空气助力装载铲运机及空气助力装载方法

专利名称：空气助力装载铲运机及空气助力装载方法
技术领域：
本发明一般涉及一种设备，所述设备用于通过从一个场所的地表面取土并将土运到一个新场所来改良地表面。更具体地说，本发明涉及运土设备，所述运土设备包括一个铲斗和一个系统，所述铲斗接收从地面取出的土，而所述系统帮助将土装入所述铲斗中。
背景技术：
本发明涉及的一般类型铲运机和其它运土设备是已知的。运土铲运机的一些代表性例子包括，但不限于，在Miskin所申请的美国专利Nos.4,383,380、4,388,769、4,398,363、4,553,608和6,347,670中所公开的铲运机。一种典型的铲运机包括一个机架，所述机架具有一个前端，两个对置的边及至少两个连接到对置边上的轮。一个用于装从地面取出的土的铲斗连接到机架上。铲斗包括一个底板，两个对置的侧壁，一个敞开的前面和一个敞开的顶部。一个平铲位于铲斗底板的前面边缘附近，用于当运土设备在地面上向前移动时，将地面开挖到预定的深度。将平铲从地面挖出的土收集到铲斗中。当铲斗充满土时，铲运机就运送到另一个堆积土的场所。
土用不同方式从铲运机的铲斗中取出。例如，已知有后移式铲运机，清扫式铲运机，底开式自卸铲运机和自卸铲运机。例如，顶杆式铲运机具有一个活动的壁或者顶杆组件，所述顶杆组件把土推出铲斗。一种顶杆式铲运机的一个例子在转让给Harvey Mfg.Corp.的美国专利No.6,041,528中已公开。清扫式铲运机的一个例子是一种升降式铲运机，所述升降式铲运机通过横跨铲斗的底板移动铲斗底部的构件或条板将收集在铲斗中的土卸出。一种示例性的清扫式铲运机在转让给Westinghouse Air Brake Company的美国专利No.3,934,360中已公开。在一种底开式自卸铲运机中，铲运机的铲斗倾斜，以便将土倒出铲斗的敞开端。牵引式底部自卸铲运机的一些例子包括本文所述由Miskin申请的美国专利Nos.4,383,380、4,388,769、4,398,363、4,553，608和6,347,670中所公开的施工铲运机。
一种牵引式铲运机或运土设备具有一个细长的牵引杆，所述牵引杆安装到机架上。牵引杆可以连接到一个牵引铲运机或运土设备的拖拉机上。牵引杆可以连接到一个具有牵引装置的拖拉机上，或者可以包括一个所谓的刚性鹅颈上，所述刚性鹅颈枢轴旋转并安装到拖拉机上。可供选择地，铲运机可以包括一个前“手推车”轮组，或者可以安装到一个分开的手推车上，所述手推车安装到拖拉机上。另一些铲运机或另一些运土设备是自行式的。
当铲运机或运土设备在地面上向前移动并且平铲放下时，平铲开挖土并将土输送到铲斗上。土在平铲的上表面上行进并进入铲斗。然而，由于各种原因，在将土输送到铲斗期间可能妨碍将土收集在铲斗中，并防止新挖的土贮存在铲斗中。例如，当铲运机或运土设备在干的条件下或在粉状土中工作时，随着铲斗灌装，所收集的土可能聚焦成一种疏松材料块。疏松材料块可以难以用另外的松土取代，同时防止新挖的土进入铲斗。另一个问题可能是在从铲斗卸土时产生，因为土可能一起粘附到铲斗或土块上，以致阻碍收集的土离开铲斗。
因此，需要有一种装置或改进的运土设备，使土能进出铲运机或运土设备，而同时在铲运或卸料作业期间减少堵塞。
发明公开本发明包括用于在运土或落地设备中空气助力装土的装置。装置包括一个气流源和至少一个导管，所述导管用于将空气对准用运土或落地设备所运的土处。装置可以建造成操作式连接于运土或落地设备上。
