沥青膜用于各种表面的防水、隔音和覆盖。这种膜经常用于土木 工程、建筑和市政工程领域。更具体的应用包括屋顶、人行道、桥梁 和走道的覆盖物等等。
对于盖屋顶和其它的防水应用，经常是通过把膜焊在一起使得在 重叠的相邻膜带之间产生不可透的密封和/或通过把膜直接焊在表面 上来安装沥青膜。这样的安装需要用热量来熔化并且从而热焊接沥青 膜的边缘和/或接触面。把膜沿着边缘焊接从而产生许多焊在一起的膜 带用以覆盖表面，或者完全粘在表面上。
为了把沥青膜焊在一起，必须将膜加热到使沥青熔化或变成液体 以致足以能够在膜之间进行良好地热焊接粘合的温度。可沿着重叠边 缘加热沥青膜以热焊接膜带或者在下面加热沥青膜以将膜与另一表面 焊在一起。
现有技术中已知的是，使用焊炬和其它装置安装沥青膜覆盖物。 用于将沥青膜铺设在不同表面上的便携的和笨重的设备在该领域是已 知的。
例如，可在安装程序中使用燃烧(live)火焰焊炬，尤其是在那些 支持便携设备的程序中。燃烧火焰直接将沥青加热到能够热焊接。使 用燃烧火焰焊炬的不利之处在于燃烧火焰通常会增加危险，包括着火 的可能性和其它安全问题。例如，在使用暴露火焰焊炬进行屋顶沥青 膜安装的过程中，火焰可无意中导致屋顶下部结构的闷烧和着火。用 暴露火焰加热也可能增加可热焊接表面的粘合剂碳化的危险，这样会 降低膜间焊接的质量。当使用暴露燃烧火焰时，控制加热的水平可能 也是困难的。
在热焊接工业中也有一些已知的热空气装置。它们中的大多数具 有主壳体，经该主壳体吹送空气。该壳体还容纳燃烧火焰，该燃烧火 焰常常由燃烧室或燃烧器单元产生。气流流经燃烧器单元，其中一部 分与燃料充分混合以产生火焰，空气被该火焰加热，然后被排出。本 领域已知的热空气装置是在很多各式各样结构的燃烧器单元中产生热 空气。
美国专利US 6,155,321(BINDSCHEDLER等人)描述了一种机 器，该机器结合了至少一个产生用于热焊接覆盖带的热空气的单元。 该机器的热空气单元的结构可能使其更难以将尺寸缩小成为较小的机 器或焊炬，并且呈现出某些有关产生热空气的缺点。更具体地说， BINDSCHEDLER等人把他们的机器描述成包括加热空气的叶片燃烧 器。该燃烧器叶片的旋转能够适当混合空气和燃料以使火焰能够点燃。 空气在叶片周围并经过叶片流动，与燃料混合，并在被排出之前由该 火焰加热。
美国专利US 6,588,475(SIMON JR.等人)描述了一种包括火焰 分配组件的热空气焊接器，该火焰分配组件具有一个或多个在与气流 相同的方向上定向的燃料出口。空气在燃料出口周围经过并继续向下 游流动，从而与要点燃的燃料混合，并且在与燃烧火焰相同的方向上 流动。
美国专利US 4,547,152(SVENDSEN)描述了一种加热沥青层的 装置，包括在其中设置有燃烧器气体喷嘴的壳体。空气在燃烧器气体 喷嘴周围流动，在此被火焰加热并且在离开壳体后出口后继续被加热。
美国专利US 2,396,968(PHILLIPS JR.)描述了一种用于热焊接 膜的焊炬。该焊炬装置包括含有逆流空气通道的壳体，该通道通向在 燃料喷嘴周围周向间隔开并位于燃料喷嘴下游的孔或喷口。空气因而 流入靠近燃料喷嘴的燃烧管以产生火焰并被加热。
法国专利申请FR2,608,191(BERNASCONI)描述了一种热焊接 沥青膜的装置，具有在其中设置燃料喷嘴的壳体。空气的第一部分在 燃料喷嘴周围流动并经过燃料喷嘴进入一个两端都开口的室。该室壁 是中空的并充满压缩空气的第二部分，该部分空气在与第一部分气流 和火焰相同的方向上从出口排出。空气的两部分于是都被加热并从出 口喷嘴中排出。
本领域中还有其它专利也描述了用于热焊接的热空气装置，但很 少或没有提供对产生热空气所需的燃烧室进行的说明。本领域已知的 利用热空气产品进行沥青热焊接的装置所使用的燃烧室结构产生许多 不利因素。例如，已知结构导致装置昂贵、复杂、使用困难或效率低 下。
