大量材料运输系统的制作方法

专利名称：大量材料运输系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种大量材料的运输系统，像是例如含矿物质的矿砂、煤、矿砂、木
片、谷粒、土壤和相似的颗粒材料。该系统能运送大量材料经过少于数公里的距离(短运
程)。其可预期该系统能运送大量材料经过大于100公里的距离(长运程)。 本发明的大量材料的运输系统为一连续性的铰链式轨道在一管体中的型态(之
后称为"CARIAT系统")，该系统为传送带的本质，其中有一带体在连续性环圈中自一载点
到一卸点并翻面返回。该系统也有列车的本质，其中车厢以铰链式方式连接尾端以承载大
量材料的装载。该CARIAT系统具有一些特征类似于列车和一些特征相近于传送带。然
而，CARIAT系统既非传送带也非列车，其为传送带和列车的混合体，其取传送带的一些优点
(在小尺寸和载重的方面)和列车的一些优点(在坚固和模组和维持性方面)。
背景技术：
CARIAT系统在大量材料运输的市场上竞争的现阶段有传送道、铁道、公路汽车和 泥浆管线(用以陆地拖运)和船(用以海洋拖运)。 有一些特殊用途的传送带，包含带体式传送带、炼条式传送带、吊桶传送带、缆绳 传送带、泪滴传送带和管体传送带，公路汽车包含有公路卡车、拖运卡车和其它路地移动机 具，例如铲土机和前端装货机。轨道运输使用轨道卡车，包含底部倾卸车、侧部倾卸车和倒 转型态倾卸车。泥浆管线则由帮浦机构界定使用，且海洋运输包括船只和大型平底船。
几乎所有的世界装载跨陆长途运程运输以两种商品为主铁矿砂(每年约10亿 吨)和焦碳(每年约40亿吨)。这些材料的运输成本范围在这些商品售价的10%到65% 。
在出口市场，这些运输构成由船运和路运所构成，依地理位置变化比例，例如，西 澳铁矿砂产区的皮尔巴拉(Pilbara)在日本将会有每吨41元澳币的运费，和付出约每吨4 元澳币的铁道运输费用，加上进一步每吨14元澳币的船运运费，总运费成本为18元澳币或 44%。 在大型市场如中国或美国，运输由路运为主，因为该矿产与客户在同一国家，例如 美国西部的煤矿产区在美国东海岸会有每吨24美元的运费和付出约每吨12美元的铁道运 输费用，代表总运输费用的50 % 。 约95%的大量矿物长运程跨路运输都由铁道运输完成，以传送器运输掌控剩余 5%的大部分。 平均跨陆运输成本估计为铁矿砂每吨4元澳币，且煤矿每吨16元澳币，此让铁矿 砂每年现有支出为40亿元澳币，且煤矿每年现有支出640亿元澳币，合并市场为每年680 亿澳币。 矿业的大量运输 我们现在应该检视在习知技艺方面的一些细节，以了解它们如何与CARIAT系统 比对。 矿产公司在他们的供应链中使用一种或更多种下列的大量运输系统
參卡车-包含大型，后载堆式卡车在矿区和铰链式道路列车。 參铁道-包含大型柴油火车头拉动100-300节的列车，达7公里长，可载重达 75000吨。 參传送器-包含跨陆多种飞行系统，长达100公里长，加上较短的传送带在港口以
自堆货区混合和直接外载到非常大型的船上。 參泥桨管线-在管线中使用水以载送铁矿砂越过可考虑的距离长达450公里。
每一种现有的大量运输系统在矿物供应链的各种方面下，彼此比较各有其优缺 点。简单来说，习知技艺中矿产大量运输系统的优点与问题如下 卡车-提供弹性、小量成本投资(在一承包商基础上)、快速扩张和收縮依据产率。 相反面上，其在操作、劳力强化有相对性昂贵，关于灰尘、噪音、视觉污染、道路安全与社区 问题有显著的环境问题。另外，卡车近来面临增加的操作成本在增加的燃料成本、增加的执 照费用、和缺乏轮胎的供应。还有，也有一些显著成本包含在卡车活动所需道路的建构与维 持。在这些成本由政府所负担的地方，卡车比铁路有较显著的成本优势，但在资源拥有者必 须负担这些成本的地方时，铁路有显著的优势。 铁路-现今铁路提供最长的运输方法给大规模的大量运输，在钢轨上钢轮的低滚 动磨擦(道路轮胎磨擦的1/20—般低)，且降低劳力因素让铁路运输可行。但大规模资本 投资在铁道和车辆车厢(每公里约1百万到2. 4百万澳币)使得铁道选择只适用在量产超 过15年、距离超过100公里和吨量每年超过5百万吨生产。在铁矿砂的例子中， 一典型最大 距离的铁道运程为约600公里，对煤矿来说(其有较高的价值)，其最大的距离为到达3000 公里。 然而，铁道需要特定的引擎驱动器加上使用大型工作设备维修专家的主控，并加 上如机动轨道量测仪等高科技系统，还有，铁道使用大量的能量且不能如传送器系统般在 下坡状况时回收能量。实际上，35000吨的铁矿砂运行350公里铁轨会使用20000升的柴 油。 虽然对大吨量相对有效益，铁道并非大资本投资的一最佳使用，因为昂贵的铁道 线只能让列车行驶其上时使用。例如，17列车组成一队，每一列车3公里长，操作在一 450 公里长单轨上滑行，其利用率低于5%。这些效益不足可用增加列车数量来改善——其需 要增加大量的资本投资增加在车辆车厢且需要铁路网，成为900公里长，因此列车才能连 续运行不需要在反方向通过彼此。 还有，因为当列车运行时铁道系统非常低的使用率，如果该列车为无终止的蒸气 车厢，它们必须需要许多大于其他系统的数倍。必然地，该铁道系统必须也更着重于复制更 高载量(约13吨每线公尺的轨道)。 进一步地，因为沉重的轮载重，铁道系统的维持很昂贵，伴随有轨道维持、铁矿砂 车，轮胎，车轴的修复、加上一般性的替换或柴油火车头的升级。