用于挖掘机的局部除尘系统的制作方法

用于挖掘机的局部除尘系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种用于越野挖掘设备的空气净化系统。越野挖掘设备包括：挖掘部件和至少部分地覆盖挖掘部件的罩组件。罩组件包括第一罩部件和第二罩部件。第一罩部件能够相对于第二罩部件移动，以允许进入挖掘部件。空气净化系统从罩组件的内部抽吸空气，并且包括空气净化器、空气管道和空气移动装置，当第一罩部件相对于第二罩部件移动时，空气净化器、空气管道和空气移动装置全部由第一罩部件承载。
【专利说明】用于挖掘机的局部除尘系统
[0001]此申请在2012年4月13日作为PCT国际专利申请案提交，以美国本土公司Vermeer Manufacturing Company的名义作为除美国以外的所有国家的指定 申请人:，并且以美国公民Edward Lee Cutler和Glenn Meinders的名义仅作为美国指定 申请人:,并且本申请要求2011年4月14日提交的美国临时专利申请第61/475，585号的优先权，其在此通过参考的方式以其全部内容引入。
【技术领域】
[0002]本发明公开内容一般地涉及一种灰尘抑制设备。
【背景技术】
[0003]岩石是主要地包括矿物的天然材料的不确定的混合/聚合。可以为了经济目的从中开采的矿物或金属的岩石被称为矿石。具有类似于岩石属性的人造材料包括混凝土和浙青。
[0004]某些机器允许从地球地表挖掘岩石或类似材料。这种类型的挖掘机的例子包括地表挖掘机(例如，地表采矿机械)和挖沟机。
[0005]地表挖掘机用于平地和/或从给定的地点位置移除材料层。典型的应用包括地表采矿、拆除道路并且准备用于新建或重建的地点。使用地表挖掘机被挖掘的示例岩石包括石灰石、石膏、铁矾土、磷和碘。诸如铜、铁、黄金、钻石和煤炭等的材料(如矿石)也可以使用地表挖掘机来挖掘。地表挖掘机提供对爆破和锤击的一种经济替代。此外，地表挖掘机提供在单次通过以后产生一致的输出材料的优势。因此，地表挖掘机可以减少初碎机、大型装载机、大型运输卡车以及运送材料到破碎机的相关许可的需要。
[0006]典型的地表挖掘机包括支撑驾驶室的主底盘。主底盘被支撑在诸如多个履带的地面驱动系统上。诸如柴油发动机的发动机被安装在主底盘上。发动机提供了用于驱动机器的各种部件的动力。通常情况下，柴油发动机为液压系统提供动，所述液压系统包括各种液压马达和包括在整个机器中的液压缸。挖掘工具通常安装在主底盘的后端处。挖掘工具可以包括安装在枢转悬臂上的转动挖掘鼓轮。挖掘鼓轮承载适合切割岩石的多个切割工具(例如，硬质合金齿)。上述类型的示例地表挖掘机公开在美国专利第7，290，360号中，通过引用的方式将其全部并入。
[0007]挖沟机用于在岩石中挖掘沟槽。通常情况下，沟槽被挖掘用于安装工具/产品的目的，诸如电缆、光纤电缆或管道。典型的挖沟机可以具有与地表挖掘机相同的基本组成部分，除了悬臂和挖掘鼓轮被替换为挖沟附件。挖沟附件包括悬臂，挖掘链可转动地安装在悬臂上。适合切割岩石的切割工具(如硬质合金齿)由挖掘链承载。上述类型的示例地表挖掘机公开在美国专利第5，590，041号中，通过引用的方式将其全部并入。
[0008]特别是在干燥的条件下，上述类型的挖掘机可能产生大量的灰尘。

【发明内容】
[0009]本发明公开内容一般涉及到局部除尘系统，其被配置以减少一台重型越野挖掘设备在挖掘操作过程中排放到大气中的灰尘量。在一个实施例中，局部除尘系统适于用在诸如地表采矿机的地表挖掘机上。局部除尘系统也能够适用于其他类型的挖掘设备，如挖沟机、岩石轮和振动犁。
[0010]阅读下面的详细说明和查阅相关附图，这些和其它特征和优点将是显而易见的。但是应当理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述仅是说明，并且不限制本发明公开内容的广泛的方面。