本发明还包括一种运土或落地式设备，所述运土或落地式设备包括一个具有相对边的机架。机架用至少两个驱动行走轮支承。一种铲刀一般可以在侧向上设置在机架的两个对边之间。运土或落地式设备还包括一个铲斗，所述铲斗具有一个底板，一个壁和一对直立的侧壁。铲斗这样就位，以使底板的边缘靠近铲刀的后边缘。在某些实施例中，铲刀可以直接安装到铲斗边缘上，而不是安装到机架上。运土或落地式设备还包括一个气流系统，所述气流系统用于将气流输送到用运土或落地式设备所运的土上。
本发明还针对一种方法，所述方法用于将土装在运土或落地式设备中。方法包括提供一种运土设备，所述运土设备包括一个铲刀，一个铲斗和一个气流系统。方法还包括用运土设备挖土，并将气流导引以便与用运土设备所挖的土接触。
附图简介该领域的技术人员应该理解，各附图中所示的元件都不是按比例绘出，而仅是用于举例说明的目的。通过参见下面本发明的详细说明，所附权利要求和本文的若干附图，可以更清楚地理解本发明的性质，及本发明的另一些实施例，其中


图1是本发明一种运土设备的透视图；图2是
图1中运土设备的顶视图；图3是本发明运土设备另一个实施例的顶视图；图4是本发明运土设备还有另一个实施例的顶视图；图5是
图1中运土设备一个铲斗和供气系统侧视图；图6是图4中一个铲斗和供气系统的侧视图；图7是本发明运土设备另一个实施例的铲斗和供气系统侧视图；图8是在铲运作业期间向前移动的运土设备一个实施例铲斗和供气系统侧视图；图9是本发明运土设备另一个实施例的铲斗和供气系统侧视图；
图10是本发明运土设备另一个实施例的铲斗和供气系统侧视图；
图11是本发明运土设备另一个实施例的铲斗和供气系统侧视图。
实施本发明的最佳方式本发明一般涉及一种设备，所述设备用于从一个场所的地表面取土并将所取的土移到一个新的场所来修整地表面。更具体地说，设备涉及运土铲运机，所述运土铲运机包括一个机架，所述机架由至少两个轮子承载；一个铲刀，所述铲刀连接到所述机架上；及一个铲斗，所述铲斗安装到机架上并位于铲刀附近，以便铲斗装入由刮板开挖的土。在下面详细说明中，一个气流系统操作式连接到运土铲运机上，以便使气流对准运土铲运机所运的土处。
对该领域的技术人员来说，很显然，本文所述的一些实施例是举例说明，不打算如此限制本发明，其范围如所附权利要求的范围。该领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明范围的情况下，对本文所提供的一些实施例可以进行各种组合或改进。例如，本文所述的运土或落地设备，运土或落地设备中用于空气助力装土的装置及方法，尽管适合于使空气对准本文所述运土铲运机所运的土，但也适合用于将气流对准任何运土设备所运的土。
现在参见
图1，
图1用标号10示出了一种运土设备的透视图，所述运土设备包括本发明的一种用于空气助力装土的装置。可以与本发明用于空气助力装土的装置结合使用的运土设备一些代表性例子，毫无限制地包括由Miskin所提出的美国专利Nos.4,383,380、4,388,769、4,398,363、4,553,608及6,347,670中所公开的铲运机。很显然，用于本发明空气助力装土的装置可以建造成操作式连接到除了Miskin专利所公开的铲运机之外的任何牵引式铲运机、自行式铲运机、后移式铲运机、清扫式铲运机、底开式铲运机或者自卸铲运机上，所述后移式铲运机包括在铲斗中的一个活动壁或顶杆组件，所述活动壁或顶杆组件把土推出铲斗，所述清扫式铲土机包括至少一个铲斗底板的活动分段，所述活动分段把土转移出铲斗，所述底开式铲运机或自卸铲运机包括一个铲斗，所述铲斗建造成将土倾卸和翻倒出铲斗。