这些维持系统需要大量的 劳力， 一般经费需要高达大量材料铁道运输系统运作成本的30% 。 更进一步地，轨道仅能运行在浅阶上(例如当负载时少于1 : 200)且不能在下 坡通行回收潜能用在返回的上坡行程。还有，铁道铺设在起伏地面时需要非常昂贵地表工 作。 操作上，列车依赖在所谓的"调松器(slack)"上或表现在相临车厢之间，这会允许一火车头启动第一节车厢且之后下一节后下一节直到整体列车移动——不需要在一单次 拉动启动整个列车的负载。此调松可以为多达15公尺在一总长有900公尺的列车中。调 松器的装设可以增加耐磨性。列车长度的变化会导致所谓的"调松行为"，其中在其尾部和 一震波产生之前，列车煞车系统的延迟会导致列车头的缓行，当在较高速度下领头的车厢 变慢于下一节，使车厢撞击其他车厢。 因此，调松器的使用必须非常小心的控制。其也为非常长列车的一项限制，特别是 列车的不同部份经过不同的地形。因此，较不合理的比方来说，有一长度ioo公里的列车， 因未该调松行为变得不可控制列车会自我毁坏和伤害几乎大多数的车板上的人员。在2008 年中，据报最长的列车长度很少长过7公里。 传送器系统-一 传送器为大型结构在设计与建构方面需要一高度的工程专业，它 们需要仔细的对准加上在一般在水泥地基上建构钢材支撑。传送器使用一绷紧带运行在机 械滚轮上，传送带被一非常大型的电动马达和两端的拉动系统所驱动。 做为一环状的大量运输系统，传送器相较于卡车操作或有限距离的铁道，其具有 成本效益与较少的花费。带体的伸张系数代表其被限制在距离因素，且必须放置在数个阶 段以达成大于约30公里的距离。传送器能运行在平缓水平曲面，但一般有一转角的限制能 力。虽然，某些特定目的的传送器非常适用在锐角弯曲-一但并非非常适合在多公里数的 距离。 对照于卡车，传送器并不需要数量多的操作人员或维修人员，但带体和滚轮的持 续维持为操作该系统花费的部份，其他，维护人员必须经常检查传送器系统、侦测噪音和损 坏的滚轮轴承。传送带运作在机械滚轮上造成磨擦与磨损。该滚轮有一滚动系数超高于列 车钢轨上的钢轮(约ll倍高)。 因为此高系数之故，传送器使用更多的电力，且电力成本为运作一矿产传输系统 最高的续行成本。资本成本也高，依所须承载量而定，通常为每公里1百万澳币到2百万澳 币。 传送器为大型、地上型结构，通常不具吸引性、吵杂、有灰尘污染，会造成敏感地区 的环境问题，且在靠近住民因操作宵禁影响社区的某些地区，其并不被社会所接受。
链式传送器-一 链式传送器一般使用一链条以移动产品从一地点到另一点，在某 些例子中，链子的连结有平板于其上以支撑产品，一般来说，该些板体相对于其长度是非常 宽的(量测传送器的移动方向)，链式传送器通常由每一端的扣链齿轮所驱动，并以倒反的 位置返回。它们能行经崎岖的地形且能转角。链式传送器一般移动缓慢且移动小量的物质 于相对短的距离。链式传送器也遭遇机械性复杂的问题，并有其他因为板体宽度相对于其 长度非常宽所造成的板体磨损不均匀问题。最后，链式传送器并不适合传送大量材料。
桶式升降机-一 此机构有时会和链式传送器搞混，因为桶式升降机一般确有链条 连接桶子一起环绕扣链齿轮外的环状安排。在沿着行程从一装载地区到一卸载地区的运行 的时候，桶式升降机之后有装置以控制桶子的方向。 一般来说，桶子花费大量的运行时间来 反面，虽然在某些安排反转仅为短暂的。还有，在其余运行的期间，桶式升降机有机构以确 保相邻的桶子并不会冲撞或变得方向紊乱。 平盘传送器-一同样也由链条所驱动，并有区段重迭且为比其长度为较宽。此安 排有其优点，平盘传送器倾向延着运行路径摆动其导致的磨损不均匀。平盘传送器被使用在热性和研磨性材料必须被掌控-一特别是用在水泥炉渣。因为此结构，平盘传送器为移 动缓慢的且适合短的长度距离。 泥浆管线-一提供一相对于铁道的选择性方法，其中被运输的矿砂为相对性细微 且能悬浮在泥浆中。资本成本一般为高且帮浦运作成本为一显著的操作花费。此管线系统 仅适合一非常小量的计划-一 特别是陡峭的下坡计划，其中高度潜能的转换提供足够的压 力导致克服管线的磨擦力。在平地，帮浦运作成本为可观的且帮浦和管线的磨耗与磨损显 著。因为高资本和操作成本，所以这世上泥浆管线系统为少见。泥浆管线也有发现其优点， 其中显著的是环境议题，例如灰尘、噪音、安全性和视觉污染。泥浆管线也有其缺点，其为在 许多国家的水保护法下，用于泥浆中的水必须返回其原点-其进一步增加此类型大量材料 运输的资本与操作成本。 本发明的CARIAT系统结合某些铁道运输的优点和传送器能源回收的优点，而没 有铁道非常高轴承载和传送器高磨擦与耗损率的问题，造成大量材料运输每公里有低的成 本。

发明内容
因此，本发明的目的为提供一大量材料运输系统，其结合一能运输大量材料的车 厢的环状炼条。 为符合本发明的一目的，其提供一装有轮子的容纳器用于大量材料运输系统中， 该装有轮子的容纳器包含有 —偶接器用以尾端连接该装有轮子的容纳器到另一个相似的装有轮子的容纳器 以形成一容纳器的环状链，该偶接器带有调松段以允许尾端相接的装有轮子的容纳器的受 限尾端移动，以利于容纳器环状链自一静止态的启动； 载重承载轮用以支撑该容纳器在一导引装置上形成一大致上环状的路径；禾口 导轮用以维持该容纳器与该导引装置在一纵向对准安排；禾口 其中，该容纳器由一固定在导引装置的环状路径上之驱动装置所推动。 为符合本发明的另一目的，其提供一大量材料运输系统，该系统包含有 复数个装有轮子的容纳器偶接尾端以形成一容纳器的环状链，该装有轮子的容纳
