專利名稱：公路標(biāo)記的工藝及設(shè)備的制作方法
公路標(biāo)記的工藝及設(shè)備
背景技術(shù)：
在近三十年中，公路或道路標(biāo)記上的"刷涂"線方法的改變很小。這 里，術(shù)語"刷涂"是指將涂層施加到道路表面以形成線或道路標(biāo)記的任何 方法。在本發(fā)明之前，僅有三種在公路上刷涂線的方法得到廣泛使用。最 常用的技術(shù)是將化學(xué)涂料噴涂在道路上并等待涂料干燥。噴涂涂料的設(shè)備 通常是"空氣"或"無氣"涂料機(jī)，其中涂料是由空氣攜帶并噴射到道路 表面，或者涂料在很口壓力下被迫使通過一個小孔并噴射到道路表面。"化 學(xué)噴涂"是在公路或道路標(biāo)記上刷涂線的最廣泛使用的系統(tǒng)。
在公路上刷涂線的第二種技術(shù)是在道路表面施加帶，其中帶是利用加
熱或利用適合的化學(xué)物結(jié)合在道路表面。美國專利4162862披露一種"道 路條帶形成設(shè)備及方法"，其中利用機(jī)器將帶壓入熱的新鮮瀝青中。美國專 利4236950披露另一種施加多層道路標(biāo)記預(yù)制帶材料的方法。
第三種技術(shù)是使用高速氧燃料(HV0F)熱噴涂槍將熔化的粉末或陶瓷 粉末噴涂到基體上。這披露于美國專利5285967中。
在這三種涂料方法中，將化學(xué)物噴涂到道路表面并等待涂料干燥的第 一種方法是目前使用的主要方法。
刷涂線的歷史表明，至少有三種"涂料"性能對于公路標(biāo)記行業(yè)是重 要的(1)涂料干燥的速度；(2)涂料與道路表面的結(jié)合強(qiáng)度；以及(3) 涂料承受汽車、沙子、雨水、水等作用的耐用性。
如同美國專利3706684 (1972年12月19日)中披露的，第一傳統(tǒng)交 通涂料基于干油醇酸樹脂，其中加入諸如石油溶劑油或石腦油。涂料隨著 溶劑蒸發(fā)排除而干燥。但是，涂料"干燥"(氧化)過程"繼續(xù)進(jìn)行并且膜 逐漸變硬，導(dǎo)致其變脆和耐磨性下降，造成膜開裂和剝落"。上面的專利披 露"不需要固化劑的快干的單包裝環(huán)氧交通涂料成分"。
如同美國專利4765773中描述的
"鄉(xiāng)村的道路和公路必須經(jīng)常涂料標(biāo)記，表示出分隔線、轉(zhuǎn)彎道、人 行道和其它安全符號。雖然這些標(biāo)記通常是以快干涂料的方式形成的，但
7涂料不能即時干燥。這樣，必須將一部分道路或公路阻斷一段時間使涂料 充分干燥。但這將導(dǎo)致堵塞。如果未將道路阻斷足夠的時間使涂料干燥， 則交通車輛能抹掉涂料使其看不到。而且在一些情況下，交通車輛將在一 定程度上損壞標(biāo)記，使安全信息變得不清楚，導(dǎo)致事故發(fā)生"。
低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)溶劑在將涂料施加到道路上之后快速蒸發(fā)，為新施 加的道路標(biāo)記提供所需的快干特性。
專利4765773表示利用微波能量加速這種溶劑的涂料干燥過程。
雖然低沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)溶劑促進(jìn)快速干燥，但"這種涂料配方容易使 工人暴露在有機(jī)溶劑蒸氣中。由于這些缺點(diǎn)以及來自政府和團(tuán)體的日益增 加的強(qiáng)烈環(huán)境要求，因此極需要開發(fā)更加環(huán)境友好的涂層或涂料，同時保 持快干性質(zhì)和/或特征"(美國專利6475556)。
為了解決這個問題，已經(jīng)利用水性而不是溶劑基的聚合物或樹脂開發(fā) 出了涂料。美國專利6337106披露了一種制造快速固化水性涂料。但是， 水性涂料的干燥時間一般比那些有機(jī)溶劑基的涂層的時間長。另外，水性 涂料在使用過程中受到天氣和環(huán)境條件的嚴(yán)重限制。通常，當(dāng)?shù)缆繁砻鏉?或當(dāng)溫度低于-l(TC時不能使用這種涂料。而且，干燥時間強(qiáng)烈取決于涂料 所應(yīng)用環(huán)境的相對濕度。水性涂料在高濕度下可能需要幾小時或更長時間 干燥。最近， 一般稱為"基于橡膠的涂料"的水性涂料是由水分散聚合物 制成的。這些聚合物一般非常"軟"，并且由于交通車輛、沙子和天氣侵蝕 容易從道路表面磨去。
上述的專利都試圖解決在使用"水性"涂料以及加速干燥過程時的涂 料干燥問題。本發(fā)明通過在"刷涂過程"中不使用任何溶劑解決干燥問題。
本發(fā)明密切涉及有關(guān)維修內(nèi)襯耐火磚或鑄件的焦炭爐、玻璃爐、均熱 爐、再熱爐等的工作。此過程現(xiàn)在稱為"陶瓷焊接"。
美國專利3800983披露了一種通過投射至少一種可氧化的物質(zhì)以及另 一種不可燃燒物質(zhì)形成耐火塊的方法，可氧化的物質(zhì)與氧結(jié)合燃燒伴隨熱 量釋放，不可燃燒物質(zhì)在燃燒熱量下熔化或部分熔化、并被投射到耐火磚。 本發(fā)明用于在爐子運(yùn)行的同時原位修復(fù)爐的內(nèi)襯層。通常，爐壁的溫度超 過150(TC，并且所投射的粉末在投射到熱表面時同時點(diǎn)燃。在此過程中， 可氧化的顆粒以及非燃燒顆粒在化學(xué)和熱學(xué)上與爐子內(nèi)襯匹配是極為重要 的。如果熱性質(zhì)不正確，則新的耐火塊將由于材料的膨脹不同而從爐子內(nèi) 襯上剝落。如果化學(xué)成分不正確，則新的耐火塊將"損壞"爐內(nèi)的熔體。
在專利3800983中，可氧化和不可氧化顆粒結(jié)合為一種粉狀混合物。 接著，利用壓力下的純氧從粉末漏斗中將粉末吸入。接著將得到的粉末一 氧氣混合物驅(qū)動經(jīng)過柔性的供應(yīng)管到達(dá)水冷噴頭。使用噴頭將粉末一氧氣 混合物投射到待維修的爐子耐火內(nèi)襯。粉末一氧氣混合物在其碰到爐子熱 表面時被同時引燃。
專利38000983以及其隨后的專利的目的是粉末的成分匹配耐火內(nèi)襯的 特性，并防止從噴頭向后朝設(shè)備操作員的"回火"。"回火"是一個氧一粉 末流非?？斓厝紵够鹧鎻难酢勰┭叵喾捶较蛐羞M(jìn)，并導(dǎo)致設(shè)備損壞以 及對設(shè)備操作員的嚴(yán)重危害的過程。
美國專利4792468披露了類似于上述的過程，特別是給出在耐火內(nèi)襯 上形成基本沒有裂紋的耐火塊所需的可氧化和耐火顆粒的化學(xué)和物理性 質(zhì)。
美國專利4946806披露了一種基于專利3800893的過程，其中該發(fā)明 提出使用金屬鋅粉或金屬鎂粉或二者的混合物作為形成耐火塊的熱源。