如
图1所示，运土设备10包括一个机架12，一个铲刀14，一个铲斗16，一个挡板18，一个牵引杆20和至少两个驱动行走轮22。机架12包括第一和第二分别对置的侧面构件24和26。第一侧面构件24具有第一端28和第二端30，而第二侧面构件26具有第一端32和第二端34。第一侧面构件24的第一端28与第二侧面构件26的第一端32通过一个前面构件36相互接合，而第一和第二侧面构件24和26的第二端30和34安装到一个托架上，所述托架一般用标号38表示。
铲刀14安装到机架12上，并一般在侧向上设置在机架12分别对置的第一和第二侧面构件24和26之间。在所示实施例中，铲刀14接合到第一侧面构件24的底部37和第二侧面构件26的底部(未示出)上。铲刀14安装到机架12的一部分40和机架12(未示出)的部分上，所述部分40从第一侧面构件24向下延伸，而所述机架未示出的部分从第二侧面构件26向下延伸。在另一些实施例中，铲刀14可以安装到铲斗16上，并且很显然，铲刀14可以用该领域技术人员已知的任何方式接合到运土设备10上。
在所示的实施例中，铲斗16包括一个底板42，一个直立的后壁44及两个直立的侧壁46和48。为了让由本发明用于空气助力装料的装置所产生的气流穿过底板42，铲斗16底板42的一部分可以包括一个筛板50。筛板50可以包括一个整体筛板或多个筛板分段。筛板50让气流向上流动离开铲斗16的底板42，并接触由运土设备10所运的土。
再参见
图1，用于空气助力装料的装置包括一个产生气流的供气系统54。本发明的供气系统54意思是指包括产生一股气流的任何系统，如一种高压空气源或一种使空气移动的装置。由本发明供气系统54所产生的气流具有足够的速度和体积，以便基本上防止污物落入气流或产生气流的供气系统54中。气流通过一根管道58如空气管路转移到筛板50上。在所示实施例中，供气系统54包括一个灌装压缩空气的贮气罐。贮气罐可以通过一个搁板56安装到运土设备10上，如
图1所示，或者可以应用任何已知的装置来支承供气系统54。例如，贮气罐可以安装在一个牵引拖拉机上而不是直接安装到运土设备10上；这种拖拉机安装的贮气罐可以用作牵引式铲运机的平衡重量。贮气罐中的压缩空气可以由一个与运土设备10有关的空压机(未示出)或一个供气管路(未示出)供应，所述供气管路(未示出)可以连接到一个外部空压机，如与拖拉机(未示出)有关的空压机上。
现在参见图2，图2示出了
图1运土设备10的顶视图。筛板50包括铲斗16底板42的一部分(
图1)，所述底板42的一部分位于铲刀14附近。在运土设备的另一个实施例110中，筛板50可以包括基本上是铲斗16水平底板42的整个表面积，如图3中所示。在运土设备的另一个实施例210中，可以用一种具有许多孔形成格栅的薄板60，来使气流向上离开铲斗16的底板42，如图4中所示。许多孔62形成的格栅除了覆盖铲刀14附近铲斗16的部分水平底板42之外，可以包括铲斗16水平底板42的基本上是整个表面(未示出)。
在图4的实施例中，铲斗16底板42中的每个孔62都可以装配一个喷嘴(未示出)。每个喷嘴都可以操作式连接到管道58上，以便将气流输送到每个喷嘴中。在另一个实施例中，每个喷嘴都可以与一个管件连通，所述管件操作式连接到管道58上，以便将气流输送到喷嘴。各喷嘴是可伸缩式喷嘴，所述可伸缩式喷嘴当处于收缩位置时，与铲斗16的底板42齐平，或者从所述底板42中凹进，或者形成土可以流过的平滑表面。然后各喷嘴可以“弹起”，以便露出空气出口并在使用时让气流由其穿过。该领域技术人员已知的任何合适的用于气流可供选择的喷嘴，如不可伸缩的喷嘴，都可以使用，并且都属于本发明的范围之内。
