CN102308048B - 用于碎片收集的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于从地面(18)收集碎片的设备(10)。大致平状的柔性元件(17)具有贯穿的开口(16)。在设备放置于地面(18)上并且在地面上向前移动时，地面上的碎片向上穿过开口，经过设备的倾斜拾取部分(42)并且然后移动至设备的收集表面(25)上。设备具有在拾取部分(42)的倾斜表面(68)上、在纵向上间隔开的横向延伸的开口(88)，从而在设备(10)于使用中向前移动时，碎片聚集于凹陷(88)中。聚集于凹陷(88)中的碎片倾向于在设备(10)减速期间保持于其中。

Description

用于碎片收集的设备

技术领域

本发明涉及一种用于碎片收集的设备。

背景技术

美国专利No.5,284,211和国际专利申请NO.WO/1996/009440公开了适合于例如从地面收集小碎片的碎片收集设备。这些设备都呈具有贯穿开口的垫状结构。垫状结构平放在地面上并移动过地面，因此碎片从地面向上穿过开口停留于结构的上表面上。设备然后可移动至适合的位置，在该位置，比如通过倾倒该设备将结构上表面上所收集碎片移除。例如，美国专利No.5,284,211的设备已经发现可用于从比如网球场清除叶子，并且一般是修整，并且WO/1996/009440的布置可用于多种场合，包括从飞机跑道清除碎片，比如螺栓、螺钉、螺母垫圈和其他异物碎片，所谓的“FOD”。

比如美国专利No.5,284,211和国际专利申请NO.WO/1996/009440所示的布置已经发现在使用中非常令人满意，给例如使用旋转刷的机械清扫设备提供了相对便宜的替代方案。然而，已经注意到，有时，垫状结构上所收集的材料有通过开口掉回其中并且又丢失的倾向。这种倾向尤其在设备移动过地面时突然减速之下发生。由此引起的收集效率损失能通过确保这种减速一直相对轻微来进行限制，但是如果没有这个操作约束将是有利的。

国际专利申请No.PCT/AU2008/001252描述了一种用于从地面收集碎片的设备，其包括具有贯穿开口的大致平状柔性元件以使得在设备平放于地面上且在其上向前移动过地面时地面上的碎片向上穿过开口至设备的收集表面上，该设备具有横向延伸的挡板，其定位成使得在使用中向上穿过开口的碎片向上经过挡板并且然后向下至收集表面，在设备于地面上向前移动时减速的情况下，挡板至少部分地阻碍收集表面上的所收集碎片返回入开口。

这已经发现显著便于如上所述在减速期间保持碎片，但是仍然期望在这方面具有更大的效率。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于从地面收集碎片的设备，其包括大致平状的柔性元件，该柔性元件具有贯穿的开口以使得在设备放置于地面上并且在地面上向前移动时，地面上的碎片向上穿过开口进入设备的收集表面，该设备具有从横向边缘向上且向后地延伸并且形成开口的后缘的倾斜表面，并且具有横向延伸的凹陷以使得向上穿过开口至收集表面的至少部分碎片通过移动至凹陷、捕获于凹陷中并且因此从凹陷移动至收集表面而在所述倾斜表面上前进。

附图说明

参照附图仅以示例的方式进一步描述本发明，其中：

图1是根据国际专利申请No.PCT/AU2008/001252的教导构造的碎片收集设备的透视图；

图2是图1的设备从前到后的局部竖向横截面；

图3是图1的设备的局部平面图；

图4是图1的设备在图3的区域“A”中的部分的透视图；

图5是图3中的区域“B”中的从前到后的放大竖向横截面；

图6是与图5类似的横截面，但是示出根据本发明的进一步变型；并且

图7是图1至5的设备的局部横截面，示出另一变型。

具体实施方式

图1至6中所示的碎片收集设备10的形式大致类似于国际专利申请No.PCT/AU2008/001252中描述的碎片收集设备，这个公开的内容结合于此以形成本申请公开的一部分。设备10形成为大致平状的柔性元件17，其具有由柔顺的垫材料15形成的区段50，垫材料15如图2所示具有带悬垂刷毛14的柔性层状基部12。在由两个横向框架结构30分开的纵向隔开的位置处布置有三个区段50。已经发现由倒置人造草皮材料形成该设备是方便的，这种人造草皮材料用于网球场等的表面，布置有向下延伸的刷毛。

设备10具有横向细长的矩形开口16，每个框架结构30限定相应的横向延伸的一排开口。当设备10在地面18上移动时(图2)，比如通过使用在其前端的绳子22拖拽，刷毛14通过与地面相接触来搅动地面上的树叶、石头等并且这些碎片倾向于从设备10的下侧穿过开口16以停留在区段50的上部收集表面25上。因此停留在设备10的上侧上的碎片然后能在设备上被方便地取走，用于根据期望的那样处置。

