用于粒状材料的翻斗的制作方法

专利名称：用于粒状材料的翻斗的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于粒状材料的翻斗，该翻斗改进了耐磨性。
背景技术：
用于粒状材料的翻斗最经常包括底部，典型地是平或弯曲的底部，多个侧壁用来限制运输的粒状材料。翻斗典型地具有矩形形状，并包括两对两个侧壁，其中至少一个侧壁可以打开，以通过倾斜该翻斗而卸载粒状材料(见图1)。另一结构形式是所谓的“半月”形状，包括弯曲的底部和侧壁，其中可以打开以卸载粒状材料的一个可以具有相对复杂的弯曲形状。也存在其它翻斗形状，特别是使得能够通过底部卸载的形状。除了底部和壁，这些翻斗可以包括外部加强件或框架。与粒状材料接触的壁和底部部分通常是光滑的，从而当卸载时粒状材料滑动良好。
典型地通过倾倒来卸载用于粒状材料的翻斗翻斗倾斜，粒状材料通过开口流出。本开口可以是侧面的吊门。流出也可以通过翻斗的底部中的开口进行。在任何情况下，在流出期间，粒状材料都在翻斗的底部滑动。这导致了磨损。翻斗的底部的磨损在靠近卸载翻斗的开口处更严重，因为那里的压力和暴露时间更大。磨损依赖翻斗的底部所使用的材料和粒状材料。它也依赖翻斗的倾斜速度，以及粒状材料的流变特征。粒状材料的这些流变特征可以依赖，例如，含水量众所周知，干砂随着翻斗升高而流出，而更容易受压实影响的湿砂以从主块分离的各个块流出。这里，术语“粒状材料”包括任何通常是在翻斗中运输的粒状材料，而不管其起源和其属性，是无机的还是有机的，诸如砂、砂砾、小圆石、石头、表土、填土方、谷物和谷类等。
翻斗上遇到的流动情形导致翻斗底部的明显磨损。已对钢翻斗提出了几种补救措施。翻斗的底部可以覆盖橡胶板或橡胶条。也已经使用更耐磨损的板，例如，用Hardox400或450制成的板。也有可能优化翻斗的几何形状从而最小化粒状材料施加在翻斗表面的压力；垃圾倾倒车型的翻斗是一个这样几何形状的实施例。
US 6 007 132(履带车)公开了衬板元件，其能保证诸如越野车等机动车辆的翻斗的磨损保护。该衬板元件包括底板，该底板具有由耐磨性材料制成的开口和凸起的覆层条。这些开口和这些条使滚动负载而不是滑动负载成为可能，其结合底板的厚度和覆层所使用的材料的耐磨损性使降低主体的磨损成为可能。制造凸起的覆层条所使用的材料优选地包括碳化铬。该覆层条具有10mm的优选厚度。
也存在公开翻斗的底部的专利，其通常用于“小卡车”类型的轻型卡车，其中翻斗不是倾斜类型。
WO 01/66301(普式火车工业)公开了一种翻斗元件，其包括滚压纹理，该滚压纹理具有相对于所述翻斗元件基本平行的取向。该元件典型地是“波形板”。这些纹理的端部被施压，从而产生递增的锥度，使得有可能将这些纹理连接到翻斗的平直端。
US 2003 218360(安德森)也公开了用在“小卡车”中的翻斗元件，包括通过滚压获得的“波形板”。这些波形板在两面都有凸起图案，并且难以连接到翻斗的其它元件上。
上述的方案费用昂贵，并需要复杂的设计，并且由于要组装许多组件而使制造操作困难。此外，将希望拥有可以由铝合金制成的耐磨损翻斗，因为在相同的性能水平上，它们比钢制翻斗轻。
最后，金属板上的凸版印刷是已知的。
GB 2 381 009(Cooper Clarke Group)公开了防滑表面，其包括凸起图案，不是特别为限制摩损而设计的，而是防止鞋打滑。
本发明的目的是提供一种用于粒状材料的新型耐磨损翻斗，该翻斗具有经济并简单的设计，其可以由铝合金构成。

发明内容
本发明的目的是用于运输、储存或处理粒状材料的翻斗，其包括底部和侧壁，其特征在于，底部的至少一部分特定包括在单面上印压有一个或多个凸起图案的板，所述板被放置成使得在运输或卸载粒状材料期间，所述图案与所述粒状材料接触。