器每一个有一偶接器带有调松段以允许每一个尾端相接之装有轮子的容纳器的受限尾端
移动，以利于容纳器环状链自一静止态的启动； 导引装置用以导向该容纳器的环状链，该导引装置形成一大致环状的路径，且该 路径和该容纳器的环状链大致上相同长度；
承载装置用以装载该装有轮子的容纳器；
卸载装置用以卸载该装有轮子的容纳器；禾口 驱动装置用以推动该大量材料运输的容纳器的环状链自该装载装置到该卸载装 置，该驱动装置相对于环状路径为固定的。
为符合本发明的又另一目的，其提供一大量材料运输系统中，该系统包含有
复数个装有轮子的容纳器枢设偶接尾端以形成一容纳器的环状链，该装有轮子的 容纳器偶接一起因此它们能相对彼此受限移动，该受限移动包含调松段以允许相接的装有 轮子的容纳器之间的受限尾端移动，以利于容纳器环状链自一静止态的启动；
导引装置用以导向该容纳器环状链的轮子，该导引装置形成一大致环状的路径， 且该路径和该容纳器的环状链大致上相同长度；
承载装置用以装载该装有轮子的容纳器；
卸载装置用以卸载该装有轮子的容纳器；禾口 驱动装置用以推动该大量材料运输的容纳器的环状链自该装载装置到该卸载装 置，该驱动装置位于延着环状路径长度的多个位置上，该位置相对于环状路径为固定的。
—般来说，该导引装置为两个轨道对等平行安排的形式，且放置以支撑容纳器的 轮子。 —般来说，该系统提供有一长型壳体用以覆盖该容纳器的环状链。更一般来说，该 长型壳体为大致上均等截面的管体。 —般来说，该用在容纳器的偶接器允许相邻容纳器之间颠簸度有可观的变 化一一 以允许该容纳器行走山丘和山谷。 —般来说，该用在容纳器的偶接器允许相邻容纳器之间的偏离有一些变 化 一一 以允许该容纳器行走转角。 —般来说，该用在容纳器的偶接器允许相邻容纳器之间的摇晃有一些变
化 一一 以允许该容纳器行走有坡面的转角。 —般来说，轮子的直径为大致上相同于容纳器的高度。 —般来说，容纳器相较于其宽度为相对性的长。 一般来说，容纳器为多于约1公尺
长且少于约l公尺宽。更一般来说，该容纳器为多于约1公尺长且少于约0.7公尺宽。然
而，该容纳器可以很大程度少于约1公尺，如同，例如，约0. 5公尺长。 —般来说，该装载装置有一导槽用以排送大量材料进入容纳器中。 —般来说，该卸载装置为一反转模组的形式，其允许容纳器在轮轴上做长度方向
的反转。 整篇说明书，除非内容上需要，用字"包含(原形)"或其变化"包含(第三人单数 动词)"或"包含(动名词)"，将被理解为包含一声明整体的内容或整体的群体，但不包含 任何其他整体或整体的群体之排除。同样地，用字"偏好地"或其变化"偏好的"，将被理解 为包含一声明整体的内容或整体的群体对本发明的操作为合意的但非必要。


为使本发明的本质会被更好地理解，以下将仅为例子的方式，详述数种大量材料 运输系统的态样，参考配合的图面，其中 图1为一合乎本发明一实施例的CARIAT传输系统的简单侧面图，显示一车厢链运 输大量材料自一堆料处到另一地方越过一未定的距离； 图2a和2b为一对导引和连结车厢分别自上方与下方的立体视图，在图1的 CARIAT传输系统中； 图3为一立体视图，自上方俯视在图1的CARIAT传输系统中两个导引车厢和一连 结车厢，显示横越一陡峭的向下曲面； 图3a为一立体视图，自上方俯视在图3中车厢的轮子和轴承组合； 图4为一立体视图，自上方俯视在图1的CARIAT传输系统中两个管线，显示放置在彼此之上并有一块状堆塔和一单一车厢位于每一管线中；
图4a为图4管线中一个轨道的端视图； 图5为一图1中CARIAT传输系统的剖面端视图，显示CARIA的配置，分别如下A 架高于地面的上方；B设在基座上；C设在枕木上；D埋设在一地面上的土推下方；E埋设在 一地面下的沟渠中；和F置于一地面下的导管中； 图6为一图1中CARIAT传输系统的剖面端视图，显示配置于一地面下的导管中， 并和一相同容量的列车和一带式传送器相比较； 图7为一图1中CARIAT传输系统的剖面端视图，显示其与一相同容量的列车和一 带式传送器的比较； 图8为一图1中CARIAT传输系统桥接需求的剖面端视图，显示其与一相同容量的 列车和一带式传送器的比较； 图9为一图1中CARIAT传输系统基座需求的剖面端视图，显示其与一相同容量的 列车和一带式传送器的比较； 图10为一图1中CARIAT传输系统基座需求的剖面端视图，显示其行经一山丘并 与一相同容量的列车相比较-一 该列车须要一显著的捷径；禾口 图11为一图1中CARIAT传输系统河道需求的剖面端视图，其相较于一主要的需 要地表工作以支援一相同容量的列车。
具体实施例方式
在下面示范性的实施例中，参考例主要为CARIAT系统的尺寸和一些设计特点，当 该CARIAT系统适合用于传输10. 5百万吨/每年的煤矿以4. 0m/s的速度(14. 4kph)越过 一 4. 5公里的距离。虽然CARIAT系统可以运送更多或更少的煤矿，如果操作在更快或更慢 的速度，其能预估该CARIAT系统能运作在超过10m/s的速度下。
CARIAT 图1中，其中显示一大量固料运输系统的安排涉及本发明的CARI AT系统IO适用 于一 4. 5km长的传送带。该CARIAT系统10包含有一导管20、一对轨道22连接成环圈穿过 导管20、复数个车厢24(具有轮子25)连结一起以形成一车厢环链26、一位于矿料堆处30 的装载装置28、一位于出口堆处34的卸载装置32，和多个驱动单元35 (图中显示有两个)。 该车厢环链26由一装载运部36和一回送部38，每一部为接近车厢环链26长度的一半。
