用于移动采矿机的空气过滤的制作方法

本申请要求2017年5月2日提交的美国临时申请62/500,460的优先权，它的全部内容在此参考并入。

本申请涉及空气过滤组件。具体来说，本申请涉及一种移动采矿机的空气过滤组件，如矿铲(miningshovel)、电动爆破孔钻机(electrically-drivenblastholedrill)、移动式破碎机(mobileminingcrusher)、索斗铲(dragline)等。

技术实现要素：

本申请的一个方面提供了一种移动采矿机，其包括基座、支撑在基座上的主壳体和用于为主壳体提供过滤空气的空气过滤单元。空气过滤单元包括脏空气进气口、过滤空气出气口和过滤室，所述过滤室被可流动地(fluidly)设置在脏空气进气口和过滤空气出气口之间，过滤室中容纳有过滤元件。脏空气进气口位于过滤室的竖直下方。

本申请的另一方面提供了一种操作移动采矿机的空气过滤单元的方法。该方法包括通过脏空气进气口将空气吸入空气过滤单元，将空气中的污物捕获到过滤元件上，通过过滤空气出气口排出过滤空气，并通过脏空气进气口排出过滤元件上捕获的污物中的至少一部分。

本申请的另一方面提供了一种调节移动采矿机的壳体内的空气温度的方法。该方法包括通过第一空气过滤单元将过滤后的环境空气供应到壳体的第一隔间内，通过第二空气过滤单元将过滤后的环境空气供应给壳体的第二隔间，第二隔间与第一隔间至少部分隔开，以及与第一空气过滤单元独立地改变供应给第二空气过滤单元的鼓风机的电力，以保持第二隔间内的目标温度。

通过考虑具体实施方式和附图，本申请的其他方面将变得明显。

附图说明

图1是根据本申请的一个实施例的移动采矿机的透视图。

图2是图1的移动采矿机的顶视图,为清楚起见，隐去移动采矿机的主壳体和其他组件。

图3是图1的移动采矿机的部分透视图,为清晰起见隐去各种组件。

图4是图1的移动采矿机的部分透视图,其示出了空气过滤组件,为清晰起见隐去各种组件。

图5是图4的空气过滤组件的侧视图。

图6是图4的空气过滤组件的顶视图。

图7是图1的移动采矿机的配重箱的顶部透视图。

图8是图7的配重箱的顶部视图。

图9是图7的配重箱的底部透视图。

图10是图7的配重箱的底部视图。

图11是根据本申请的另一个实施例的移动采矿机的透视视图。

图12是图11的移动采矿机的部分侧视图。

图13是图11的移动采矿机的空气过滤组件的部分透视图。

图14是一种传统的移动采矿机空气过滤系统的示意图。

图15是图14的传统空气过滤系统的透视图。

图16是图14的传统空气过滤系统的污物去除组件的透视图。

具体实施方式

在详细解释本申请的任何实施例之前，将理解本申请的应用不应被限制为以下描述或以下附图中公开的结构细节和部件安排。本申请可以包括其他实施例，或以各种方式实践或执行。

参考图1，移动采矿机(在示出的实施例中是电驱动的采矿铲10)包括基座14、悬臂(boom)18、第一个构件或柄22和铲斗(bucket)26。悬臂18被连接到基座14，柄22被连接到悬臂18，并且铲斗26被连接到柄22。在所示的实施例中,基座14被支撑在履带式行走装置(crawlertrack)34上。此外，基座14可以相对履带式行走装置34是旋转的。采矿铲10进一步包括被连接和支撑在基座14上的主壳体38。主壳体38包括顶部40。基座14限定了一个甲板(deck)42，主壳体38位于该甲板上。所示的甲板42包括使操作人员可以绕甲板42移动的走道46、被主壳体38围绕的平台43(图2)和配重箱44。

继续参考图1,在所示的实施例中，悬臂18、柄22和铲斗26在基座14的第一末端50被连接到基座14。操作员的驻地54(例如,操作员驾驶室)位于接近基座14的第一末端50的位置。配重箱44在被限定在与第一末端50相对的第二末端62。在某些实施例中，配重箱44中可以装有合适的配重材料，以抵消铲斗26中收集的材料的重量。

