用於重型挖掘設備的抑塵裝置的製作方法

2023-05-20 14:28:31

專利名稱：用於重型挖掘設備的抑塵裝置的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及抑塵設備。
背景技術：
諸如地平機、挖溝機、巖石輪(rock wheel)和振動犁(vibratory plow)的重型非公路挖掘設備用於挖掘地質物質。例如，挖溝機、振動犁和巖石輪通常用於將溝渠挖掘成諸如土壤或者巖石的地質物質。地平機通常用於掘出寬範圍的地質物質或者使寬範圍的地質 物質相對變松。例如，地平機可以用於採礦應用，以在物質由諸如前端裝載機的另一件設備移除之前使礦場(例如露天或者礦坑)中的土壤層變松。具體地，在乾燥條件下，這種重型挖掘設備可以產生大量灰塵。

發明內容
本發明總體涉及一種適於抑制一臺重型非公路挖掘設備在挖掘操作期間排放到大氣中的灰塵量的抑塵裝置。在一個實施例中，抑塵裝置適於在地平機上使用。抑塵裝置還可應用到諸如挖溝機、巖石輪和振動犁的其它類型的挖掘設備。將通過閱讀以下的詳細說明和參照相關附圖清楚地呈現這些和其它特徵和優點。將理解上述一般說明和以下詳細說明僅僅為示例性的並且不是對本發明的較寬方面的限制。


圖I是根據本發明原理的具有抑塵裝置的挖掘設備的俯視圖；圖2是圖I的挖掘設備的懸臂的側視圖，其中挖掘設備的懸臂處於不挖掘方位並且抑塵裝置的樞轉罩部件處於升起方位；圖3顯示圖2的懸臂，其中樞轉罩部件處於中間位置；圖4顯示圖2的懸臂處於下部挖掘方位，其中樞轉罩部件處於下部抑塵方位；圖5是設置在圖I的挖掘設備上的抑塵裝置的樞轉罩部件的仰視後視立體圖；圖6是設置在圖I的挖掘設備上的抑塵裝置的後俯視立體圖，樞轉罩部件的側部已經被移除以暴露由所述樞轉罩部件另外覆蓋的截割滾筒；圖7是設置在圖I的挖掘設備上的抑塵裝置的固定罩部件的後俯視立體圖；圖8是示出相對於截割滾筒處於升起高度的圖2的側部樞轉罩部件的俯視圖；圖9是顯示在罩組件的周邊的空氣進入流的示意圖；和
圖10是沿圖4的剖面線10-10截得的橫截面圖。
具體實施例方式本發明總體涉及用於在諸如非公路挖掘設備的重型設備上使用的抑塵裝置。圖I顯示了安裝在一臺具有地平機22的形式的非公路挖掘設備上的抑塵裝置20的實例。在利用地平機22的挖掘操作期間，抑塵裝置20收集由地平機20的截割滾筒24(參見圖2)產生的灰塵，從而減少發出/排出到大氣的灰塵量。仍然參照圖1，地平機22包括具有前端28的機架26，該前端與後端30相對定位。機架26具有長度L和寬度W。懸臂32在樞轉位置34處連接到機架26的後端30，該樞轉位置允許懸臂相對於機架26升起和下降。例如，樞轉位置34可以限定樞軸線36，懸臂32可以圍繞樞軸線36在上部非挖掘方位(在圖2和3示出)和下部/挖掘位置(參見圖4)之間樞轉。懸臂32從機架26的後端30向後突出。 截割滾筒24可旋轉地安裝在懸臂32的後部自由端。截割滾筒24包括大致圓柱 形切割面，多個切割齒42連接到該切割面。在挖掘期間，在截割滾筒24圍繞截割滾筒的中心軸線44同時旋轉時，懸臂32移動到圖4的挖掘位置。中心軸線橫過機架26的寬度W延伸。在特定實施例中，截割滾筒24可以通過諸如連續鏈條的驅動裝置圍繞中心軸線44旋轉，該連續鏈條由諸如液壓驅動裝置的驅動裝置驅動。鏈條在截割滾筒24的中心區域周圍延伸，使得鏈條的旋轉導致截割滾筒24旋轉。