专利名称：用压缩空气控制用于沥青屋顶板的混料器的方法
技术领域：
本发明涉及沥青材料的连续带材的处理，如适用于屋顶膈板和屋顶板的沥青材料。在其更具体的方面之一，本发明涉及对沥青带材施加颗粒的控制。
制造沥青屋顶板的常用方法是生产沥青屋顶板材料的连续带材，然后通过屋顶板切割工序把该材料切成单块屋顶板。在沥青带材材料的生产中，使有机毡或玻璃纤维毡通过装有液态沥青的涂敷设备形成粘性的涂敷的沥青带材。接着，热沥青带材通过一个或多个施粒器的下方以向沥青带材的部分表面施加保护性颗粒。典型地，以一定速度从布料器内撒布颗粒，通过布料器上的手动调节控制其速度。在彩色屋顶板的制造中，使用两种类型的颗粒。搭接(Headlap)部分的颗粒是相对低成本的颗粒，用于将被盖住的屋顶板部分。彩色颗粒或优质颗粒是相对较高成本的颗粒，用于暴露在屋顶的屋顶板部分。
为了提供赏心悦目的外观的多彩图案，以不同颜色提供屋顶板，通常以一个底色和一系列不同颜色的颗粒沉积物的形式或不同深浅的底色的形式。这些突出的系列沉积物，称为混合物料滴，通常是用喂料辊从一系列颗粒容器中得到的。每种混合物在板上的长度和间距取决于喂料辊的速度，板的相对速度和料滴形成的时间。
不是所有的施于热的、粘性的、涂敷的沥青带材的颗粒都粘在带材上，一般地，带材绕过一个石滚筒，将带材折返，使未粘住的颗粒落下。这些未粘住的颗粒，叫做落下的颗粒，通常收集在落下颗粒仓内。落下的颗粒以给定的速度从落下颗粒仓内卸到带材材料上。
典型的颗粒施加设备的问题之一是喂料辊依赖于机械运动(旋转)转换到下一个位置使另一个混合物料滴落在移动的涂敷的沥青板上。通常把颗粒从布料器内卸到开槽的辊上，在该辊旋转时，颗粒从辊上卸到涂敷的沥青板上。该辊子通常用驱动电机驱动，通过制动离合器原理定位于驱动或非驱动位置。对机械动作的这个要求有其固有的局限性使混合物料滴不能精确地开始和结束。因此，对在屋顶板上的混合物料滴的清晰度有一定的限制。当屋顶板生产线加速时，加重了缺少清晰度的问题，混和物料滴和底色间的区别变得模糊。缺少清晰度对设计种类和应用于屋顶板的颜色对比产生严重的局限性。
一般颗粒沉积技术不精确的另一个原因是不仅对于颗粒从布粒器加到移动的涂敷的沥青板上，而且对于颗粒在布料器内的运动，喂料器都仅依赖于重力。使用重力在布料器或卸料器内使颗粒移动有颗粒喂料速度的局限性，而且没有容易的办法控制颗粒的流量。
在移动的涂敷的沥青板上沉积颗粒的改进的方法和设备会消除在有槽辊子的机械运动中本身所缺少的精确性。同时，理想的系统会提供在开始和停止流动时加强重力的设备并使某些设备能够控制沉积过程中颗粒的流量。
现在已经研制了一种屋顶板颗粒沉积装置，解决了颗粒流动的精确的，相对瞬时的控制问题，本发明的方法和设备通过提供缓冲室内的气压变化来开始，停止和控制颗粒的流量，该缓冲室位于靠近颗粒喷嘴内的颗粒料堆处。根据颗粒尺寸确定颗粒流动所通过的喷嘴喷口的尺寸，使得缓冲室内的轻微压力变化可以开始、加速或停止颗粒通过喷嘴口的流动。根据本发明，所提供的向涂敷的沥青板上施加颗粒的设备包括装有颗粒料堆的一个喷嘴，用于卸到涂敷的沥青板上的在喷嘴底部的一个喷口，位于与颗粒堆和真空设备相连的一个缓冲室，该真空设备用于减小缓冲室内的压力使颗粒通过喷口的流动停止。
在本发明的一个具体实施方案中，也提供压力设备，如风机，使缓冲室内的空气压力增大，从而使颗粒通过喷口的流动开始。在本发明的一个特殊实施方案中，压力设备包括一个加压风机和位于加压风机和缓冲室之间的一个阀门。
在本发明的另一个实施方案中，用漏斗供给喷嘴内的颗粒堆，漏斗内颗粒料的高度与喷嘴内颗粒料的高度比大于1∶1。在本发明的一个特殊实施方案中，该比值大于或等于约3∶1。
在本发明的另一个实施方案中，真空设备包括一个真空泵和连接从真空泵到缓压室的负压空气的一个阀门。