【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1是包括根据本发明公开内容的精神的第一局部除尘系统的地表采矿机的侧视图，局部除尘系统包括罩，罩具有显示在闭合位置中的枢转部；
[0012]图2是图1的地表采矿机的侧视图，示出在打开位置的第一局部除尘系统的罩的枢转部;
[0013]图3是图1的地表采矿机的侧视图，示出根据本发明公开内容的精神的第二局部除尘系统；
[0014]图4是沿着图3的剖面线4-4截取的后视剖视图，该视图显示第二局部除尘系统的进口部分；
[0015]图5是沿着图3的剖面线5-5截取的仰视剖视图，该视图显示第二局部除尘系统的进口部分；
[0016]图6是沿着图1的剖面线6-6截取的后视剖视图，该视图显示第一局部除尘系统的进口部分；
[0017]图7是沿着图1的剖面线7-7截取的仰视剖视图，该视图显示第一局部除尘系统的进口部分；
[0018]图8A示意性示出第一局部除尘系统的进口部分相对于地表采矿机的挖掘鼓轮的位置；
[0019]图SB示意性示出第二局部除尘系统的进口部分相对于地表采矿机的挖掘鼓轮的位置；
[0020]图9是不出用于第一局部除尘系统的空气流路的不意图；
[0021]图10是第一局部除尘系统的后视图；
[0022]图11是第一局部除尘系统的侧视图；
[0023]图12是图10的一部分的放大视图，该视图显示用于隔离第一局部除尘系统的过滤器壳体的垂直隔离器布置的后部；
[0024]图13是图11的一部分的放大视图，该视图显示用于隔离第一局部除尘系统的过滤器壳体垂直隔离器布置的侧面；
[0025]图14是沿着图11的剖面线14-14截取的俯视剖视图；和
[0026]图15是图14的一部分的放大视图，该视图显示用于隔离第一局部除尘系统的过滤器壳体的水平隔离器布置的顶部。
【具体实施方式】[0027]本发明公开内容一般涉及用于越野挖掘设备上的局部除尘系统。图1显示地表采矿机22形式的一台越野挖掘设备上的第一局部除尘系统20。在使用地表采矿机22的挖掘操作过程中，局部除尘系统20捕获由地表采矿机22的切割鼓轮24 (即，挖掘鼓轮)产生的灰尘，从而减少被发放/排放到大气中的灰尘量。从围绕切割鼓轮24局部化体积抽取灰尘。局部化体积由包围/覆盖切割鼓轮24的至少部分的罩组件48限制/限定。
[0028]要理解的是，该罩可以包括各种密封结构，用于控制或限制外部空气流入局部化体积。示例密封结构被公开在PCT/US2010/026363中，通过引用的方式将其全部并入。
[0029]仍参照图1，地表采矿机22包括底盘26，底盘26具有与后端30相对定位的前端28。悬臂32在枢轴位置34处被连接到底盘26的后端部30，允许悬臂相对于底盘26升起和下降。例如，枢轴位置34可以限定枢转轴线36，悬臂32可以围绕所述枢转轴线36在上部非挖掘定位(在图2中显示)和下降/挖掘位置(见图1和图3)之间枢转。悬臂32从底盘26的后端30向后突出。底盘26被支撑在包括诸如履带31的推进结构的推进系统上。
[0030]切割鼓轮24可转动地安装在悬臂32的后部自由端部处。切割鼓轮24包括大致圆柱表面，多个切割齿42被连接到大致圆柱表面。在挖掘过程中，悬臂32被移动到图2的挖掘位置，同时切割鼓轮24围绕切割鼓轮的中心轴线44转动。中心轴线44延伸跨过底盘26的宽度。在某些实施例中，切割鼓轮24可以通过直接的液压驱动装置围绕中心轴线44转动，该直接的液压驱动装置包括安装在鼓轮24的相对两端处的液压马达。切割鼓轮24优选地在挖掘操作过程中沿方向46围绕中心轴线44转动。切割鼓轮24具有延伸跨过底盘26的宽度的至少大部分的长度。
[0031 ] 在地表采矿机22的使用中，地表采矿机22被移动到所希望的挖掘地点，而悬臂32在图2的上部方位。当需要在挖掘地点挖掘时，挖掘悬臂32从上部位置下降到下部位置(参见图3)。虽然在下部位置中，鼓轮24在方向46上围绕轴线44转动，使得鼓轮24实现向下切割运动，以移除所需厚度T的材料(参见图3)。当机器22在向前方向47上移动时，挖掘出来的材料在鼓轮24之下通过并且留在机器22之后。优选地，留在鼓轮24之后的材料具有大致均匀的一致性。在挖掘过程中，履带31在向前的方向47上推进机器22，从而使具有厚度T的材料的顶层被挖掘。
