, которую помещают на самый верхний конец торпеды;
на фиг.3 показан вид сбоку нагревательных зондов, полностью помещенных в торпеду;
на фиг.4 показана работа плунжера;
на фиг.5 показан вид поверхности плунжера;
на фиг.6 показан вид торпеды, установленной на транспортном средстве;
на фиг.7 показан изомерный вид кожуха с помещенными в нем торпедами;
на фиг.8 показан с разделением на детали вид капсул, готовых к загрузке в торпеду;
на фиг.9 показан изомерный вид альтернативного варианта реализации изобретения;
на фиг.10-12 показан вид торпеды, установленной на раздаточной камере;
на фиг.13 показан изомерный вид кожуха, который содержит торпеды;
на фиг.14 показан в поперечном разрезе изомерный вид кожуха;
на фиг.15 показан вид кожуха спереди;
на фиг.16 показан вид в боковой проекции кожуха с торпедами помещенными торпедами;
на фиг.15 показана торпеда, нагреваемая выхлопными газами;
на фиг.16 показана деталь альтернативного варианта реализации для установки на транспортном средстве;
на фиг.17 показан изомерный вид капсулы;
на фиг.18 показан в поперечном разрезе изомерный вид внутренней части капсулы;
на фиг.19 обозначена концевая часть капсулы;
на фиг.20-25 показаны дополнительные детали торпеды, взаимодействующей с раздаточной камерой;
на фиг.26А, 26В, 26С и 27 показаны дополнительные детали конфигурации капсул;
на фиг.28А, 28В, 29, 30 и 31 показаны дополнительные детали системы подачи воздуха и приема выхлопных газов;
на фиг.32, 33 и 34 показаны изображения альтернативного варианта реализации изобретения, предназначенного для установки на транспортном средстве.
Устройство содержит тепловую (или нагреваемую) трубу в целом в форме торпеды 10, показанную на фиг.1. Каждая торпеда имеет наружную обшивку 11 и внутреннюю обшивку 12. Полость 13, ограниченная этими обшивками, может содержать вакуум, который обеспечивает теплоизоляцию содержимого торпеды от внешних температур. В некоторых вариантах реализации изобретения в полость 13 могут закачивать нагретый воздух с помощью конвекционного вентилятора, присоединенного к источнику питания (не показан). Нагретым воздухом могут быть выхлопные газы транспортного средства, на котором для транспортировки может быть установлена торпеда, или могут поступать от генератора, помещенного вне торпеды. См. фиг.15.
В процессе использования торпеду заполняют фрагментированным заполнителем и стабилизирующим средством. В случае выполнения большинства строительных и горнодобывающих работ с использованием асфальта стабилизирующим средством будет гудрон. В случае выполнения работ по бетонированию стабилизирующим средством может быть известь или цемент с водой в качестве активирующего средства или катализатора.
Внутренняя камера 14 торпеды, образованная внутренней обшивкой 12, заполняется материальными компонентами для строительных работ, обычно фрагментированным заполнителем, песком и стабилизирующим средством, смолой или цементом и водой. Торпеды могут иметь сегментированные отсеки 20, 21, 22, в которых отделяется каждый из компонентов. В дорожных восстановительных процедурах первый отсек заполняют цинковой пылью, второй - песком и самый верхний отсек - смолой.
В особенно предпочтительных вариантах реализации изобретения фрагментированный заполнитель загружают в торпеду или трубу в предварительно заполненных цилиндрических капсулах (или снарядах), как показано на фиг.7 (и фиг.10), каждая из которых содержит различный вид заполнителя. Самая верхняя часть заполненной трубы содержит стабилизирующее средство, которое может быть в твердой форме.
