用于熨平板加热的集成发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及通过机器操作来将摊铺材料的垫料铺设在摊铺表面上的摊铺机，更具体地，涉及一种提高加热过程效率和可靠性的办法，该加热过程用于将摊铺机熨平板加热至最佳温度以便将垫料摊铺在摊铺表面上。
【背景技术】
[0002]当修建公路和停车场等时，摊铺机可将诸如沥青等摊铺材料沉积在摊铺表面上，从而形成平坦一致的车辆通行表面。建筑工地的摊铺机(例如沥青摊铺机)通常是最先进的自动工程机械，专用于接收、传送、分配、成型和部分压缩沥青材料。摊铺机接受加热至合适温度的沥青材料，使其流动甚至铺展至摊铺机前的接收漏斗。使用设置在漏斗底部的平行板条式输送机或其它类型的输送机将漏斗中的沥青材料传送至摊铺机的尾部。从漏斗传送的沥青材料通过两个相对的螺钉或铺展输送机或螺旋钻沿着预设的传送带或垫料分布，自由流动的熨平板使得沥青材料在摊铺表面上成型并压缩成为垫料。
[0003]操作者可手动控制摊铺机及其零件的运行以分散沥青材料并在摊铺表面上制造垫料。在许多摊铺机中，系统设置成自动操作并控制摊铺过程以使摊铺机稳定操作，从而保证了垫料均匀地铺设在摊铺表面上，并且避免了垫层完整性和长度方面的缺陷。自动化系统可以包括对以下进行控制:摊铺机的速度、散布沥青材料的输送机和螺旋钻的作业、熨平板的竖直定位和温度控制。可以在诸如铺设一段高速公路或停车场的铺路工作的初始设置过程期间设定控制设置。
[0004]在摊铺过程中，熨平板必须被加热，这样当熨平板通过并且压实垫料时热的摊铺材料才不会粘到底面上。熨平板具有将熨平板加热至摊铺所需要的温度的多个电加热元件。加热元件经由继电器从摊铺机的发电机接收电力。在大多数当前的摊铺机中，诸如燃气或柴油内燃机之类的动力源具有驱动泵传动的输出轴。泵传动继而驱动向摊铺机的各种系统提供气压、液压和机械动力的多个泵和/或电机。泵或电机之一驱动向熨平板加热元件提供电力的发电机。在这些应用中使用的大多数发电机提供频率随着动力源的输出轴的转速变化而变化的交流电(交流)。附加的整流电路或其他信号调节装置被设置以将发电机的输出转换为具有近似恒定频率的交流电。
[0005]如上所述，使用一串互连的组件导致电力损耗和效率降低，增加了摊铺机的操作成本。一些摊铺机装置中，动力源与发电机之间的连接更加直接。例如，美国专利申请公布号2010/0296866(2010年11月25日公开)《摊铺机和方法〃PaverandMethod，"》公开了安装在用于摊铺机机泵的取力齿轮、或者安装在摊铺机的底盘的悬架，或者安装在摊铺机的内燃机的控制台上的发电机。发电机可以通过永久传动连接件(例如皮带传动或传动轴)来驱动。然而，与以上描述相比，该公开发明没有给出摊铺机的加热元件的任何替代连接方案。
[0006]在具有上述熨平板加热装置的摊铺机的操作期间，在垫料被铺在摊铺表面上时熨平板温度被维持在所期望的水平。通常，每一个熨平板加热元件具有在接地故障的情况下跳闸以防止损坏组件的相应的断路器。当接地故障发生时，断路器跳闸，不另行向操作者发出相应加热元件没有接收电力的指示。摊铺机在熨平板的一部分冷却时继续将垫料铺设在摊铺表面上，并且只有当部分垫料由于接触部分受冷熨平板而产生了不利影响时，操作者才可能发现加热元件的故障。
[0007]由于在当前的摊铺机中，在向熨平板加热元件提供动力的过程中存在效率低和性能风险，所以需要改进对熨平板加热元件的供电和输电，并改进对接地故障情况的处理措施以将对由摊铺机铺设的垫料的不利影响减到最小。
【发明内容】
[0008]在本发明的一个方面中，公开了一种用于将摊铺材料的垫料铺设在摊铺表面上的摊铺机。摊铺机可包括牵引机和熨平板。牵引机可具有:动力源，其具有输出轴；泵驱动装置，其与动力源的输出轴连接；发电机，其与泵驱动装置集成，并与动力源的输出轴有效连接以驱动发电机的转子并产生交流电；第一功率转换器，其与发电机有效连接以接收发电机所产生的交流电，进而将交流电转换成直流电(直流)并输出直流电；以及牵引机控制器，其与发电机有效连接以接收控制信号，并与第一功率转换器有效连接以传输并接收控制信号。熨平板可包括:区域电力配电箱，其具有多个主区域主干线；以及多个熨平板加热元件，其与牵引机控制器有效连接以传输控制信号。区域电力配电箱可与牵引机控制器有效连接以传输并接收控制信号，并与第一功率转换器有效连接以从第一功率转换器接收直流电，其中，将在区域电力配电箱接收到的直流电分布在所述多个主区域主干线之间。
