軌式輸送機系統的製作方法

2023-05-01 02:40:36

專利名稱：軌式輸送機系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及軌式輸送機系統，尤其被設計用於但不僅僅用於在約10公裡至100公裡的距離上運輸大批材料。
背景技術：
過去，帶式輸送機通常用於在長達20公裡的距離上輸送大批材料。這些大批材料通常包括煤、鐵礦石、鋁土礦等。根據操作要求，運輸距離變化很大，但目前這類大批材料多數被運輸幾十甚至幾百公裡而抵達加工廠、發電站或出口碼頭。大批材料搬運系統的選擇取決於運輸距離、生產量和地形，且在大多數情況下將依賴於帶式輸送機，以及拖運卡車和/或鐵路系統。提高燃料價格和降低溫室氣體排放量的需求，以及對礦物質日益增長的需求，已給最大化陸路的大批材料運輸系統的效率和效益施加了相當大的壓力。使用連續的帶式輸送機，而不使用分批運輸系統，因為在任何情況下，帶式輸送機在技術上和經濟上都是可行的。另外，隨著自動化採礦工作的需求，帶式輸送機具有明顯的操作優勢。然而，由於運輸的固有運動損失，導致帶式輸送機的滾動阻力大於卡車和鐵路。這些損失有效地限制了傳統帶式輸送機的操作長度。如果帶式輸送機能夠更高效地運輸，則由於累積的皮帶張力減小將導致帶式輸送機可在更長的距離上運輸，從而更有利地與卡車甚至鐵路競爭。在長達25km的距離上，然而在某些情況下該距離可延伸至100km，帶式輸送機通常比卡車更經濟可行。相比之下，對於大於IOOkm的距離，主要由於重大基礎設施成本而導致鐵路系統往往更經濟可行。因此，需要提供一種更節能的且成本效益更高的用於長距離運輸粒狀商品的方法。

發明內容
因此，本發明提供一種軌式輸送機系統，該系統包括軌道、多個彼此間隔且布置成在由軌道支撐的輪子上運行的支架、以及由支架支撐的連續的傳送帶。優選地，軌道為鋼軌道。優選地，輪子為布置成在軌道上運行的鋼輪。在本發明的一種形式中，本發明的鋼輪帶有凸緣，且以類似於傳統鐵路系統的方式與成對的軌道接合。優選地，支架是間隔的且利用傳動索或繩索連接在一起，該傳動索由驅動部件驅動，以沿著軌道牽拉支架。可替選地，支架是間隔的且利用繩索連接在一起，並由傳送帶驅動。在本發明的一種形式中，輸送機完全由傳動索或驅動帶驅動。在本發明的另一種形式中，輸送機可以部分地或整體地由沿軌道間隔的且可在支架上操作的線性電動機驅動。在本發明的又一種形式中，連續的傳送帶由一條或多條驅動帶驅動。優選地，連續的傳送帶位於驅動帶或每條驅動帶上，且由驅動帶與連續的傳送帶之間的摩擦力驅動。在本發明的一種形式中，驅動帶包括V型皮帶。優選地，V型皮帶包括多個V型皮帶。在本發明的另一種形式中，驅動帶包括鋼索。在一些應用中，驅動帶或每個驅動帶由沿著軌道的長度間隔一距離的分布式驅動站驅動和拉緊。當使用多對軌道時，優選地，傳送帶在頭部驅動站處從支架處被提升，以允許材料從傳送帶上被卸載，同時支架在與傳送帶重聚之前圍繞返回迴路定向。優選地，提供裝載斜槽，其布置成將材料定向到傳送帶上，且多個密排的惰輥被提供在裝載斜槽附近、在傳送帶下方。在本發明的一些實施方式中，每個支架中的多對鋼輪由主動軸連接。在本發明的另一種形式中，軌道包括單軌軌道，且惰輥被提供成從每個支架向下懸掛以接合單軌軌道的側面。