当CARIAT系统10被描述带有复数个驱动单元35时，短长度的CARIAT系统10可 以制造成仅用单一驱动单元35来操作。
导管 导管20方便性地由金属材料，例如钢铁所制造。导管20，如图3，5a和5b[没有 此图]中所显示，其成形带有一上管40和一下管42，每一管的截面为约0.5m。代表性地， 管体40和42有一管壁厚约在0. 5到3mm之间。方便性地，管体40和42在螺旋长度轴上 以相邻边缘螺旋包覆以蜷曲和封闭一起在现场形成。多个螺旋长度尾端被连接以形成管体 40和42。其可以预估该螺旋长度为约8公尺长。 管体40和42较偏好地为圆形截面，以允许其较易弯曲以配合地面的轮廓和允许 CARIAT系统10能转角。管体40和42的螺旋状结构也让其自身以相对容易弯曲_相较于所谓的一四方型或甚至于一圆形截面管。 管体40和42较偏好有相同的截面形状以方便建构。上管40承载车厢环链26的 装载运部36，且下管42承载车厢环链26的回送部38。 在图中，管体40显示间隔于管体42的上方。然而，此非必要的；管体40和42可 作放置彼此侧边间隔开的安排。在另一个安排，该两个管体40和42可以结构为一管体，包 住车厢环链26的装载运部36和回送部38。 选择性地，管体40和42可以被形成为四方形、矩形、或甚至于复合形的截面以更 进一步合乎车厢环链26的形状。相对地，管体40和42可以如传统管体的相同方法制造。 在任何情形下，其较偏好管体40和42能避免成份的进入，且能留滞任何因运输大量材料在 车厢环链26中所产生的灰尘。 代表性地，管体40和42被收入且受块体60所支撑，块体60方便性地由石灰质 (cementaceous)材料例如是建筑用水泥所制成，如果是金属或塑胶材料的强化材质。该支 撑块体60可以被间隔性分布约8到18公尺，或延着导管20的长度分布(协同形成管体40 和42的螺旋长度的长)。块体60 —般设于基座62上。 该块体60每一个包含有一基块64，其座落于基座62的顶端；一中间块66和一顶 块68。该基、中间和顶块64到68有缺口以结合一起来形成两通道70和72横断呈设。该 通道70和72分别接受上管40和下管42。 该支撑块体60用以帮助维持轨道22和管体40和42螺旋长度相邻尾端的对准与 装设。 代表性地，支撑架(未示)位于中间相邻块体60，管体40和42的纵向，以支撑管
体40和42和轨道中间长度。该支撑架一般设置为2公尺间隔且设于水泥基座62上，每一
支撑架一般有两个向上的设置柱以托梁交接以支撑管体40和42。该设置柱也承载托架穿
入管体40和42以支撑轨道22，以避免轨道22的过度弯垂在两相邻块体60之间。 其同时也注意到管体40和42可以被开放式桁架所取代。然而，一般都使用管体
40和42，因为其为封闭的以留滞灰尘，也能限制噪音且建造和设立较桁架便宜。 其被预估管体40和42能提供带有开口以允许进入他们的中段。 其被预估管体40和42为不太可能需要大于1公尺宽，以传送大部分的大量固体
达每年l亿吨。 其也被预估管体40和42能并排在地面因此避免需要支撑架。轨道 成对的轨道22被安排为成对的每一轨道设置大致上在平面上或升举面上相互平
行，每一轨道22有一大致上水平的突边80和一大致上垂直的导边82。突边80被设计为支
撑车厢24的轮子25。为了这个目的，成对轨道22的突边80为大致上共平面和相互平行
的。导边82的设立大致上为垂直以能配合，或几乎配合车厢24的导轮122以导引车厢24
延着轨道，如下方所述。 使用导边82的结果，其可能去依赖一未拱起的剖面，因为突边80和轮子25并不 需要渐縮且车厢24仍能正确沿着轨道22运行。此为一和列车相比的显著区别_其需要成 形轨道和渐縮的轮子以导引车厢沿着轨道。轨道拱起的剖面和渐縮的轮子，使用在列车系 统中，会戏剧性地降低轮子在轨道上的承载负担区域，增加车厢的点承载和增加运作磨耗 的比例。
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因为轻承载和平坦突边80的使用，轮子25和轨道22的磨耗在本发明中大致上为 少于如果列车轨道设计领域有实施的例子。 轨道22可以由高张性钢铁且一体形成连同或装设到管体40和42上。选择性地， 缓冲间隔体可被使用在固定轨道22到管体40和42时。 轨道22 —般为长度取向且就地连接。为了这个目的，轨道的端部倾斜地相对准在 横断方向，因此轨道22的末端相邻长度的端部以一相对车厢24轮子25轮轴的倾斜角度结 合，因此在轨道22上轮子的接触面积并不为陡峭地结合_否则其可能导致车厢轮子25和 轨道22两者的局部磨耗。提供相同的倾斜对准在导部，因此车厢24的导轮也不为陡峭结 合 一一 否则其可能导致导轮和轨道22两者的局部磨耗。倾斜对准也允许末端相邻轨道22 之间的一些因温度变化造成的移动，同时避免轨道22的弯曲且也避免车厢轮子的损伤。
选择性地，构成轨道22的长度可由末端熔接一起，以形成一没有明显接点的连续 性轨道。这样一种结构会需要轨道22的路径以允许轨道22的扩张和收縮，而不会有弯曲。