在本发明的一个优选的实施方案中，喷口是一个长孔，更优选的是，该长孔，喷嘴和缓冲室相对于移动的涂敷的沥青板的机器方向横向排列。压缩空气源和负压空气源连接在缓冲室的两端。
在本发明的一个特殊实施方案中，长孔的宽度在约0.06到约1.25英寸范围内(约0.15到约3.2cm)。优选的是长孔的宽度在约0.25到约0.75英寸范围内(约0.64到约1.9cm)。
在本发明的另一个实施方案中，柔性部件连接到长孔上以帮助停止颗粒通过长孔的流动。
在本发明的一个优选的实施方案中，长孔的宽度与喷嘴内颗粒料堆表面宽度之比大于约1∶4。
根据本发明，还提供向涂敷的沥青板上施加颗粒料的方法，包括在底部有喷口的喷嘴内堆积颗粒料，该喷嘴用于把颗粒料施加到涂敷的沥青板上；改变位于与颗粒料堆相连的缓冲室内的空气压力来控制颗粒料通过喷口的流动。
在本发明的一个特殊实施方案中，改变空气压力的步骤包括减小缓冲室内的压力使颗粒通过喷口的流动停止。优选的是把缓冲室内的压力降低到约-5到约-10英寸水粒压力范围内(约-9.3到约-37.3mmHg)便颗粒料通过喷口的流动停止。
在本发明的另一个实施方案中，改变空气压力的步骤包括增大缓冲室内的空气压力使颗粒料通过喷口的流动开始，和降低缓冲室内的压力使颗粒料通过喷口的流动停止。
在本发明的一个具体实施方案中，改变颗粒料通过喷口的流量来适应涂敷的沥青板的速度变化。
在本发明的另一个实施方案中，操纵与向缓冲室供应压缩空气的管线相连的控制设备改变颗粒料通过喷口的流量来适应涂敷的沥青板的速度变化。
在本发明的另外一个实施方案中，改变喷口的尺寸使颗粒料通过喷口的流量改变来适应涂敷的沥青板的速度变化。
图1是根据本发明的原理撒布颗粒料的设备透视图的示意图。
图2是图1的颗粒分配设备横断面的正视示意图。
图3是权利要求2的颗粒分配设备沿3-3线的剖面的示意图。
图4是表明在本发明的喷嘴上使用柔性挡板的剖面的正视示意图。
图5是本发明在分配喷嘴中合用一系列喷口而不是一个长孔的实施方案的透视示意图。
如图1和2所示，本发明的颗粒分配设备一般由加料斗10和喷嘴12组成。加料斗可以是向喷嘴内提供颗粒料形成颗粒料16的堆积物14的任何合适的设备。加料斗的出口18变小使其横截面积比颗粒料堆的表面积20小很多。
可以用任何适用的设备向如上料斗内加入颗粒料，如颗粒喂料器22，在该技术中有许多熟知的设计。当颗粒离开喷嘴时，它们是通过一个喷口离开的(如长孔24)并沉积在移动的涂敷的沥青板26上。颗粒以间歇的方式沉积在板上形成一系列优质颗粒施加区或混合物料滴28，这些区域被一系列背底色区域分开，如背底色区域30。如在该技术中所熟知的那样，通常在混合物料滴沉积后再把背底色颗粒沉积到涂敷的沥青板上。
图2中更清楚地表示出，在喷嘴内颗粒料堆表面上方有一个敞开的区域，即缓冲室32。正是缓冲室内的压力变化影响颗粒通过长孔的流动。缓冲室靠近喷嘴内颗粒料堆是可以理解的。它不必一定位于颗粒料之上。而且可以在颗粒料堆的表面上放置一个筛板或多孔板把缓冲室和颗粒料堆分开。
在颗粒施加过程的开始阶段，有必要关闭喷嘴内的长孔提供足够的反压来阻止颗料流过喷嘴。因此，一种设备，如启动塞(Start-up plug)34在该过程的开始阶段提供对长孔的暂时堵塞。
如图3所示，可以采用超过喷嘴两端的缓冲室，使得缓冲室与喷嘴内颗粒料堆的上表面联系在一起。与缓冲室相连的是影响缓冲室内压力的两个其它的室。即压力室36和真空室38。真空室可以通过任何合适的设备与缓冲室相连，如真空嘴40。
从缓冲室向真空室的空气流动可以用任何合适的装置控制，如用真空阀44操作的真空板42。任何设备(如真空泵46)可以与真空室相连以便在真空室内产生负压。真空泵不是在真空室内产生负压的唯一可能的设备。其它装置包括喷射管或泵的使用。