此外，现有技术中尚未充分探究清楚涉及产生用于热焊接沥青膜 的热空气的某些因素。产生火焰的空气燃料混合物、静压和流量之间 的平衡以及对火焰离开热空气装置出口喷嘴的阻碍是这种因素中的一 些。
并且，改进用于热焊接膜的热空气装置的便携性和机动性是始终 存在的目标。因而空间和装备的有效利用是非常需要的。
现有技术显示产生用于热焊接沥青膜的热空气的装置受到众多不 利因素的困扰。因此需要有克服至少一些上述不利因素的热空气装置。

本发明通过提供用于热焊接可热焊接膜的热空气装置来响应上述 需要。
于是，本发明提供用于热焊接可热焊接膜的热空气装置，其中所 述装置包括接收空气的空气入口和与空气入口流体连通的壳体。所述 装置还包括安装在壳体内的燃烧室，所述燃烧室与壳体间隔开从而在 两者之间限定一个空间。所述燃烧室由设置有多个穿孔的壁界定，所 述穿孔允许空气流入所述燃烧室。所述燃烧室包括上游段、下游段和 设置在上游段用于在燃烧室内提供燃料的燃料喷射器。穿孔允许空气 的一部分流入燃烧室的上游段，以产生可燃的空气燃料混合物，用于 在燃料喷射器附近产生火焰，并且所述穿孔使其余进入壳体中的空气 进入下游段，因而火焰在燃烧室内被缩短并从其下游段产生出热空气。 所述装置还包括与燃烧室流体连通以从燃烧室中接收热空气的出口部 分，并且所述出口部分具有喷嘴，热空气经过所述喷嘴排出。所述喷 嘴离燃烧室足够远，从而防止从喷嘴产生出火焰。所述装置还包括与 空气入口操作性连接的鼓风机以强制气流从空气入口进入、经过燃烧 室并从喷嘴流出。
优选热空气装置还包括至少一个相对于气流方向横向延伸并且安 装在燃烧室和壳体之间的偏导器。所述偏导器可帮助将所述一部分进 入壳体的空气导入燃烧室的上游段。
还优选燃烧室是圆锥形或棱锥形的以便于实现期望的气流。
附图说明
通过阅读详细的描述和参照附图，本发明的区别特征和优势将变 得显而易见，在这些附图中：
图1是依照本发明第一实施方式的热空气装置的透视图。
图2是图1中热空气装置的侧视图。
图3是沿图2中III-III线的截面侧视图。
图4是图1中热空气装置的分解侧视图。
图5是显示图1中热空气装置操作示例的透视图。
图6是依照本发明第二实施方式的热空气装置的前视图。
图7是图6中热空气装置的透视图。
图8是图6中热空气装置的部分壳体和燃烧室的特写敞口透视图。
图9是图6中热空气装置的部分燃烧室的特写敞口透视图。
图10是图6中热空气装置的部分壳体和燃烧室的另一个特写敞口 透视图。
图11是显示图6中热空气装置操作示例的侧视图。
虽然将结合示例实施方式对本发明进行描述，但应当理解的是并 不打算将本发明的范围限制在这些实施方式中。相反的是用于覆盖如 后附权利要求的限定所可能包括的所有替换、变型和等价物。

本发明提供用于热焊接可热焊接膜的热空气装置。该装置优先用 于在例如街道、人行道、屋顶、墙壁和其它表面的表面上铺设沥青膜， 以进行防水、隔音或对表面的其它保护。该装置可替代地用于热焊接 基于塑料的或者基于不同石油副产品的其它可热焊接膜。根据所期望 的应用，可将该膜与表面热焊接粘合或与其它膜热焊接粘合。
在此描述和图解本发明的第一和第二实施方式。
图1-5图解的第一实施方式主要采用热空气焊炬20的形式。该 实施方式可用在各种应用中，例如在道路工程、盖屋顶和土木工程应 用中，并且在期望便携性的应用中也是有益的。它可在许多后者的应 用中有效地替代燃烧火焰焊炬。该焊炬实施方式也可适于在以下各种 应用中有利地利用，即，铺设各种沥青膜或其它可热焊接膜的应用。
图6-11图解的第二优选实施方式采用非便携焊接器的形式。该 实施方式可用在多个将可热焊接膜焊在基础表面上的应用中，例如在 桥梁和停车场的覆盖和其它土木工程项目、道路工程及盖屋顶中，这 里指出了一些。该非便携焊接器经常是当沥青膜在表面上打开时对其 进行热焊接。
具体参照图4大体描述本发明，热空气装置20用以对于一个表面 (未示出)进行可热焊接膜的热焊接。装置20包括接收空气的空气入 口22。优选该空气从大气压下的大气中接收并且可具有工作环境温 度，该温度是零下的或者是典型的周围环境温度。还可以有两个或更 多的使空气能够进入装置20的空气入口22。