在上管40中，轨道22的导边82在突边80的下方，而在下管42中，导边82位于 突边80的上方，一般位于下管42的上区域中。 其被预估该分离的导轨52被使用在下管42中。其也被预估托梁可被放置在成对 轨道22和导轨52之间以维持导轨52相对分隔于轨道22的上方。此一托梁会被要求大致 上符合管体40和42的内部曲面，以避免和车厢24碰撞。
车厢 如图2a，2b和3所示，带有轮子的车厢24—般为成对的，为一导引车厢104和一 连结车厢106。在一说明性实施例中，该导引车厢104为稍窄于连结车厢106。两车厢104 和106宽度的不同为两者连接在一起方法的功能。因此，连接的不同模式可允许所有车厢 24成为同一形状与结构。车厢24代表性地由金属材质所形成，虽然其可被理解部份由塑胶 材料或玻璃纤维或类似材料所形成。 车厢24—般为箱型，带有一车厢柜110其一般在平面和端部上升面为垂直，且在 纵向截面为梯形。该车厢柜110有一基座112、两侧壁114、两端板116和一开放顶部118。 该梯状对于车厢柜110的功能并不是关键的，但其为重要的以提供一空间在相邻车厢24之 间用以接受一轮体和轴组合150-如下描述。 车厢柜110可能提供带有一内衬或涂料，以提供对承载研磨料或岩石颗粒材料在 车厢24中潜在损伤影响的保护。该内衬可被固定器装设到座体112、该壁面114和端板116 上，或以适合的粘着剂粘着。内衬也可能被使用在当运输腐蚀性材料、磁性材料和潜在性爆 炸的材料(以降低当材料承载到车厢24中产生火花的发生)。选择性地，车厢柜110可用 塑胶材料形成——例如举例，碳纤维强化尼龙或相近的工程强化塑胶。
座体112 —般为矩形且传统为和壁面114 一体成形，导引车厢104的座体112有 四个孔洞位于其纵向端附近，用以装设导轮122。连结车厢106并没有这种孔洞也没有任何 导轮122。然而，如果两车厢104和106有相同的形状和结构，一对导轮122可以定位在两 车厢104和106的每一个上。 壁面114自座体112向上依设。代表性地，壁面自座体112垂直向上设置，虽然此 安排非必要的。然而，其偏好壁面114并未相对彼此集合，因为其能导致大量材料在车厢24 中变得堆积。该壁面114也有一唇边114a在其上边缘，用以强化该壁面114对抗运输的装
11载。 特别如图2b所示，每一个边缘119有一开口 121横向设置，因此两相对边缘119 的开口 121为在同一轴上为同心。成对的开口 121因为此安排而接受轮体和轴组合150的 一组。开口 121也穿过强化杆114b，因此提供增加的强度给开口 121和轮体和轴组合150 之间的结合。代表性地，开口 121进一步以一环圈或相似物强化，且连接强化杆114b到边 缘119。 其被预估壁面114可有一除了平面以外的剖面，以致于增加他们运作横向承载的 能力。 该壁面114也可能，或选择性地，有一强化杆114b沿着它们的长度延伸以增加车 厢24能运作的纵向承载的数量。此一强化杆114b显示，仅为了方便，相关于该连结车厢 106，但不相关于导引车厢104。 以此方式，车厢24形成一链体的连结，以强化杆114b作为链体和轮体和轴组合 150的连接板，而轮体和轴组合150为链体的栓轴与滚轮。对链体的不同点为由轴组合150 所提供的弹性允许偏离和转动，因此CARIAT系统10能运行弯曲路径。
代表性地，轮体和轴组合150允许颠簸度约+5/-60度、偏离度约+/-1度和摇晃度 +/-1度。同时，颠簸度，摇晃度和偏离度的三个轴在同一平面。 端板116 —般为U型，且具有一缘边116a传统点焊到座体112上在两壁面114之 间。端板116也有缘边116b安排相邻边缘119且传统点焊到其上。缘边116a到座体112 和缘边116b到壁面114的边缘119点焊具有封锁车厢柜110的效益以运载大量固体。端板 116每一个也提供一唇边116c，因此，该成对的相邻车厢24的唇边116c形成一屏障120以 对抗特殊材料进入车厢柜110中，也因此防止在装载程序中车厢24之间的特殊材料流动。 典型的，该端板116为对水平面呈45度的角度，当然其他程度的角度也可被使用——如果 有足够空间在相邻车厢末端之间给轮体和轴组合150。 开放顶端118由壁面114的唇边114a和端板116的唇边116c所形成。
导引车厢104借助轮体和轴组合150偶接于连结车厢106。也就是说，每一个车厢 24仅有一轮体和轴组合150。轮体和轴组合150 —般包含有一轴体组合152和两个轮体组 合154。 特别如图3a所示，轴体组合150包含有一轴体160和一管壳体164。轴体160 — 般由一金属材质的固体杆形成，且有一短柱170在每一端，以接受一轮体组合150的轴承。 轴体160接受环夹，或"E"环夹或相似物的可动的固定器(未显示)，以限制轴体160的相 对于车厢24轴向移动。短柱170有一小于轴体160剩余部份的半径，该短柱170为自轴体 160剩余部份由一肩部所形成，该肩部可一靠置一轴承并由一环夹定位。
轴体组合152的壳体164 —般为管状有固定的截面且有两开放端抵靠车厢24的 边缘119以将其分开。 其被预估相邻车厢104和106末端的互连允许其间在纵向1到2mm的相对移动 (其已知为"调松")，形成此一移动的可能可由造成孔洞121的椭圆来提供-一该椭圆孔 洞121被定向在车厢24的移动方向上，该椭圆孔洞121也可为弯曲的在向下导向的新月形 (像根香蕉)以致于推动轴体160以车厢24的重量力量进入其中心位置。该车厢24的相 对移动允许CARIAT系统10的渐进起动，当该每一个车厢104和106的调松段轮流运作，从一静态到一完全操作速度。轴体160在椭圆孔洞121中的移动也可以允许相邻车厢24末端 之间的偏离度和摇晃度，对车厢24而言，偏离度是必要的以能运行一扫带(swe印ingbend) 在轨道22的通道在矿区和港口之间。摇晃度也可协助在弯曲路径运行。