美國專利5013499披露了一種火焰噴涂耐火材料(現(xiàn)在稱為"陶瓷焊 接")的方法，用于原位維修爐子內(nèi)襯，其中使用純氧作為吸氣氣體，并且 也作為加速氣體，高可燃物可以是沒有回火的鉻、鋁、鋯或鎂。設(shè)備具有 非常高的材料沉積速率。
美國專利5002805通過在混合物中添加"助熔劑"改進(jìn)可氧化和不可 氧化粉末的化學(xué)成分。
美國專利5202090披露了一種類似于美國專利5013499中所示的設(shè)備。 在專利5202090中，具有有關(guān)混合粉末材料與氧氣并將氧一粉末混合物輸 送到噴頭的機(jī)械裝置。此設(shè)備還允許在沒有回火的情況下非常高的耐火材 料沉積率。
美國專利5401698披露了一種改進(jìn)的"陶瓷焊接粉末混合物"，用于前 面給出的專利中所示的設(shè)備中。此混合物需要至少兩種金屬作為燃料粉末， 耐火粉末至少含有氧化鎂、氧化鋁或氧化鉻。
美國專利5686028披露了一種陶瓷焊接過程，其中耐火粉末包括至少 一種硅的化合物，而且非金屬前驅(qū)體是從CaO、 Mg0或Fe203中選擇的。美國專利5866049是對5686028中所示的陶瓷焊接粉末成分的進(jìn)一步 改進(jìn)。
美國專利6372288是對陶瓷焊接粉末的成分的進(jìn)一步改進(jìn)，其中粉末 至少含有一種增強(qiáng)耐火塊中玻璃相生成的物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種將耐火材料直接火焰噴涂到道路表面上從而給所述道 路表面提供高反射的、非常耐久的和立即干燥的"涂料"的方法和設(shè)備。 由于涂料不含溶劑并且火焰噴涂工藝在非常高的溫度下運(yùn)行，"涂料"可以 在變化廣泛的溫度和濕度條件下施加。
本發(fā)明利用陶瓷焊接工藝，其中一種或多種不可燃燒陶瓷粉末與金屬 燃料和氧化劑混合?；旌衔锉惠斔偷饺紵?、被點(diǎn)燃并被噴射到道路表面。 另外，成分可以在燃燒室中混合。燃料通常是鋁或硅粉，不可燃陶瓷粉通 常是二氧化硅、二氧化鈦或其混合物，或其它以下描述的氧化物。氧化劑 通常是化學(xué)物粉末，但也可以是純氧或空氣。燃燒的熱量熔化或部分熔化 陶瓷粉，形成噴射到道路表面的耐火物質(zhì)，材料的溫度使耐火物質(zhì)長久地 粘附到表面上。
在本發(fā)明的另一個方面，硅或鋁的金屬粉末在燃燒室中燃燒，使二氧 化硅(Si02)、氧化鈣(Ca0)和碳酸鈉(Na2C03)的混合物熔化以產(chǎn)生鈉鈣 玻璃(Na2Si205)。燃燒產(chǎn)生的物質(zhì)是液體堿石灰漿和結(jié)晶二氧化硅以及晶體 形式的CaSi03或Ca2Si04。此玻璃狀的成分在大約1280K (1007。C或1845°F) 的溫度下熔化，該溫度比熔化二氧化硅所需的溫度低得多。
鐵粉可以用作金屬燃料，并且在燃燒過程中形成Fe203， Fe203顏色是黃 色的、并可以作為道路標(biāo)記的黃顏料。
燃燒室可以實施為逆渦流室，其中逆渦流沿室壁提供氣體的隔熱層， 防止燃燒的高溫熔化或損壞室壁。
本發(fā)明的目的是提供一種在道路上"刷涂"線的方法，其中"涂料" 立即干燥、長久地附著在道路上、對磨損和腐蝕、風(fēng)、沙子和雨水具有高 的抵抗力、并且對"回火"具有固有的安全性。此"涂料"可在任何溫度 以及在潮濕和多雨水的條件下施加。燃燒室的運(yùn)行溫度通常為2000K (3623 °F)或更高。


在下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明中將更加詳盡地描述本發(fā)明。在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個實施例的示意圖3是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的再一個實施例的示意圖4是本發(fā)明中使用的燃燒室的一個實施例的示意圖5是本發(fā)明中使用的截頭形逆渦流燃燒室的示意圖6是圖5的燃燒使用的多個噴嘴結(jié)構(gòu)的一個實施例的剖視圖7是本發(fā)明中使用的圓柱形形燃燒室的示意圖8是另一種燃燒室的示意圖9表示圖8的燃燒室的一個變化；
圖IO表示具有雙容器結(jié)構(gòu)的燃燒室的另一個實施例； 圖ll是圖IO的實施例的剖視圖；以及 圖12表示本發(fā)明中使用的螺旋進(jìn)給器。
具體實施例方式
圖1表示本發(fā)明使用的設(shè)備的一個典型實施例。第一漏斗1裝有金屬 燃料粉末2，通常是鋁粉或硅粉。其它適合的可燃粉末包括鋅、鎂、鋯、鐵
和鉻。也可以使用兩種或多種可燃粉末的混合物。第二漏斗6裝有粉末氧 化劑7，通常是硝酸銨、硝酸鉀或硝酸鈉。通常是二氧化硅、二氧化鈦、或
者粉狀或粉碎玻璃的不可燃陶瓷材料可以混在燃料粉末、化學(xué)氧化劑中，
或二者中都混入。每個漏斗在重力作用下通過第一空氣/氧氣源4和第二 空氣/氧氣源9輸送到文氏管3和8。流過文氏管的氣體由第一閥13或第 二閥14控制，并將粉末吸入空氣流。來自第一和第二漏斗的空氣流進(jìn)入第 一供應(yīng)管5和第二供應(yīng)管10，并進(jìn)入燃燒室11中匯合，空氣流在燃燒室 11中混合并通常利用電弧12或輸氣標(biāo)燈或等離子弧點(diǎn)燃。產(chǎn)生的燃燒至少 熔化不可燃物的表面，并且空氣流將熔化的物質(zhì)投射到道路表面。這些物 質(zhì)形成長久附著在道路表面上的粘附陶瓷或耐火物質(zhì)。
第一和第二供應(yīng)管5、 10直接到達(dá)燃燒室11的頂部23。燃燒室11具 有三個有意義的區(qū)域金屬燃料和氧化劑在其中混合的頂部23、燃料在其中點(diǎn)燃并且進(jìn)行高溫燃燒的中部24、以及是燃燒室11的最低溫度部分并且
在其中發(fā)生二次燃燒作用的下部25。
在圖1中，氧化劑可以是從空氣/氧氣源9供應(yīng)并由第二閥14控制的 純氧氣。氧氣通過第二供應(yīng)管10直接到達(dá)燃燒室11。在這種情況下，不需 要粉末氧化劑7，并且不需要第二漏斗6。僅僅使用空氣將金屬燃料粉末2 從第一漏斗1吸到燃燒室11是重要的。使用空氣吸入金屬燃料粉末2消除 了對金屬燃料粉末2 "回火"的可能性。