图1示出了根据现有技术用板以及各种铝合金的型材制造的翻斗；图2示出了用于在本发明的范围内可用的浮雕板的各种图案(a)棋盘格5(缩写为D5)，(b)棋盘格2(缩写为D2)，(c)稻谷，(d)钻石。
具体实施例方式
在准备本发明所进行的研究期间，申请人认识到通过开发更耐磨损的合金，对铝翻斗的底部的耐磨性的改进非常小。
于是，发明人有了这样的想法，在卸载期间改进粒状材料的流动控制可能获得明显效果不是增加翻斗的底部的耐磨性，而是改变流动状态，从而相对于根据现有技术的翻斗降低给定材料经受的磨损。所发现的方案脱离翻斗结构的倾向不是降低翻斗的底部与粒状材料之间的摩擦(通过选择粒状材料“滑动良好”的光滑底部或通过选择非常粗糙的底部从而使粒状材料“滚动”)，而是通过选择在倾倒时保持一层粒状材料的底部来防止该摩擦。
本发明是基于所确定的事实当翻斗升高时，粒状材料的主要部分流出，不是直接在翻斗的底部上滑动，而是在翻斗的底部上的粒状材料的一个静止层上滑动。因此，翻斗的底部的磨损是由最后层的滑动导致的，即，实际上与翻斗的底部接触的粒状材料层。与最后层产生的压力相关的翻斗底部的磨损，在该最后层厚度很小的情况下会降低。因而，通过能够保证在该最后层滑动期间，作用在翻斗的底面上的压力尽可能小的任何方法，可以降低磨损。因此，有可能保持粒状材料层，从而摩擦发生在粒状材料层之间，由粗糙底部保持的粒状材料层最后被倒出，并且由于其很小厚度而不会导致任何磨损的方法能够降低翻斗的底部的磨损。
根据本发明，例如，一种这样的方法是在翻斗的底部上使用浮雕板。根据标准EN 12258-1，本领域内的普通技术人员应理解“浮雕板”意指“通过轧制在一面压制成凸起图案的板”，“波形板”意指“通过轧制形成的对称或非对称轮廓的板”，“雕刻板”意指“在其一面或两面印印压有凹进或凸起图案的板”，以及“浮雕整饰”意指“通过轧制或压制而在一个表面上机械印压的图案”。根据本发明印压有一个或多个凸起图案的板，其中该板中图案通常具有几毫米的最大高度，与轧制形成的“波形板”不同，该“波形板”中波纹可以大许多，其中纹理与轧制方向平行，并且在两面上呈对称或非对称形式的波纹。浮雕板、雕刻板和浮雕整饰的图案最经常是在板的整个长度和整个宽度上延伸的重复图案。浮雕板、雕刻板和浮雕整饰板在本发明的范围内有利地被使用。浮雕板是特别有优势的。浮雕板本身是被了解的，并且已是欧洲标准EN 1386的对象。这些板总是在单面上被雕刻。
根据本发明，已印压有一个或多个凸起图案的所述板被放置在翻斗的底部，从而在装载翻斗时，该突起与粒状材料接触。在本发明的范围内，术语“底部”应被理解为表示粒状材料在其上施加向下指向的压力的翻斗部分(当翻斗处于水平位置(运输位置)时)，而术语“壁”应被理解为表示粒状材料在其上施加一些水平压力的翻斗部分。底部和壁可以是分开的部分(例如，通过焊接或螺栓连接组装的)，或表现为单个弯曲形状(组装或非组装的)。重要的是，翻斗底部的至少一部分，即卸载粒状材料时其在上滑动的部分，覆盖有已经印压有一个或多个凸起图案的板，或者由这样的板构成。翻斗“下面”部分和“上面”部分是有差别的，下面部分是倾斜翻斗时的最低部分(靠近卸载粒状材料的吊门)，而上面部分是倾斜翻斗时的最高部分(与吊门相对)。根据本发明，已印压有一个或多个凸起图案的板可以放置在翻斗的底部的整个表面上，或只放置在下面部分上。优选地，所述板构成或覆盖在翻斗的至少下面三分之一。如果所述板构成或覆盖在翻斗的至少下面二分之一，则技术效果更大。
根据本发明，应选择浮雕，从而当为了卸载而倾斜翻斗时，浮雕保持粒状材料的最后层。为了说明目的，包括多条伸长的线(基本成直线或非直线)的浮雕是最合适的。有利地，所述伸长的线的部分相对于所述伸长的线的其它部分定向为约90°或更大角度。