儘管存在可落在本發明的範圍內的任何其它形式，但下面將參照附圖僅通過示例的方式描述本發明的一個優選形式，附圖中:圖1為根據本發明的軌式輸送機系統的一段短長度的示意性透視圖；圖2為比例放大的圖1的局部視圖；圖3為類似於圖1的示出用於輸送的兩條平行軌道和輸送系統的並排安裝在一組共用軌枕上的返回部分的視圖；圖4為根據本發明的用在軌式輸送機系統中的驅動和拉緊系統的示意性透視圖；圖5為利用驅動帶技術的本發明的另一形式的示意性透視圖；圖6為如圖5所示的支架和傳送帶的示意性端視圖；圖7為使用V型皮帶作為驅動帶的本發明的另一形式的示意性透視圖；圖8為圖7中所示的結構的示意性端視圖；圖9為使用鋼索作為驅動帶的本發明的另一形式的示意性透視圖；圖10為圖9中所示的結構的示意性端視圖；圖11為類似於圖8但示出使用多個V型皮帶作為驅動帶的示意性端視圖；圖12為類似於圖6但示出支架中兩個輪間的主動軸的使用的示意性端視圖；圖13為與驅動帶系統一起使用的頭部驅動配置的示意性透視圖；圖14為圖13中所示的頭部驅動配置以及針對支架的返回迴路的示意性透視圖；圖15為裝載斜槽裝置的示意性透視圖；圖16為與驅動帶實施方式一起使用的分布式驅動系統的示意性透視圖；圖17為穿過使用高架軌道的鐵路系統的輸送段和返回段的橫剖面視圖；圖18為類似於圖17但示出單軌支撐軌道的使用的視圖；以及
圖19為類似於圖5的為了清楚而省略傳送帶的示出每個支架下的鋼索拉緊系統的使用的示意性透視圖。
具體實施例方式在本發明的一個優選形式中，通過提供軌道I而形成軌式輸送機系統，軌道I通常包含兩個並排的傳統的鋼軌2和鋼軌3。這些鋼軌可以類似於在傳統的火車軌道中所使用的鋼軌，且可以要麼如傳統的軌道系統，安裝在地面上的軌枕上，要麼如從典型的帶式輸送系統所熟知的，高架或支撐在框架上。該系統還包括多個彼此間隔的支架4，支架4在由鋼軌2和鋼軌3所支撐的輪子5上運行。在圖2中可以看得更清楚，輪子通常具有凸緣，在標記6處可以看到，並且輪子以和傳統火車系統類似的方式接合鋼軌2和鋼軌3的內邊緣。根據本發明的軌式輸送機系統還包含連續的傳送帶7，傳送帶7由支架4支撐，且通常在安裝於每個支架上的適當形狀的託槽(yolk) 8中進行傳送。儘管可以僅利用其附接，利用剛性連接或者利用與傳送帶7的摩擦，來連接和驅動支架4，但是在本發明的一個優選形式中，利用傳動索9將支架4間隔地連接在一起。傳動索通常為由驅動部件驅動的鋼索或繩索，下文將進一步描述。儘管可以採用多種不同的方式支撐鋼軌2和鋼軌3，如利用傳統的帶式輸送機所常見的，例如將鋼軌支撐在間隔的框架上或塔架上，但是一種特別有成本效益的構建輸送機的方法是將輸送段10和返回段11並排放置，如圖3所示，並且以和傳統鐵路系統類似的方式將兩個走向的鋼軌支撐在一組共用的軌枕12上。根據地形需要，可將兩個走向的平行鋼軌抬高，如圖17所示。在本結構中，可以豎立一系列圓柱或塔架23來支撐桁架結構24，以支撐一系列橫梁25來代替軌枕12。如以前一樣，鋼軌2和鋼軌3安裝在橫梁25上，以支撐輸送段10和返回段11的支架4。也可將支架支撐在單軌型的結構上，如圖18可見，圖18示出具有平坦的上表面27的箱形截面單軌26，平坦輪廓的輪子28在上表面27上運轉，並反過來支撐支架4。輪子28可以具有單軌結構中常見的聚氨酯絕緣層材料或橡膠輪胎，且可通過由支柱30所支撐的空轉導輪29，將每個支架保持在單軌部分的頂部上，支柱30從支架4向下懸掛。可以採用任何期望的方式支撐單軌部分26，但通常利用圓柱或柱狀物進行支撐，如圖17的結構中的標記23所示。根據本發明，具有多種不同的驅動和拉緊軌式輸送機系統的方式，但一種方式如圖4所示，這裡，皮帶的輸送段10終止在傳統的帶式輸送機的驅動卸載點13處，在此處，皮帶在被重定向到返回段11中之前，被帶到一系列定向且拉緊的皮帶輪14上。