在優選實施例中，鏈條和截割滾筒24在挖掘操作期間圍繞中心軸線44沿方向46旋轉。截割滾筒24具有橫過機架26的至少大部分寬度延伸的長度。雖然附圖顯示切割齒在滾筒底部面向前，但是在實際實踐中，優選地是使齒在滾筒底部面向後，以沿方向46進行補償旋轉。安裝在地平機22上的抑塵裝置20包括由懸臂32承載的罩組件48。罩組件48包括固定罩部件50，該固定罩部件在截割滾筒24正上方的位置處被固定到懸臂32。固定罩部件50具有基本上沿截割滾筒24的整個長度延伸的長度。一個或多個真空源產生負壓力(即低於大氣壓力的壓力)，該負壓力從罩組件的內部內連續吸充滿灰塵的空氣並且將充滿灰塵的空氣運送到空氣淨化裝置。在罩內由真空產生的負壓力使外界空氣被從罩的周邊向內吸入到罩中，從而防止由截割滾筒24產生的灰塵從罩組件48的周邊洩漏。從罩組件48經由真空抽吸的空氣內的灰塵通過空氣淨化裝置(例如過濾裝置、旋風器等)被從空氣中移除。真空源和空氣淨化裝置可以被設置在機殼90內，機殼90安裝到機架26。罩組件48還包括可相對於懸臂32樞轉移動的可移動罩部件52。可移動罩部件52可以圍繞樞軸線54在不同位置之間樞轉。例如，可移動罩部件52可以移動到上升位置(在圖2顯示)和下部的抑塵位置(在圖3和4顯示)。樞軸線54基本上平行於截割滾筒24的中心軸線44。優選的是固定罩部件50和可移動罩部件52具有大致剛性、堅固的結構。在特定實施例中，這種剛性堅固的結構可以由諸如加強金屬板的材料提供。雖然圖3和4的位置被稱作「抑塵位置」，但是要理解的是抑塵系統還可以用於在圖3和圖4的位置與圖2的位置之間的中間位置的可移動罩部件52抑制灰塵。被挖掘的物質的切割深度和類型可以控制可移動罩部件52的用以提供灰塵抑制的最適當位置。抑塵裝置20還可以包括設置在固定罩部件50和可移動罩部件52之間的密封結構91 (參見圖10)。例如，為刷子60形式的密封結構被顯示安裝到固定罩部件50的後邊緣(參見圖7)。至少在可移動罩部件52處於圖4的下部抑塵位置時，刷子基本上沿固定罩部件50的整個長度延伸並且被定位成接合可移動罩部件52。可移動罩部件52包括橫過地平機22的寬度延伸並且基本上平行於截割滾筒24的後部62。當可移動罩部件52處於圖4的下部抑塵位置時，後部62通過刷子60接合。當可移動罩部件52處於圖4的下部位置時，後部62被定位在截割滾筒24的後面。可移動罩部件52還包括從後部62向前突出並且橫跨截割滾筒24和固定罩部件50的側部64和66。側部60在樞軸線54處能夠樞轉地連接到懸臂32。側部66與截割滾筒24的相應端部相對並且向外偏移。優選地，側部66從截割滾筒24的端部偏移距離D (參見圖8)。距離D提供與截割滾筒24的每一個端部相鄰的真空空氣室。真空空氣室優選地足夠大以允許灰塵通過真空源經由真空空氣室被容易地抽吸。參照圖5，抑塵裝置20還包括圍繞罩組件48周邊的至少主要部分延伸的灰塵屏蔽裝置70。如圖5所示，灰塵屏蔽裝置70包括安裝到可移動罩部件52的後部62的下部區域的後部灰塵屏障72。後部灰塵屏障72優選地沿截割滾筒24的大部分長度延伸並且基 本上平行於截割滾筒24的中心軸線44。灰塵屏蔽裝置70還包括連接到側部64、66的下部區域的側部灰塵屏障74。當可移動罩部件52處於圖4下部方位時，側部灰塵屏障74優選地隨著側部灰塵屏障74從可移動罩部件52的側部66沿向下方向延伸而從截割滾筒24的端部(參見圖8)向外形成角度。