圖2表示將純氧注入燃燒室11的另一種方法。在此圖中，金屬燃料粉 末2被吸入第一供應(yīng)管5，并朝燃燒室11驅(qū)動。在第一供應(yīng)管5中靠近燃 燒室11的位置，將供應(yīng)的氧氣在位置16從氧氣源17注入第一供應(yīng)管5。 來自氧氣源17的氧氣加速燃料一空氣混合物，并供應(yīng)燃燒所需的氧氣。在 靠近燃燒室11的位置注入氧氣能防止"回火"，因為燃料由空氣吸入直到 位置16。空氣不足以維持金屬燃料粉末2的燃燒。因此，粉末燃料一空氣 混合物不能沿著朝第一漏斗1的相反方向燃燒。通過將氧氣注入第一供應(yīng) 管5，氧氣有助于燃料和陶瓷粉末混合物朝道路表面的加速，也促進(jìn)金屬燃 料粉末2與氧氣更好地混合。
此過程對"回火"具有固有的安全性，因為通常鋁粉或硅粉燃料由空 氣輸送并與粉末氧化劑7分離，直到化學(xué)物在燃燒室ll中匯合。當(dāng)由普通 的空氣輸送時幾乎不可能導(dǎo)致鋁或硅粉回火。另外，粉末氧化劑7在空氣 中不能燃燒(或燃燒非常慢)，從而防止輸送粉末氧化劑7的第二供應(yīng)管10 中的任何回火。
另一個安全特征是鋁或硅粉在空氣中非常難以點(diǎn)燃。雖然在使用鋁粉 方面有很多注意事項，但鋁粉在空氣中不能點(diǎn)燃，除非火焰溫度(由火柴 等發(fā)出的)超過氧化鋁的熔點(diǎn)(2313K)。本發(fā)明者已經(jīng)用幾種粒度的鋁粉 進(jìn)行了實驗，即從1微米到100微米，使用丙烷火炬不能點(diǎn)燃任何一種粉 末。
另外，可以將不可燃的陶瓷粉末混入金屬燃料粉末2或粉末氧化劑7 中。如果不可燃粉末混入金屬粉末燃料2，則它將稀釋粉末燃料的濃度，并 使回火或金屬燃料粉末2偶然點(diǎn)燃的可能性最小。根據(jù)不同的陶瓷焊接專 利的公開內(nèi)容，金屬粉末燃料2的量通常小于不可燃陶瓷粉末重量的15%。
在其它情況下，在沒有補(bǔ)充純氧的情況下，單獨(dú)的空氣足以供應(yīng)燃燒所需的氧氣。在這種情況下，在圖2的位置16將空氣注入，使混合物朝表 面加速，并促進(jìn)金屬粉末燃料2與空氣的更好混合。
圖3更加詳細(xì)地表示本發(fā)明使用的設(shè)備。第一漏斗1裝有金屬粉末燃 料2或者粉末氧化劑7。金屬粉末燃料2和粉末氧化劑7是由螺旋輸送器 18進(jìn)給，螺旋輸送器18由變速電機(jī)19驅(qū)動。螺旋輸送器18進(jìn)給到漏斗 20中，漏斗20與文氏管3流體相通，來自第一空氣/氧氣源4的空氣流導(dǎo) 入文氏管3?？諝饬鞯牧魉偈芘c第一空氣/氧氣源4串聯(lián)的第一閥13控制。 文氏管3將金屬粉末燃料2從漏斗20吸入第一供應(yīng)管5，夾帶的顆粒由此 輸入到燃燒室11。耐火物質(zhì)在表面上的沉積速率受表面與燃燒室11出口之 間的移動速率控制。變速電機(jī)與螺旋輸送器18和第一閥13 —起形成一種 精確裝置，用于將金屬粉末燃料2和粉末氧化劑7分配到燃燒室11以及改 變?nèi)紵俾屎湍突鹞镔|(zhì)在道路表面上的沉積速率。變速電機(jī)19和第一閥13 由測量"線刷涂機(jī)"相對道路表面的速度的裝置控制。以這種方式，可以 與線刷涂機(jī)相對道路表面的速度無關(guān)地控制道路表面上的沉積厚度。在將 耐火物質(zhì)噴射到表面之前，可以將表面預(yù)熱。
粉末氧化劑7的選擇對線刷涂工藝的安全性和經(jīng)濟(jì)性非常重要。粉末 氧化劑7必須成本低、容易獲得、無毒、并且其燃燒的火焰溫度高到足以 軟化或熔化此工藝所用的陶瓷材料?？紤]以下的化學(xué)物
高氯酸銨(NH4C104)
硝酸銨(NH4N03)
硝酸鉀(KN03)
硝酸鈉(NaN03)
高氯酸鉀(KC104)
高氯酸鈉(NaC104)
氯酸鉀(Kcl03)
氯酸鈉(NaC103)
空氣
純氧氣
高氯酸銨是在固態(tài)火箭燃料中所用的一種公知的和得到很好表征的氧 化劑。它是航天飛機(jī)固體火箭推進(jìn)劑的氧化劑。它相當(dāng)貴并且在美國僅僅 由一家公司生產(chǎn)。燃料產(chǎn)物主要是N0和少量的N02、氯氣和氯化氫(HCl)，所有這些都有毒。因此，作為本發(fā)明申請中的氧化劑，高氯酸銨被排除在 外。
硝酸銨(NH4N03)是一種較好的氧化劑，因為其不含氯，因此不產(chǎn)生HC1。 盡管與空氣結(jié)合時的NO濃度可能非常低，但它可產(chǎn)生有毒量的NO。硝酸銨 也是公知的肥料，并廣泛用于炸藥中。它可以廣泛地得到并且便宜。但是， 燃燒一磅鋁需要4.45磅硝酸銨，因此，與其它可能的氧化劑相比，硝酸銨
所需的體積和重量較大。
硝酸鉀(認(rèn)03)和硝酸鈉(NaN03)可以廣泛得到，非常便宜并且也產(chǎn) 生有毒量的NO。再次說明，在本發(fā)明的操作過程中，希望外界空氣可以非 常大地稀釋NO。硝酸鉀和硝酸鈉都產(chǎn)生與空氣反應(yīng)形成氫氧化物的副產(chǎn)物。 這些氫氧化物可以溶解在水中，可能(或者不能)對耐火物質(zhì)在道路表面 的沉積和附著產(chǎn)生問題。燃燒一磅鋁僅僅需要2. 25磅KN03。因此，認(rèn)03是 粉末氧化劑7很好的候選。
硝酸鈉(NaN03)的性質(zhì)非常類似于KN03。它易于獲得、成本低，并且 燃燒一磅鋁僅需要1. 89磅NaN03。
其它的高氯酸鹽和氯酸鹽在性能和燃燒性質(zhì)方面類似于硝酸鈉和硝酸 鉀，并且也產(chǎn)生水溶性的副產(chǎn)物。它們比硝酸鈉和硝酸鉀貴并且不易獲得。
空氣是作為氧化劑的很好的候選。很明顯，它容易得到并僅需要壓縮 機(jī)。其中的問題是能將足夠的空氣注入設(shè)備中以便為燃燒提供充足的氧 氣并且也不會帶走太多的熱量嗎？
純氧是氧化劑的優(yōu)秀候選。使用純氧將產(chǎn)生非常類似于陶瓷焊接的過 程。沒有有毒副產(chǎn)物并且閥和控制裝置便宜。純氧很便宜并且容易得到。 如果使用壓縮氧氣(作為氣體)，則容器與所貯存的氧氣量相比很大且笨重。 而且，必須解決"回火"的問題。
液氧(LOX)是大量公路刷涂應(yīng)用的很好候選。它很便宜并且可以廣泛 得到。唯一問題是LOX的貯存和處理。
在此設(shè)備中作為"涂料顏料"可以考慮以下不可燃陶瓷材料
二氧化硅
二氧化鈦
氧化鋁
重熔顆粒磚得到的氧化鉻氧化鎂 氧化鐵
粉碎的彩色玻璃 鎂砂再生物
Corhart-Zac耐火材料 八1203-/鋁釩土-再生物
選擇"涂料顏料"的主要標(biāo)準(zhǔn)是成本和可獲得性。二氧化鈦是白色涂 料中使用的主要顏料，容易獲得并且成本非常低。氧化鋁也容易獲得，但 比二氧化鈦貴得多。二氧化硅通常稱為"沙子"，是所有"涂料顏料"中最 便宜的。如果由重熔顆粒磚生產(chǎn)，氧化鉻也是低成本的陶瓷材料，但在其 混合物中可能不一致。重熔顆粒磚可以購買到，例如，Cohart RFG或Cohart 104級。氧化鎂可以少量使用，用以增強(qiáng)最終涂料產(chǎn)品的熱性能。鎂砂再生 物、Cohart-Zac耐火材料和鋁礬土再生物是先前用于高溫爐中的回收耐火 材料。還可以使用兩種或多種不可燃陶瓷材料的混合物。
