空氣助力裝載鏟運機及空氣助力裝載方法
2023-08-01 06:41:21 2
專利名稱：空氣助力裝載鏟運機及空氣助力裝載方法
技術領域：
本發明一般涉及一種設備，所述設備用於通過從一個場所的地表面取土並將土運到一個新場所來改良地表面。更具體地說，本發明涉及運土設備，所述運土設備包括一個鏟鬥和一個系統，所述鏟鬥接收從地面取出的土，而所述系統幫助將土裝入所述鏟鬥中。
背景技術：
本發明涉及的一般類型鏟運機和其它運土設備是已知的。運土鏟運機的一些代表性例子包括，但不限於，在Miskin所申請的美國專利Nos.4,383,380、4,388,769、4,398,363、4,553,608和6,347,670中所公開的鏟運機。一種典型的鏟運機包括一個機架，所述機架具有一個前端，兩個對置的邊及至少兩個連接到對置邊上的輪。一個用於裝從地面取出的土的鏟鬥連接到機架上。鏟鬥包括一個底板，兩個對置的側壁，一個敞開的前面和一個敞開的頂部。一個平鏟位於鏟鬥底板的前面邊緣附近，用於當運土設備在地面上向前移動時，將地面開挖到預定的深度。將平鏟從地面挖出的土收集到鏟鬥中。當鏟鬥充滿土時，鏟運機就運送到另一個堆積土的場所。
土用不同方式從鏟運機的鏟鬥中取出。例如，已知有後移式鏟運機，清掃式鏟運機，底開式自卸鏟運機和自卸鏟運機。例如，頂杆式鏟運機具有一個活動的壁或者頂杆組件，所述頂杆組件把土推出鏟鬥。一種頂杆式鏟運機的一個例子在轉讓給Harvey Mfg.Corp.的美國專利No.6,041,528中已公開。清掃式鏟運機的一個例子是一種升降式鏟運機，所述升降式鏟運機通過橫跨鏟鬥的底板移動鏟鬥底部的構件或條板將收集在鏟鬥中的土卸出。一種示例性的清掃式鏟運機在轉讓給Westinghouse Air Brake Company的美國專利No.3,934,360中已公開。在一種底開式自卸鏟運機中，鏟運機的鏟鬥傾斜，以便將土倒出鏟鬥的敞開端。牽引式底部自卸鏟運機的一些例子包括本文所述由Miskin申請的美國專利Nos.4,383,380、4,388,769、4,398,363、4,553，608和6,347,670中所公開的施工鏟運機。
一種牽引式鏟運機或運土設備具有一個細長的牽引杆，所述牽引杆安裝到機架上。牽引杆可以連接到一個牽引鏟運機或運土設備的拖拉機上。牽引杆可以連接到一個具有牽引裝置的拖拉機上，或者可以包括一個所謂的剛性鵝頸上，所述剛性鵝頸樞軸旋轉並安裝到拖拉機上。可供選擇地，鏟運機可以包括一個前「手推車」輪組，或者可以安裝到一個分開的手推車上，所述手推車安裝到拖拉機上。另一些鏟運機或另一些運土設備是自行式的。
當鏟運機或運土設備在地面上向前移動並且平鏟放下時，平鏟開挖土並將土輸送到鏟鬥上。土在平鏟的上表面上行進並進入鏟鬥。然而，由於各種原因，在將土輸送到鏟鬥期間可能妨礙將土收集在鏟鬥中，並防止新挖的土貯存在鏟鬥中。例如，當鏟運機或運土設備在幹的條件下或在粉狀土中工作時，隨著鏟鬥灌裝，所收集的土可能聚焦成一種疏鬆材料塊。疏鬆材料塊可以難以用另外的鬆土取代，同時防止新挖的土進入鏟鬥。另一個問題可能是在從鏟鬥卸土時產生，因為土可能一起粘附到鏟鬥或土塊上，以致阻礙收集的土離開鏟鬥。
因此，需要有一種裝置或改進的運土設備，使土能進出鏟運機或運土設備，而同時在鏟運或卸料作業期間減少堵塞。
發明公開本發明包括用於在運土或落地設備中空氣助力裝土的裝置。裝置包括一個氣流源和至少一個導管，所述導管用於將空氣對準用運土或落地設備所運的土處。裝置可以建造成操作式連接於運土或落地設備上。