後部灰塵屏障72具有自由下端和上端。後部灰塵屏障72的上端連接到彈性構件73 (例如，一張橡膠或者類似材料)，彈性構件73連接到可移動罩部件52的後部62。彈性構件73被構造成允許後部灰塵屏障72相對於可移動罩部件52的後部62沿前-後方向更容易地移動(例如，樞轉或者彎曲)。因此，彈性構件提供限定定位在所述罩處的彎曲/樞轉位置的彈性/柔性支架，用於允許包括上端的整個後部灰塵屏障72在挖掘操作期間相對於罩組件48向前和向後移動。側部灰塵屏障74具有連接到可移動罩部件52的側部64、66的上端和自由下端。如圖10所示，側部灰塵屏障74的上端可以經由諸如有角度託架77的中間結構連接到可移動罩部件52的側部64、66。有角度託架包括以相對於彼此成斜角對準的上部和下部。上部連接到可移動罩部件52的側部64、66，而側部灰塵屏障74的上端連接到有角度託架77的下部。有角度託架77被構造成定向側部灰塵屏障74，使得側部灰塵屏障74隨著側部灰塵屏障74從側部64、66向下延伸而從側部64、66側向向外具有角度。灰塵屏蔽裝置70還可以包括從固定罩部件50的前邊緣向下延伸的前部灰塵屏障76 (參見圖6)。在所述實施例中，前部灰塵屏障76僅相鄰於截割滾筒24的端部定位，並且沒有灰塵屏障設置在截割滾筒24的中心區域的前方。在其它實施例中，前部灰塵屏障76可以沿截割滾筒24的整個長度延伸，並且前部灰塵屏障76的中心部分通過截割滾筒24的驅動鏈條的下方。在優選實施例中，當可移動罩部件52處於下部抑塵位置並且懸臂32處於圖4的挖掘位置時，灰塵屏障從罩組件48向下延伸到靠近地面的位置。在優選實施例中，由於負壓力施加到罩組件48的內部，灰塵屏障具有允許空氣向內流動通過灰塵屏障的結構。在優選實施例中，灰塵屏障與相鄰於地面相比更限制相鄰於罩組件48的氣流。例如，通過使用為刷子形式的灰塵屏障(該刷子包括刷毛，該刷毛具有緊鄰罩組件48固定在一起的固定端和與罩組件48分隔開的自由端)，與相鄰地面相比，刷毛對通過與罩組件48相鄰的灰塵屏障的流提供更多阻力。這是有利的，因為在負壓力施加到罩組件48的內部時沒有灰塵屏障，所以通過罩組件48的周邊吸入到罩組件48的內部中的進入氣流在靠近罩組件48的位置處被集中並且沒有被分布穿過罩組件48和地面之間的間隙。這通過圖9所示的氣流速度圖表被示意性地說明。當在罩組件48和地面之間提供完全敞開的間隙(例如百分之百敞開的區域Al)時，通過真空抽吸到罩內部的大多數的外界空氣流動通過高流動性區域110區域。高流動性區域110被限制到罩組件48的底部的幾英寸內的空間。例如，空氣速度曲線VI顯示局部高流動性區域110處的高空氣速度和對於罩底部與地面之間的間隙的其餘部分為零或者大約為零的空氣速度。當灰塵屏障從罩向下延伸時，通過使用提供逐漸減小的阻力以使氣流通過的灰塵屏障，氣流可以被更均勻地分布穿過罩底部和地面之間的整個間隙。例如，當灰塵屏障向下延伸時，灰塵屏障在開口區中提供逐漸增加的阻力(如曲線A2所示)，從而提供穿過罩和地面之間的整個間隙的更均勻分布的流(如速度曲線V2所示)O還有效地是，當截割滾筒沿方向46圍繞軸線44旋轉時，截割滾筒24使挖掘物質 沿前後方向在滾筒24下方移動。由於所述物質/碎屑通過滾筒被強迫向後，所以可能會影響後部灰塵屏障72。