В особенно предпочтительных вариантах реализации, предварительно заполненные цилиндрические капсулы или снаряды могут храниться или складироваться и собираться пользователем в объемы, подходящие для завершения восстановительных работ. Капсулы или снаряды могут иметь различные размеры и содержать объем восстановительных материалов, соответствующий заданным размерам. Соответственно капсулы/снаряды могут распределяться в размерах в четверть тонны, половину тонны, одну тонну, две тонны, пять тонн или иметь такие размеры, которые подходят для выполняемой задачи. Это облегчает сбыт и распределение капсул по всем частям восстановительной деятельности. На площадках для хранения строительных материалов по всему миру могут храниться предварительно заполненные капсулы и торпеды, которые могут использоваться сразу после возникновения потребности.
Производство начинается сразу после включения транспортного средства в отличие от корректирующих бригад, тратящих время на установках по укладке асфальта или ожидающих разогрева заполнителя. При 10-часовой смене рабочая сила должна активно действовать в течение 10 часов. В ходе выполнения масштабных строительных работ экономия затрат и повышение производительности могут быть очень значительными.
Те, кто работает в области строительных восстановительных работ, в особенности в регионах с холодным климатом, где приходится нести затраты по поддержанию подогрева материалов так, чтобы они оставались пригодными к применению, будут хорошо осведомлены о затратах, связанных с доставкой восстановительных материалов на места выполнения работ, а также о степени, в которой затраты времени и расходы на рабочую силу могут тратиться впустую. В среднем члены рабочих бригад тратят до 2 часов производственного времени на ожидание загрузки их грузовиков асфальтом. Еще 2 часа тратятся на транспортировку материалов на место выполнения работ и от него. По существу половина имеющегося рабочего дня расходуется непроизводительно благодаря существующим способам распределения и переработки восстановительных материалов и это ведет к избыточным расходам, понесенным строительными подрядчиками и менеджерами проекта, которые вынуждены оплачивать расходы на рабочую силу и транспортировку как непроизводительные.
Возьмем в качестве примера отдельного рабочего с оплатой 25 долл. в час. Отдельный рабочий проводит 4 часа непроизводительного времени каждый день, что соответствует бесполезным затратам на заработную плату/накладным расходам, равным 100 долл. в день. Бригада из двух человек имеет бесполезные затраты на рабочую силу, равные 200 долл. в день. Установлено, что восстановительные бригады, работающие на крупных объектах, работают по 7 дней в неделю, что соответствует 1400 долл. непроизводительных затрат на рабочую силу каждую неделю (т.е. 7×200 долл.) или ежегодно (т.е. 52×1400) 72800 долл. В среднем восстановительными работами могут заниматься 6 бригад из двух человек, действующих в любое данное время. Соответственно бесполезные затраты на рабочую силу должны составлять 1200 долл. в день, 8400 дол. в неделю и 436800 долл. в год. Бесполезные затраты на рабочую силу для крупного подрядчика, действующего во многих восстановительных проектах в разных частях мира, могут достигать много миллионов или миллиардов долларов ежегодно. Настоящее изобретение предлагает технологию и способ применения технологии, которые позволят строительным подрядчикам значительно уменьшить эти основные затраты.
Это облегчает также создание полностью новой отрасли бизнеса, связанной с традиционными операциями с восстановительными материалами, а именно: торговли заправкой торпед и специально сконструированными прицепами для торпед.
Каждая торпеда 10 имеет открытый ближний конец 15 и закрытый дальний конец 15. Самый верхний или ближний конец 15 торпеды открыт. Он снабжен крышкой 30, которая герметично закрывает открытый конец 15 торпеды и надежно удерживает содержимое, включающее в себя заполнитель и стабилизирующее средство, помещенные в торпеде 10. Крышка может быть прикреплена к торпеде 10 с помощью шарнира, помещенного на ближнем конце 15. Будучи помещена на место, крышка обеспечивает надежную герметизацию содержимого торпеды. На фиг.2 показаны различные этапы открывания или закрывания а, b, c на ближнем конце торпеды 10.
Внутри крышки 30 помещается по меньшей мере один телескопический тепловой зонд 31 который может быть проведен через каждый последовательный внутренний отсек 22, 21, 20, содержащий внутри торпеды фрагментированный заполнитель, с целью нагрева содержимого.