本發明還包括一種運土或落地式設備，所述運土或落地式設備包括一個具有相對邊的機架。機架用至少兩個驅動行走輪支承。一種鏟刀一般可以在側向上設置在機架的兩個對邊之間。運土或落地式設備還包括一個鏟鬥，所述鏟鬥具有一個底板，一個壁和一對直立的側壁。鏟鬥這樣就位，以使底板的邊緣靠近鏟刀的後邊緣。在某些實施例中，鏟刀可以直接安裝到鏟鬥邊緣上，而不是安裝到機架上。運土或落地式設備還包括一個氣流系統，所述氣流系統用於將氣流輸送到用運土或落地式設備所運的土上。
本發明還針對一種方法，所述方法用於將土裝在運土或落地式設備中。方法包括提供一種運土設備，所述運土設備包括一個鏟刀，一個鏟鬥和一個氣流系統。方法還包括用運土設備挖土，並將氣流導引以便與用運土設備所挖的土接觸。
附圖簡介該領域的技術人員應該理解，各附圖中所示的元件都不是按比例繪出，而僅是用於舉例說明的目的。通過參見下面本發明的詳細說明，所附權利要求和本文的若干附圖，可以更清楚地理解本發明的性質，及本發明的另一些實施例，其中
圖1是本發明一種運土設備的透視圖；圖2是
圖1中運土設備的頂視圖；圖3是本發明運土設備另一個實施例的頂視圖；圖4是本發明運土設備還有另一個實施例的頂視圖；圖5是
圖1中運土設備一個鏟鬥和供氣系統側視圖；圖6是圖4中一個鏟鬥和供氣系統的側視圖；圖7是本發明運土設備另一個實施例的鏟鬥和供氣系統側視圖；圖8是在鏟運作業期間向前移動的運土設備一個實施例鏟鬥和供氣系統側視圖；圖9是本發明運土設備另一個實施例的鏟鬥和供氣系統側視圖；
圖10是本發明運土設備另一個實施例的鏟鬥和供氣系統側視圖；
圖11是本發明運土設備另一個實施例的鏟鬥和供氣系統側視圖。
實施本發明的最佳方式本發明一般涉及一種設備，所述設備用於從一個場所的地表面取土並將所取的土移到一個新的場所來修整地表面。更具體地說，設備涉及運土鏟運機，所述運土鏟運機包括一個機架，所述機架由至少兩個輪子承載；一個鏟刀，所述鏟刀連接到所述機架上；及一個鏟鬥，所述鏟鬥安裝到機架上並位於鏟刀附近，以便鏟鬥裝入由刮板開挖的土。在下面詳細說明中，一個氣流系統操作式連接到運土鏟運機上，以便使氣流對準運土鏟運機所運的土處。
對該領域的技術人員來說，很顯然，本文所述的一些實施例是舉例說明，不打算如此限制本發明，其範圍如所附權利要求的範圍。該領域的技術人員應該理解，在不脫離本發明範圍的情況下，對本文所提供的一些實施例可以進行各種組合或改進。例如，本文所述的運土或落地設備，運土或落地設備中用於空氣助力裝土的裝置及方法，儘管適合於使空氣對準本文所述運土鏟運機所運的土，但也適合用於將氣流對準任何運土設備所運的土。
現在參見
圖1，
圖1用標號10示出了一種運土設備的透視圖，所述運土設備包括本發明的一種用於空氣助力裝土的裝置。可以與本發明用於空氣助力裝土的裝置結合使用的運土設備一些代表性例子，毫無限制地包括由Miskin所提出的美國專利Nos.4,383,380、4,388,769、4,398,363、4,553,608及6,347,670中所公開的鏟運機。很顯然，用於本發明空氣助力裝土的裝置可以建造成操作式連接到除了Miskin專利所公開的鏟運機之外的任何牽引式鏟運機、自行式鏟運機、後移式鏟運機、清掃式鏟運機、底開式鏟運機或者自卸鏟運機上，所述後移式鏟運機包括在鏟鬥中的一個活動壁或頂杆組件，所述活動壁或頂杆組件把土推出鏟鬥，所述清掃式鏟土機包括至少一個鏟鬥底板的活動分段，所述活動分段把土轉移出鏟鬥，所述底開式鏟運機或自卸鏟運機包括一個鏟鬥，所述鏟鬥建造成將土傾卸和翻倒出鏟鬥。
如