在一個實施例中，至少兩種不可燃物與至少一種金屬燃料粉末2和氧 化劑混合。 一種不可燃物的熔點(diǎn)超過燃燒金屬燃料粉末2和粉末氧化劑7 的火焰溫度，第二不可燃物的熔點(diǎn)低于燃燒金屬燃料粉末2和粉末氧化劑7 的火焰溫度。點(diǎn)燃混合物，使可燃顆粒以放熱反應(yīng)方式與粉末氧化劑7反 應(yīng)，并且釋放足夠的熱量熔化低熔點(diǎn)的不可燃物但不足以熔化較高熔點(diǎn)的 不可燃物。然后，將這些物質(zhì)噴射到表面上，低熔點(diǎn)不可燃物作為高熔點(diǎn) 不可燃物和燃燒產(chǎn)物的粘結(jié)劑，得到的耐火物質(zhì)長久地附著在表面上。優(yōu) 選地，高熔點(diǎn)的不可燃物包括二氧化鈦、氧化鋁、氧化鎂、氧化鉻、氧化 鐵、氧化鋯、氧化鎢或者兩種或多種這些物質(zhì)的混合物。低熔點(diǎn)不可燃物 是二氧化硅或粉碎的玻璃(玻璃粉)，金屬可燃物是硅或鋁。
適合于刷涂道路表面的一些線刷涂成分包括包括二氧化鈦和硅的成 分；包括二氧化鈦、二氧化硅和硅的成分；包括氧化鋁和硅的成分；包括 氧化鋁、二氧化硅和硅的成分；包括氧化鐵和硅的成分；包括氧化鐵、二 氧化硅和硅的成分；包括氧化鎂和硅的成分；以及包括氧化鎂、二氧化硅 和硅的成分。在一些情況下，可以使用少量的鋁促進(jìn)混合物在燃燒室ll中 點(diǎn)燃。
另外可以使用玻璃狀的刷涂成分。目前優(yōu)選的成分包括二氧化硅(Si02)、氧化鈣(CaO)和碳酸鈉(Na2C03)。金屬燃料粉末2通常是硅粉或 鋁粉。二氧化鈦(Ti02)可以用作顏料形成白色標(biāo)記成分?？諝庾鳛閮?yōu)選的 氧化劑。燃燒的熱量形成液體的鈉鈣玻璃以及晶體形式的二氧化硅和二氧 化鈦的漿體。燃燒溫度為IOOO'C，該溫度明顯低于熔化上述包括一種或多 種陶瓷材料的線刷涂成分中的二氧化硅所需的燃燒溫度。
上述的陶瓷成分主要包括混入諸如用于白線的二氧化鈦或用于黃線的 粉碎黃玻璃的顏料的二氧化硅(沙子)。顏料通常在混合物中占二氧化硅含 量的大約10%。必須提供充足的熱量熔化二氧化硅，并形成具有顏料的漿體。 得到的漿體從燃燒室ll噴射到道路表面上，長久地結(jié)合在上面。二氧化硅 在約1900 —2000K (1727。C或3141°F)下熔化。如此高的溫度將導(dǎo)致設(shè)計 燃燒室ll以及選擇產(chǎn)生所需顏色的顏料困難。例如，黃色氧化鐵在比二氧 化硅熔化溫度低幾百度的溫度下分解。因此，如果燃燒過程的主要產(chǎn)物是 液體二氧化硅，黃色氧化鐵不能作為產(chǎn)生黃色的顏料。
根據(jù)本發(fā)明，可以使用在更低的溫度下熔化的玻璃狀材料。作為一個 例子，二氧化硅(Si02)、氧化鈣(CaO)和碳酸鈉(NaC03)可以混合并通 過燃燒諸如硅或鋁的金屬燃料粉末2加熱，以產(chǎn)生作為在大約1280K (1007 。C或1845°F)溫度下熔化的液體的鈉鈣玻璃。得到的成分是具有晶體二氧 化硅和晶體形式的CaS:U或Ca2Si04的液體鈉鈣玻璃的漿體。玻璃漿體可以 在熔化二氧化硅所需溫度的一半溫度形成。玻璃漿體作為"粘結(jié)劑"將二 氧化硅和其它固體顆粒保持在公路表面，并改進(jìn)涂料在公路表面上的附著 力。
二氧化鈦可以作為顏料形成白色標(biāo)記成分?？梢允褂描F作為金屬燃料 粉末2，它在燃燒時形成黃色氧化鐵(Fe203)，作為黃色公路標(biāo)記線的黃色 顏料。其它顏料的使用如下所述。
玻璃類型的成分對于覆蓋瀝青的公路很好。溫度較低的玻璃成分不會 很好地附著在與二氧化硅大體相同溫度下熔化的混凝土上。
除了選擇低成本的陶瓷或其它材料作為"涂料顏料"，還需要彩色物質(zhì) 在道路表面產(chǎn)生黃色、藍(lán)色和紅色。這些彩色物質(zhì)可以預(yù)先混合在陶瓷粉 末或粉末燃料中，或者可以通過單獨(dú)的供應(yīng)管加入燃燒室11。彩色物質(zhì)可 以是例如鎢、鋯、粉碎的黃色或其它顏色玻璃、或者氧化鐵(Fe203)。同樣， 也可以加入向后反射的小珠。由于粉末氧化劑7容易吸濕，因此必須在粉末氧化劑7中加入"抗粘 結(jié)劑"，防止形成阻止粉末平穩(wěn)流動的團(tuán)塊。"抗粘結(jié)劑"也稱為"流動劑"。
典型的流動劑是TCP (三磷酸鈣)，但本領(lǐng)域公知的還有其它物質(zhì)。
圖4表示燃燒室11的一個方面。由于設(shè)備在通常等于或大于2000K的 極高溫度下運(yùn)行，因此將燃燒室11設(shè)計成低成本并在高溫下具有很長壽命 是重要的。燃燒室ll可以由適合的陶瓷材料、金屬或內(nèi)部涂有高溫陶瓷涂 層的金屬制成。圖4表示在燃燒室11的側(cè)面形成小的側(cè)向噴管21。當(dāng)燃燒 產(chǎn)物從燃燒室11噴射出去時，燃燒氣體的速度在燃燒室11內(nèi)表面產(chǎn)生局 部真空。較冷的空氣吸入側(cè)向噴管21，并沿燃燒室11的內(nèi)表面22流動。 此空氣同時冷卻燃燒室11的內(nèi)表面22，并減小殘余產(chǎn)物在燃燒室11內(nèi)側(cè) 的積聚。
由于火焰噴涂作業(yè)具有很高溫度，通常是2000K或更高，因此將燃燒 室11的壁與燃燒室11內(nèi)的燃燒過程隔離是非常重要的。其中一種非常有 效的方法是在燃燒室11內(nèi)形成"逆渦流"空氣流。
圖5表示一種形式的逆渦流燃燒室311。逆渦流燃燒室311形狀形成為 截頭圓錐體27，它是在窄末端切割的圓錐。截頭圓錐體27的窄部分是逆渦 流燃燒室311的入口或封閉端，較寬部分28是逆渦流燃燒室311的出口或 開口端。出口孔通常位于開口端，火焰噴射由此噴出去。粉末燃料/陶瓷 混合物在26處注入逆渦流燃燒室311的封閉端，如圖所示，并且沿著逆渦 流燃燒室311的軸線29A。點(diǎn)火器29可以位于逆渦流燃燒室311的側(cè)面上 或者像燃料注射點(diǎn)一樣沿著軸線29A。粉末燃料/陶瓷混合物的氣體載體
(通常是空氣)形成從逆渦流燃燒室311的封閉端到開口端的軸向流動。 作為另一種選擇， 一部分粉末燃料/陶瓷混合物與作為逆渦流注入的空氣 一起進(jìn)入逆渦流燃燒室311，例如在第二渦流位置30。