采矿铲10进一步包括空气过滤组件66，空气过滤组件66位于主壳体38的背面，接近配重箱44。所示空气过滤组件66被连接到平台42而不被主壳体38的顶部40支撑。主壳体38容纳电机、驱动器、电子设备、齿轮箱和其他需要用过滤空气冷却的部件。空气过滤组件66被配置为向主壳体38提供过滤空气，过滤空气可用于冷却这些部件。

参考图2，主壳体38至少部分地包围，例如是空气压缩机70、第一起重电机74、第二起重电机78、电驱动器82、收集器86、两个摆动变速器(swingtransmission)91和润滑剂箱98。除了为冷却目的提供过滤空气外，空气过滤器66还可用于在主壳体38内维持正压力。特别是，增压空气鼓风机(未示出)可以用来将空气吹到起重电机74、78、电驱动器82等部件上，这些增压空气鼓风机可能会从主壳体38中抽取空气。如果在主壳体38中没有保持正的气压，就可能形成真空，从而将灰尘和碎片吸入主壳体38中。通过提供加压过滤空气源，空气过滤组件66有利地防止了在主壳体38中形成真空。

参考附图1-3，所示的空气过滤组件66包括两个空气过滤单元106，它们被连接到甲板42并位于配重箱44上。空气过滤单元106被设置在电气室100的相对两横向侧，电气室100可能包含采矿铲10的一个或多个变压器或其他电气部件。在替代实施例中，空气过滤组件66可包括一个、两个或两个以上的空气过滤单元106。

如在图4中最佳地示出的，每个空气过滤单元106均包括脏空气进气口110和过滤空气出气口114。脏空气进气口110被连接到甲板42，并且与通道或开口118流体连通，通道或开口118竖直延伸通过甲板42的配重箱44。在所示的实施例中，开口118竖直延伸通过配重箱44。因此，每个空气过滤单元106均被配置为从甲板42下方抽取空气。甲板42抑制雨或水进入脏空气进气口110，有利地免除了在脏空气进气口110上方设置单独的顶部的需求。过滤空气出气口114被连接到主壳体38的后壁130。在一些实施例中，主壳体38延伸到至少部分包围空气过滤单元106的程度。在其他实施例中，空气过滤单元106位于主壳体38内的平台43上，与配重箱44隔开。在这种实施例中，脏空气进气口通过在平台43中形成的开口与外部环境流体连通。

参考图7-10，甲板42中的开口118包括在甲板42顶侧的第一横截面122(图7和8)和在甲板42底侧的第二横截面126(图9和10)，第二横截面126大于第一横截面122。第一横截面122比第二横截面126离对应的空气过滤单元106的脏空气进气口110更近。以这种方式，随着脏空气向空气过滤单元106的脏空气进气口110移动，通过开口118抽入的满是污物的空气加速。因为118开口的底部具有更大的横截面积126，脏空气可能以相对低的速度被抽入开口，这可以防止大碎片颗粒被夹带在气流之内。

参照图4-6，为了清晰起见，隐去其中一个空气过滤单元106的一部分。每个空气过滤单元106进一步包括过滤室134和被定位并容纳在过滤室134中的多个过滤元件138，过滤室134被配置在脏空气进气口110和过滤空气出气口114之间。在所示的实施例中，过滤元件138为带透气过滤介质的筒型圆柱式空气过滤器(cartridge-typecylindricalairfilter)。在其他实施例中，可以使用其他类型的过滤元件138。过滤元件138被配置为使脏空气沿每个过滤元件138的径向方向进入过滤器元件138。污物被过滤介质捕获，并保留在每个过滤元件138的外周向表面上。在通过过滤元件138后，过滤后的空气进入过滤空气室146，过滤空气室146与过滤空气出气口114流体连通。换言之，过滤空气室146被可流动地设置在过滤空气出气口114和过滤室134之间。

参考图5，脏空气进气口110位于过滤室134的竖直下方。因此，过滤室134位于脏空气进气口110的竖直上方。这样，空气过滤单元106是上流型过滤单元。换言之，脏空气进入每个单元的底部106，向上流动(即上流，沿竖直方向158)到过滤室134。另外，脏空气进气口110位于过滤空气出气口114的竖直下方。在本说明中，“竖直上方”和“竖直下方”以及其他类似的方向术语，指的是空气过滤单元106安装在采矿铲10上时的方向，上方和下方参照地球引力的方向。脏空气进气口110和过滤室134优选地竖直排列(即竖直的平面与脏空气进气口110的至少一部分和过滤室134的至少一部分相交)，但脏空气进气口110和过滤室134可能以其他方式布置，以允许污物在重力的影响下从过滤室134落下，并通过肮脏的空气入口110排出。例如，脏空气进气口110可以沿水平方向从过滤室134偏移，同时仍然竖直地位于过滤室134下方。在这种实施例中，例如脏空气进气口110和过滤室134可以通过倾斜的过渡管道连接。