В некоторых вариантах реализации телескопический тепловой зонд 31, или дополнительный телескопический зонд или зонды, которые могут нагреваться, могут иметь прикрепленную к ним лопасть винта 31, предназначенную для смешивания содержимого последовательных отсеков торпеды 22, 21, 20. Содержимое торпеды нагревают с использованием зонда 31 или зондов 32, которые поддерживают постоянную температуру заполнителя и стабилизирующего средства. В некоторых вариантах реализации изобретения один или каждый зонд может иметь форму винтовой канавки или сверла.
Зонды могут получать питание от аккумулятора, солнечной энергии или любого другого подходящего источника питания. В особенно предпочтительных вариантах реализации теплота окружающей среды торпед, поднимающаяся за счет использования выхлопных газов для нагрева устройства, как показано на фиг.15, эффективно уменьшит количество энергии, требующейся для нагревания зондов, так что они могут смешивать и поддерживать нагрев восстановительных материалов внутри каждой торпеды.
Самый верхний отсек 22, ближе всего расположенный к ближнему концу торпеды 15, содержит стабилизирующее средство, а именно гудрон для операций, связанных с асфальтом. Один или каждый тепловой зонд 31, 32 приводится в действие так, чтобы последовательно нагревать каждый отсек торпеды. Поскольку стабилизирующее средство, гудрон, должен оставаться в жидкой форме для смешивания и связывания фрагментированного заполнителя так, чтобы его можно использовать при восстановительных работах, его необходимо нагревать для сохранения его жидкого состояния. Один или каждый зонд 31, 32 должен иметь тепловой датчик, прикрепленный к нему, который помогает оператору поддерживать постоянную температуру при смешивании содержимого торпеды 10.
Крышка 30 имеет плунжер 33, помещенный на ее поверхности ближе всего к внутренней полости торпеды 14, привод которого осуществляется гидравлическим цилиндром или цилиндрами (не показаны) и который вставлен с возможность скольжения в пределах радиуса внутренней обшивки 12 торпеды. Будучи приведен в действие, гидравлический цилиндр или цилиндры прикладывают сжимающее усилие к плунжеру 33 и продвигают плунжер 33 во внутреннюю камеру 14 торпеды. Когда плунжер 33 продвигается во внутреннюю камеру торпеды, он сжимает ее содержимое. Действие плунжера 33 вызывает выдавливание содержимого торпеды из внутренней камеры 14 и наружу через отверстие 34 или ряд отверстий, находящихся на дальнем конце 16 торпеды, таким же образом, как шприц служит для выдавливания содержимого. См. фиг.4. В некоторых предпочтительных вариантах реализации изобретения содержимое торпеды после смешивания и нагрева может быть выдавлено через последовательность отверстий 35, расположенных вдоль нижней внутренней поверхности торпеды. Выдавленные смешанные восстановительные материалы могут быть направлены к нужному месту и помещены на него на месте выполнения работ или под воздействием силы тяжести, или предпочтительно выданы через шланг или канал распределения (не показан).
В других вариантах реализации смешанные материалы могут быть выдавлены через отверстие 34 или отверстие 35 во второе вместилище, расположенное снаружи от торпеды, но которое может образовывать часть кожуха торпеды, из которого оно может быть помещено в определенном положении на месте выполнения восстановительных работ. Отверстия, через которые выдавливаются смешанные материалы, могут открываться с помощью задвижек, которые можно приводить вручную рычагом, с помощью гидравлического или электрического средства.
Действие плунжера очищает также внутреннюю поверхность торпеды при его взаимодействии во время скольжения с внутренней обшивкой торпеды так, что ее можно после этого повторно заполнить фрагментированным заполнителем и стабилизирующим средством.
Плунжер имеет расположенное по центру отверстие 36 и может иметь дополнительные отверстия 37 для того, чтобы допустить пропуск телескопического теплового зонда или зондов из крышки 30 через внутреннюю камеру 14 для смешивания восстановительных материалов внутри торпеды, как показано на фиг.5.