當皮帶經過大的驅動皮帶輪15時，將皮帶與支架4分離，這裡，圍繞豎直的驅動皮帶輪15倒置傳動索9和支架4，同時傳送帶7的輸送段10持續至卸載點13。然後，將倒置的支架和傳動索9圍繞水平的驅動皮帶輪16傳遞，並返回到豎直的拉緊皮帶輪17的下側，這裡，將支架返回到傳送帶的返回段11之下的直立位置。在這種方式下，一組皮帶輪15、16、17能夠驅動和拉緊傳動索9，同時將傳送帶7獨立地帶到傳送帶驅動卸載點13，並利用一系列皮帶輪14重定向和拉緊傳送帶7。
在通常適於在較短距離上使用的本發明的更簡單的形式中，傳動索9可用於簡單地連接支架，且支架可由以一種更傳統的方式驅動的傳送帶7中的張力驅動。在希望軌式輸送機系統長距離運行的地方，可以使用分布式驅動系統，分布式驅動系統將允許使用單條傳送帶，而不需要大批材料轉運站。這可通過使用多個驅動站來實現，基本上類似於圖4所示的，但皮帶的輸送段被重定向到驅動站之後的行駛方向上。可替選地，這可通過沿著傳送帶的行程在分散開的距離處定位線性電力驅動器來實現。兩個導體板通常附接到每個支撐支架上，即分別位於鋼索的每邊上，且線性電動機用於採用用於線性電子驅動器的熟知方式為導體板提供推力。在這類系統中，還希望將鋼索動態張力監測併入到用於分布式驅動系統的電氣控制系統中。在分布式驅動系統的另一形式中，可以使用驅動帶技術來通過第二高強度驅動帶向傳送帶傳遞驅動力，如圖5和圖6所示。可沿著輸送機的長度，在多點處激勵或驅動該驅動帶，下文將參照圖16進行描述。傳送帶18可以為相對重量輕的傳統的纖維皮帶，利用來自驅動帶19的摩擦力驅動該傳送帶18，驅動帶19位於傳送帶18的中部之下。 傳送帶被支撐在託槽8上，託槽8安裝在每個支架4上，支架4被支撐在輪子5上，輪子5在鋼軌2和鋼軌3上運行，如前所述。驅動帶19用於利用驅動帶與支架4之間的摩擦力、而不利用鋼索9中的張力來驅動系統。可以利用每個支架上的襯墊21來增強該摩擦力，支架反過來支撐驅動帶。通常使襯墊21在其頂面上沿著行駛方向彎曲，且襯墊21由為增強與驅動帶的摩擦力而選擇的材料形成。襯墊通過增大接觸面積且因此增大表面積而減小驅動帶上的帶痕壓力。通常保留鋼索9，但當正在驅動驅動帶時，鋼索9僅用於保持支架間距。在另一變型中，可以完全省略鋼索9。當使用驅動帶系統時，可以使用另一頭部驅動配置，如圖13所示，這裡，將傳送帶18從點31處的驅動帶19開始提升，並在惰輥上逐步地提升至卸料鬥32。然後，驅動帶19在返回到返回部分34之前，被帶到驅動和拉緊機構33上，這裡，返回部分34與傳送帶返回部分35重聚於下遊點，下文將進一步描述。傳送帶18從卸料鬥32處返回，並在返回到返回段35之前被帶到一系列拉緊和驅動皮帶輪36上，以與驅動帶34再結合。同時，在點37處從驅動帶和傳送帶鬆開的支架4沿著鋼軌2和鋼軌3行進到返回迴路38，如圖14所示。本配置的優勢在於，使用這種結構相對簡單且低成本地形成拉緊和驅動機構，此外，顯著簡化了支架4的返迴路徑。在希望控制整個系統的支架的任何可能的「偏移」時，可以為每個支架提供主動軸結構，如圖12所示。在本結構中，輪子5具有漸縮的輪外形，在標記39處可以清楚地看見，此處，輪子5停留在鋼軌2和鋼軌3上，從而隨著輪子以傳統鐵路技術中所熟知的方式滑上鋼軌，輪子的直徑將增大。因為在本結構中，輪子5由主動軸40剛性地連接，所以控制輪子5以相同的速度旋轉，這結合漸縮形輪廓39控制支架的任何偏移運動。使用驅動帶結構，還使沿著輸送機的長度併入分布的驅動點更容易，如圖16所示。