在逆渦流燃燒室311的開口端附近，空氣在一個或多個第二渦流位置 30沿切向注入。這產(chǎn)生與截頭圓錐體27的壁相切的第一切向氣流31?？?氣較慢地從逆渦流燃燒室311的開口端流到封閉端。由于切向空氣流從逆 渦流燃燒室311的開口端流到封閉端，因此它稱為"逆"渦流。已經(jīng)證明， 逆渦流起到很好的熱隔離器的作用，防止沿逆渦流燃燒室311的軸線的高 溫燃燒熔化逆渦流燃燒室311的壁(參見"Insulation of Plasma in Reverse Vortex Flow"， 作者A. Gutsol博士， Institute of Chemistry andTechnology, Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences) (還可參見公開的專利申請W02005 / 004556)?？蛇x擇的是，在逆渦流燃燒 室311封閉端附近，可以在一個或多個第一渦流位置32輸入第二切向氣流 33。第二切向氣流33的方向使繞逆渦流燃燒室311軸線的旋轉(zhuǎn)方向與在第 二渦流位置30輸入的空氣產(chǎn)生的方向相同。此第二切向氣流33促進(jìn)較快 的逆渦流，并促進(jìn)燃料/空氣混合物的更好混合。
圖6表示多個噴嘴結(jié)構(gòu)的剖視圖，其中氣體通過連接到高壓室36的四 個噴嘴35在34處沿切向進(jìn)入燃燒室11，從而形成與燃燒室11出口壁相切 的氣流。這產(chǎn)生從燃燒室11的開口端向封閉端逐漸運(yùn)動的具有大的周向速 度分量的渦流氣流。
圖7表示圓柱形燃燒室411形狀的另一種形式的燃燒室11。如前所述， 粉末燃料/空氣混合物26沿圓柱形的軸線29A在封閉端31注入燃燒室11。 空氣在第二渦流位置30和/或第一渦流位置32沿切向注入，形成從圓柱 形燃燒室411的開口端28到封閉端31的逆渦流。圓柱形燃燒室411的出 口可以具有限制孔或特殊形狀的噴嘴。
圖5所示的截頭圓錐體27的結(jié)構(gòu)能改進(jìn)逆渦流燃燒室311的運(yùn)行。例 如，粉末燃料/陶瓷混合物可以直接注入逆渦流燃燒室311的第二渦流位 置30，從而改進(jìn)空氣與粉末燃料/陶瓷混合物的混合。另外，粉末燃料/ 陶瓷混合物從燃燒室311中心吸收輻射熱量，從而預(yù)熱粉末燃料/陶瓷混 合物，同時將逆渦流燃燒室311的壁與燃燒熱隔離。
如果所選的燃料是硅粉，就存在額外的優(yōu)點(diǎn)。硅粉像煤粉一樣是黑色 的，成為完美的"黑體"吸收劑。這將明顯改進(jìn)燃料/空氣混合物的預(yù)熱 以及燃燒室ll、 311、 411的壁的冷卻。
如果粉末燃料/陶瓷混合物注入第一渦流位置32，則點(diǎn)火器29可以居 中地位于逆渦流燃燒室311的軸線29A上處于封閉端。同樣，圖7所示的 圓柱形燃燒室411可以采用相同的方法。在這種情況下，粉末燃料/陶瓷 混合物與空氣流一起注入第二渦流位置30，支撐燃燒并冷卻圓柱形燃燒室 411的壁。在這種情況下，點(diǎn)火器29處于圓柱形燃燒室411的封閉端的中 心。
圖8表示本發(fā)明的另一個重要方面，表示圓柱形燃燒室62具有彎曲端 64，以及可選擇的向內(nèi)延伸的圓錐部分66。逆渦流空氣流表示為60，并且
18如上所述由第二渦流位置30注入的空氣或氧氣形成?？諝饬餮厝紵?2 內(nèi)壁以初始旋轉(zhuǎn)角速度流動。當(dāng)空氣流接近圓柱形燃燒室62的彎曲端64 時，圓柱形燃燒室62的直徑根據(jù)彎曲端64的特殊形狀而減小。逆渦流空 氣流60的速度保持基本不變，因此空氣流的角速度隨圓柱形燃燒室62的 直徑減小而增大。
彎曲端64的形狀也使逆渦流空氣流60的方向相反，并流到圓柱形燃 燒室62的開口端并進(jìn)入圓柱形燃燒室62的軸線中心。由圓柱形燃燒室62 的彎曲端64的形狀導(dǎo)致的更高角速度改善了燃料/空氣/陶瓷的混合，從 而改進(jìn)燃燒以及對不可燃粉末的熱傳遞。另外，空氣流的角旋轉(zhuǎn)增大圓柱 形燃燒室62的有效長度，從而增大圓柱形燃燒室62的留存或停留時間。 圓柱形燃燒室62的彎曲端64形狀可以設(shè)計成，當(dāng)逆渦流空氣流從圓柱形 燃燒室62的彎曲端流到開口端時將逆渦流空氣流"聚焦"。燃料/粉末混 合物可以在第二渦流位置30和/或其它位置流入圓柱形燃燒室62，如上所 述。
根據(jù)本發(fā)明的燃燒室11的另一個實施例如圖9所示。燃燒室70是圓 柱形形狀，具有圓錐部分72末端以及彎曲的過渡部分74,過渡部分74連 接可選的向內(nèi)延伸的圓錐部分76。在圓錐部分76的環(huán)狀區(qū)域的封閉端裝有 一對同心管，即內(nèi)管78和外管80。內(nèi)管80是等離子點(diǎn)火器的一部分。外 管78用于將空氣和粉末燃料/陶瓷混合物注入燃燒室70。像上面的實施例 一樣，少量的粉末燃料/陶瓷混合物可以在第二渦流位置30隨大量的空氣 引入燃燒室70。燃燒室70的開口端具有孔82，孔82與噴嘴84連通，用 于給工作表面提供等離子噴射。噴嘴84不是所有應(yīng)用都需要的。對于不需 要噴嘴84的應(yīng)用，等離子噴射從燃燒室的孔82噴出。
圖lO表示燃燒室ll的另一個實施例，其中表示出雙壁燃燒室711。雙 壁燃燒室711具有圓柱形陶瓷內(nèi)襯90，陶瓷內(nèi)襯90具有彎曲結(jié)構(gòu)的封閉端， 類似于圖9所示的實施例，封閉端終止于可選的向內(nèi)延伸的圓錐部分。此 封閉端的形狀用于改變逆渦流的方向。另外，雙壁燃燒室711的封閉端可 以是平的。雙壁燃燒室711具有外殼92，通常由鋼或鈦制成。通過在其開 口或出口附近穿過雙壁燃燒室711的壁形成的孔或開口 96，陶瓷內(nèi)襯90與 外殼92之間的空間94與雙壁燃燒室711內(nèi)部流體相通。開口 96優(yōu)選地與 雙壁燃燒室711的內(nèi)表面相切地定向，并且朝向雙壁燃燒室711的封閉端。開口96成大約20。的切向角度定向。
在圖IO所示的燃燒室的一種形式中，在雙壁燃燒室711的封閉端具有 兩根同心管，即內(nèi)管78和外管80。如同圖9的描述，內(nèi)管80通常設(shè)計成 高溫等離子點(diǎn)火器，外管78用作粉末燃料/陶瓷混合物以及空氣/氧氣混 合物的進(jìn)入口。如下所述，點(diǎn)火器和進(jìn)入口也可以位于別處。