[0032]第一局部除尘系统20的罩组件48由悬臂32承载。罩组件48包括固定罩部件50，所述固定罩部件50在切割鼓轮24的正上方的位置处固定到悬臂32。固定罩部件50具有大致沿切割鼓轮24的整个长度延伸的长度。固定罩组件50还包括端部壁51 (参见图7)，端部壁51与鼓轮24的相对的轴向端部相对。用于围绕轴线44转动鼓轮的液压马达可以邻近端部壁51设置。罩组件48还包括能够相对于悬臂32和固定罩部件50枢转地移动的后部可动罩部件52。可动罩部件52可以围绕枢转轴线54相对于固定罩部件50在不同位置之间枢转。例如，可动罩部件52可以被移动到升起位置(在图2中所示)和下降位置(如图1所示)。枢转轴线54大致平行于切割鼓轮24的中心轴线44。在可动罩部件52在下降位置的情况下，可动罩部件52与固定罩部件50配合以限定鼓轮24周围的局部化除尘量。当可动罩部件52在升起位置中时，可以很容易地进入鼓轮24。设置致动器53 (例如，液压缸)用于在升起和下降位置之间移动可动罩部件52。优选地，固定罩部件50和可动罩部件52具有通用刚性的坚固的结构。在某些实施例中，这样的刚性的坚固的结构可以通过诸如强化片状金属的材料提供。[0033]可动罩部件52包括后壁55 (参见图7，图11，图14和15)，后壁55具有沿着切割鼓轮24的整个长度延伸的长度。可动罩部件52还包括定位在后壁55的相对端部处的端部壁56。端部壁56从后壁55向前突出，并且一般地与固定罩部件50的端部壁51对齐。端部壁56与后壁55配合以限定内部体积，在可动罩部件52处于下降位置时，鼓轮24的后部上部接收在所述内部体积中。当可动罩部件52处于下降位置时，端部壁56至少部分地相对/覆盖鼓轮24的端部，并且与固定罩部件50的端部壁51配合，以包围围绕鼓轮24的局部除尘体积的端部。
[0034]局部除尘系统20还包括两个空气净化装置60 (例如，过滤单元)，所述两个空气净化装置60被安装到可动罩部件52，并且当可动罩部件52相对于固定罩部件50在升起和下降的位置之间移动时，由可动罩部件52承载。空气净化装置60包括空气净化壳体62 (即过滤罩、过滤柜、袋壳体)，空气净化器64 (例如，袋式过滤器、折叠式过滤器、旋风式灰尘分离器)(参见图9)容纳在所述空气净化壳体62中。空气净化单元60还包括用于通过空气净化器64抽取空气的真空源66 (如空气移动设备，诸如风扇或鼓风机)(见图9)。
[0035]真空源66产生负压(即，低于大气压的压力)，从罩组件48的局部除尘体积内连续抽取含尘空气，并且将含尘空气携带到空气净化器64。在局部除尘体积内的真空产生负压导致外部空气被从罩的周边向内抽取进入罩组件，从而防止由切割鼓轮24产生的灰尘从罩组件48的周边逃离。从罩组件48抽吸的空气内的灰尘通过空气净化器64从空气中除去。
[0036]空气净化壳体62通过低速传输系统流体连接到由罩组件48限定的局部灰尘收集体积。低速传输系统包括第一管道70 (例如，管道、软管等)，所述第一管道70从空气净化壳体62通过可动罩部件52的端部壁56延伸到定位在由可动罩部件52限定的内部体积内的空气进口结构72 (例如，空气进口歧管)。在某些实施例中，管道70可以包括可选的弯头或弯管71 (参见图9)，用于收集夹带在从局部除尘体积中抽出的空气中的水分。空气进口结构72被描述为具有沿着轴线74延伸的长度的细长的管道。每个空气进口结构72的轴线74共轴并且大致平行于鼓轮24的轴线44。间隙76设置在空气进口结构72的内端之间。每一个进口结构72限定沿着轴线74间隔开的多个进口 78。在某些实施例中，通过每一个空气进口结构72限定至少3、4或5个开口 78。开口 78在向下的方向面向鼓轮24(见图7和图9)。如在图8所示，空气进口结构72相对于鼓轮24的轴线44向上和向前间隔。在一个实施例中，空气进口结构72可以相对于鼓轮24定位在周向位置处，其相对于鼓轮24的中心轴线44在12点钟和9点钟的时钟位置之间。如在图9中所示，通过空气进口结构72的气流沿着远离将鼓轮24平分并且垂直于鼓轮24的轴线44的中心垂直平面77延伸的方向75。
