用于沥青处理的微波单元系统及方法技术方案

本公开描述采用多个微波施加器单元作为经组合单元来沿着沥青表面连续行进以用微波能量处理所述现有沥青的系统及方法。微波处理使现有(及可能损坏的)沥青恢复到可工作状态，其性质与最新敷设的沥青几乎相同。所述微波系统可配置以横跨标准行车道的宽度，其中连续行进系统以最小停工时间高效地修复受损道路。进系统以最小停工时间高效地修复受损道路。进系统以最小停工时间高效地修复受损道路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于沥青处理的微波单元系统及方法
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2020年2月18日申请的标题为“用于沥青处理的微波单元系统及方法(MICROWAVE CELL SYSTEM AND METHOD FOR ASPHALT TREATMENT)”的序列号为67/978,041号美国临时专利申请案的优先权权益，所述美国申请案的全部公开内容以全文引用方式并入本文中。


[0003]本公开涉及用于对例如沥青混凝土表面的路面进行微波处理及修理的系统及方法。更特定来说，其涉及将个别微波单元阵列用于加热及处理某一宽度的路面同时连续横穿道路。微波单元可布置成平铺阵列且作为一单位以恒定速度沿着处理表面行进。微波处理使现有(及可能损坏的)沥青恢复到可工作状态，其性质与最新敷设的沥青几乎相同。将了解，本示范性实施例还适用于其它类似应用。

技术介绍

[0004]沥青混凝土的劣化是全国性的问题，这通常需要提早更换道路路面。沥青混凝土是通常用于地面道路、停车场、机场等的复合材料。其由与分层铺设且被压实的沥青混凝土结合在一起的矿物骨料(沙子、石头)组成。沥青混凝土的性能随时间而下降，这是因为其经历了劣化，包含(但不限于)开裂、坑洞、隆起、松散、渗水、车辙、推挤、剥离及等级下降。
[0005]导致沥青混凝土劣化的因素包含施工质量、环境及交通负荷。举例来说，沥青混凝土中的受潮损坏导致混凝土与骨料之间的粘附失效以及沥青混凝土本身的内聚失效。当水分在沥青与混凝土之间积聚并将沥青膜剥离时，就会发生粘附失效。当水分导致沥青水泥内的内聚力降低时会发生内聚失效，从而降低完整性及强度。
[0006]沥青混凝土表面的修复通常由用沥青混合物及其它表面处理剂填充裂缝、表面缺陷及坑洞组成，例如用沥青裂缝密封剂填充。这些修复不具备与原始路面相同的耐久性，且可能需要随着时间的推移而重复直到整条道路被重新铺设为止。当道路恶化使更换成为必要时，常规的道路重铺方法成本高昂。这是因为重铺涉及不同重型机械的车队。为了重新铺设道路，例如公路或城市街道，需要封锁道路/车道，且需要移除受损的路面，这需要大量工人及专业机械。剩余的表面被清理干净，且所有被移除的材料都被大型自卸卡车运走。另一组机器被运到道路现场用于运输及铺设新的沥青。
[0007]在一些现有的处理方法中，可通过将被移除的材料与新的沥青组合来重复使用沥青。重复使用的沥青主要用作填料材料，且可能因传统的加热及处理方法而劣化。因此，众所周知，使用重复使用的沥青的道路的耐久性较差。
[0008]微波能量可用于处理及调节沥青混凝土。微波能量是一种无焰热源，其在内部将施加区域加热到特定穿透深度。即，通过微波能量加热不依赖于从表面向内传导热量；确切来说，热量是在目标体积的材料内产生的。通过传导的热传递可在目标体积被加热之后发生。这种热量施加是重要的，因为可达到材料的所期望均匀温度而不会使其任何部分过热。
[0009]标题为“微波地面、道路、水及废物处理系统(Microwave Ground,Road,Water,and Waste Treatment Systems)”的第8,845,234号美国专利(
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234专利)(其公开内容通过引用并入本文中)教示一种用于道路的处理及修复的微波地面或道路加热系统。在一个实施例中，处理系统包含产生915MHz长波长微波的单个微波发生器。
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234专利的系统连接到吊杆，使得可移动及放置微波波导以将微波引导到地面上有限的所期望位置。这种设计的缺点在于，
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234专利的系统仅可用于在耗时的过程中修复小区域。
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234专利的修复将使修复成本高得令人望而却步而冷补丁修复将更快且更廉价。因此，市政当局及乡镇不愿意为根据
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234专利进行的修复支付费用，所述费用比一铲冷补丁高出约20倍，且过程将花费多出约20倍的时间，即使微波修复会持续时间更长。此外，微波辐射是定向能量，几乎没有散射或色散。举例来说，微波炉通常包含模式搅拌器装置，其用于修改微波炉内的电磁场以分散微波能量并改进加热的均匀性。因此，单个磁控管及波导很难将大量的微波能量施加于较大区域，例如道路的宽度。最后一点，更长波长的微波所需的装备相当大，对应的功率要求也很高。
[0010]本公开提供了某些改进，包含(但不限于)在道路的宽度上进行选择性处理以在连续运动的同时实现连续加热及具有成本效益的优质道路修复。虽然本文中描述的示范性实施例涉及在路面上使用微波施加器单元阵列，但将了解，可以类似的连续行进方式处理任何沥青表面。即，示范性系统及方法还可用于修复停车场、路径(例如沥青小道及高尔夫球车路径)、车道等。