為了減少破壞灰塵屏障72的可能性，後部灰塵屏障72優選地具有允許通過截割滾筒產生的碎屑通過該後部灰塵屏障的結構。換句話說，灰塵屏障優選地在由截割滾筒產生的碎屑之前。如上所述，具有相鄰罩組件固定的上端和自由下端的刷子適於允許這種碎屑通過該刷子而不會損壞刷毛。在刷毛的上端和罩組件48之間提供柔性支架(例如彈性構件73)還幫助限制由於碎屑引起的對灰塵屏障的破壞。通過在罩周邊分布進氣區域，收集灰塵的能力被加強。如上所述，可以通過使用諸如尼龍長絲刷的刷子實現被分布的區域。柔性刷子被密封地封裝在與罩組件相鄰的安裝位置並且橫過刷子的長度被逐漸分開。這種分開建立了分布開口並且因此建立了灰塵屏蔽可變區域。該可變區域建立了改進的空氣速度曲線，該曲線與不具有可變區域的罩相比允許更寬的灰塵收集區域。刷子還是柔性的以允許改變挖掘設備的切割深度。因為刷毛相鄰罩裝置更緊密地封裝，所以與刷毛沒有被緊密封裝的刷毛下端附近相比，能夠具有用於使空氣通過的更小的區域。為了允許碎屑通過以及為了提供通過灰塵屏障的氣流的更均勻的分布，對於灰塵屏障優選的是具有至少15英寸或者大約19英寸的高度H。在所述實施例中，灰塵屏障由兩排平行刷毛形成。所述兩排刷毛可以包括具有面向罩組件的內側的內排刷毛92和具有面向外部環境的外側的外排刷毛94。在內排刷毛和外排刷毛之間可以提供間隙95。刷毛的上端可以被固定到安裝軌道，該安裝軌道接著被固定到諸如託架(例如託架77)或者彈性支架(例如彈性構件73)的中間結構。在一個實施例中，刷毛可以由諸如具有在O. 9到1.4克/立方釐米範圍內或者大約為I. 15克/立方釐米的密度的尼龍的聚合材料製成。在特定實施例中，刷毛中的每一個都可以具有在O. 02-0. 05英寸的範圍內、或者在O. 025-0. 045英寸的範圍內、或者在O. 030-0. 040英寸的範圍內的直徑。在特定實施例中，刷毛可以以每英寸20-50個刷毛、或者每英寸25-45個刷毛、或者每英寸30-40個刷毛的密度被封裝。側部灰塵屏障74從截割滾筒24向外形成角度，以防止側部灰塵屏障在挖掘操作期間被截割滾筒接觸。在特定實施例中，固定罩部件50的側邊緣可以包括墊片91，所述墊片接合可移動罩部件52的側部66，以在固定罩部件50和可移動罩部件52的側部66之間提供密封。抑塵裝置20還包括安裝在機架26的最前端的真空機殼和空氣淨化機殼90兩個機殼。機殼90被平臺100分開。每一個機殼90都包括空氣淨化裝置和真空源。在一個實施例中，與每一個機殼90相對應的真空源可以產生至少2500每分鐘立方英尺的氣流流量。剛性真空管120從機殼90沿機架26的長度的一部分延伸。柔性真空軟管122連接到剛性真空管120並延伸到提供分支位置126的另外的剛性部分124。柔性真空軟管122橫過懸臂32的樞軸線36延伸以在懸臂的樞轉期間限制柔性軟管122移動。單獨的柔性真空軟管128從分支位置126被布置成設置在固定罩部件50上的四個單獨的真空孔130。真空孔130與罩組件48的內部流體連通。柔性真空軟管和剛性真空管協作以限定基本上沿地平機22的整個長度從罩組件48延伸到位於地平機22的最前端的機殼90的真空管道。在一個實施例中，截割滾筒24具有至少12英尺的長度和68英寸的直徑，當在抑塵方O位中時，罩限定大約144英尺的外周邊長度，並且真空機殼和過濾機殼90中的每一 個提供至少2500每分鐘立方英尺的真空氣流流量。