[0037]在某些实施例中，局部除尘系统设计为使得，行进通过管道70的空气的速度是在每分钟1000和1800英尺之间，并且进入空气进口结构72的空气的流动速度小于500英尺每分钟。在某些实施例中，管道70中的空气的速度至少是通过开口 78进入空气进口结构72的空气的速度的两倍一样快。这可以通过在每个进口结构72中提供大于相应的管道70的横截面流动面积的开口部78的组合的横截面流动面积来实现。在一个实施例中，切割鼓轮24具有至少12英尺的长度和68英寸的直径，当在下降方向时，罩组件48限定约144英尺的外周长度，并且每个真空源66提供每分钟至少2500立方英尺的空气流率。因此，切割鼓轮的每英寸每分钟至少416立方英尺的真空空气流率通过真空源被提供到罩组件48。
[0038]如在图1，图2，图10和图11中显示，空气净化单元60被安装到可动罩部件52的后壁54的外侧。例如，安装凸缘80被固定到每个空气净化壳体62的相对两侧处。安装凸缘80被支撑在从后壁54向后突出的安装架82上。安装架82横跨每个空气净化壳体62。隔离器(例如，振动和冲击隔离器)，诸如弹性阻尼器84 (参见图12和13)，可以被安装在安装凸缘80和安装架82之间，以在垂直方向上提供振动阻尼和/或保护。隔离器(例如，振动和冲击隔离器)，诸如弹性阻尼器86 (参见图14和15)可以被安装在后壁54和空气净化壳体62之间，以在水平方向上提供振动和/或冲击保护。在某些实施例中，隔离器可以具有在8-18赫兹的范围内的固有振动频率。
[0039]在机器22的使用中，悬臂32下降，以将鼓轮24放置在所希望的切割深度处，而鼓轮同时在方向46上围绕鼓轮24中心轴线44转动。机器22然后在向前方向上移动，从而使切割鼓轮24挖掘材料层，所述材料层的宽度等于切割鼓轮24的长度。在这个挖掘发生时，罩组件48被定位在下部位置，从而围绕鼓轮24封闭局部除尘体积，并且真空源66同时抽吸来自罩组件48内的空气，从而在罩组件48内提供负压。由真空源66提供的负压导致空气从局部除尘体积外部被抽吸通过，以取代从罩组件的内部抽吸通过管道70到空气净化器60的空气。由于空气从罩组件48通过进口 72被吸入并且进入管道70，由切割鼓轮24产生的灰尘由流出罩组件的空气被携带通过管道70到空气净化器60。灰尘被从空气净化器60内的空气流中过滤或其它方法移除。在被空气流中移除以后，灰尘可以被收集在容器中或者沉积在地面上。
[0040]图3-5示出的地表挖掘机22，配备有根据本发明公开内容的精神的第二局部除尘系统20’。系统20’具有许多与系统20的部件相同的部件，除了被布置在不同的配置中的部件以外。例如，空气净化器60被安装到机器22的邻近机器22的前端28的底盘26。此夕卜，管道70’沿着机器22的长度确定路径，并且携带来自由罩组件48限定的局部除尘体积的含尘空气从机器的后端部到在机器22的前部处的空气净化单元60。此外，系统20’包括固定到固定罩组件50的空气进口 72’。空气进口 72’平行于鼓轮24的轴线44，并且定位在由罩组件48限定的局部除尘体积内的罩组件48的内部的内侧。进口 72’限定开口 78’。如图8B所示，空气进口 72’相对于鼓轮24的中心轴线44定位在十二点钟和三点钟的时钟位置之间。管道70在鼓轮24的中心平面77附近的罩组件48在中央位置处连接到空气进口 72’。空气在朝向中央平面77的方向上被抽吸通过空气进口 72’。
【权利要求】