装置20还包括壳体24，壳体24与空气入口22流体连通以使空 气流入。装置20还包括安装在壳体24内的燃烧室26。燃烧室26还 与壳体24隔开以在两者之间限定一个空间。例如，图3清楚地示出燃 烧室26和壳体24之间的这个空间28。因此，根据燃烧室26和壳体 24的形状和布置，空间28可呈现多种相应的形状。例如，空间28优 选围绕燃烧室26的周长，但也可仅在一侧上。而且，空间28可以是 在燃烧室26周长的所有侧对称，但是替代地，也可以是一侧大于另一 侧。
返回参照图4，燃烧室26由设置有多个穿孔32的壁30界定。穿 孔32允许空气流入燃烧室26。正如从图3中可以意识到的，空气行 进到壳体24和燃烧室26之间的空间28中，并且能够流入燃烧室26。
再次参照图4，关于整体气流方向，燃烧室26包括上游段34和 下游段36。燃烧室26还包括设置在上游段34用于在燃烧室26内提 供燃料的燃料喷射器38。燃料喷射器38可包括多个用于注射燃料的 孔(这里未示出)。喷射器38与燃料入口管路40流体连通，燃料入口 管路40将燃料从燃料源(未示出)供送至喷射器。该燃料源可以是各 种类型燃料的加压罐或加压筒，燃料例如是丁烷、丙烷或其它用于产 生火焰的可燃燃料。丙烷是优选使用的燃料。但是，如果需要，可使 该热空气装置适于使用其它气体燃料。燃料喷射器38可经过燃料入口 管路40连接远程燃料罐，但也可以连接本地罐(未示出)，也就是说， 附接在装置20上的燃料罐。燃料喷射器38可具有多个向下游分配燃 料的分配器孔(这里未示出)，但也可以设计成径向分配燃料。燃料喷 射器38也可以设计成包括气体分配元件，来帮助燃料与空气的混合。 在该图解的实施方式中，燃料喷射器38在与经过燃烧室26的气流方 向一致的方向上提供燃料。下面将对这些燃料和空气的流动方向进行 更多的讨论。
燃烧室26的穿孔32允许一部分空气流入上游段34，产生可燃空 气燃料混合物以在燃料喷射器38附近产生火焰(未示出)。穿孔32 还允许其余空气进入燃烧室26的下游段36。于是火焰在燃烧室26内 缩短并且从其下游段36产生出热空气。优选燃烧室26是锥形的，上 游段34比下游段36窄。
穿孔32可具有各种形状、大小和方位。如图9所示，穿孔32可 以是正方形32a，32A或圆形32b，32B，也可以是相对较小32a，32b 或较大32A，32B。而且，从上游段34到下游段36该穿孔可或多或 少地增大尺寸。这样布置可促进进入燃烧室26的气流变化以获得期望 的火焰缩短效果。但是，穿孔32也可以各种不同的式样排列在燃烧室 26的壁30上。
参照图4所示焊炬的实施方式，燃烧室26优选是圆锥形的。这个 形状促使一些空气经由穿孔32在上游段34内流动，同时允许其余空 气在下游段36内流动。在这个焊炬实施方式的情形中，空气流量通常 小于较大、较重的实施方式中的空气流量。对于未加热入口空气，典 型的空气流量大约是每分钟4,400标准立方英尺(SCFM)。该空气被 加热到大约750℃和800℃之间并且因而近似增加到三倍的体积。因而 对于这个实施方式，火焰可由于穿孔32的布置和燃烧室26在壳体24 内的布置而缩短，从而促使上游段34内的气流足以在燃料喷射器38 附近产生充足的空气燃料混合物，同时允许其余的空气进入下游段 36，其余空气在下游段被加热并且能够使火焰被“切断”，或者换句话 说，被中断。因此在上游段34和下游段36中具有有利地缩短火焰长 度的组合效果。首先，通过促使空气燃料混合物紧接燃料喷射器38， 在上游段34中保持火焰靠近燃料喷射器38，这一点可通过使一部分 空气横向流入，也即，经由穿孔32的从侧面流入上游段来实现。其次， 通过使空气在下游段36内横向进入，阻碍火焰延伸过下游段。这样也 能够使空气在湍流环境中加热，这一点促进了快速、有效的热传递。