В некоторых вариантах реализации изобретения несколько тепловых труб или торпед могут быть помещены внутри вращающегося кожуха 70, который может быть установлен на транспортном средстве 75, фиг.7. Внутри каждой торпеды помещается фрагментированный заполнитель, песок и стабилизирующее средство, которые, будучи смешаны, могут наноситься на дорожное полотно и на других строительные поверхности, требующие заполнения. Кожух 70 может вращаться для того, чтобы облегчить добавление и удаление торпед 10, содержимое которых выпущено для повторного заполнения. Кожух 70 может быть сконструирован так, чтобы принимать любое количество торпед 10 в зависимости от потребностей пользователя.
Кожух 70 имеет, в общем, цилиндрическую форму и имеет несколько отверстий для приема со скольжением труб, заполненных заполнителем и стабилизирующим средством. Кожух приводится в действие так, чтобы прикладывать центробежную силу к содержимому торпед и способствовать таким образом смешиванию фрагментированного заполнителя и стабилизирующего средства внутри каждой торпеды.
После опорожнения одной торпеды 10 оператор может использовать другую из торпед до тех пор, пока не будет израсходован весь материал во всех торпедах. Пустые торпеды могут быть сняты и заменены торпедами, предварительно заполненными заполнителем и стабилизирующим средством, готовыми к смешиванию, находясь все еще на стройплощадке. Кожух 70 может подниматься и опускаться для удаления пустых торпед и вкладывания предварительно заполненных сменных торпед.
Возможна транспортировка массы сменных торпед на место выполнения восстановительных работ, которая значительно сокращает время, требующееся для загрузки и разгрузки грузовиков фрагментированным заполнителем.
Цилиндры и плунжер предпочтительно изготавливают из стали, хотя могут использоваться любые подходящие прочные и упругие материалы, такие как нержавеющая сталь, оцинкованная сталь, алюминий и, возможно, предназначенный для тяжелых режимов работы формованный пластик. В некоторых вариантах реализации изобретения торпеда может быть изготовлена из в высшей степени долговечной смолы, пластика или аналогичного материала, который может быть пропитан или покрыт катализатором или стабилизирующим средством, вступающим в реакцию с содержимым торпеды, в особенности при применении нагрева. Такая смола или пропитанный катализатором корпус торпеды могут значительно уменьшить общий вес всего оборудования, необходимого для завершения восстановительных работ и стоимость транспортировки восстановительных материалов на рабочую площадку. Использование таких материалов может значительно повысить эффективность выполнения таких работ и улучшить легкость, с которой выполняются такие работы.
Как показано на фиг.6, торпеда может быть установлена на транспортном средстве или на безбортовом прицепе 50, и подниматься и опускаться с помощью одного или нескольких гидравлических цилиндров 51 для того, чтобы облегчить выдавливание из торпеды восстановительных материалов и для более легкого размещения восстановительных материалов на месте выполнения работ и выдавливания через шланг или канал 53. В зависимости от размеров торпеды или торпед, помещенных на транспортное средство, это транспортное средство может иметь пневматические шины или может требовать использования предназначенных для тяжелых условий работы гусениц. Возможны другие конфигурации на транспортном средстве, с одной таким альтернативной конфигурацией, показанной на фиг.16.
В некоторых вариантах реализации фрагментированный заполнитель, песок и стабилизирующее средство могут быть предварительно загружены в отдельные контейнеры или капсулы 81, 82, 83. Каждая капсула может в качестве альтернативы содержать один компонент восстановительных материалов для смешивания внутри торпеды 10. Капсулы 81, 82, 93 имеют центральное отверстие, через которое может быть ввинчен вал 80, который позволяет вставить капсулы в торпеду в ожидании или транспортировки на место выполнения работ, или смешивания. Вал 80 может иметь убирающиеся зубцы 84, которые раздвигаются для закрепления капсул 81, 82, 83 на валу 80 для того, чтобы они могли быть передвинуты в нужное положение на торпеде и которые могут быть убраны для извлечения вала 80 после установки капсул в нужное положение.