每个空气过滤单元106进一步包括风扇组件150，所述风扇组件150可操作而产生从脏空气进气口110到过滤空气出气口114的气流。具体来说，风扇组件150可操作而抽入脏空气使其通过甲板42中的开口118，进入脏空气进气口110，通过过滤元件138并从过滤空气出气口114流出。在所示的实施例中，风扇组件150包括由电动机152驱动的离心鼓风机151。风扇组件150由支架153支撑在过滤空气室146的上方，支架153被直接地连接到甲板42。支架153支撑风扇组件150的重量，以最小化空气过滤单元106的剩余部分的应力。第一空气通道或管道154在过滤空气室146和离心式鼓风机151的进气口之间，第二空气通道或管道155在离心式鼓风机151的出气口与过滤空气出气口114之间(图5)。管道154、155中的一个或两个可能是柔性的，以方便在装配过程中对齐。柔性的管道154、155也可以有利地减少主壳体38和空气过滤单元106之间以及风扇组件150与过滤空气室146之间的震动传递。在某些实施例中，风扇组件150中的任一个或两个可以直接安装到主壳体38(例如，后壁130)。在这些实施例中，管道154可以延伸，以将离心式鼓风机151的进气口连接到过滤空气室146。

继续参考图5，在所示的实施例中，每个空气过滤单元106进一步包括过滤器清洁机构141。过滤器清洁机构141包括空气歧管142，空气歧管142储存了大量的加压空气，并可以释放一股加压空气(例如，通过一个或多个电磁阀的驱动)通过每个过滤元件138。该股加压空气的方向最好与运行气流通过过滤元件138的方向相反，以去除被过滤元件138捕获的污物。过滤器清洁机构141可以根据定时器工作,以便以设定的时间间隔(例如30秒间隔)将加压空气发送到过滤元件138。替代地，过滤器清洁机构141可以根据测量结果(例如压力读数)，响应操作员命令或响应操作条件的变化(例如当风扇组件150关闭时)而操作。在所示实施例中，空气过滤单元106上提供了过滤器更换指示器147。过滤器更换指示器147为操作员提供了一个可视的指示，说明一个或多个过滤器元件138需要维护或替换。在某些实施例中，过滤器更换指示器147可能是被配置为测量滤器元件138中的压力下降的压力计。在其他实施例中，可以使用各种其他指示器。

在操作中，风扇组件150通电产生通过空气过滤单元106的气流。特别地，通过甲板42的开口118向上抽取脏空气，当脏空气接近空气过滤单元106的脏空气进气口110时会加速。脏空气然后竖直(即，沿着箭头158的方向向上)朝向过滤室134流动，在过滤室134处，过滤元件的表面收集污物138，因为空气流经过滤介质。过滤后的空气进入过滤空气室146，风扇组件150然后通过过滤空气出气口114排出过滤空气并进入主壳体38。

空气过滤单元106可以过滤器清洁模式运行，在该模式中，空气歧管142向过滤器元件138提供一股加压空气，以从过滤器元件138去除任何碎片。较小的碎片颗粒可能仍悬浮在过滤室134内，并留在气流中，导致碎片的小颗粒再次滞留在过滤元件138上。然而，更大的碎片颗粒将向下落，以往回通过脏空气进气口110。换言之，脏空气进气口110也可以被视为一个污物出口，因为当空气过滤单元106运行在过滤器清洁模式中时，被滤出的污物通过脏空气进气口110排出。来自歧管142的该股空气导致大颗粒的碎片通过重力离开过滤室134。在过滤室134中保持悬浮的任何较小颗粒将会聚集并增大尺寸，直到它们尺寸足够大，可以通过脏空气进气口110和开口118落下，而不会重新夹带在风扇组件150产生的气流中。在风扇组件150关闭后，空气过滤单元106也可在过滤器清洁模式下继续运行一段时间。因此，歧管将继续提供加压空气，而移除的污物和碎片可能会从过滤元件138落下，而不会被风扇组件150产生的气流重新夹带。在某些实施例中，当铲10停止工作时，空气过滤单元106可以自动继续在过滤器清洁模式下运行一段预定的时间。