再参见图3的运土设备110，供气系统54包括多个贮气罐，其中每个贮气罐都连接到多个相应的管道58上。多个贮气罐由一对搁板56支承，所述一对搁板56安装到运土设备110的机架12对边上。
现在参见图5，图5示出了
图1的运土设备10的铲斗16和铲刀14的侧视图，图5包括三个贮气罐作为供气系统54，同时将运土设备10的其余部分略去。应该理解，任何数量的贮气罐都可以用。管道58从供气系统54的各贮气罐延伸，并密封式连接到一个压力通风系统64上。压力通风系统64包括用于密封式接收供气系统54中每根管道58的管接头(未示出)。压力通风系统64使所接收的供气系统54中的气流穿过筛板50朝上离开铲斗16的底板42，如箭头66所示。在图5中另外示出的是一个空压机70，所述空压机70通过供气管路72密封式连接到供气系统54上，如该领域中已知的。
参见图6，图6示出了图4运土设备110的铲斗16和铲刀14。从供气系统54引出的每根管道58都通过一个管接头(未示出)，或喷嘴朝向并密封式安装到许多孔62形成的格栅中每个孔62上，如该领域中已知的。图6的供气系统54还可以包括一个空压机(未示出)，或者是操作式连接到另一个与另一装置如拖拉机(未示出)有关的气源上。
现在参见图7，图7示出了一种供气系统的另一个实施例，所述供气系统包括一个风扇74，如一种高速离心式风扇。由风扇74所产生的气流通过一个导管76运送到压力通风系统64，在此处使气流穿过筛板50。
图5-7的附图仅是用于示例性的目的，并且不代表供气系统或运土设备各元件之间相互的空间关系。例如，包括若干贮气罐，空压机70，管道58，供气管路72，风扇74和导管76的供气系统54的各种部件都不伸出铲刀14的底部之外，因为铲刀14的底部将穿过地面挖土。
现在参见图8，图8示出了
图1中运土设备10的铲斗16侧视图，所述铲斗用一种铲运作业收集土78。运土设备或铲运机的操作在该领域中是众所周知的。为了开挖土78，通过一台拖拉机(未示出)向前牵引运土设备10，或者如果运土设备是自行式，则它向前移动并放下铲刀14，以便接触土78。随着运土机10移动，从地面挖出的土78跨过铲刀14运送，如箭头79所示，并置于铲斗16中。土78还越过筛板50，在此处气流吹向土78，如箭头66所示。如图8所示，气流是用压力通风系统64吹向土78，所述压力通风系统64接受来自管道58的气流。为了方便示出起见，整个供气系统54在图8中未示出。
在某些情况下，在铲运作业期间，土78都不能产生足够的力来将土78有效的装入铲斗16中。例如，一旦一定量的土78已装入铲斗16中，则将额外的土78装入铲斗16中可能变得越来越困难，因为需要更大的力来移动已装的土78。因此，无论是通过使所装的土78疏松，通过在土78下方提供浮力，还是通过减少所装的土78与铲斗16之间的摩擦，气流接触土78的力都使将土78装入铲斗16中更为困难。在任何这些情况下，都使装额外土78所需的力减小。尽管不同的土型可能需要改变气流的压力来帮助装料，但本发明的供气系统54可以理想地建造成输送具有压力为约0.345MPa-约0.689MPa，而更理想的是具有压力为约0.448MPa-约0.621MPa的气流。
在铲运作业期间，气流66可以在任何时间对准土78。例如，如果用图7的风扇74作为供气系统54，则在铲运作业期间，可以通过使风扇74运转将气流66连续对准土78。可供选择地，风扇74可以由运土设备10的操作人员启动，以便在某些时刻运转，如一旦已把预定量的土78装入铲斗16中就启动风扇运转。尽管未示出，但风扇74可以建造成用电子开关(未示出)或任何使操作人员能在如该领域已知的铲运作业期间启动风扇74的任何其它系统控制。