[0009]来自区域电力配电箱的所述多个主区域主干线中的每一个与所述多个熨平板加热元件中的对应一个有效连接，以从区域电力配电箱转移直流电，并且，所述多个熨平板加热元件产生热量以将熨平板加热至预定的摊铺温度。
[0010]在本发明的另一方面中，公开了一种用于操作摊铺机以将摊铺材料的垫料摊铺在摊铺表面上的方法。该方法可包括:将摊铺机的动力源的输出轴有效连接到发电机的输入轴以驱动发电机的转子并产生交流电，其中，发电机与摊铺机的泵驱动器集成，将来自发动机的交流电输出至第一功率转换器，在第一功率转换器将交流电转换为直流电，将直流电从第一功率转换器输出至摊铺机的熨平板的区域配电箱，将在区域配电箱接收的直流电分配至多个熨平板加热元件，以及通过从区域配电箱接收的直流电使多个熨平板加热元件发热以加热熨平板到预定的摊铺温度。
[0011 ] 其他方面由本专利的权利要求书限定。
【附图说明】
[0012]图1是摊铺机的透视图；
[0013]图2是图1的摊铺机的侧视图；
[0014]图3是在图1的摊铺机中实施的根据本发明的配电组件的示意图；以及
[0015]图4是在图1的摊铺机中实施的根据本发明的熨平板热控制组件的示意图。
【具体实施方式】
[0016]尽管下文详细阐述了多种不同实施例的【具体实施方式】，但是应当理解，法律上的保护范围由本专利结尾的权利要求书来限定。【具体实施方式】应被解释为仅仅是示例性的，并没有描述每个可能的实施例，因为就算有可能，但是描述每个可能的实施例也是不实际的。使用现代技术或者在本专利的申请日之后开发的技术能够实施大量替代的实施例，但后者仍属于权利要求书限定的的范围内。
[0017]还应当理解，除非在本文中有明确术语定义，否则均不明确或隐含地，在其一般含义在外，对术语的含义进行限制，并且这些术语也不应解释为限于根据本专利的任何段落(除了权利要求书的语言之外)中作出的任何陈述的范围内。在一定程度上，本专利末尾的权利要求书中引用的任何术语在本文中以单一意义的方式引用，这仅是为了清楚起见，以便不使读者感到混淆，并不意味着这种权利要求术语被隐含地或以其他方式限制到上述单一意义。
[0018]图1是摊铺机10的图示。虽然在附图中摊铺机10被描绘为沥青摊铺机，但本公开的控制系统可在用于任何类型的摊铺材料的任何类型的摊铺机上使用，该任何类型的摊铺材料可在摊铺表面12上形成材料层并且其中电力被供应至熨平板加热元件。摊铺机10包括牵引机14、一个或多个牵引装置18和用于容纳摊铺材料的料斗20，该牵引机14具有动力源16，例如气轮机、燃气或柴油内燃机、电机等。该牵引装置18通过传动机构(未示出)可有效地耦合到动力源16以驱动牵引装置18并推进摊铺机10。虽然在附图中牵引装置18被示出为履带，牵引装置18也可以替换为滚轮或任何其他类型的牵引装置。牵引装置18也可以是不同类型的牵引装置的组合。例如，摊铺机10可包括履带和滚轮。
[0019]摊铺机10还包括通过牵引臂24连接到牵引机14并且被拖曳在牵引机14之后的熨平板22，以将摊铺材料摊开并压实到摊铺表面12上的垫料26中。熨平板22可包括用于将摊铺材料摊开至熨平板22的侧向延伸的一个或多个螺旋钻28。此外，摊铺机10包括连接至熨平板22和/或牵引臂24的传感器框架30。传感器框架30可以包括一个或多个传感器32，其可以感测与摊铺机10的操作相关的各种参数的值，例如摊铺机10在不同位置的高度、以及摊铺材料、熨平板22和垫料26的温度。
[0020]摊铺机10还包括供一个或多个操作者使用的操作站34。操作站34包括基座36和可以安装在底座40上的操作控制台38。操作站34包括牵引机控制器或电子控制模块(ECM)42以及用于接收用户输入和向操作者显示信息的人机界面44。人机界面44可具有按钮、开关、表盘、控制杆、触摸屏以及可以允许操作者向牵引机ECM42输入命令以控制摊铺机10的各种组件的操作的其他控制装置。
[0021]摊铺机10的料斗20包含将形成为摊铺表面12上的垫料26的摊铺材料。可在摊铺机10的前部将摊铺材料从将摊铺材料运送至作业地点的卡车中倒入料斗20。参照图2，摊铺机10在料斗20的底部可包括一个或多个输送器46。输送器46可以并排设置，并沿着摊铺机10的中线在料斗20的中心附近彼此平行地延伸。料斗20 —般构造成从料斗20的侧面朝着中心供应摊铺材料，输送器46可将摊铺材料从料斗20运送至牵引机14的后部，倾倒在熨平板22前部的牵引机14的后面以及在摊铺表面12上堆成堆48(如图2的切图50所示)。当摊铺机10向前行进时，材料堆48可均匀地散布并被加热的熨平板22压紧。料斗20的外侧处的部分材料可能无法供应至输送器46，而是聚集在料斗20的侧面。把料斗的左右两侧铰接起来有助于将聚集的材料汇集在一起，这样，料斗两