参考图2，在某些实施例中，主壳体38可以包括壁或帘162，将主壳体38分隔成两个隔间38a和38b。可以通过利用变频驱动器运行两个空气过滤单元106中的至少一个而对两个隔间38a和38b进行独立的控制。这样，当外部温度很冷，例如，空气过滤单元106可操作以限制进入主壳体38的冷空气量。具体来说，如果一个隔间38a根据容纳的部件不同而有与隔间38b不同的温度要求，对应于部件38a的空气过滤单元106被变频驱动器控制，而与隔间38b对应的另一个空气过滤单元106可以正常操作。换言之，可以改变提供给对应于部件38a的空气过滤单元106的鼓风机151的电力来保持部件38a内的目标温度，该电力的改变可以独立于提供给其他空气过滤单元106的鼓风机151的电力。各种部件,如电子部件,可能具有用于正确操作的关键温度范围，并且利用变频驱动器操作空气过滤单元106是调节鼓风机风扇速度以创造温度受控的主壳体38或主壳体38的温度受控隔间38b的一种方式。

参考图11-13，示出了根据另一个实施例的采矿铲310。铲310类似于铲10，在此仅描述不同之处，其中相似的结构以相同的附图标记增加“300”标出(例如，18和318都表示悬臂，等等)。采矿铲310包括基座314、悬臂318、第一构件或柄322、以及铲斗326。在图示的实施例中，空气过滤组件366被连接到主壳体338的顶部340。特别是，空气过滤组件366包括定位在露天支架407上的两个空气过滤单元406。在所示的实施例中，空气过滤单元406共享公用的风扇组件450。与前文一样，空气过滤单元406是上流型过滤单元，脏空气从脏空气进气口410竖直向上流向过滤室434。在所示的实施例中，每一个空气过滤单元406均包括环绕脏空气进气口410的裙部411，这有助于防止雨或水进入空气过滤单元406。

顶部340包括倾斜的部分341，倾斜的部分341位于脏空气进气口410下方。与空气过滤单元106相似，空气过滤单元406可以在过滤器清洁模式下运行，利用一股加压空气通过脏空气进气口410来排出所收集的污物。顶部340的倾斜的部分341将被移除的污物从铲310处转移出去。在其他实施例中，任何在顶部340上收集的污物在暴雨期间(即天气)被冲刷掉，或者由操作员手动移走。

参考图14-16，采矿铲的传统的空气过滤组件210使用传统的下流型空气过滤器214。特别是，下流型空气过滤单元214包括定义了进气罩218的顶部、脏空气进气口222、过滤室226、过滤空气室230和过滤空气出气口234(图14)。下流型空气过滤单元214从进气罩218沿向下的方向朝脏空气进气口22传送空气。由于脏空气进气口222朝向向上，需要进气罩218来防止雨或水进入脏空气进口222。此外,由于尺寸限制和气流要求，下流型空气过滤单元214必须安装在采矿铲的顶部238上。

继续参考图14-16，在下流型空气过滤单元214中，在过滤室226中收集的污物用单独的污物去除组件242除去。污物去除组件242包括螺旋钻(auger)246、用于驱动螺旋钻246的驱动马达(未示出，但在侧面250上)、以及用于消除污物的空气锁254(图16)。污物去除组件242增加了额外的成本和复杂度，并且额外的组件增加了维护和潜在的故障点。与此相反，如上所述的上流型空气过滤单元106、406不要求这样的污物去除组件，因为收集的污物简单地在重力的影响下返回通过脏空气进气口110、410而落下。

因而，上流型空气过滤单元106、406相比于传统的空气过滤单元214提供了许多优势。例如，首先，上流型空气过滤单元106、406不需要额外的罩来防止水进入。第二，如上所述，上流型空气过滤单元106、406不要求污物去除组件来将收集的污物远离过滤室134、434传送。相反，当上流型空气过滤单元106、406运行在过滤器清洁模式下时，收集到的污物简单地又通过脏空气进气口110、410落下。

本申请的各种特征在所附的权利要求书中被阐明。