轮体组合154包含轴承和环夹以固定轴承在轴体160上。代表性地，轮子25由塑 胶材料所制造，例如举例，碳纤维强化尼龙或相近的工程强化塑胶能长期承载实质负担、维 持其形状和性质。该轮子25 —般具有220mm的直径，其为近似于车厢24的高度，且约30mm 宽。 一般地，轮体60约有80%的部份挖空。如有必须，该轮体60之后偏好地为机械制作和 平衡的，以确保形状最小的不规则性和于最小的震动性。 其被预估该轮子25可选择性地由金属材料制造。照惯例地，在本样式的说明性实 施例中，车厢24被巻曲压造，从一有尺寸1， 100mm宽x 2. 2mm厚切成为3，000mm长，且形成 为一箱形并沿着开放接点焊接。因此，每一个车厢24有一约210mm的高度、一约250mm的 宽度和一约1000mm的长度。 其被注意到其他的尺寸能被使用。例如，材料的厚度可多或少于2. 2mm，举例例如 1. 6mm。车厢24的长、高、宽度可以被变更以适合不同的被运输大量固体材料，且适合不同 的吨量。其被预估一非常小的车厢少于100mm宽、80mm高、和500mm长可被使用在运送小量 的大量固体材料 一举例例如，每年少于2百万吨。相似地，大型车厢大于600mm宽、480mm 高、和2000长，可被使用在运送大量的大量固体材料 一 举例例如，每年约为100百万吨。
驱动单元 该驱动单元35包含能捉住轴体组合150的轴体160短柱170、且能在车厢24运行 方向推动它们的机构。该驱动单元35沿着导管20的长度间隔地分开来，在每一个驱动单 元35的位置，该导管20为开放的以允许进入到轴的短柱170。 照惯例地，每一个驱动单元35包含一链体，其具有复数个攫取元件沿着其长度定 位，且放置横向于其运行方向。该攫取元件被塑型以接受轴秆170用以两个或更多相邻车 厢24的短柱170。 该驱动单元35的链体依惯例由一电动马达所驱动。所有驱动单元35的马达沿着 导管20的长度被控制以能统一操作以避免不同的承载张力在车厢环链26中。该驱动单元 35 —般沿着车厢环链26放置定位，以确保任何两相邻驱动单元35之间车厢环链26的张力 为实质上相同。因此，在导管20被放置在上升的地方，驱动单元35可被放置靠近一点在一 起；在导管20被放置在下降的地方，驱动单元35可被放置分开一点(如果该斜坡并非大到 需要煞车在正常的操作下)，且在导管20被放置在大致上平坦面的地方，驱动单元35可被 放置中介的距离分隔开。 其被预估该驱动单元35可被分开在20公尺到2000公尺间隔，依据地形设计，驱 动单元35和车厢环链26的力量能承载。其被估计当驱动单元35被分开2000公尺间隔， 车厢环链26中将会因摩擦和拉力而有少于约20吨的张力 一-其代表每一车厢24必须被 建构能运送至少20吨的负载在纵向沿着其两纵向侧边的每一个。此预计轨道22每线性公 尺约少于0.5吨的移动质量。 [ono] 承载装置 如图1所示，装载装置28 —般为滑道形式，例如举例，所谓的"香蕉滑道"。该装载 装置28运输矿物从矿堆30到车厢24。
其被预估其他形式的装载装置28可被使用。
卸载装置 在如图l所示，卸载装置32为环圈放置在水平轴上，该环圈允许车厢24自其上表 面到下表面经过。当此传送造成车厢剧烈地改变方向自向前移动到向下移动，且之后再反 向移动。此导致车厢24中的大量固体保持其动量(速度和方向)，动量使大量材料移出车 厢24。 代表性地，移出的大量材料被收集在滑道中，且被导引到一传送带以运送到矿堆 34。 清洁 在车厢环链26回送部38上返回的车厢24—般倒向运行，且一般以高压空气和选 择性用水被清洁，以确保在回送部38时没有大量材料粘着在车厢24。 代表性地，CARIAT系统10有一清洁系统以确保导管20不会被灰尘或其他物质填 上，该清洁系统可以为位于车厢环链26的真空清洁系统。依据CARIAT系统10的长度，可
以使用多于一个以上的真空清洁系统。
优点 CARI AT系统10的优点包含低摇晃、高能效率、和其可容易变动的容量。该CARIAT 系统IO也解决大多数关于轨道的问题，其提供资金的良好使用(约相等火车运量成本 的60%或更少)，本系统仅需要低程度的维持和人员，可以上下运行相对高的程度(例如 1 : IO，当承载时)，且能回收丧失在下坡路程的潜能用于返回上坡路程。还有，该CARIAT 系统10在起伏地形铺路时仅需要有极少的地表工作，因为CARIAT系统10为一车厢环链， 其可以极小于一相当运量的火车。必然地，CARIAT系统10可以为极轻以配合较轻的承载 ( 一般约每公尺300-500kg，且不可能多于800kg/m)。还有，CARIAT系统10需要较少的结 构支撑，例如，减少枕木、桥梁、沙袋和支撑性地表工作的须求。 CARIAT系统10为相较于习知的矿砂运输铁道系统为一非常轻的轨道系统。在某 些重载运轨道车上，两个大型四轮台车承载160吨的总量。此一总量分每一轴40吨，相较 于一般不多于约800kg/轴的相同运量的CARIAT系统IO，其代表少于1%的铁道台车的结 构性承载。 轴体组合150允许车厢24相对彼此移动，此对翻转和转角及车厢24的起动运作 是为重要的。本实施例中，颠簸度约+5/-60度，偏离度约+/-1度，且摇晃度约+/-1度。