圖1所示，運土設備10包括一個機架12，一個鏟刀14，一個鏟鬥16，一個擋板18，一個牽引杆20和至少兩個驅動行走輪22。機架12包括第一和第二分別對置的側面構件24和26。第一側面構件24具有第一端28和第二端30，而第二側面構件26具有第一端32和第二端34。第一側面構件24的第一端28與第二側面構件26的第一端32通過一個前面構件36相互接合，而第一和第二側面構件24和26的第二端30和34安裝到一個託架上，所述託架一般用標號38表示。
鏟刀14安裝到機架12上，並一般在側向上設置在機架12分別對置的第一和第二側面構件24和26之間。在所示實施例中，鏟刀14接合到第一側面構件24的底部37和第二側面構件26的底部(未示出)上。鏟刀14安裝到機架12的一部分40和機架12(未示出)的部分上，所述部分40從第一側面構件24向下延伸，而所述機架未示出的部分從第二側面構件26向下延伸。在另一些實施例中，鏟刀14可以安裝到鏟鬥16上，並且很顯然，鏟刀14可以用該領域技術人員已知的任何方式接合到運土設備10上。
在所示的實施例中，鏟鬥16包括一個底板42，一個直立的後壁44及兩個直立的側壁46和48。為了讓由本發明用於空氣助力裝料的裝置所產生的氣流穿過底板42，鏟鬥16底板42的一部分可以包括一個篩板50。篩板50可以包括一個整體篩板或多個篩板分段。篩板50讓氣流向上流動離開鏟鬥16的底板42，並接觸由運土設備10所運的土。
再參見
圖1，用於空氣助力裝料的裝置包括一個產生氣流的供氣系統54。本發明的供氣系統54意思是指包括產生一股氣流的任何系統，如一種高壓空氣源或一種使空氣移動的裝置。由本發明供氣系統54所產生的氣流具有足夠的速度和體積，以便基本上防止汙物落入氣流或產生氣流的供氣系統54中。氣流通過一根管道58如空氣管路轉移到篩板50上。在所示實施例中，供氣系統54包括一個灌裝壓縮空氣的貯氣罐。貯氣罐可以通過一個擱板56安裝到運土設備10上，如
圖1所示，或者可以應用任何已知的裝置來支承供氣系統54。例如，貯氣罐可以安裝在一個牽引拖拉機上而不是直接安裝到運土設備10上；這種拖拉機安裝的貯氣罐可以用作牽引式鏟運機的平衡重量。貯氣罐中的壓縮空氣可以由一個與運土設備10有關的空壓機(未示出)或一個供氣管路(未示出)供應，所述供氣管路(未示出)可以連接到一個外部空壓機，如與拖拉機(未示出)有關的空壓機上。
現在參見圖2，圖2示出了
圖1運土設備10的頂視圖。篩板50包括鏟鬥16底板42的一部分(
圖1)，所述底板42的一部分位於鏟刀14附近。在運土設備的另一個實施例110中，篩板50可以包括基本上是鏟鬥16水平底板42的整個表面積，如圖3中所示。在運土設備的另一個實施例210中，可以用一種具有許多孔形成格柵的薄板60，來使氣流向上離開鏟鬥16的底板42，如圖4中所示。許多孔62形成的格柵除了覆蓋鏟刀14附近鏟鬥16的部分水平底板42之外，可以包括鏟鬥16水平底板42的基本上是整個表面(未示出)。
在圖4的實施例中，鏟鬥16底板42中的每個孔62都可以裝配一個噴嘴(未示出)。每個噴嘴都可以操作式連接到管道58上，以便將氣流輸送到每個噴嘴中。在另一個實施例中，每個噴嘴都可以與一個管件連通，所述管件操作式連接到管道58上，以便將氣流輸送到噴嘴。各噴嘴是可伸縮式噴嘴，所述可伸縮式噴嘴當處於收縮位置時，與鏟鬥16的底板42齊平，或者從所述底板42中凹進，或者形成土可以流過的平滑表面。然後各噴嘴可以「彈起」，以便露出空氣出口並在使用時讓氣流由其穿過。該領域技術人員已知的任何合適的用於氣流可供選擇的噴嘴，如不可伸縮的噴嘴，都可以使用，並且都屬於本發明的範圍之內。