在示出的实施例中，六个开口16形成于每个框架结构30中。每个框架结构30中的成排的开口16在前后方向上分别插入区段50的向前一个和中间一个之间以及区段50的中间一个和向后一个之间。

前部框架结构30在其横向前缘部分32处紧固至区段50的向前一个的横向后缘部分，并且在其后缘部分34处紧固至区段50的中间定位的一个的前缘部分。后部框架结构30在横向前缘部分32和后缘部分34处分别紧固至中间定位的区段50的横向后缘部分和后部区段50的横向前缘部分。

框架结构30例如可通过使用延伸穿过框架结构30的边缘部分32、34以及垫材料15的螺栓或其它固定元件40(图3)紧固至区段50。替代地，区段例如可缝合至边缘部分32、34。

边缘部分32、34形成为相应框架结构30的前部横向元件62和后部横向元件64的相应向前延伸的部分和向后延伸的部分，并且是大致共面的。边缘部分32、34叠加在它们紧固于此的区段50的相应相邻上缘部分。

每个框架中的开口16限定于框架的前部横向元件62和后部横向元件64以及每个框架结构的从前至后延伸的翼状壁36、38之间。壁36、38在横向元件62、64之间延伸并且将它们互相连接。在所示的设备10中，每个框架结构30具有四个壁36，一个外壁位于相应框架结构30的每个侧边处，并且两个内壁定位于从相应一个外壁36向内三分之一距离的位置处。每个框架结构具有三个壁38，每个居中地定位于成对的壁36之间。壁36、38是大致平状的并且竖直地延伸，并且在设备10的从一侧侧到另一侧边的方向上具有相对较小的厚度。

壁36、38具有下缘部分45，在设备10的使用位置中，该下缘部分平行于地面18并且停留在地面18上或正好在地面18上方。壁38与壁36相比具有相对较小的高度，但是形式与壁36类似。

每个前部横向元件62具有直立壁54。壁54具有从部分32的后缘向上延伸的大致直立部分54a以及其从部分54a的上端向前延伸的部分54b。在最后区段50的上部后缘处提供了侧向延伸的元件57，其具有紧固至区段50的后部侧缘的横向延伸平状部分55并且在其后缘处具有类似于壁54的直立壁56，直立壁56具有从部分32的后缘向上延伸的直立部分56a和从部分56a的上端向前延伸的部分56b。

壁54、56形成挡板，用来在设备10的使用期间抑制收集的碎片脱离垫区段50的向后运动，以便减少从设备损失的收集材料。也就是，在收集的碎片聚集于表面25上时，这些碎片由于设备10的连续向前移动而倾向于向后移动，壁54、56限制收集的碎片移动返回到收集表面的后缘上方。

每个框架结构30的开口16的后缘由形成于相应后部横向元件64上的横向倾斜拾取部分42的前缘70的部分来限定。每个拾取部分42具有相对于地面18成锐角地从相应边缘70向前和向后延伸的前表面68。拾取部分在上后部处与相应横向元件64的部分34的向前部分相接合。

每个拾取部分42的前表面68具有侧向延伸的凹陷88的阵列。这些凹陷在设备10的前后方向上沿着表面68隔开。每个凹陷具有向前的侧向延伸表面78以及邻接的向后侧向延伸表面68a，该向前的侧向延伸表面从其前缘向下倾斜，邻接的向后侧向延伸表面68a从与相应向前表面68a的侧向延伸接合部处向上倾斜。每个凹陷88的表面68a、78a的一种由表面68上的直立横向壁66上的相应向后和向前表面形成。

另外的横向侧向延伸的凹陷88形成于相应框架结构30的每个后缘部分34的上表面上。这些凹陷同样布置于在碎片收集设备的前后方向上隔开的相应位置处。后缘部分34上的另外的凹陷88从后缘部分一侧向另一侧地延伸并且其形式与拾取部分42上的凹陷的形式大致相同，具有从其前缘向下倾斜的向前侧向延伸表面78以及从与相应前表面68a的侧向延伸接合部处向上倾斜的邻接的向后侧向延伸表面68a。每个另外的凹陷88的表面68a、78中的一种由表面68上的另外的直立横向壁66上的相应后表面和前表面形成。

在壁66处，相应的表面68a和78可在壁的顶点73处相遇。表面78可在碎片设备处于使用的状态下与垂线成大约90°的角度从相应顶点73向下延伸。替代地，它们可向下和向前延伸，或，如图所示，向下并且一定程度地向后延伸。在后者的情况下，它们可最好相对于垂线成锐角地地倾斜。