在另一些实施例中，可以用贮气罐作为供气系统54，如图5中所示。在这个实施例中，每个贮气罐都包括适量的压缩空气。贮气罐可以建造成在铲运作业期间连续释放压缩空气，以便在铲运作业期间断续地释放空气的冲击，或者运土设备10随操作人员的意思释放压缩空气。例如，贮气罐可以建造成断续地依次从贮气罐中以冲击或脉冲形式释放空气，其中第一贮气罐释放第一空气冲击，然后第二贮气罐释放第二空气冲击，依此类推穿过多个贮气罐。当随后的贮气罐释放空气时，已排放空气的贮气罐可以用空压机70再充装压缩空气，如图5所示。可供选择地，每个贮气罐都可以建造成同时或在运土设备10随操作人员的意思释放压缩空气。应该理解，在使用单一贮气罐的实施例中，可以用供气系统54中的控制阀来提供脉冲式空气冲击。例如，可以将一排控制阀按次序点火以便在各个空气出口，如各个喷嘴或筛板处提供脉冲空气，或者一次对所有空气出口点火。
对该领域的技术人员来说，很显然，本发明在使土78更容易从铲斗16卸料方面具有实用性。因为在装料期间气流66使土78疏松，所以疏松的土78也更容易随操作人员的意思从铲斗16中卸料。
现在参见图9，图9示出了本发明供气系统的另一个实施例。如图9所示，铲斗16底板42的一部分包括筛板50。一对空气喷口80操作式连接到提供气流的管道(未示出)上。尽管未示出两个喷口80，但该领域的技术人员应该理解，可以包括任何数量的喷口80，以便使气流横跨铲斗16的整个宽度输送到土上。还示出了一组空气偏转板82。空气偏转板82安装成一个角度，以使用水平箭头84示出的气流从空气喷口80流出，接触空气偏转板82，朝上流动，如垂直箭头86所示，并穿过筛板50。通过将空气喷口80定位到水平射出气流，则使空气喷口80的开口(未示出)被土堵塞的可能性更小。
另外在图9中示出的是一个滑板88，所述滑板88起防止空气喷口80和空气偏转板82接触土或岩石并可能被土或岩石损坏的作用。在空气偏转板82的最下面部分与滑板88的最上面部分之间有一个空间。所述空间使穿过筛板50落下的任何土或土粒能落在滑板上，并在滑板88与铲刀14相对的端部退出。尽管在所述附图中未示出，但该领域的技术人员应该理解，滑板88可以与所述本发明的其它实施例结合使用。
本发明供气系统的另一个实施例在
图10中示出。铲斗16的一部分底板包括多个槽90。如
图10所示，各槽90在方向上倾斜，以使进入铲斗16的土(未示出)似乎很少在各槽90之间的空间中阻塞或结块。各槽90可以用支承件支承在其任一端处，或者包括多个支承件(未示出)，所述多个支承件横跨铲斗16的宽度支承各槽90。气流从压力通风系统64向上流过槽90，所述压力通风系统64操作式连接到管道58上，所述管道58接收来自供气系统(未示出)的气流。在压力通风系统64的下面部分上是一个铰接式门92，所述铰接式门92可以打开，以便清除通过槽90落入的任何土或土粒。还提供一个滑板88用于保护压力通风系统64和管道58。
现在参见
图11，
图11还示出了本发明供气系统的另一个实施例。
图11示出一个可旋转的圆筒体94，所述圆筒体94在其近端处操作式连接到管道58上。可旋转的圆筒体94包括一个基本上穿过其中心的空心芯，其中空心的芯与管道58连通，用于让气流通过可旋转的圆筒体94。可旋转的圆筒体94还包括多个孔96，所述多个孔96用于让气流移出可旋转的圆筒体94。如