В некоторых вариантах реализации вал может служит нагревательным зондом и/или смешивающим зондом и может быть прикреплен к крышке 30.
В других вариантах реализации изобретения капсулы 81, 82, 83 могут быть загружены непосредственно во внутреннюю камеру торпеды 14, и вал 80 проводится через последовательные капсулы так, чтобы допустить смешивание содержимого и действие плунжера 33 для выдавливания смешанных восстановительных материалов из торпеды 10.
Торпеды в барабанном кожухе (см. фиг.7 и фиг.10), или отдельные торпеды, могут содержать и капсулы или заполнитель, помещенный в них, предварительно нагретыми, за счет использования, например, потока горячего воздуха или нагрева электросопротивлением. Специалистам в данной области техники должна быть понятна возможность использования других способов нагревания, которые могут быть включены в устройство и способ, описанные здесь, без отклонения от объема изобретения.
Это нагревание происходит перед началом фактического процесса смешивания с подогревом, когда заполнитель и стабилизирующие средства, находящиеся в капсулах, приводятся в готовность к применению на месте восстановления, резко уменьшая таким образом величину требующегося источника тепла и энергию, требующуюся для нагрева восстановительных материалов. Фактическая перевозка торпед на платформе между точками А и В приведет к получению нагретого воздуха, поступающего из выхлопной системы двигателя, который при использовании обеспечивает получение 75% необходимого тепла. Таким образом, для процесса окончательного смешивания требуется только 25% от требующегося источника тепла, поскольку и заполнитель, и капсулы, содержащие стабилизирующее средство, являются предварительно нагретыми при перевозке. Это средство может также быть применено к отдельным торпедам, сложенным при перевозке на прицепе.
Подходящие источники тепла, которые могут использоваться для нагревания торпед, включают в себя:
1. Напор выхлопных газов, применяемый для вращения и нагрева медных лопастей турбины и передачи тепла воздуху в чистом воздушном резервуаре.
2. Нагревание задних щитков для нагрева жаропрочной проволоки в предварительно заполненных снарядах.
3. Напор горячих выхлопных газов для вращения в дальнейшем обмотки генератора переменного тока с целью образования источника электроэнергии.
4. Гидравлическое давление (зубчатый привод от вала турбины).
5. Присоединение прецизионного теплового барабана (с быстрой подгонкой) от независимых механизмов, например любых транспортных средств или гусеничной техники.
6. Генераторы напряжения 240-110 В, например фургоны грузоподъемностью 1 или подъемники (с отбором мощности) на транспортных средствах грузоподъемностью 3-7-12 тонн. Работа при буксировке. Специальные прицепы, доставляющие тепловые торпеды на место.
7. Переносные торпеды на небольших колесных тележках.
8. При подходящем климате, таком как в зонах экватора и пустынь, возможно использование в качестве источника тепла солнечной панели.
9. Каждая капсула содержит фрагментированное или сплошное вещество, предварительно подготовленное с проволочными элементами сопротивления, совмещенными с каждой капсулой.
10. Универсальный гидравлический нагревательный диск с присоединением с быстрой подгонкой. Нагревательный диск может быть помещен и присоединен к задней стороне выровненных транспортных средств или вылетам гусеничной техники.