如PCT/AU2008/001252中描述的，拾取部分上的最上壁66用来在设备10使用时减速期间抑制收集碎片80从中间和后部垫区段50的向前移动返回入紧前面的开口16。尤其，在减速时，在设备10向前移动期间，收集碎片80在图5中的方向“C”上沿着收集表面25产生的向前移动至少部分地由于碎片80堆靠在最上壁66的直立壁表面78上而受到阻碍。另一方面，最上壁66的倾斜前表面68a便于由设备拾取的碎片80沿着拾取部分42向上且向后地流动，以向上向后地经过最上壁66的顶点73从而落下和收集于中间和后面垫区段50的收集表面25上。碎片沿着拾取部分42的表面68和相邻最上壁66上的移动在图5中用路径“D”示出。由此，最上壁66形成相应挡板67以阻止收集碎片的向前移动，同时允许向后流动至收集表面。

在本发明的设备中，每个壁66形成在设备10减速期间帮助保持收集碎片的挡板67，如所述。通过在拾取部分42上提供凹陷88以及提供多个壁66来便于这个作用。壁66每个形成附加挡板67，其形成为允许向后流动但抑制回流。然而，另外地，在设备10的正常使用期间，沿着倾斜表面68向上穿过开口16的至少部分碎片在相继更高且更向后位置处的凹陷88中的至少瞬时保持力作用下前进。于是，在减速之下，如此保持的材料保持于凹陷88中，而非相对向前移动脱离表面68。在PCT/AU2008/001252所述的布置中，例如，小比例的碎片可保留于拾取部分42上而没有达到收集表面25。如果操作员减速，例如以停止和排空收集碎片，碎片会掉回路面。这就要求操作者盘旋并重扫道路的这个区域。利用图1至5的布置，在正常操作期间碎片保持于凹陷88中，从而可避免重扫的需要。

在后缘部分34上提供多个凹陷88已经发现还在碎片收集设备的减速期间帮助将碎片保持于收集表面25上。通过与关于拾取部分42上的凹陷所述的那些相似的作用，从开口16向后移动至收集表面25的至少一部分碎片从凹陷88向后移动至位于收集表面的向前部分处的边缘部分34处的凹陷88，因此碎片在减速期间保持于其中。后缘部分34上的每个另外壁66构成另外挡板67，其形成为允许向后流动但抑制回流。

已经发现，振动有助于停靠在拾取部分42上的凹陷中的碎片的收集。在设备10在地面上行进时，比如在机场停机坪或道路上行进时，振动通过车道的粗糙表面而产生。这种振动通过激励停靠在凹陷中任何碎片并使之返回至收集表面25而形成了有助于碎片收集的推动力。

一旦碎片达到收集表面25，收集表面处的壁66与在清扫期间引起的自然振动一起将碎片进一步向后运载至由收集表面25形成的主捕获区域，因而也有助于防止大部分的收集碎片在减速时向前移动。

在图4和5中，在从前向后的截面中看时，壁66的前表面和后表面是线性的。然而它们也可以是不同的形式。例如，图6示出了一种变型，其中每个拾取部分66上的前壁66在拾取部分42的前缘处具有凹形前表面68a，并且最后的最上壁66具有凹形前表面68a。表面可以在从前到后的方向上逐渐且增量地变化，从显著凹形经过大致线性地变化至显著凸形。因而，如图所示，最前壁66的前表面具有显著的凹度，在最前壁紧后面的具有较少凹度，接下来的表面68a是基本上线性的，接下来的表面68a显示一定程度的凸度，并且拾取部分上的最后表面68a显示显著凸度。最前壁66的前表面68a如图6所示可在顶点处与拾取部分的前边缘70相遇，并且该壁66的这个表面68a在碎片收集设备10的使用状态下仅与水平方向成小角度，这个表面68a然后在远离边缘70的向后方向上斜率增大。

每个拾取部分42上的壁66的阵列和每个后缘部分34上的壁66的阵列可以是线性的，其意义在于每个壁的根部和/或顶点在相应线性阵列中对准。在图5的布置中，拾取部分42上的壁66的顶点13和根部的阵列包含于相应线性平面90、92中并且后缘部分34上的壁的顶点和根部的阵列包含于相应线性平面94、96中。在图6的实施例中，然而，虽然后缘部分34上的壁66类似地布置，但是拾取部分上的壁的顶点布置于分别具有母线98、100的阵列中，母线在从碎片收集设备的侧向看时是弯曲形式，并且在其前部为凹形，在其后部为凸形。