技术实现思路

[0011]下文概述本公开的各种细节以提供基本理解。此
技术实现思路
并非本公开的广泛概述且既不希望识别本公开的某些元件也不描绘其范围。确切来说，此
技术实现思路
的主要目的是在下文呈现的更详细描述之前以简化形成呈现本公开的一些概念。
[0012]本文中描述采用协作地连接拖车或卡车的微波施加器单元的装置、系统及方法。微波单元阵列连续行进且作为一单位沿着路面施加微波能量。处理将表面恢复到“原样”而不移除或修改(即，破坏或以其它方式操纵)路基。本文中描述的阵列系统通常可配置以横跨标准行车道的宽度以提高修复沥青表面的效率。系统及方法还可具有若干额外组件或子系统以支持如在下文详细描述的修复及操作。这些额外组件及子系统包含(例如而非限制)传感器、流体喷雾器、机械火焰清理机、激光雷达及GPS定位。
附图说明
[0013]以下是出于说明本文中公开的示范性实施例的目的而非为了限制所述示范性实施例的目的呈现的图式的简要描述。
[0014]图1是根据本公开的示范性微波系统及微波单元。
[0015]图2是根据本公开的由控制器控制以进行微波的选择性施加的多个微波单元的示范性顶部示意图。
[0016]图3是根据本公开的多个三角形微波单元的示范性镶嵌。
[0017]图4是根据本公开的多个四边形微波单元的示范性镶嵌。
[0018]图5是根据本公开的多个六边形微波单元的示范性镶嵌。
[0019]图6是根据本公开的具有邻接的成角侧壁的两(2)个经连接微波单元的横截面图。
[0020]图7是根据本公开的另一示范性微波施加系统。
[0021]图8是根据本公开的示范性微波施加器单元。
[0022]图9是说明施加器高度与被吸收功率之间的关系的曲线图。
[0023]图10是图8的微波施加器单元的顶板上波导的布置的说明。
[0024]图11是说明波导的径向放置与被吸收功率之间的关系的曲线图。
[0025]图12是由经过图8的微波施加器单元处理的沥青吸收的功率密度的模拟说明。
[0026]图13是说明介电损耗与被吸收功率之间的关系的表。
[0027]图14A到C分别是用0.2、1及5的介电损耗计算得到的由沥青层吸收的热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于向处理表面提供微波能量的微波施加器单元，其包括：施加器主体，其包含外部侧壁及顶壁；至少两个微波产生器及波导对；所述微波产生器及波导对的每一波导具有可操作地连接到相关联微波产生器的第一端及安装到所述顶壁的第二端，所述顶壁经布置以将微波从所述微波产生器引导到由所述施加器主体界限的所述处理表面。2.根据权利要求1所述的微波施加器单元，其中所述所产生的微波具有2.45GHz的频率。3.根据权利要求1所述的微波施加器单元，其中所述外部侧壁包括连接在一起以创建正多边形形状的多个邻近的多边形周边区段。4.根据权利要求1所述的微波施加器单元，其中当从顶部看时，所述施加器主体呈正多边形的形状。5.根据权利要求1所述的微波施加器单元，其中一个微波产生器及微波对是中央微波产生器及中央波导对，所述中央波导安装到所述顶壁的中心点。6.根据权利要求5所述的微波施加器单元，其进一步包括至少三个间隔开的径向微波产生器及径向波导对，其各自安装到所述顶壁且与所述中央微波产生器及波导对间隔开一半径。7.根据权利要求6所述的微波施加器单元，其中所述半径的范围从约4英寸到约8英寸。8.根据权利要求1所述的微波施加器单元，其中所述施加器主体具有从约18英寸到约26英寸的宽度。9.根据权利要求1所述的微波施加器单元，其中所述施加器主体具有从约1英寸到约12英寸的高度。10.根据权利要求1所述的微波施加器单元，其进一步包括与所述外部侧壁间隔开且基本上同心的内部侧壁，所述内部侧壁界定中央腔室，其中至少一个微波产生器及微波对经配置以将微波能量引导到所述中央腔室中并朝向所述处理表面。11.根据权利要求10所述的微波施加器单元，其中至少一个微波产生器及微波对经安装使得所述波导将微波能量引导到所述内部侧壁与所述外部侧壁之间的所述处理表面。12.根据权利要求10所述的微波施加器单元，其进一步包括多个间隔开的分离侧壁，其各自从所述内部侧壁垂直延伸到所述外部侧壁且界定至少两个相同尺寸的外围腔室，其中至少一个微波产生器及微波对经配置以将微波能量引导到相关联外围腔室中并朝向所述处理表面。13.根据权利要求10所述的微波施加器单元，其中所述内部侧壁的形状在几何上类似于所述外部侧壁。14.一种用于处理表面的连续处理的微波施加系统，其包括：多个微波施加器单元，其用于向处理表面提供微波能量，所述微波施加器单元包括包含外部侧壁、顶壁的施加器主体以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里，
申请(专利权)人：加里，
类型：发明
国别省市：