На фиг.9 показан изомерный вид альтернативного варианта реализации изобретения. Торпеду 10 устанавливают с возможностью отделения на второй торпеде, образующей раздаточную камеру 90, и в нее загружают предварительно изготовленные капсулы 84, которые содержат, каждая, восстановительные материалы для смешивания, нагревания и выдачи на месте производства работ, и которые можно видеть в поперечном разрезе на фиг.10. Загрузочная дверца 96 обеспечивает доступ во внутренний отсек торпеды 10 для вкладывания капсул 84. Капсулы 84 навинчивают на шлицевой вал 85, который проходит через центр внутреннего отсека торпеды, которая образует верхнюю нагревательную и смесительную камеру. Шлицевой вал 85 нагревают источником тепла 97, установленным на конце торпеды 10, противоположном загрузочной дверце 96 и может вращаться так, чтобы обеспечивать смешивание восстановительных материалов, помещаемых внутри капсул 84, посредством убирающихся шлицов 101, расположенных по длине вала 85 (не показаны). Источник тепла 97 приводится в действие помещенным в кожухе двигателем 98, который установлен на источнике тепла 97 на конце, самом удаленном от торпеды 10. Содержимое капсул смешивают в верхней смесительной и нагревательной камере и выдавливают через отверстия 35, расположенные вдоль нижней внутренней поверхности камеры. Отверстия могут открываться или закрываться оператором с помощью убирающейся листовой крышки (не показана) так, чтобы обеспечить выпуск смешанных материалов из верхней камеры в раздаточную камеру 90. Раздаточная камера 90 имеет гидравлический силовой цилиндр 99, установленный на том же конце, что и источник тепла 97 и двигатель 98, помещенные на торпеде 10. Гидравлический силовой цилиндр 99 содержит телескопический шток, который движет плунжер 33 для выдачи нагретых, смешанных восстановительных материалов через выпускную точку 38 на предпочтительном месте выполнения работ.
На фиг.11 показан вид с переднего конца торпеды и раздаточной камеры и обозначено положение в торпеде убирающихся шлицов 101 при их использовании. В альтернативных вариантах реализации шлицы могут располагаться внутри каждой капсулы 84 и входят в зацепление, когда капсулы загружаются в торпеду вдоль шлицевого вала 85 так, чтобы допустить вращение шлицов внутри каждой капсулы для смешивания и нагрева восстановительных материалов, помещенных внутри.
На фиг.13 показано изомерное изображение ранее описанного кожуха 70, который вмещает в себя множество торпед 10. Загрузочные дверцы 96 каждой торпеды, помещенной в кожух 70, показаны в закрытом положении. Кожух 70 может поворачиваться так, чтобы обеспечить выравнивание каждой торпеды 10, помещенной в нем, для установки с возможностью отделения или взаимодействия раздаточной камеры 90, которая может находиться в фиксированном положении. С другой стороны, раздаточная камера вращается вокруг кожуха 70 так, чтобы допустить выдачу нагретых и смешанных восстановительных материалов на место выполнения работ пользователем. В некоторых вариантах реализации источник тепла 97 и двигатель 98 могут помещаться внутри кожуха или на его наружной поверхности, соответствующей одной или каждой торпеде. В альтернативных вариантах реализации для использования в жарком климате, когда не требуется сильного нагрева для достижения рабочей температуры для восстановительных материалов, один источник тепла и двигатель 98 могут быть надежно установлены на раздаточной камере 90, и в этом случае кожух 70 поворачивается для того, чтобы обеспечить взаимодействие фиксированного источника тепла с каждой торпедой 10 при вращении кожуха 70.
На фиг.14 показан вид в поперечном разрезе кожуха 70, в котором самая нижняя торпеда 10А находится в положении взаимодействия с раздаточной камерой 90. На этой фигуре источник тепла 97 для каждой торпеды располагается внутри кожуха 70 так, чтобы обеспечить эффективный нагрев материалов внутри каждой капсулы 84 перед достижением места выполнения работ. Это способствует уменьшению времени, требующегося для достижения оптимальной температуры для смешивания и выдачи восстановительных материалов на место выполнения работ. На фиг.15 показан вид спереди, обозначающий взаимодействие торпеды 10 с раздаточной камерой 90 в то время, когда она все еще остается внутри кожуха 70. На фиг.16 показан плунжер 33 с приводом от гидравлического цилиндра 91, движущийся в направлении выпускной точки 38, обеспечивающий выпуск смешанных материалов из раздаточной камеры 90.