在本結構中，和前面一樣，在標記41點處提供引導支架4的並排軌道。在適當的點42處，將傳送帶18從支架處提升，並在通常由標記43所示的一組惰輥上導向，以返回至點44處的支架。然後，將驅動帶19在點45處從支架提升，並輸送到中間驅動站46，這裡，使用臨時的驅動電動機47來進一步驅動驅動帶19，然後驅動帶19返回到惰輥48周圍、在惰輥49下方，以與點44處的支架重聚。因為傳送帶18在支架4之間的跨距中是相對無支撐的，所以還希望在大批材料壓緊傳送帶18的裝載點處提供臨時支撐，如圖15所示。在本結構中，將傳送帶18在點50處從支架開始提升，並越過一系列的惰輥51。在標記52處示意性示出的裝載斜槽被定位在高架傳送帶之上，然後在裝載斜槽下方提供一系列密排的惰輥53，以便在通過裝載斜槽52的負載的影響下儘可能均勻地支撐傳送帶18。然後返回傳送帶，以在點54處安置於驅動帶19和支架4的頂部之上。當支架4圍繞返回迴路38前進時(圖14)，需要鋼索9參與，以便保持系統中的張力，並給支架間的間距提供一些靈活性。如圖19所示，可利用以片簧或類似物56的形式的鋼索拉緊系統55來滿足這點，以當鋼索9在每個支架4下通過時拉緊鋼索9。在這種方式下，可以保持間隔的鋼索9中所需的張力，而不導致支架4在返回迴路38上的轉軌或其它不希望的移動。也可設想，支架4並不一直是彼此等間隔的，以便避免鐵路系統中的諧波變大。驅動帶概念的另一種形式是用可能低成本的V型皮帶取代驅動帶，如圖7和圖8所示。在本形式中，V型皮帶20與皮帶支撐襯墊之間的摩擦力驅動支架。在希望這樣時，可以通過定位V型皮帶的頂面從皮帶支撐襯墊21的頂面略微露出而增大驅動牽引力，如圖8中可以清楚地看到，從而傳送帶18的重量使V型皮帶20楔入襯墊21中。也可以使用圖11中標記57所示的類型的多個V型皮帶，這裡，傳送帶18位於界面58處的多個V型皮帶57的頂部之上，且和前面一樣，由傳送帶18與多個V型皮帶之間的摩擦力驅動。本結構的優勢在於，在V型皮帶57與支架上的肋狀突起59之間具有許多楔型界面，這將在V型皮帶與每個支架之間提供增加的抓握力，以及在多個V型皮帶57與傳送帶18之間提供更大的摩擦界面區域58。多個V型皮帶還能夠使更多力量被傳送到皮帶，而不在頭部驅動站或分布式驅動站處滑落。在如圖9和圖10所示的本發明的又一備選形式中，使用第二鋼索22來驅動支架。儘管這是本發明的最簡單的形式，但是其難以在皮帶支承件與鋼索22之間提供足夠的驅動牽引力。可以通過利用高摩擦力的襯墊、線纜塗層等，或者通過略露出於皮帶支撐襯墊21的頂面定位鋼索22，來增強該牽引力。在許多方面，在向系統提供最大可用功率方面，帶式驅動技術優於上述線性電力驅動和集中式頭部驅動系統。此外，驅動帶技術是被證實的且不依賴於將支架在輸送系統的首尾端旋轉90°的複雜度，如圖14中的變型所示。支架將以類似於傳統鐵路的方式沿著連續路徑，圍繞系統的首尾端的水平迴路旋轉，如圖14所示，從而大大降低了驅動站的複雜度。相比傳統的長距離的帶式輸送機，根據本發明的軌式輸送機系統具有許多優勢。首先且主要地，通過減小存在於傳統的傳送帶系統中的皮帶與輥之間的摩擦力而顯著地提高系統的效率。帶式輸送機的滾動阻力包括:因皮帶與惰輥間的相互作用而導致的壓痕滾動阻力、因連續的惰輥組之間的運動而導致的皮帶和大批材料的彎曲阻力、以及因承載和密封而導致的惰輥的轉動阻力。使用根據本發明的軌式輸送機系統，通過利用在鋼軌2和鋼軌3上運行的具有顯著降低的滾動阻力的鋼輪5來克服這類阻力中的大部分。