通过标准名称“棋盘格2”、“棋盘格5”、“钻石”、“大麦粒”、“杏仁”以及通过诸如“稻谷”、“钻石”、“冷杉球果”、“棋盘格3”(由棋盘格2用三条平行线代替2条取得的)、“棋盘格4”(由棋盘格5用四条平行线代替5条取得的)的其它名称，可以了解这样的图案。所有这些名称都简洁形象地描述图案的形状。根据形成图案的平行线的数目，也将棋盘格类型的板称为D2、D3、D4、D5。为了说明目的，适合本发明的实施方案的图案是法国专利FR 2 747 948(PechineyRhenalu)中描述的那个。
在本发明的范围内，优选地将板放置为使得线条在卸载粒状材料时相对于其流动方向(本文称为“流动方向”)定向为约45°。使用浮雕板也是可能的，该浮雕板的图案包括具有更多或更少环形形状的突起物(当从上面观察时)。图2示出了本发明范围内的四个优选图案。该线条的长度可以在约0.5cm和约15cm之间。
本发明的优点之一是该方案，即在翻斗的底部使用浮雕板，是基于使用商业中的、可使用的标准产品，该产品是由非常类似于工业车辆的结构中所使用的合金制成，并且其应用(诸如切割、折叠、焊接)不会引起(any为法译英中多出的词汇)特殊或罕见的问题。因此，本方案不会带来(any为法译英中多出的词汇)明显附加费用。浮雕板所使用的合金可以由钢或优选地由诸如5×××系列合金等铝合金制成。无铜的Al-Zn-Mg类型7×××系列合金，诸如7020，和6×××系列合金，诸如6061，同样是合适的。可以生产根据本发明的翻斗，使得所述印压板构成或覆盖翻斗的底部的整个表面，或只是所述底部的一部分，该部分是卸载粒状材料时其滑过的部分。本部分可以位于靠近从翻斗卸载时粒状材料所滑过的开口。
如果所运输或存储的粒状材料的平均颗粒大小没有超过图案的高度，则还进一步降低翻斗的底部的磨损。此外，如实施例2中所示，本发明的优点对于湿砂比对于干砂更明显。
根据本发明的一个实施方案，翻斗的底部由已被印压有一个或多个凸起图案的板构成。根据另一实施方案，所述印压板覆盖翻斗的底部，该底部可以由基于铝或诸如钢等的其它材料的光滑板制成。
在下面的实施例中，出于示意性目的描述了本发明的有利实施方案。这些实施例不具有限制性(法译英中有出入)。
实施例实施例1在本试验中，研究了从以1/20比例制成的翻斗倾倒砂子。该翻斗由矩形树脂玻璃盒制成，其底部由铝板构成。该翻斗安装在试验支架上，使其能够使用机动的液压千斤顶倾斜该漏斗。对于该底部，选择板，对于该板希望研究砂子的流动状态对该板的影响。该底板具有60cm长和25cm宽。如在真实翻斗中，砂子流出的侧壁可以通过在砂子的压力作用下倾斜而被打开。砂子的总重量在25至30kg之间。以下列方式执行该试验装载砂子；以恒定速度逐渐倾斜该翻斗，同时，用摄像机记录砂子倾倒过程时序；从而，在放置在壁上的刻度尺的帮助下，可以在每个时刻测量翻斗的角度(α)和砂层的厚度。具体的测量是在那个时刻流动的开始角度和砂层的厚度，以及当直接与翻斗的底部接触的砂层开始滑动时砂层的角度(也称为静止角度)和厚度。
使用了两种类型的砂子，一种是平均直径约为0.5mm量级的细砂，一种是平均直径约为1.7mm量级的粗砂。此外，也试验了颗粒大小为5至20mm的砂砾。
用五种不同的铝合金板执行该实验。一种光滑板用作对结果的校准。用相对于砂子的流动的两种不同图案方向(45°和90°)试验了四种不同图案，稻谷、棋盘格2(D2)、棋盘格5(D5)和钻石。这些图案由它们的形状和几何形态区别开来。D5图案覆盖板上的表面区域比稻谷的少，但是它更高(D5是2mm，稻谷是0.5mm)。表1示出了最后接触层(距离倾倒砂子经过的吊门21cm)的滑动角度(静止角度)值。
表1距离吊门21cm，最后层的滑动角度