CARIAT系统10不同于链式传送器为其能较高速、为设计简单的、能颠簸，摇晃和 偏离(此代表本CARIAT系统10可以扭转与转角和运行在起伏的地形)。还有，当相较于相 同长度的链式传送器时，因为CARIAT系统10的车厢24相较于其长度是窄的，不均匀磨耗 的问题会大幅销减且使用相对少的轮子和轨道结合。链式传送器最大的实际长度约为2公 里，相对地CARIAT系统10可为数百公里长。该CARIAT系统10 —般被封闭在导管20中， 其取代传统链式传送器的大型复杂的结构性支撑。还有，CARIAT系统10—般在高度和宽 度上较相同容量的链式传送器为小很多。代表性地，链式传送器为数公尺宽，相对地一相等 的CARIAT系统10为约0. 8公尺宽或更小。 相较于传统的带式传送器，CARIAT系统10的优点之一为能使用硬塑胶材料轮180 在钢轨22上的能力，且接着得到现阶段仅为铁道和链式传送器所有之非常低滚动磨擦系数的效益。 在一习知的传送器上，能源为一实质的花费。CARIAT系统IO藉由使用具有约 0.003滚动磨擦系数的硬轮点出此问题。此相较于习知带式传送器的滚动系数范围自 0. Oil到0. 02，或是说3. 6到6. 6倍大于在钢轨上的硬塑胶材料轮。其表示需要驱动车厢 24的力量为驱动相对运量的带式传送器所需力量的15-30%。 进一步地，如图5所示，CARIAT系统10可被建置在地面上、地面下或地面上方(标 示A-F)。在图5中，标示A为CARIAT系统10的导管20在地面上方——此用于沼泽或泛洪 地，或横跨水道或在海洋上。在图5中，标示B为导管20为设在基座上方——此用于石灰 质材料。在图5中，标示C为导管20设在枕木上。在图5中，标示D为导管20设在地面上 埋在一堆土中。在图5中，标示E为导管20设埋在地面下。和在图5中，标示F为导管20 在地面下被一隧道所罩住。 地面下选择标示D-F为CARIAT系统10中所偏好的以帮忙控制管体40和42的伸 张与收縮。其中管体40和42为曝露在地表(标示A-C)，管体40和42温度变动自-l(TC 到+8(TC。在此状况，一连续长度管体将会在长度上延展约l公尺/每公里。藉由埋管体 40和42，温度范围可被限制到约20度。这些状况中，管体40和42导边82的磨擦力被限 制在约500t/km，远超过估计的扩张力。也就是说，埋设的CARIAT系统10极不可能在长度 上有因温度产生的变化_此为被偏好的。如果有需要地面上的区段，其可预估导管20被沿 着其运行路径微弯，以和导管20侧边的移动解决长度上的增加。 图6-11中，其有一本发明CARIAT系统10相较于铁道和习知带式传送器运输的建 置需求规格比较。图6中，CARIAT系统10有一最小的隧道需求，因为其并不需要用于维护 的人员通行。图7中，CARIAT系统10有一最小的轮廓剖面且因此代表对地景有最小的影 响和需要最少脚座的设置。用于维护的人员通行。图8中指出中CARIAT系统10关于架桥 资金成本的可观节省。图9显示CARIAT系统10有一最小的基座，因为其有每单位长度最 小的支撑重量和最少的置换。轮廓剖面且因此代表对地景有最小的影响和需要最少脚座的 设置。用于维护的人员通行。图10显示CARIAT系统10可以避免列车整列所需的花费地 沟的使用。和图11显示CARIAT系统10建造的可观节省成本，在经过泛洪地区所需材料的 方面，相对地列车需要实质的地表工作和地下管道以允许通过洪水地区。还有，用以支撑列 车的堤防仍为倾斜的，在大洪水会被冲走。 [OH9] 技术特征 下面所列为CARIAT系统10的优异技术特征 1.低环境冲击-一 能运行经过环境敏感地区，因行经地下而安全且安静，和能消 除噪音、灰尘和其他环境冲击。CARIAT系统10对野外生物有降低的冲击和相对高的社会接 受度，因为其在现存社会减少冲击。 2.非常低的能耗-此因为钢轨上钢轮的低磨损系数。CARIAT系统10使用约习知 带式传送器约1/7的能量。 3.省劳力一-CARIAT系统10有完整的自动连续系统，需要最少的操作人员。
4.低资本与维持成本 一-完全封闭的系统简化维持循环，当低轴承载大幅降低强 度需求和元件的磨损。因此，CARIAT系统10资本和操作成本的全部约为习知带式传送器 或铁道的1/3-1/4，和约为卡车成本的1/10。
5.高运量 一-能运送吨量由每年100， 000吨到超过每年100百万吨。
6.长范围 一-能运送大量固体材料超过最低0. 1km到超过500km的范围。
7.压縮设计-一 一非常压縮的截面设计，提供低制造和建造成本和容易掌控。
CARIAT系统10的多个细部首度订购成本显示非常实质的操作和资本成本的节 省，超过其他矿物大量管理地面运输系统，例如，传送器、铁道和卡车。下表显示在CARIAT 系统10和这些大量管理系统的计划成本上的一般比较。





大量管理系统
每公里吨的成本 (澳币 一分) 4 to 8 2 to 4 0. 1 to 2. 5 0. 1 to 0. 2
本发明范围中所考虑的修改和变化对一具有技术的人士而言会是显而易见的，例 如导管20可以为其他形状和/或其他材质，车厢可以为其他相关尺寸且可由其他材料所 制，举例例如，塑胶材料。