因此，每英尺長度的截割滾筒的至少416每分鐘立方英尺的真空氣流流量通過真空源被提供到罩組件48。此外，罩組件的每一直線英尺的周邊的至少113每分鐘立方英尺的真空氣流流量通過真空源被提供到罩組件48。當罩組件處於抑塵方位時，罩組件的周邊是沿著罩組件的前側、後側、左側和右側測量的組合距離。在使用地平機22時，懸臂32被下降以將滾筒24放置在需要的切割深度，同時滾筒圍繞滾筒24的中心軸線44沿方向46同時旋轉。然後，地平機22沿向前的方向移動，從而使截割滾筒24挖掘具有等於截割滾筒24的長度的寬度的物質層。當該挖掘發生時，罩組件48被定位在圖4的下部抑塵位置，同時機殼90從罩組件48內同時抽吸空氣，從而在罩組件48內提供負壓力。通過機殼90提供的負壓力使空氣被抽吸通過抑塵裝置的下部灰塵屏障，從而替換從罩組件內部通過真空管道抽吸到機殼90的空氣。當空氣從罩組件被抽吸並抽吸到真空管道中時，通過截割滾筒24產生的灰塵由經由真空管道從罩組件排出到機殼90的空氣承載。灰塵被過濾或者另外被從機殼90內的氣流被移除。在灰塵已經被從氣流移除之後，灰塵可以被收集在容器中或被沉積在地面上。在挖掘期間，灰塵屏蔽裝置幫助保持進入的空氣大致均勻地流動通過罩組件48和地面之間的間隙，並且還允許碎屑在不損壞抑塵裝置的情況下通過抑塵裝置。
權利要求
1.一種非公路挖掘設備，包括 機架，所述機架具有從該機架的前端延伸到後端的長度，所述機架還具有垂直於所述長度定向的覽度； 懸臂，所述懸臂能夠樞軸地連接到所述機架的後端； 切割部件，所述切割部件被安裝到所述懸臂； 罩結構，所述罩結構至少部分地覆蓋所述切割部件； 真空源，所述真空源與所述罩結構的內部流體連通，用於從所述罩結構的內部抽吸包含灰塵的空氣； 空氣淨化器，所述空氣淨化器從通過所述真空源從所述罩結構的內部抽吸的空氣中去除灰塵；和 灰塵屏障，所述灰塵屏障從所述罩結構向下突出，所述灰塵屏障沿著所述罩結構的周邊的至少一部分延伸，並且所述灰塵屏障具有結構，所述結構在通過所述切割部件產生的碎屑之前並且對通過所述灰塵屏障的向內氣流提供隨著所述灰塵屏障從所述罩結構向下延伸而逐漸減小的限制。
2.根據權利要求I所述的非公路挖掘設備，其中，所述灰塵屏障包括刷子結構，所述刷子結構具有刷毛，所述刷毛具有連接的上端和自由下端。
3.根據權利要求2所述的非公路挖掘設備，其中，所述刷毛具有至少15英寸的長度。
4.根據權利要求I所述的非公路挖掘設備，其中，所述灰塵屏障包括從所述切割部件向後定位的後部，所述灰塵屏障的後部與所述切割部件的可旋轉部分的切割面相對，所述切割部件的所述可旋轉部分包括安裝在切割面處的切割齒，所述灰塵屏障的後部沿著所述機架的寬度在一個方向上延伸，並且，其中當所述切割部件的所述可旋轉部分相對於所述懸臂旋轉時，所述切割部件的所述可旋轉部分圍繞沿所述機架的寬度延伸的軸線移動。
5.根據權利要求4所述的非公路挖掘設備，其中，所述灰塵屏障還包括側部，所述側部從所述灰塵屏障的後部向前延伸並且與所述切割部件的側部相對。
6.根據權利要求5所述的非公路挖掘設備，其中，隨著所述灰塵屏障的側部從所述罩結構向下延伸，所述灰塵屏障的側部相對於所述切割部件的側部向外形成角度。
7.根據權利要求5所述的非公路挖掘設備，其中，所述灰塵屏障的側部連接到所述罩結構的側部，並且其中所述罩結構的側部的內表面相對並且與所述切割部件的側部間隔開至少12英寸，從而在所述罩結構的側部和所述切割部件的側部之間限定真空室。