注意到良好的再现性(标准偏差小于2％)在相同条件下再进行的两个试验产生了约0.5°范围内的相同结果。观察到砂砾滑过光滑板，但是滚过浮雕板。用较高或较低的两次升高速度执行相同的试验，不影响该结果。
表2示出了最后层的砂在滑动前的厚度。观察到使用浮雕板作为翻斗的底部导致该层的减少(对于粗砂减少在55％至75％之间，细砂减少在65％至85％之间)。
表2距离吊门21cm，最后层的砂在滑动前的厚度(单位cm)

根据公式Fn＝pghcosα，其中g具有9.81N.m-1值，而p是砂子的质量密度(2650kg m-3)，由最后层滑动期间保持的砂厚度h和最后层的滑动角度α能够计算出翻斗的底部上的法向力Fn。表3示出了这些计算结果。
表3最后层开始滑动时的法向力[Nm-2]和该力相对光滑板的减少[％]

由于摩擦期间的法向力Fn决定翻斗的底部的磨损系数，显然，对于干砂，如果使用由浮雕板制成的翻斗底部，翻斗底部的使用寿命更长。相对于流动方向的图案取向使得能够进一步降低一些法向力，因此降低磨损。因而，对于D5和稻谷板，45°取向优选为90°取向。
用D5板和稻谷板所获得的结果之间的比较显示了流动条件和粒状材料的平均颗粒直径与图案的高度的比值之间的相互关系。如果颗粒的平均直径类似于图案的高度或大于图案的高度，底部上的法向力比颗粒小于图案高度的情况下大。表4示出了获得的补充结果，该补充结果除了对其中一个板，将图案磨损，以将其高度从2mm降到0.5mm外，在如产生表1的结果相同的条件下用D5板获得的。观察到对于粗砂，滑动角度不依赖图案的高度，只要该高度不明显超过平均颗粒大小，而当砂子的平均颗粒大小小于图案的高度时，滑动角度随着图案的高度增加。
表4距离吊门21cm，最后层的滑动角度


实施例2在本实施例中，用压紧的湿砂重复实施例1的试验。压紧对干砂只有很小的效果。相比而言相反，压紧对用湿砂的试验是重要的参数。由于毛细作用，颗粒之间的粘合力非常显著，并且造成结果中的很大离差(法文的dispersion(离差)误译为variance(变化))。这些结果被总结在表5中。尽管离散，但是这些结果是非常清楚的。此外，观察到在具有光滑底部的翻斗中，砂子成多个厚片从斜面(吊门侧的砂堆的端部)分离，而在用由浮雕板制成的底部的翻斗中，发生该定相的分离，而在翻斗的底部上留有固定层。该固定层只在倾倒结束时分离，并明显地减少翻斗的底部的磨损。
湿砂越被压紧，最后层的滑动角度越大。浮雕板对翻斗底部的影响对于湿砂比对于干砂更显著成厚片分离比用干砂所观察的连续流动更大地限制法向力。此外，湿砂的使用更接近水泥厂和采石厂中的翻斗的实际使用情况。
表5距离吊门21cm，最后层的滑动角度

实施例3在本实施例中，研究了使用D5类型的浮雕板的效果，该板相对于粒状材料的流动取向为45°，只用于翻斗的底部的一部分，所述底部的其它部分是由光滑板制成。所使用的砂子是实施例1中定义的所谓粗砂。砂子在干状态下使用。试验了五种翻斗底部结构光滑板、雕刻板，下面的2/3是光滑的而上面的1/3是雕刻的板，下面的1/3是雕刻的而上面的2/3是光滑的板，下面的2/3是雕刻的而上面的1/3是光滑的板。这样的合成结构，即包括光滑板和雕刻板，是由首尾相接放置的分离部分制成。
以如以前实施例中相同的方式执行和说明该试验。表6中记录了所获得的结果。
表6距离吊门21cm，最后层的滑动角度