На фиг.17 показан изомерный вид капсулы 84. Капсула 84 выполнена из твердой, долговечной смолы, которая может разлагаться или разрушаться под воздействием тепла и/или химического катализатора для того, чтобы способствовать или облегчать тепловую реакцию, которая может сократить время, требующееся для нагрева восстановительных материалов, содержащихся внутри капсулы 84, до температуры, при которой они могут использоваться на месте выполнения работ. Как показано на фиг.18 и 19, капсула 84 содержит ряд отверстий 103, расположенных на каждом из ее торцов, которые совпадают с каналами 104, позволяющими пропустить через отверстия и тело капсулы 85 нагревательные элементы для облегчения нагрева материалов, содержащихся в ней. Капсула 84 имеет расположенное по центру шлицевое отверстие 105, в которое входит шлицевой вал 85 торпеды при загрузке в торпеду 10.
На фиг.20 показаны детали смоляных капсул 84, каждая из которых загружается компонентами восстановительного материала: смолой 107, песком 108, балластом 109 и фрагментированным заполнителем 110. Капсулы 84 показаны на фиг.21 загруженными во внутреннюю нагревательную и смесительную камеру 14, помещенную внутри торпеды 10.
После загрузки содержимое капсул 84 может нагреваться и смешиваться шлицевым валом.
На фиг.15 показан вид предпочтительной системы отвода выхлопных газов, которая может быть установлена на одном конце торпеды, с валом 85 который проходит сквозь торпеду. В некоторых вариантах реализации смесительные лопасти 112 отходят от шлицевого вала 85 при его использовании для смешивания восстановительных материалов. В альтернативных вариантах реализации смесительные лопасти 112 или 101 могут располагаться внутри каждой капсулы и взаимодействовать со шлицевым валом 85, который вращается для смешивания материалов. С другой стороны, смесительные лопасти 112, которые могут двигаться вдоль шлицевого вала 85 под воздействием телескопического ползуна, представлены на фиг.22.
На фиг.24 показан нагретый и смешанный восстановительный материал 111, находящийся в раздаточной камере 90 и готовый к выдаче на месте выполнения работ через выпускную точку 38 с помощью плунжера 33 с приводом от гидравлического цилиндра 91, как показано на фиг.25.
На фиг.26 и 27 показан дополнительный вид капсул 84. Отверстие 103 может пропускать провод высокого сопротивления 112 или нагревательные зонды 32, чтобы осуществлять нагрев и смешивание содержимого капсул 84.
На фиг.28А и 28В показаны соответственно внутренние действия и внешний вид теплового источника 97, который обеспечивает вращение шлицевого вала 85 и нагрев содержимого торпеды, и гидравлический силовой агрегат 98, который проводит раздаточный плунжер 91 через раздаточную камеру 90 для выдавливания смешанных восстановительных материалов 111. Ранее показанные источник тепла 97 имеет установленный на нем двигатель 98. Двигатель может быть установлен с возможностью отделения на тепловом источнике 97 или образовать с ним одно целое, в зависимости от требований пользователя.
В случае, если двигатель 98 является двигателем, работающим на углеродном топливе, источник тепла может приводиться в действие выхлопными газами, которые поступают в источник тепла при высокой температуре. Источник тепла 97 имеет внутреннюю воздушную камеру 200 и пару камер для выхлопного газа 202, в которых помещается ряд вогнутых лопаток турбины 201, вращающихся вокруг центрального вала 208, движение которого осуществляется приводом от двигателя 98. Забор воздуха и выхлопных газов 203, 204 добавляет напор на лопатки турбины, которые вращаются и могут способствовать нагревательному и смесительному действию шлицевого вала 85 внутри смесительной камеры торпеды. Выхлопные газы отводятся или выбрасываются через выпуск 205 и могут быть подвергнуты обработке перед выпуском в окружающую среду с помощью каталитического конвертера фильтра выхлопных газов (не показан), как показано на фиг.30.
В других вариантах реализации источник тепла 97 нагревает только шлицевой вал 85 и не способствует выполнению функции смешивания. Вогнутые лопатки турбины предпочтительно выполнены из меди или какого-либо другого материала, который проводит тепло и который устойчив к коррозии, которую вызывают выхлопные газы.