1.一种越野挖掘设备，包括: 主底盘； 推进系统，主底盘支撑在所述推进系统上； 由主底盘承载的挖掘部件； 至少部分地覆盖挖掘部件的罩组件，所述罩组件包括第一罩部件和第二罩部件，第一罩部件能够相对于第二罩部件在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置处，能够进入挖掘部件，在所述第二位置处，第一和第二罩部件配合以限定局部除尘体积；和 空气净化系统，用于从局部除尘体积移除空气，和用于从被从局部除尘体积中移除的空气中移除灰尘，所述空气净化系统包括用于净化被从局部除尘体积中移除的空气的空气净化器，空气净化系统还包括空气管道，所述空气管道在空气净化器和局部除尘体积之间提供流动连通，空气净化系统还包括用于使空气通过管道从局部除尘体积移动到空气净化器的空气移动装置，其中当第一罩部件在第一位置和第二位置之间移动时，空气净化器、空气管道和空气移动装置全部由第一罩部件承载。
2.根据权利要求1所述的越野挖掘设备，其中所述挖掘组件包括围绕转动中心轴线转动的切割鼓轮，其中所述鼓轮被安装到枢转地连接到主底盘的悬臂，并且其中所述第二罩组件相对于鼓轮固定。
3.根据权利要求2所述的越野挖掘设备，其中所述第二罩部件包括主壁和相对的端部壁，所述主壁沿着所述鼓轮的长度延伸，并且所述相对的端部壁定位在主壁的长度的相对的端部处。
4.根据权利要求3所述的越野挖掘设备，其中所述空气净化系统包括定位在局部除尘体积内的空气进口。
5.根据权利要求4所述的越野挖掘设备，其中所述空气进口包括限定多个空气进口开口的管。
6.根据权利要求5所述的越野挖掘设备，其中管大致平行于切割鼓轮的轴线。
7.根据权利要求6所述的越野挖掘设备，其中所述切割鼓轮沿着顺时针方向转动，并且其中所述空气进口相对于切割鼓轮定位在十二点钟位置和九点钟位置之间。
8.根据权利要求7所述的越野挖掘设备，其中所述空气进口由第一罩部件承载，并且被定位在鼓轮和罩组件的内表面之间。
9.根据权利要求8所述的越野挖掘设备，其中所述切割鼓轮由相对于切割鼓轮的轴线垂直的中央平面平分，并且其中，所述空气进口沿远离中心平面的方向携带空气。
10.根据权利要求9所述的越野挖掘设备，其中空气通过第一罩部件的一个端部壁离开局部除尘体积。
11.根据权利要求10所述的越野挖掘设备，其中空气净化器和空气移动装置设置在被安装在第一罩部件的主壁外侧的空气净化单元中。
12.根据权利要求11所述的越野挖掘设备，还包括在空气净化单元和第一罩部件之间的弹性隔离器。
13.一种用于捕获由携带多个切割齿的挖掘鼓轮产生的灰尘的系统，所述挖掘鼓轮能够围绕鼓轮的中心轴线转动，所述系统包括: 罩，用于至少部分地覆盖挖掘鼓轮，所述罩限定局部除尘体积；和第一进口管道，在罩和挖掘鼓轮之间定位在局部除尘体积内，所述第一进口管道限定沿着第一管道的长度间隔开的多个空气进口开口。
14.根据权利要求13所述的系统，还包括在罩和挖掘鼓轮之间定位在局部除尘体积内的第二进口管道，所述第二进口管道限定沿着第二管道间隔开的多个空气进口开口。
15.根据权利要求14所述的系统，其中第一和第二进口管道共轴地对齐。
16.根据权利要求14所述的系统，其中第一和第二进口管道大致平行于鼓轮的中心轴线。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述挖掘鼓轮被相对于挖掘鼓轮的中心轴线垂直的中心平面平分，并且其中第一和第二空气进口管道沿远离中心平面的方向携带空气。
18.根据权利要求14所述的系统，其中所述挖掘鼓轮被相对于挖掘鼓轮的中心轴线垂直的中心平面平分，并且其中第一和第二空气进口管道沿朝向中心平面的方向携带空气。
19.根据权利要求13所述的系统，其中所述挖掘鼓沿顺时针方向转动，并且其中，所述第一空气进口管道相对于挖掘鼓轮围绕转动中心轴线在十二点钟位置与九点钟位置之间定位。
20.根据权利要求13所述的系统，其中所述挖掘鼓轮沿顺时针方向转动，并且其中，所述第一空气进口管道相对于挖掘鼓轮围绕转动中心轴线在十二点钟位置与三点钟位置之间定位。
【文档编号】E02F9/00GK103476996SQ201280018445
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年4月13日 优先权日:2011年4月14日
【发明者】爱德华·李·考特, 格伦·迈因德斯 申请人:维米尔制造公司