现在参照图8中的非便携焊接器实施方式，燃烧室26优选是棱锥 形的。在这个特殊实施方式中，燃烧室26包括彼此并排安装的第一和 第二室段42，44。替代地，可以仅使用一个室段42，如图9所示。优 选每个段42具有实心侧板46和顶端燃料分配歧管48，该歧管带有多 个指向下游方向的燃料孔(这里未示出)。替代地，棱锥形燃烧室26 可在其全部的四个横向侧壁30上具有穿孔32。
返回参照图8，燃烧室26的锥形、棱锥形设置允许以上面针对焊 炬实施方式所大体描述方式的气流。
实际上，不管在焊炬还是在非便携焊接器的实施方式中，强制空 气经过穿孔32都使得进入的空气具有某些适于燃烧室26内的燃烧、 热传递和火焰缩短的流动形态特征，所述进入的空气是显著湍流的但 至少部分径向进入的。燃料喷射器38和穿孔32的方位以及气流的方 向是可以在燃烧室26内期望的位置处产生期望的空气燃料混合物的 一些因素。
现在参照图10，该非便携焊接器实施方式还可包括一个或多个偏 导器50以将引入的空气向上游段34偏转。优选偏导器50相对气流方 向横向延伸并且安装在燃烧室26和壳体24之间。如图所示，偏导器 50可邻近一些穿孔32直接安装在燃烧室26的壁30上。偏导器50优 选相对燃烧室26和气流方向成角度倾斜，并且指向下游方向。偏导器 50帮助引导该部分空气进入上游段34以进一步促使形成充足的空气 燃料混合物，并且是在紧接燃料喷射器(这里未示出)的区域中。如 图所示，偏导器50优选是矩形板形状的整料，其占据壳体24和燃烧 室26之间空间的相当大部分。替代地，偏导器50可采用另外的形状， 例如可包括多个较小的独立元件。
应当理解的是偏导器50在非便携焊接器实施方式中是更优选的， 因为其通常使用的空气流量高于焊炬应用中的空气流量，并且燃烧室 26和壳体24的结构和尺寸是不同的。更具体的说，未加热入口空气 的空气流量大约为7,400SCFM。该空气被加热到大约750℃和大约 800℃之间并且因此近似增至三倍的体积。
当然，可在依照本发明的该装置的焊炬实施方式或其它实施方式 中设置类似的偏导器以帮助气流进入燃烧室26的上游段34。
返回参照图4，装置20还包括出口部分52，其与燃烧室26下游 段36的出口54流体连通。出口部分52还具有喷嘴56，其充分远离 燃烧室26以防止火焰从喷嘴处产生。因此，出口部分52能够接收产 生在燃烧室26中的热空气并且能够在不具有危险地暴露的燃烧火焰 的情况下将这种热空气从其喷嘴56排出。装置20因而将火焰限制在 燃烧室26中，以及有时限制在部分出口部分52中。相信足以防止火 焰产生的燃烧室26和喷嘴56出口之间的距离能够由本领域任何技术 人员确定并且同样不需更多描述。
装置20还包括设置在该装置上用以强制气流从空气入口22进入、 穿过装置20的内部并从喷嘴56离开的鼓风机58。该鼓风机可以是本 领域技术人员已知的任一传统的鼓风机。例如，可以是风扇型鼓风机 或轮式鼓风机。鼓风机58具有充足的能量提供期望的热空气流量。
参照图3，燃烧室26优选在其下游端54处还具有外周边缘60。 边缘60延伸至壳体24以给空间28限定下部界限。这样强制所有空气 在进入出口部分52之前从空间28进入燃烧室26。替代地，可允许空 气中的一些从空间28进入出口部分52。边缘60也优选连接壳体24、 燃烧室26和出口部分52。
如上所述，燃料喷射器38优选在与气流方向一致的方向上提供燃 料。从而，火焰在相同的方向上从燃烧室26的上游段34延伸到下游 段36。实际上，火焰优选在燃烧室26的内腔中延伸，因此不直接向 例如装置20结构的金属壁部分的实心挡板延伸，而向实心挡板延伸会 导致热损失以及对实心挡板可能的损害。由于基本没有实心障碍物的 优势，火焰优选能够不衰减地延伸，除了上述本发明的缩短效果以外。
现在参照图10，根据具体情况，燃烧室26也可设置有温度测量 探测器61以测量空气温度或火焰温度。这样可特别有益于指示燃烧室 26内是否发生了燃烧，并且测量探测器61可发送信号给处理器(未 示出)以增加、减少或停止燃料供应。因此，温度探测器61可用作安 全预防。也可在装置20中结合入其它测量探测器(未示出)以监测装 置20的燃烧状态或其它参数。