Источник тепла 97 может быть соединен с гидравлическим силовым агрегатом 99 с помощью пары зубчатых колес, которые прочно установлены на каждом из числа центрального вала 208 источника тепла 97 и центрального вала 209 гидравлического силового агрегата 99, и ремня, который осуществляет привод каждого вала 202, 209 и работы турбин 201 и телескопического гидравлического цилиндра 91.
Вращение турбин 201, которые крутятся в ответ на забор выхлопного газа и воздуха, ведет к уменьшению давления и износа компонентов двигателя 98. Кроме того, использование горячих выхлопных газов эффективно снижает потребление энергии, требующейся для нагрева восстановительных материалов в торпеде.
На фиг.32 показан альтернативный вариант реализации настоящего изобретения, который приспособлен для установки на транспортном средстве или прицепе в виде безбортовой платформы. Тепловые торпеды 10 горизонтально загружаются в кожух 70, шарнирно установленный на поверхности 215 транспортного средства или безборотового прицепа. Кожух 70 и поверхность 215 соединяются опорным рычагом 216. Кожух 70 поднимается или опускается в зависимости от того, что требуется при загрузке торпед 10 с помощью гидравлического цилиндра (не показан). Возможны и другие альтернативные поднимающие и опускающие механизмы, например электрические средства. Камера нагревания смолы 210 устанавливается внутри обогреваемой смесительной чаши. Камера нагревания смолы 210 свободно отводится от обогреваемой смесительной чаши 217 для целей технического обслуживания и очистки. Обогреваемая смесительная чаша 217 содержит лопатки турбины для перемешивания нагретых и смешанных восстановительных материалов и сохраняет эти материалы при постоянной температуре, подходящей для выдачи на месте выполнения работ.
Кожух 70 имеет выхлопную трубу или выхлопной шланг 218, вставленные в него и подающие выхлопные газы от двигателя (не показан) внутрь и вокруг внутренней полой и смещенной по окружности камеры, которые позволяют горячим выхлопным газам способствовать нагреву содержимого торпед в то время, когда они располагаются внутри кожуха 70. Выхлопные газы никогда не входят в контакт с содержимым торпед, поскольку торпеды изолированы в кожухе от газов.
В альтернативных вариантах реализации изобретения источник тепла 97 и двигатель 98 могут помещаться внутри транспортного средства или ниже поверхности 215 прицепа, в зависимости от требований, которые предъявляет пользователь конструкции.
Некоторые преимущества настоящего изобретения перед существующими техническими решениями заключаются в следующем:
1. Оно сокращает затраты, связанные с хранением и транспортировкой восстановительных материалов;
2. уменьшает количество отходов, допуская нагревание стабилизирующего средство на месте;
3. повышает эффективность;
4. уменьшает количество топлива, требующегося для транспортировки и уменьшает таким образом выбросы углерода;
5. уменьшение выбросов углерода может быть продано или сохраняться в качестве кредита;
6. находит много возможностей применения в промышленном и гражданском строительстве и в сельском хозяйстве.
В дополнение к указанным преимуществам можно видеть, что применение системы эксплуатации установки для подготовки восстановительных материалов, в которой используются тепловые торпеды и предварительно подготовленные капсулы, имеет другие преимущества, связанные с использованием земли.
Обычно асфальтовые заводы занимают большое пространство, несут ответственность за довольно высокий уровень загрязнения атмосферы и эстетического ущерба и связаны с неэффективным использованием открытых земельных пространств, в особенности в странах, в которых наличие земли для жилищного строительства, торговли, промышленного или прочего строительства ограничено. Использование устройства и способа, описанных здесь, позволит владельцам асфальтовых заводов уменьшить размеры имущества, требующегося для эффективной эксплуатации восстановительных объектов, что освободит землю для жилищного строительства и тому подобного.
Альтернативные конфигурации изобретения, описанные здесь, возможны согласно требованиям пользователя.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что существует много областей применения, для которых хорошо подходят настоящее устройство и способ.
Специалистам в данной области техники должно также быть понятно, что описанные здесь устройство и способ могут быть приспособлены в соответствии с требованиями пользователя без отклонения от объема изобретения.