利用這種方式，根據本發明的軌式輸送機系統結合了帶式輸送機和鐵路系統的主要優勢。軌式輸送機系統為連續的大批材料運輸系統，由於在鋼軌上運行的鋼軌車輪，導致該軌式輸送機系統共有在大小上與鐵路系統的滾動阻力類似的滾動阻力，同時提供傳統帶式輸送系統的全部連續輸送優勢。相比傳統的傳送帶，軌式輸送機系統的其它優勢包括較低的能量損耗，因此較低的微粒、NOjP CO2的排放量，以及相比傳統的長距離的帶式驅動輸送機，因使用低強度皮帶而導致的可能較低的投資費用。軌式輸送機系統還提供使用分布式驅動系統的選擇，以減小系統中的許多部件上的負載，輸送機的更靈活的路線選擇包括較小的半徑水平曲線、消音操作、易於維護和監控、以及在低溫下更有效地作業系統的能力。
權利要求
1.一種軌式輸送機系統，所述軌式輸送機系統包括軌道、多個彼此間隔且布置成在由所述軌道支撐的輪子上運行的支架、以及由所述支架支撐的連續的傳送帶。
2.按權利要求1所述的軌式輸送機系統，其中，所述軌道為鋼軌道。
3.按權利要求1或2所述的軌式輸送機系統，其中，所述輪子為布置成在所述軌道上運行的鋼輪。
4.按權利要求3所述的軌式輸送機系統，其中，本發明的所述鋼輪帶有凸緣，且以類似於傳統鐵路系統的方式與成對的軌道接合。
5.根據前述任一項權利要求所述的軌式輸送機系統，其中，所述支架是間隔開的且利用傳動索連接在一起，所述傳動索由驅動部件驅動，以沿著所述軌道牽拉所述支架。
6.按權利要求1至4中任一項所述的軌式輸送機系統，其中，所述連續的傳送帶由一條或多條驅動帶驅動。
7.按權利要求6所述的軌式輸送機系統，其中，所述連續的傳送帶位於所述驅動帶或每條驅動帶上，且由所述驅動帶與所述連續的傳送帶之間的摩擦力驅動。
8.按權利要求6或7所述的軌式輸送機系統，其中，所述驅動帶包括V型皮帶。
9.按權利要求8所述的軌式輸送機系統，其中，所述V型皮帶包括多個V型皮帶。
10.按權利要求6或7所述的軌式輸送機系統，其中，所述驅動帶包括鋼索。
11.按權利要求6至10中任一項所述的軌式輸送機系統，其中，所述驅動帶或每個驅動帶由沿著所述軌道的長度間隔開的分布式驅動站驅動。
12.按權利要求4所述的軌式輸送機系統，其中，所述傳送帶在頭部驅動站處從支架被提升，以允許材料從所述傳送帶上被卸載，同時所述支架在與所述傳送帶重聚之前沿迴路返回。
13.根據前述任一項權利要求所述的軌式輸送機系統，其中，提供裝載斜槽，所述裝載斜槽布置成將材料定向到所述傳送帶上，且多個密排的惰輥被提供在位於所述裝載斜槽附近的所述傳送帶下方。
14.按權利要求4所述的軌式輸送機系統，其中，每個支架中的多對鋼輪由主動軸連接。
15.按權利要求1所述的軌式輸送機系統，其中，所述軌道包括單軌軌道，且其中，從每個支架向下懸掛的惰輥接合所述單軌軌道的側面。
16.按權利要求15所述的軌式輸送機系統，其中，所述連續的傳送帶由一條或多條驅動帶驅動。
全文摘要
一種軌式輸送機系統，該系統結合了鐵路運輸的低摩擦性和帶式輸送機的連續的大批材料搬運優勢，該系統使用在軌道(2、3)上的鋼輪(5)上運行的多個間隔的支架(4)來支撐連續的傳送帶(7)。該系統由各種部件驅動，包括在支架間延伸的繩索(9)。還描述了包括驅動帶技術的各種其它驅動部件以及裝載與卸載站和分布式驅動站。
文檔編號B61D11/00GK103097610SQ201180043166
公開日2013年5月8日 申請日期2011年7月25日 優先權日2010年7月23日
發明者克雷格·安東尼·維勒 申請人:紐卡斯爾創新有限公司