卡车
轨道和传送器 CARIAT系统
海运
权利要求
一个大量材料运输系统，其特征在于该系统包含复数个装有轮子的容纳器偶接尾端以形成一容纳器的环状链，该装有轮子的容纳器每一个具有一偶接器带有调松段以允许尾端相接的装有轮子的容纳器的受限尾端移动，以利于容纳器环状链自一静止态的启动；导引装置用以导引该容纳器的环状链，该导引装置形成一大致上环状的路径，该路径和该容纳器的环状链为大致上相同长度；承载装置用以装载该装有轮子的容纳器；卸载装置用以卸载该装有轮子的容纳器；和驱动装置用以推动该大量材料运输的容纳器的环状链自该装载装置到该卸载装置，该驱动装置相对于环状路径为固定的。
2. —个大量材料运输系统，其特征在于该系统包含复数个装有轮子的容纳器枢设偶接尾端以形成一容纳器的环状链，该装有轮子的容纳 器每一个有一偶接器能允许该装有轮子的容纳器相对彼此的受限相对移动，该受限移动包 含调松段以允许相接的装有轮子的容纳器之间的受限尾端移动，以利于容纳器环状链自一 静止态的启动；导引装置用以导向该容纳器环状链的轮子，该导引装置形成一大致环状的路径，且该 路径和该容纳器的环状链大致上相同长度； 承载装置用以装载该装有轮子的容纳器； 卸载装置用以卸载该装有轮子的容纳器；禾口驱动装置用以推动该大量材料运输的容纳器的环状链自该装载装置到该卸载装置，该 驱动装置位于延着环状路径长度的多个位置上，该位置相对于环状路径为固定的。
3. 如权利要求1或2所述的大量材料运输系统，其特征在于所述导引装置为两个轨 道对等平行安排的形式，且放置以支撑容纳器的轮子。
4. 如权利要求1或2所述的大量材料运输系统，其特征在于所述系统提供有一长型 壳体用以覆盖该容纳器的环状链，更一般来说，该长型壳体为大致上均等截面的管体。
5. 如权利要求1或2所述的大量材料运输系统，其特征在于所述卸载装置为一反转 模组的形式，其允许容纳器在轮轴上做长度方向的反转。
6. 如权利要求1或2所述的大量材料运输系统，其特征在于所述偶接器允许相邻容 纳器之间颠簸度的变化，藉此，该装有轮子的容纳器能运行于起伏地形。
7. 如权利要求1或2所述的大量材料运输系统，其特征在于所述偶接器允许相邻容 纳器之间的偏离有变化，藉此，该装有轮子的容纳器能运行于水平弯曲。
8. 如权利要求1或2所述的大量材料运输系统，其特征在于所述偶接器允许相邻容 纳器之间的摇晃有变化，藉此，该装有轮子的容纳器能运行于有坡面的转角。
9. 如权利要求1或2所述的大量材料运输系统，其特征在于所述轮子的直径为大致 上相同于装有轮子的容纳器的高度。
10. 如权利要求1或2所述的大量材料运输系统，其特征在于所述装有轮子的容纳器 相较于其宽度为相对性的长。
11. 对应于权利要求10的装有轮子的容纳器，其特征在于所述装有轮子的容纳器约1公尺长且少于约1公尺宽，更一般来说，该容纳器为多于约1公尺长且少于约0. 7公尺宽。
12. —用于大量材料运输系统的装有轮子的容纳器，其特征在于该装有轮子的容纳器 包含有偶接器用以尾端连接该装有轮子的容纳器到另一个相似的装有轮子的容纳器以形成 一容纳器的环状链，该偶接器带有调松段以允许尾端相接的装有轮子的容纳器的受限尾端 移动，以利于容纳器环状链自一静止态的启动；载重承载轮用以支撑该容纳器在一导引装置上形成一大致上环状的路径；禾口导轮用以维持该容纳器与该导引装置在一纵向对准安排；禾口其中，该容纳器由一固定在导引装置的环状路径上之驱动装置所推动。
13. 如权利要求12所述的装有轮子的容纳器，其特征在于所述偶接器允许相邻容纳 器之间颠簸度的变化，藉此，该装有轮子的容纳器能运行于起伏地形。
14. 如权利要求12所述的装有轮子的容纳器，其特征在于所述偶接器允许相邻容纳 器之间的偏离有变化，藉此，该装有轮子的容纳器能运行于水平弯曲。
15. 如权利要求12所述的装有轮子的容纳器，其特征在于所述偶接器允许相邻容纳 器之间的摇晃有变化，藉此，该装有轮子的容纳器能运行于有坡面的转角。
16. 如权利要求12所述的装有轮子的容纳器，其特征在于所述轮子的直径为大致上 相同于装有轮子的容纳器的高度。
17. 如权利要求12所述的装有轮子的容纳器，其特征在于所述装有轮子的容纳器相 较于其宽度为相对性的长。
18. 如权利要求17所述的装有轮子的容纳器，其特征在于所述装有轮子的容纳器约l公尺长且少于约1公尺宽，更一般来说，该容纳器为多于约1公尺长且少于约0. 7公尺宽。
全文摘要
一大量材料运输系统(10)具有复数个车厢(24)枢设偶接尾端以形成一车厢环链(26)、一轨道(22)以导引车厢(26)自一矿料堆(30)到一出口矿堆(34)，和复数个驱动机构(35)沿着轨道(22)设置安排以驱动车厢(24)。该轨道(22)和车厢环链(26)大致上为相同长度。驱动机构(35)为固定在轨道(22)上。每一个车厢(24)具有一偶接器(150)能允许末端相接车厢(24)的受限相对移动(包含调松)，以允许相邻车厢(24)的受限尾端移动，以利于车厢环链(26)自一静止态的启动。
文档编号B61B13/12GK101702898SQ200880014516
公开日2010年5月5日 申请日期2008年3月10日 优先权日2007年3月8日
发明者亚隆·布鲁斯·摩比, 柯林顿·约翰·吉罗多, 金伯利·伟尔·赛德 申请人:戴伟尔矿业科技有限公司;尼可拉斯·吉欧费利·戴伟尔·赛德