图11所示，多个孔96彼此相对设置，但对该领域的技术人员来说，很显然，任何数量的孔96或它们在可旋转的圆筒体94中的分布都是在本发明的范围之内。另外，除了使用孔96之外，任何其它能使气流离开可旋转圆筒体94的小孔径或其构造都是在本发明的范围之内。可旋转的圆筒体94可以朝箭头98所指的方向旋转，以便当在平土作业期间所示的气流系统工作时，各孔96都旋转，并且不易被土或土粒阻塞或结块。应该理解，可旋转的圆筒体94可以朝任一方向旋转，或者可以振荡，以便达到这种效果。还示出了一种滑板88，用于保护气流系统的各部件。
该领域的技术人员应该理解，本文所述的一些实施例不打算限制本发明的范围。在不脱离本发明范围情况下，可以对本文所述实施例进行各种组合和修改，并且所有修改都意味着包括在本发明的范围之内。
因此，尽管为了举例说明本发明起见已经说明了本发明某些示例性实施例和细节，但该领域的技术人员应该很清楚，在不脱离所附权利要求所限定的本发明范围情况下，在本文所述的本发明中，可以进行各种改变。
权利要求
1.一种运土设备，包括一个机架，所述机架具有对置的边；至少两个驱动行走轮，所述两个驱动行走轮支承机架；一个铲刀，所述铲刀一般侧向上设置在机架相对的边之间；一个铲斗，所述铲斗具有一个底板和一对直立的侧壁，其中底板的边缘邻近铲刀的后边缘；及一个供气系统，所述供气系统用于使气流朝上穿过铲斗底板的至少一部分输送到运土设备所运的土上，以便有利于将土装入铲斗中。
2.如权利要求1所述的运土设备，其特征在于，铲斗底板的至少一部分包括一个筛板。
3.如权利要求2所述的运土设备，其特征在于，供气系统还包括一个用于将气流输送到筛板的管道。
4.如权利要求1-3所述的运土设备，其特征在于，铲斗底板的至少一部分包括至少一个孔。
5.如权利要求4所述的运土设备，其特征在于，供气系统还包括一个用于将气流输送到所述至少一个孔的管道。
6.如权利要求1-5其中之一所述的运土设备，其特征在于，供气系统包括至少一个贮气罐，一个空压机和/或一个风扇。
7.如权利要求1所述的运土设备，其特征在于，供气系统还包括一个压力通风系统，所述压力通风系统用于将气流对准待用运土设备运送的土。
8.一种方法，用于将土装入运土设备中，所述方法包括用权利要求1-7其中之一所述的运土设备运土；及引导由供气系统所产生的气流，使该气流从铲斗的底板向上流动接触运土设备所运的土，以便有利于将土装入铲斗中。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述引导气流包括产生脉冲空气流并使之接触运土设备所运的土。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述引导气流包括产生基本上连续空气流并使之接触运土设备运送的土。
全文摘要
公开了用于在运土设备中空气助力装土的装置和方法。一种装置的一个方面包括一个气流源和至少一个管道，所述管道用于使气流朝向用运土设备运送的土。还公开了一种运土设备。运土设备包括一个机架和一个铲斗，所述机架具有由至少两个驱动行走轮支承的对边，而所述铲斗具有一个底板和一对直立的侧壁。还包括一个供气系统，所述供气系统用于将气流输送到待用运土设备运送的土。还公开了用于将土装入运土设备的方法。
文档编号A01B31/00GK1798895SQ200480015214
公开日2006年7月5日 申请日期2004年4月28日 优先权日2003年4月30日
发明者马克·R·米斯金 申请人:马克·R·米斯金