结果清楚显示了即使部分覆盖翻斗的底部也能可观地改变粒状材料的流动情况。因而，用雕刻板覆盖下面的2/3能够获得的结果与用完全覆盖所获得的结果相同。用雕刻板覆盖下面的1/3明显地改变滑动角度，而不改变保留砂的厚度。这种情况下，从光滑的上面部分下降的砂子保持粘在雕刻板上。最后，将下面的1/3覆盖有雕刻板具有很少的效果，但并不明显。
权利要求
1.一种用于运输、存储或处理粒状材料的翻斗，包括底部和侧壁，其特征在于，底部的至少一部分特定包括在单面上印压有一个或多个凸起图案的板，所述板被放置成使得所述图案在运输或卸载粒状材料期间与所述粒状材料接触。
2.根据权利要求1的翻斗，其特征在于，所述图案是重复的图案。
3.根据权利要求1或2的翻斗，其特征在于，所述图案包括伸长的线条。
4.根据权利要求3的翻斗，其特征在于，所述伸长的线条的一部分相对于所述伸长的线条的其它部分取向为约90°。
5.根据权利要求2至4中任一项的翻斗，其特征在于，所述图案选自通过标准名称所知的下面图案“棋盘格2”、“棋盘格5”、“大麦粒”、“钻石”、“杏仁”。
6.根据权利要求2至4中任一项的翻斗，其特征在于，所述图案选自下面图案“棋盘格3”、“棋盘格4”、“稻谷”。
7.根据权利要求2至4中任一项的翻斗，其特征在于，所述图案选自图2中所示的图案。
8.根据权利要求3至7中任一项的翻斗，其特征在于，所述每一个图案的长度在0.5cm至15cm之间。
9.根据权利要求3至8中任一项的翻斗，其特征在于，所述线条相对于粒状材料在从翻斗卸载时的流动方向取向为约45°，所述从翻斗卸载材料是通过倾斜翻斗，使粒状材料滑过提供在底部上的开口实现的。
10.根据权利要求3至8中任一项的翻斗，其特征在于，所述线条相对于粒状材料在从翻斗卸载时的流动方向取向为约45°，所述从翻斗卸载材料是通过倾斜翻斗，使粒状材料滑过提供在侧壁上的开口实现的。
11.根据权利要求1至10中任一项的翻斗，其特征在于，所述板是通过轧制而印压成的浮雕板。
12.根据权利要求1至10中任一项的翻斗，其特征在于，所述板是浮雕板。
13.根据权利要求1至10中任一项的翻斗，其特征在于，所述板是浮雕整饰板，其图案是通过压制或轧制而印压成的。
14.根据权利要求1至13中任一项的翻斗，其特征在于，所述板是由钢或铝合金制成的。
15.根据权利要求14的翻斗，其特征在于，所述板是由5×××系列的铝合金制成的。
16.根据权利要求14的翻斗，其特征在于，所述板是由无铜的7×××系列的Al-Zn-Mg合金制成的，优选7020合金。
17.根据权利要求14的翻斗，其特征在于，所述板是由6×××系列合金制成，优选6061合金。
18.根据权利要求1至17中任一项的翻斗，其特征在于，翻斗的所述底部的整个表面，或只有粒状材料卸载时滑过的所述底部表面部分，特定包括所述板。
19.根据权利要求18的翻斗，其特征在于，特定包括所述板的所述底部的表面部分是至少下面的1/3，该下面的1/3位于靠近开口处，粒状材料从翻斗通过倾斜卸载时滑过该开口。
20.根据权利要求1至19中任一项的翻斗的使用，用于运输粒状材料，其特征在于，所述粒状材料的平均颗粒大小不超过所述图案的高度。
全文摘要
本发明涉及用于运输、存储及处理粒状材料(诸如砂子、砂砾和泥土)的翻斗，包括底部和侧壁。本发明的特征在于底部的至少一部分包括在其一个面上印压有一个或多个突起图案的金属板，所述板被放置成使得该图案在运输或卸载粒状材料期间与所述粒状材料接触。
文档编号B60R13/01GK101031451SQ200580032719
公开日2007年9月5日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年9月28日
发明者V·弗里德里斯, D·杜索德, J·吉勒迈奈特, J-C·阿布里, G·迈尔 申请人:爱尔康何纳吕公司