参照图5和11，装置20还包括提升装置62以相对于要覆盖的表 面升高膜。在图5中，提升装置62包括叶片部件64，其通过以相对 出口部分52的喷嘴56平行间隔开的关系设置来发挥作用。叶片部件 64在可热焊接膜65下面是可滑动的，从而能够从所述表面向上升高 可热焊接膜。通常在热空气装置20对其进行热焊接之前，可以将膜 65放下、打开等到相邻膜(未示出)上或者直接到所述表面上。尤其 在该情形下，叶片部件64能够升高已经放下的膜65以允许热空气加 热其底侧，尤其是沿着膜65的边缘，在该边缘处与另外膜的连接是非 常需要的。该膜边缘常常是8″、16″或其它宽度的，但也可以具有其 它的尺寸。
在图11中，提升装置62包括卷绕架66，卷起的膜68置于其上。
卷起的膜68置于卷绕架66的任一端并且在应用于要覆盖的表面70 时打开。该膜要加热的部分72优选打开并支撑在半月形元件73上。 该膜因而被加热并且在装置20以适当的速度移位时与表面70接合。 装置20还可包括压力辊76，压力辊76施加压力到热焊接膜以增强其 与表面70的粘合。一旦应用于表面70，热焊接膜79就能够保护表面 70或隔离一个区域(未示出)。
返回参照图5，装置20的焊炬实施方式优选附接于底盘78，底盘 设置有轮子80。当热焊接重叠膜的边缘时，这种设置是更可取的。当 然，焊炬实施方式也可以是由操作者手持的，尤其是当用于难处理或 小的应用时，或者当热焊接膜的整个底面时。
在图1-4中示出的焊炬优选实施方式中，装置20是圆筒形的。 该形状增加了可操纵性，易于操作者操纵，该形状还有利于减小压力 和热量损失，并且特别适于焊炬的设计。该实施方式的细长特性和其 中元件的设置能够使热空气从内部火焰生成，并且防止这种火焰从喷 嘴的热空气出口56产生。该火焰优选充分保持在燃烧室26内部，从 而减少烧坏膜及无意中引起火灾的危险。根据期望的热空气流量和温 度，鼓风机58的功率水平和燃料分配速度是变化的。当然，空气流量、 燃烧室26的形态和喷嘴52的形状可采用其它实施方式以联合避免在 出口喷嘴56处产生火焰。
该焊炬实施方式是可有利地用在盖屋顶和其它应用中的便携设 备，这是由于它易于操作。在屋顶或在其别的表面上用装置20加热膜， 则该焊炬必须不超过一定的重量或不能过于笨重。应当注意到的是该 焊炬可用于将膜热焊接到直立面上，例如墙壁上，以及其它支持热空 气装置20的便携性和机动性的表面上。操作者应当能够以期望的速度 热焊接膜，并且可能需要改变入射热空气的角度、热空气出口喷嘴56 到膜的距离或者热空气分配的方法。热空气装置20的焊炬实施方式的 便携特性还能够实现对膜遮盖物的小的未焊好的部分进行点热焊接、 修补或调整。
另一方面，装置20的非便携焊接器实施方式特别适于使用在基础 表面上，例如在道路、桥梁、屋顶和大多数土木工程应用中。它优选 排出热空气以沿着打开的膜的整个宽度与后者接触，正如可以从图6 和7中可理解的。
还应当注意到出口喷嘴56优选在热焊接时与膜表面保持一定距 离。根据膜的熔化温度(例如，对于沥青膜，通常在大约115℃和大 约120℃之间)，确定该距离以提供所期望的膜的熔化，同时避免会导 致燃烧的过度加热。
还应当注意到静压和空气流量是任何热空气装置的重要特征。根 据期望的应用，燃烧室以及壳体、空气入口、出口喷嘴等的结构应当 提供静压和空气流量之间的最佳平衡。一些已知的热空气装置具有弯 曲的气流通道、动态叶片部件或者其它可能无意中在操作时影响静压 的障碍物。其它已知的装置很少对气流没有阻碍，并且可能在操作时 表现出不利的静压。静压太高或太低的这两种非平衡状态都会导致热 空气装置不太适于各种操作条件或操作可能性，其等于是重要的不利 因素。依照本发明的装置20在这两个参数间达到了有利的平衡。
显然本发明不限于附图所描述和图示的实施方式。在不脱离事实 上已发明的事物的情况下，尤其是在焊炬各元件的结构方面和等同元 件的替代方面，都保持着变型的可能性。