在雙壁燃燒室711的一種形式中，粉末燃料/空氣混合物在一個或多 個位置98注入陶瓷內(nèi)襯90和外殼92之間的空間94?？諝馀c外殼92的內(nèi) 壁相切地注入，形成在空間94中朝雙壁燃燒室711開口端旋轉(zhuǎn)的空氣/燃 料的正渦流。正渦流冷卻陶瓷內(nèi)襯的表面，并使外殼92與陶瓷內(nèi)襯熱隔離、 以及在混合物在開口 96注入雙壁燃燒室711之前預(yù)熱空氣/燃料混合物。 由于空間94是密閉的，壓力在此空間中增大，迫使空氣/燃料混合物通過 開口 96并進(jìn)入雙壁燃燒室711。開口 96的定向?qū)е码p壁燃燒室711內(nèi)部形 成以螺旋方式從室的開口端朝封閉端流動的逆渦流。
等離子點(diǎn)火器100穿過外殼92和陶瓷內(nèi)襯的壁延伸到雙壁燃燒室711 的出口部分，如圖所示。等離子點(diǎn)火器100將其點(diǎn)燃等離子切向引導(dǎo)到雙 壁燃燒室711并略微朝雙壁燃燒室711的封閉端傾斜。等離子點(diǎn)火器100 導(dǎo)致燃料/空氣混合物大致在位置110處點(diǎn)燃，火焰以逆渦流方式朝雙壁 燃燒室711的封閉端傳播。如上所述，雙壁燃燒室711的封閉端的形狀優(yōu) 選地使燃燒逆渦流的方向相反，并增大朝雙壁燃燒室711的開口端向前傳 播的所得到渦流的切向速度。
燃料/空氣混合物在逆渦流在雙壁燃燒室711的行進(jìn)過程中燃燒以及 混合物在渦流向前傳播時的繼續(xù)燃燒的結(jié)果延長了在雙壁燃燒室711內(nèi)部 進(jìn)行燃燒的時間。此停留時間是使燃料充分燃燒以及最大量的熱能傳遞到 與可燃金屬粉末混合的不可燃陶瓷粉末的一個重要因素。雙壁燃燒室711 的出口孔112可以明顯小于雙壁燃燒室711的內(nèi)徑。此扼流的雙壁燃燒室 711用于增大燃燒混合物在雙壁燃燒室711中的停留時間，以增大雙壁燃燒 室711中的壓力并增大從雙壁燃燒室711排出的速度。熔化陶瓷顆粒的排 出速度對于顆粒在所要涂覆的表面上的附著非常重要?？蛇x擇的，可以在 雙壁燃燒室711的出口安裝排出噴嘴114。
圖11表示圖10的實施例的剖視圖。箭頭120表示空間94中的空氣/ 燃料混合物朝雙壁燃燒室711的開口端的旋轉(zhuǎn)和螺旋流動。由于從空間94的僅有排出穿過雙壁燃燒室711壁的開口 96，因此迫使燃料/空氣混合物 以切向方式穿過這些開口 96，并且到達(dá)雙壁燃燒室711的內(nèi)表面。在雙壁 燃燒室711內(nèi)形成的逆渦流如上所述通過等離子點(diǎn)火器100點(diǎn)燃，導(dǎo)致箭 頭122所示的燃燒逆渦流火焰?zhèn)鞑D案。
在雙壁燃燒室711的另一種形式中，僅僅一部分粉末燃料/空氣混合 物在一個或多個位置98處注入陶瓷內(nèi)襯90和外殼92之間的空間94。粉末 燃料/空氣混合物設(shè)計成不足以維持燃燒的貧混合物。此混合物沿切向注 入到外殼92的內(nèi)壁，并導(dǎo)致在空間94中朝雙壁燃燒室711的開口端螺旋 前進(jìn)的空氣/燃料的正渦流。正渦流冷卻陶瓷內(nèi)襯的表面并且將外殼與陶 瓷內(nèi)襯熱隔離，以及在空氣/燃料混合物在開口 96被注入雙壁燃燒室711 之前將其預(yù)熱。由于空間94是密閉的，壓力在此空間94中增大，迫使空 氣Z燃料混合物穿過開口 96并迸入雙壁燃燒室711。開口 96的定向使以螺 旋方式從雙壁燃燒室711的開口端流到封閉端的逆渦流在雙壁燃燒室711 內(nèi)側(cè)上形成。
在這種情況下，等離子點(diǎn)火器100通常處于雙壁燃燒室711的中心軸 線上并在封閉端，像內(nèi)管80所示的一樣。粉末燃料/陶瓷混合物、空氣/ 氧氣混合物的大部分通過處于雙壁燃燒室711封閉端的外管78被注入雙壁 燃燒室711。當(dāng)與來自逆渦流的貧混合物混合時，得到的燃料/空氣混合物 此時維持燃燒。
通常，燃燒室形成為模制或機(jī)加工的陶瓷容器，可以是一個單獨(dú)的可 替換單元。典型的陶瓷材料是氧化鋁，其熔點(diǎn)是3762。F。由于典型的可燃 金屬燃料是硅，典型的不可燃物是二氧化硅，則燃燒室設(shè)計成在二氧化硅 的熔點(diǎn)一一大約3110。F溫度下工作。
外殼92通常由鋼或鈦制成，此外殼92通過在內(nèi)和外殼之間流動的空 氣和粉末燃料的正渦流與陶瓷燃燒室內(nèi)側(cè)極高溫度隔離。
在這里所述的燃燒室的實施例中，可以理解的是，空氣或氧氣可以在 一個或多個不同位置進(jìn)入燃燒室，并且燃料和/或粉末也可以與空氣/氧 氣分開或在一起在一個或多個位置進(jìn)入燃燒室。點(diǎn)火器也可以裝在不同位 置，以點(diǎn)燃室內(nèi)的混合物。
圖12表示粉末進(jìn)給器。粉末進(jìn)給器包括螺旋輸送器130，螺旋輸送器 130具有槽131和螺旋進(jìn)給器132，螺旋進(jìn)給器將裝在漏斗133或其它容器中的可燃和不可燃粉末通過進(jìn)給管134輸送到作為燃燒室供應(yīng)管的管道或
軟管136。管道或軟管136根據(jù)特殊的安裝可以是柔性的或剛性的?？諝饣?氧氣注入管138中，與通過螺旋輸送器130提供的粉末燃料/陶瓷混合物 混合。管138可以通過管145與漏斗133流體相通。在這種情況下，漏斗 133通過蓋與正常的大氣壓隔離。管145用于使螺旋進(jìn)給器132兩端均衡壓 力，并防止粉末通過進(jìn)給管134被向后驅(qū)動到漏斗133。空氣/氧氣與粉末 燃料/陶瓷混合物的比例可以獨(dú)立控制，以便提供所需量的空氣/氧氣與 粉末燃料/陶瓷混合物的精確混合。電機(jī)140通過帶輪和帶組件142以及 減速器144驅(qū)動螺旋輸送器130。在其它實施例中可以使用其它的驅(qū)動裝置。 本發(fā)明并不受特殊圖示和描述的內(nèi)容限制，而是包含權(quán)利要求的全部 精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在道路表面上形成粘附耐火物質(zhì)的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于設(shè)置在所述表面上的燃燒室；用于保持一種或多種金屬燃料粉末以及一種或多種不可燃陶瓷材料的容器；用于將所述一種或多種金屬燃料粉末、所述一種或多種不可燃陶瓷材料以及氧化劑輸送到燃燒室的第一供應(yīng)管；第二供應(yīng)管，用于將至少一種氣體載體供應(yīng)到燃燒室以便提供氧氣，幫助耐火物質(zhì)從燃燒室噴出并冷卻燃燒室；以及點(diǎn)火器，用于點(diǎn)燃所述燃燒室中的所述一種或多種金屬燃料粉末、所述一種或多種不可燃陶瓷材料以及所述氧化劑，使所述一種或多種金屬燃料粉末與氧氣反應(yīng)并釋放熱量，以形成附著到所述表面上的耐火物質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述耐火物質(zhì)在所述表 