再參見圖3的運土設備110，供氣系統54包括多個貯氣罐，其中每個貯氣罐都連接到多個相應的管道58上。多個貯氣罐由一對擱板56支承，所述一對擱板56安裝到運土設備110的機架12對邊上。
現在參見圖5，圖5示出了
圖1的運土設備10的鏟鬥16和鏟刀14的側視圖，圖5包括三個貯氣罐作為供氣系統54，同時將運土設備10的其餘部分略去。應該理解，任何數量的貯氣罐都可以用。管道58從供氣系統54的各貯氣罐延伸，並密封式連接到一個壓力通風系統64上。壓力通風系統64包括用於密封式接收供氣系統54中每根管道58的管接頭(未示出)。壓力通風系統64使所接收的供氣系統54中的氣流穿過篩板50朝上離開鏟鬥16的底板42，如箭頭66所示。在圖5中另外示出的是一個空壓機70，所述空壓機70通過供氣管路72密封式連接到供氣系統54上，如該領域中已知的。
參見圖6，圖6示出了圖4運土設備110的鏟鬥16和鏟刀14。從供氣系統54引出的每根管道58都通過一個管接頭(未示出)，或噴嘴朝向並密封式安裝到許多孔62形成的格柵中每個孔62上，如該領域中已知的。圖6的供氣系統54還可以包括一個空壓機(未示出)，或者是操作式連接到另一個與另一裝置如拖拉機(未示出)有關的氣源上。
現在參見圖7，圖7示出了一種供氣系統的另一個實施例，所述供氣系統包括一個風扇74，如一種高速離心式風扇。由風扇74所產生的氣流通過一個導管76運送到壓力通風系統64，在此處使氣流穿過篩板50。
圖5-7的附圖僅是用於示例性的目的，並且不代表供氣系統或運土設備各元件之間相互的空間關係。例如，包括若干貯氣罐，空壓機70，管道58，供氣管路72，風扇74和導管76的供氣系統54的各種部件都不伸出鏟刀14的底部之外，因為鏟刀14的底部將穿過地面挖土。
現在參見圖8，圖8示出了
圖1中運土設備10的鏟鬥16側視圖，所述鏟鬥用一種鏟運作業收集土78。運土設備或鏟運機的操作在該領域中是眾所周知的。為了開挖土78，通過一臺拖拉機(未示出)向前牽引運土設備10，或者如果運土設備是自行式，則它向前移動並放下鏟刀14，以便接觸土78。隨著運土機10移動，從地面挖出的土78跨過鏟刀14運送，如箭頭79所示，並置於鏟鬥16中。土78還越過篩板50，在此處氣流吹向土78，如箭頭66所示。如圖8所示，氣流是用壓力通風系統64吹向土78，所述壓力通風系統64接受來自管道58的氣流。為了方便示出起見，整個供氣系統54在圖8中未示出。
在某些情況下，在鏟運作業期間，土78都不能產生足夠的力來將土78有效的裝入鏟鬥16中。例如，一旦一定量的土78已裝入鏟鬥16中，則將額外的土78裝入鏟鬥16中可能變得越來越困難，因為需要更大的力來移動已裝的土78。因此，無論是通過使所裝的土78疏鬆，通過在土78下方提供浮力，還是通過減少所裝的土78與鏟鬥16之間的摩擦，氣流接觸土78的力都使將土78裝入鏟鬥16中更為困難。在任何這些情況下，都使裝額外土78所需的力減小。儘管不同的土型可能需要改變氣流的壓力來幫助裝料，但本發明的供氣系統54可以理想地建造成輸送具有壓力為約0.345MPa-約0.689MPa，而更理想的是具有壓力為約0.448MPa-約0.621MPa的氣流。
在鏟運作業期間，氣流66可以在任何時間對準土78。例如，如果用圖7的風扇74作為供氣系統54，則在鏟運作業期間，可以通過使風扇74運轉將氣流66連續對準土78。可供選擇地，風扇74可以由運土設備10的操作人員啟動，以便在某些時刻運轉，如一旦已把預定量的土78裝入鏟鬥16中就啟動風扇運轉。儘管未示出，但風扇74可以建造成用電子開關(未示出)或任何使操作人員能在如該領域已知的鏟運作業期間啟動風扇74的任何其它系統控制。