真空泵可通过任何合适的导管与真空室相连，如真空管线48。此外，一个容器，如真空容器50，可以用来缓冲负压空气的需求和供应上的波动。可以看出通过真空泵的动作使真空板相对于真空嘴的开与关会影响负压真空室和缓冲室之间的连接。对缓冲室施加负压会在颗粒料堆之上产生足够的压力降来停止颗粒通过长孔的流动。
当向真空室并通过真空嘴向缓冲室内施加负压时，通过长孔并通过堆积在喷嘴内的颗粒产生向上的空气流。空气的向上流在颗粒上提供了向上的定向的拉力，这与作用在颗粒上向下的重力相反。如果对缓冲室施加合适的负压，通过长孔的向上的气流产生的拉力会平衡颗粒上的重力作用，颗粒会保持在原位而不是通过长孔连续落下。颗粒通过上升的气流保持原位。
应该清楚，如果通过长孔的气流速度超过临界值，颗粒料就会流态化，并开始移动就象在流体介质中一样。颗粒料的流化意味着颗粒不再保持在原位，而是在向上运动的气流的足够的拉力的支持下进行自由振动或相互之间产生横向运动。在喷嘴内的颗粒料的流态化会产生翻腾，混合和含有一些携带的颗粒的各种气流。如果气流具有足够的速度引起颗粒料的流态化，一些颗粒会通过喷嘴落下。因此，必须仔细平衡通过喷嘴的向上的气流量使得拉力超过颗粒的重量，防止颗粒落下但不会产生颗粒料的流态化。
如果在颗粒料堆表面处向上气流速度产生足够的拉力引起某些颗粒成为气体携带的，就会产生流化的另一个问题。气体携带的颗粒会堵塞空气处理系统。
用与在真空一侧表示的设备类似的方式，压力室通过压力嘴52与缓冲室相连，可以用任何合适的装置进行控制，如由压力阀56操作的压力板54。压力室内的压力可以用任何合适的设备供给，如通过压力导管60连接的加压风机58，并使用压力容器62。将会理解的是可以使用任何原理向压力室内提供压力，如泵、涡轮机，或手动风箱。可以理解压力板作为加压风机和缓冲室之间的阀门。类似的真空板作为控制缓冲室内降压过程的阀门，用来停止颗粒通过长孔的流动。控制压力室内压力的另一方式是使用减压阀63。
在操作中已经发现，优选的是相对于喷嘴内的颗粒堆高度有足够高度的加料斗，使得缓冲室内的压力变化基本上作用于喷嘴用内的颗粒料和颗粒料堆上，而不是作用于加料斗内的颗粒上。优选地，加料斗内的颗粒料的高度与喷嘴内的颗粒料的高度之比大于1∶1。最优选的是该比值大于或等于约3∶1。如果该比值低于约1∶1，缓冲室内的负压会有通过加料斗内的颗粒抽入空气的作用。这意味着在缓冲室内施加负压在阻止颗粒通过长孔的流动是无效的。
如图3所示，在该设备的一端有一个压缩空气源，负压空气源与缓冲室的另一端相连，在生产足够宽的屋顶板时，如在3米宽(3-wide)或4米宽的机器上，优选的是有压缩空气源和负压空气源连接在缓冲室的每一端。这会减小在屋顶板制造机的宽度方向上压力作用方面上的时间延迟的可能性。
长孔的宽度尺寸部分取决于所用的颗粒料的尺寸。对于尺寸为3MNo.11级的屋顶颗粒料，优选的长孔尺寸在约0.06到约1.25英寸(约0.15到约3.2cm)的范围内。最优选的是长孔的宽度在约0.25到约0.75英寸(约0.64到约1.9cm)的范围内。
在颗粒料要停止时，为了最完全地关闭长孔，优选的是使用柔性构件，如薄不锈钢簧片64帮助停止颗粒通过长孔的流动，如图4所示。柔性构件可以具有任何合适的型式，当希望颗粒流动时，足以使其可以流动。
应该清楚卸出颗粒料的喷口的形状不必是长孔。如图5所示，开口可以具有不同的形状，如圆形的或椭圆形的喷口66。正如所赞赏的那样，一系列这样的椭圆形喷口会产生一系列颗粒料流，如颗粒料流68。这些颗粒料流用于产生特殊要求的颗粒图案。如颗粒图案70。
已经发现颗粒料堆与长孔的宽度有重要的关系。这是因为如果颗粒料堆的表面积太小，负压会产生流化床，在流化床中，颗料实际上是悬浮在空气中，这会态妨碍该设备的正常运行。优选的是长孔的宽度与喷嘴内颗粒料堆的表面宽度之比大于1∶4。