面上的沉積速率受所述表面與所述燃燒室的出口之間的移動速率控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，燃燒室具有多個開口， 氣體注入所述開口，以防止燃燒產(chǎn)物與燃燒室內(nèi)表面接觸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，第二供應(yīng)管導(dǎo)致逆渦流 形成在燃燒室內(nèi)部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室大體是截頭 圓錐體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室大體是圓柱體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室具有封閉端 和開口端，所述第一供應(yīng)管將所述一種或多種金屬燃料粉末、所述一種或 多種不可燃陶瓷材料和所述氧化劑大體沿著截頭圓錐體的軸線注入所述燃 燒室的封閉端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室具有封閉端 和開口端，所述第一供應(yīng)管將所述一種或多種金屬燃料粉末、所述一種或 多種不可燃陶瓷材料和所述氧化劑大體沿著圓柱體的軸線注入圓柱體的封 閉端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括至少一種 氣體載體流，所述氣體載體流大體沿所述燃燒室內(nèi)表面周向流動、并從所 述燃燒室的開口端行進(jìn)到封閉端。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括一個或 多個入口噴嘴，所述入口噴嘴相對所述燃燒室內(nèi)壁大體相切地定向。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述點(diǎn)火器相對所述 燃燒室的軸線定位。
12. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室具有封閉 端，所述封閉端形狀成形為當(dāng)所述至少一種氣體載體從逆渦流改變方向成 為正渦流時增大所述至少一種氣體載體的速度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室具有封閉 端，所述封閉端形狀成形為當(dāng)所述至少一種氣體載體從逆渦流改變方向成 為正渦流時增大所述至少一種氣體載體的速度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述容器是螺旋輸送器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述一種或多種金屬 燃料粉末和所述一種或多種不可燃陶瓷材料的輸送速率通過螺旋輸送器的 速度控制。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述螺旋輸送器的輸出與所述容器流體相通。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述容器與大氣密封隔離。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室大體是圓 柱形的、并由至少兩個同心殼形成，所述至少兩個同心殼之間的空間與所 述燃燒室流體相通。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室的第一末 端是封閉的以阻止燃燒產(chǎn)物，第二末端是開口的以允許燃燒產(chǎn)物通過。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二供應(yīng)管將所 述一種或多種金屬燃料粉末、所述一種或多種不可燃陶瓷材料和所述氧化 劑注入所述至少兩個同心殼之間的空間，使正渦流形成在至少兩個同心殼 之間的空間中，其中，所述正渦流沿著從第一末端到第二末端的方向行進(jìn)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，所述正渦流與燃燒室 的中心部分流體相通，使逆渦流大體沿所述燃燒室中心部分的內(nèi)表面大體 周向地流動、并沿著從第二末端到第一末端的方向行進(jìn)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二供應(yīng)管將所 述至少一種氣體載體注入所述燃燒室的所述至少兩個同心殼之間的空間， 使正渦流形成在所述燃燒室的所述至少兩個同心殼之間的空間中，其中， 所述正渦流沿著從第一末端到第二末端的方向行進(jìn)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于，所述正渦流與所述燃 燒室的中心部分流體相通，使逆渦流大體沿所述燃燒室中心部分的內(nèi)表面 大體周向地流動、并沿著從第二末端到第一末端的方向行進(jìn)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一供應(yīng)管將所 述一種或多種金屬燃料粉末、所述一種或多種不可燃陶瓷材料和所述氧化 劑注入所述第一末端。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述點(diǎn)火器處于所述 燃燒室的軸線和第一末端之一上。
26. —種在道路表面上形成粘附耐火物質(zhì)的設(shè)備，所述設(shè)備包括 適于設(shè)置在所述表面上的燃燒室；用于保持一種或多種金屬燃料粉末以及一種或多種不可燃陶瓷材料的 容器；將所述一種或多種金屬燃料粉末、所述一種或多種不可燃陶瓷材料以 及氧化劑輸送到所述燃燒室的供應(yīng)管；以及點(diǎn)火器，用于點(diǎn)燃所述燃燒室中的所述一種或多種金屬燃料粉末、所 述一種或多種不可燃陶瓷材料以及所述氧化劑，使所述一種或多種金屬燃 料粉末與所述氧化劑反應(yīng)并釋放熱量，以形成附著到所述表面上的耐火物 質(zhì)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室的第一末 端是封閉的以阻止燃燒產(chǎn)物，第二末端是開口的以排出燃燒產(chǎn)物。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，所述一種或多種金屬 燃料粉末和所述一種或多種不可燃陶瓷材料的輸送速率通過螺旋輸送器控 制。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，所述供應(yīng)管使逆渦流形成在燃燒室內(nèi)部。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室大體是圓 柱體。