在另一些實施例中，可以用貯氣罐作為供氣系統54，如圖5中所示。在這個實施例中，每個貯氣罐都包括適量的壓縮空氣。貯氣罐可以建造成在鏟運作業期間連續釋放壓縮空氣，以便在鏟運作業期間斷續地釋放空氣的衝擊，或者運土設備10隨操作人員的意思釋放壓縮空氣。例如，貯氣罐可以建造成斷續地依次從貯氣罐中以衝擊或脈衝形式釋放空氣，其中第一貯氣罐釋放第一空氣衝擊，然後第二貯氣罐釋放第二空氣衝擊，依此類推穿過多個貯氣罐。當隨後的貯氣罐釋放空氣時，已排放空氣的貯氣罐可以用空壓機70再充裝壓縮空氣，如圖5所示。可供選擇地，每個貯氣罐都可以建造成同時或在運土設備10隨操作人員的意思釋放壓縮空氣。應該理解，在使用單一貯氣罐的實施例中，可以用供氣系統54中的控制閥來提供脈衝式空氣衝擊。例如，可以將一排控制閥按次序點火以便在各個空氣出口，如各個噴嘴或篩板處提供脈衝空氣，或者一次對所有空氣出口點火。
對該領域的技術人員來說，很顯然，本發明在使土78更容易從鏟鬥16卸料方面具有實用性。因為在裝料期間氣流66使土78疏鬆，所以疏鬆的土78也更容易隨操作人員的意思從鏟鬥16中卸料。
現在參見圖9，圖9示出了本發明供氣系統的另一個實施例。如圖9所示，鏟鬥16底板42的一部分包括篩板50。一對空氣噴口80操作式連接到提供氣流的管道(未示出)上。儘管未示出兩個噴口80，但該領域的技術人員應該理解，可以包括任何數量的噴口80，以便使氣流橫跨鏟鬥16的整個寬度輸送到土上。還示出了一組空氣偏轉板82。空氣偏轉板82安裝成一個角度，以使用水平箭頭84示出的氣流從空氣噴口80流出，接觸空氣偏轉板82，朝上流動，如垂直箭頭86所示，並穿過篩板50。通過將空氣噴口80定位到水平射出氣流，則使空氣噴口80的開口(未示出)被土堵塞的可能性更小。
另外在圖9中示出的是一個滑板88，所述滑板88起防止空氣噴口80和空氣偏轉板82接觸土或巖石並可能被土或巖石損壞的作用。在空氣偏轉板82的最下面部分與滑板88的最上面部分之間有一個空間。所述空間使穿過篩板50落下的任何土或土粒能落在滑板上，並在滑板88與鏟刀14相對的端部退出。儘管在所述附圖中未示出，但該領域的技術人員應該理解，滑板88可以與所述本發明的其它實施例結合使用。
本發明供氣系統的另一個實施例在
圖10中示出。鏟鬥16的一部分底板包括多個槽90。如
圖10所示，各槽90在方向上傾斜，以使進入鏟鬥16的土(未示出)似乎很少在各槽90之間的空間中阻塞或結塊。各槽90可以用支承件支承在其任一端處，或者包括多個支承件(未示出)，所述多個支承件橫跨鏟鬥16的寬度支承各槽90。氣流從壓力通風系統64向上流過槽90，所述壓力通風系統64操作式連接到管道58上，所述管道58接收來自供氣系統(未示出)的氣流。在壓力通風系統64的下面部分上是一個鉸接式門92，所述鉸接式門92可以打開，以便清除通過槽90落入的任何土或土粒。還提供一個滑板88用於保護壓力通風系統64和管道58。
現在參見
圖11，
圖11還示出了本發明供氣系統的另一個實施例。
圖11示出一個可旋轉的圓筒體94，所述圓筒體94在其近端處操作式連接到管道58上。可旋轉的圓筒體94包括一個基本上穿過其中心的空心芯，其中空心的芯與管道58連通，用於讓氣流通過可旋轉的圓筒體94。可旋轉的圓筒體94還包括多個孔96，所述多個孔96用於讓氣流移出可旋轉的圓筒體94。如