从前面可明显看出对发明可做各种修改。但是这些修改被认为是在本发明的范围内。
可以发现本发明在颗粒涂敷的屋顶板的生产中是有用的，这些屋顶板可以用于住宅和工业用房的屋顶。
权利要求
1.向涂敷的沥青板施加颗粒的方法，包括在底部有用于向涂敷的沥青板上卸下颗粒的喷口的喷嘴内进行颗粒料的堆积，和在与颗粒料堆相连的缓冲室内改变气体压力来控制颗粒通过喷口的流动。
2.根据权利要求1的方法，其中改变空气压力的步骤包括降低缓冲室内的压力使颗粒通过喷口的流动停止。
3.根据权利要求2的方法，其中缓冲室内的空气压力降低到约-5到约-10英寸水柱(约-9.3到-37.3mmHg)的范围内使颗粒通过喷口的流动停止。
4.根据权利要求2的方法，其中改变空气压力的步骤包括增大缓冲室内的空气压力使颗粒通过喷口的流动开始，和降低缓冲室内的空气压力使颗粒通过喷口的流动停止。
5.根据权利要求4的方法，其中缓冲室内的空气压力增加到约5到约20英寸水柱的压力范围内(约9.3到约37.3mmHg)使颗粒通过喷口的流动开始，和降低压力到约-5到约-10英寸水柱的压力范围内(约-9.3到-37.3mmHg)使颗粒通过喷口的流动停止。
6.根据权利要求2的方法，其中降低缓冲室内的压力在喷口处产生通过颗粒的向上气流，向上的气流应足以防止颗粒由于重力作用通过喷口流下，但是不足以在喷口处产生颗粒的流态化。
7.根据权利要求1的方法，包括改变颗粒通过喷口的流量来适应涂敷的沥青板的速度变化。
8.根据权利要求1的方法，包括操纵与向缓冲室供应压缩空气的管线相连的控制设备，改变颗粒通过喷口的流量来适应涂敷的沥青板的速度变化。
9.根据权利要求1的方法，包括改变喷口尺寸来改变颗粒通过喷口的流量来适应涂敷的沥青板的速度变化。
10.向涂敷的沥青板施加颗粒的方法，包括在底部有用于向涂敷的沥青板卸下颗粒的喷口的喷嘴内堆积颗粒料，和在与颗粒料堆相连的缓冲室内改变压力来控制颗粒通过长孔的流动。
11.根据权利要求10的方法，其中改变空气压力的步骤包括降低缓冲室压力使颗粒通过长孔的流动停止。
12.根据权利要求11的方法，其中降低缓冲室内的压力在长孔处产生通过颗粒的向上气流，向上的气流足以防止颗粒由于重力作用从长孔流出，但是不足以在长孔处产生颗粒的流态化。
13.根据权利要求11的方法，其中缓冲室内的空气压力降低到约-5到约-10英寸水柱的压力范围内(约-9.3到-37.3mmHg)使颗粒通过长孔的流动停止。
14.根据权利要求11的方法，其中改变空气压力的步骤包括增大缓冲室内的压力使颗粒通过长孔的流动开始，和减小缓冲室内的压力使颗粒通过长孔的流动停止。
15.根据权利要求14的方法，其中缓冲室内空气压力增加到约5到约20英寸水柱的压力范围内(约9.3到约37.3mmHg)使颗粒通过长孔的流动开始，和降低压力到约-5到-10英寸水柱压力的范围内(约-9.3到-37.3mmHg)使颗粒通过长孔的流动停止。
16.根据权利要求10的方法，包括改变颗粒通过长孔的流量来适应涂敷的沥青板的速度变化。
17.根据权利要求10的方法，包括操纵与向缓冲室供应压缩空气的管线相连的控制装置，改变颗粒通过长孔的流量来适应涂敷的沥青板的速度变化。
18.根据权利要求10的方法，包括改变长孔的宽度来改变颗粒通过长孔的流量来适应涂敷的沥青板的速度变化。
全文摘要
向涂敷的沥青板施加颗粒的方法，包括在底部有向涂敷的沥青板上卸出颗粒的喷口的喷嘴中堆积颗粒料，和改变与颗粒料堆相连的缓冲室内的压力来控制颗粒通过开口的流动。
文档编号B05D1/30GK1134122SQ94193988
公开日1996年10月23日 申请日期1994年10月28日 优先权日1993年11月2日
发明者C·A·布尔顿, D·E·波伊德, J·S·贝尔特 申请人:欧文斯科宁格公司