31 根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于，所述供應(yīng)管將所述一 種或多種金屬燃料粉末、所述一種或多種不可燃陶瓷材料以及所述氧化劑 大體沿著所述燃燒室的軸線注入所述燃燒室的封閉端。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括至少一 種氣體載體流，所述氣體載體流大體沿所述燃燒室內(nèi)表面周向地流動、并 從所述燃燒室的開口端行進(jìn)到封閉端。
33. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括一個或 多個入口噴嘴，所述入口噴嘴相對所述燃燒室內(nèi)壁大體相切地定向。
34. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，所述點(diǎn)火器相對所述 燃燒室的軸線定位。
35. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于，所述供應(yīng)管在燃燒室 開口端的位置注入所述一種或多種金屬燃料粉末、所述一種或多種不可燃 陶瓷材料和所述氧化劑，并使逆渦流形成在燃燒室內(nèi)部。
36. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室的封閉端 形狀成形為當(dāng)所述至少一種氣體載體從逆渦流改變方向成為正渦流時增大 所述至少一種氣體載體的速度。
37. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，所述容器是螺旋輸送器。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其特征在于，所述一種或多種金屬 燃料粉末和所述一種或多種不可燃陶瓷材料的所述速率通過所述螺旋輸送 器的速度控制。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其特征在于，螺旋輸送器的輸出與 所述容器流體相通。
40. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其特征在于，所述容器與大氣密封 隔離。
41. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，所述燃燒室大體是圓 柱形的、并由至少兩個同心殼形成，在所述至少兩個同心殼之間的空間與 所述燃燒室流體相通。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其特征在于，燃燒室的第一末端是 封閉的以阻止燃燒產(chǎn)物，第二末端是開口的以允許燃燒產(chǎn)物通過。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其特征在于，所述供應(yīng)管將所述一 種或多種金屬燃料粉末、所述一種或多種不可燃陶瓷材料和所述氧化劑注 入所述至少兩個同心殼之間的空間，使正渦流形成在至少兩個同心殼之間 的空間中，其中，所述正渦流沿著從第一末端到第二末端的方向行進(jìn)。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，所述正渦流與燃燒室 的中心部分流體相通，使逆渦流大體沿所述燃燒室中心部分的內(nèi)表面大體 周向地流動、并沿著從第二末端到第一末端的方向行進(jìn)。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其特征在于，所述供應(yīng)管將所述一 種或多種金屬燃料粉末、所述一種或多種不可燃陶瓷材料和所述氧化劑的 第一部分注入所述燃燒室的第一末端，并將所述一種或多種金屬燃料粉末、 所述一種或多種不可燃陶瓷材料和所述氧化劑的第二部分注入所述至少兩 個同心殼之間的空間。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二部分導(dǎo)致大 體從第一末端朝第二末端周向地流動的正渦流。
47. —種在道路表面上形成粘附耐火物質(zhì)的方法，所述方法包括如下步驟提供包括一種或多種金屬燃料粉末和一種或多種粉末氧化劑的成分； 將所述成分輸送到燃燒室；點(diǎn)燃所述燃燒室中的所述成分，使所述一種或多種金屬燃料粉末與所 述一種或多種氧化劑反應(yīng)并釋放熱量，以形成耐火物質(zhì)；以及將所述耐火物質(zhì)噴射到所述表面上，使所述耐火物質(zhì)附著到所述表面上。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，所述一種或多種粉末 氧化劑被至少一種氣體代替。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，燃燒溫度足以熔化鈉 鈣玻璃，但不足以熔化二氧化硅。
50. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，所述提供步驟還包括 包含鋁的步驟。
全文摘要
一種在道路表面上形成粘附耐火物質(zhì)的工藝及設(shè)備，其中，一種或多種不可燃材料與一種或多種金屬可燃粉末以及氧化劑混合，點(diǎn)燃混合物，使可燃金屬顆粒與氧化劑以放熱反應(yīng)方式反應(yīng)并釋放足夠的熱量，在燃燒的熱量作用下形成粘附物并將此物質(zhì)噴射到道路表面，使得所述物質(zhì)長久地附著到道路表面上。燃燒室可以逆渦流運(yùn)行，以便冷卻燃燒室壁。
文檔編號G08B1/00GK101297331SQ200680039511
公開日2008年10月29日 申請日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日
發(fā)明者喬治·杰伊·利希特布勞 申請人:喬治·杰伊·利希特布勞