圖11所示，多個孔96彼此相對設置，但對該領域的技術人員來說，很顯然，任何數量的孔96或它們在可旋轉的圓筒體94中的分布都是在本發明的範圍之內。另外，除了使用孔96之外，任何其它能使氣流離開可旋轉圓筒體94的小孔徑或其構造都是在本發明的範圍之內。可旋轉的圓筒體94可以朝箭頭98所指的方向旋轉，以便當在平土作業期間所示的氣流系統工作時，各孔96都旋轉，並且不易被土或土粒阻塞或結塊。應該理解，可旋轉的圓筒體94可以朝任一方向旋轉，或者可以振蕩，以便達到這種效果。還示出了一種滑板88，用於保護氣流系統的各部件。
該領域的技術人員應該理解，本文所述的一些實施例不打算限制本發明的範圍。在不脫離本發明範圍情況下，可以對本文所述實施例進行各種組合和修改，並且所有修改都意味著包括在本發明的範圍之內。
因此，儘管為了舉例說明本發明起見已經說明了本發明某些示例性實施例和細節，但該領域的技術人員應該很清楚，在不脫離所附權利要求所限定的本發明範圍情況下，在本文所述的本發明中，可以進行各種改變。
權利要求
1.一種運土設備，包括一個機架，所述機架具有對置的邊；至少兩個驅動行走輪，所述兩個驅動行走輪支承機架；一個鏟刀，所述鏟刀一般側向上設置在機架相對的邊之間；一個鏟鬥，所述鏟鬥具有一個底板和一對直立的側壁，其中底板的邊緣鄰近鏟刀的後邊緣；及一個供氣系統，所述供氣系統用於使氣流朝上穿過鏟鬥底板的至少一部分輸送到運土設備所運的土上，以便有利於將土裝入鏟鬥中。
2.如權利要求1所述的運土設備，其特徵在於，鏟鬥底板的至少一部分包括一個篩板。
3.如權利要求2所述的運土設備，其特徵在於，供氣系統還包括一個用於將氣流輸送到篩板的管道。
4.如權利要求1-3所述的運土設備，其特徵在於，鏟鬥底板的至少一部分包括至少一個孔。
5.如權利要求4所述的運土設備，其特徵在於，供氣系統還包括一個用於將氣流輸送到所述至少一個孔的管道。
6.如權利要求1-5其中之一所述的運土設備，其特徵在於，供氣系統包括至少一個貯氣罐，一個空壓機和/或一個風扇。
7.如權利要求1所述的運土設備，其特徵在於，供氣系統還包括一個壓力通風系統，所述壓力通風系統用於將氣流對準待用運土設備運送的土。
8.一種方法，用於將土裝入運土設備中，所述方法包括用權利要求1-7其中之一所述的運土設備運土；及引導由供氣系統所產生的氣流，使該氣流從鏟鬥的底板向上流動接觸運土設備所運的土，以便有利於將土裝入鏟鬥中。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述引導氣流包括產生脈衝空氣流並使之接觸運土設備所運的土。
10.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述引導氣流包括產生基本上連續空氣流並使之接觸運土設備運送的土。
全文摘要
公開了用於在運土設備中空氣助力裝土的裝置和方法。一種裝置的一個方面包括一個氣流源和至少一個管道，所述管道用於使氣流朝向用運土設備運送的土。還公開了一種運土設備。運土設備包括一個機架和一個鏟鬥，所述機架具有由至少兩個驅動行走輪支承的對邊，而所述鏟鬥具有一個底板和一對直立的側壁。還包括一個供氣系統，所述供氣系統用於將氣流輸送到待用運土設備運送的土。還公開了用於將土裝入運土設備的方法。
文檔編號A01B31/00GK1798895SQ200480015214
公開日2006年7月5日 申請日期2004年4月28日 優先權日2003年4月30日
發明者馬克·R·米斯金 申請人:馬克·R·米斯金