8.根據權利要求I所述的非公路挖掘設備，其中，所述真空源產生至少5000每分鐘立方英尺的氣流流量。
9.根據權利要求I所述的非公路挖掘設備，其中，所述真空源和所述空氣淨化器位於所述機架的前端。
10.根據權利要求9所述的非公路挖掘設備，其中，所述真空源包括安裝在所述機架的前端的第一真空源和第二真空源，所述第一真空源和所述第二真空源被平臺分開。
11.根據權利要求I所述的非公路挖掘設備，其中，所述切割部件包括地平機截割滾筒，所述截割滾筒具有延伸穿過所述機架的大部分寬度的長度，所述截割滾筒能夠圍繞橫過所述機架的寬度延伸的中心軸線旋轉。
12.根據權利要求11所述的非公路挖掘設備，其中，所述截割滾筒包括大約68英寸的切割直徑和大約12英尺的長度，並且其中所述真空源對每英尺長度的所述截割滾筒提供至少416每分鐘立方英尺的真空氣流流量。
13.根據權利要求I所述的非公路挖掘設備，其中，罩結構限定周邊，並且其中所述真空源對於每英尺長度的所述周邊提供至少113每分鐘立方英尺的真空氣流流量。
14.根據權利要求11所述的非公路挖掘設備，其中，所述灰塵屏障包括從所述截割滾筒向後定位的後部，所述灰塵屏障的後部沿著所述截割滾筒的長度延伸並且與所述截割滾筒的切割面相對。
15.根據權利要求14所述的非公路挖掘設備，其中，所述灰塵屏障還包括側部，所述側部從所述灰塵屏障的後部向前延伸並且與所述截割滾筒的相對端部相對。
16.根據權利要求15所述的非公路挖掘設備，其中，隨著所述灰塵屏障的側部從所述罩結構向下延伸，所述灰塵屏障的側部相對於所述截割滾筒的端部向外形成角度。
17.根據權利要求15所述的非公路挖掘設備，其中，所述灰塵屏障的側部連接到所述罩結構的側部，並且其中所述罩結構的側部的內表面相對並且與所述截割滾筒的端部分隔開至少12英寸，從而在所述罩結構的側部和所述截割滾筒的側部之間限定真空室。
18.根據權利要求4或者14所述的非公路挖掘設備，其中，所述灰塵屏障的後部由具有刷毛的刷子結構限定，所述刷毛具有自由下端和通過彈性支架連接到所述罩結構的固定上端。
19.根據權利要求4-18中任一項所述的非公路挖掘設備，其中，所述灰塵屏障包括具有刷毛的刷子結構，所述刷毛具有固定上端和自由下端，所述刷毛具有至少15英寸的長度。
20.根據權利要求19所述的非公路挖掘設備，其中，所述刷毛被布置成平行的內排和夕卜排。
全文摘要
本發明公開了一種挖掘設備。該挖掘設備包括機架，機架具有從機架的前端延伸到後端的長度。該機架還具有垂直於長度定向的寬度。懸臂能夠樞軸地連接到機架的後端。切割部件被安裝到懸臂。罩結構至少部分地覆蓋切割部件。真空源與罩結構的內部流體連通，用於從罩結構的內部抽吸包含灰塵的空氣。過濾器過濾通過真空源從罩結構的內部抽吸的空氣。灰塵屏障從罩結構向下突出並且沿罩結構的周邊的至少一部分延伸。灰塵屏障具有結構，所述結構在通過切割部件產生的碎屑之前並且對通過灰塵屏障的向內氣流提供隨著灰塵屏障從罩結構向下延伸而逐漸減小的限制。
文檔編號E02F3/78GK102884252SQ201080066614
公開日2013年1月16日 申請日期2010年3月5日 優先權日2010年3月5日
發明者大衛·威廉·吉夫特, 詹姆斯·撒迪厄斯·施密特, 馬克·庫珀 申請人:維米爾製造公司