在前面的解释中，凹形、凹度、凸形和凸度视为在使用状态下从碎片收集设备10上方判断，除非文中另有要求。

虽然不是必须的，壁66可以是基本上连续的，其意义在于所有或至少大多壁66的后表面(后部壁66除外)在相应侧向根线处与后一壁66的前表面的下缘相遇，因此在从前向后的横截面观察时，壁呈现基本上“锯齿”形式。

在拾取部分42上的壁66的阵列如图4和5所示为大致线性时，阵列可在设备10使用的状况下与水平面成大约30度地延伸。也就是，平面90和92能以这样的角度延伸。这种线性阵列已经发现在一般使用中是令人满意的，尽管图6的非线性阵列已经发现在一些情况下有助于收集，尤其是在设备10慢速操作之下。

由于在拾取部分42的上表面68上提供挡板67，上表面在横截面上看时具有“锯齿”构造。

图1至6的设备已经发现对于从硬表面比如沥青、水泥表面等，以及从草地和类似表面清理碎片是特别令人满意的。还已经发现在用于比如从飞机跑道收集小物品比如螺母、螺栓等时是令人满意的。尤其对于粗糙沥青表面，收集作用非常有效，刷毛14用来清理地面，将碎片导向至设备的上表面。

在一种形式的上述设备中，发现提供前后长度上尺寸在60mm量级并且宽度在260mm量级的开口16，并且由刷毛14形成的绒头的深度在1cm量级是令人满意的。然而这些尺寸可根据需要改变以将本发明适用于具体用途。例如，开口16在本发明设备的前后方向上测量的长度可以在10至300mm量级。在高达30Kph的牵引速度下，大约70mm的长度可以是令人满意的，更大的长度用于更快的牵引速度，例如在速度高达100Kph时采用100mm的长度。类似地，由刷毛14提供的绒头的深度可改变。通常，刷毛越长，耐磨性更好，但是较短的刷毛通常是更有效的，因为其更易于通过较短的距离将物体从地面导向至设备的上表面。实际上，对于比如垫圈等小物体，大约9mm的绒头厚度可以是令人满意的。对于大物体，可采用较大的深度。对于常见范围的小物体，选择垫材料的总体厚度为5至15mm将提供令人满意的拾取。

刷毛14通常应当是柔性的，并且还期望一定程度的弹性。

在示例性构造中，垫材料15是人造草材料，刷毛14由聚丙烯纤维形成并且长度为大约10mm。所得到的垫状结构可通过将手压力压在刷毛上而压扁(即可向上压扁)，但是具有足够的弹性以在压力移除时适当快速地恢复至原始状况。这种人造草材料相对柔性，基部材料是柔性的。

所述人造垫材料呈现由刷毛构造的底面，其能在设备10经过地面时与地面的局部变化相符合，尤其是能与地面起伏相符合以及适应于小障碍物，并且提供有效的清扫动作以搅动碎片并使之移动穿过开口16。虽然优选的是设备包括具有呈所述刷毛形式的柔顺部分的柔性基部，但是其他构造也是可能的。例如，也能使用泡沫塑料材料层。通常，整个设备10应当是柔性的，尽管，尤其是如果采用由刷毛、泡沫或其他材料构造的非常厚的底层，其能紧固至相对硬的上衬。设备的前缘可设置有刚性元件以便于在牵引经过表面期间在展开状态下维持设备。

壁66的构造和高度可选择为适合于特定种类的待收集碎片。对于一般使用，可以使用5至25mm之间的高度。

通常，对于较大类型的待收集材料而言高度可以更大，并且对于较小类型的材料而言高度可以较小。也就是，较小类型的材料在收集时具有较小的向前冲量，因此在设备减速时的向前冲量可更易于抵抗。而且，较重材料在从开口16向上通过时的相对较大的冲量可能会使之被有效地向后携带越过较高的挡板67。

壁54可替代地如图7所示形成为简单的横向直立元件54c，并且壁56可类似地形成。

如图5所示，在拾取部分42的最上端处形成挡板67的壁66在相应齿根倒角(radiused filet)部分82处结合至相应边缘部分34，因此壁66的后表面78与相应部分34的上表面平滑地汇合。由此，壁66的根部在如图5的横截面中看时具有较大的宽度，并且在这些表面之间没有尖锐角部。这有助于加固壁66。而且，在设备10被提升以将碎片从设备10向前摇出时，这种布置帮助防止碎片捕获于表面78和边缘部分34的表面之间的角部中。图6的布置中的最上壁66可类似地构造。设备10的每个壁66可形成有倒角(filet)部分82。

通常，开口16在设备前后方向上的尺寸可以是与区段50的前后长度相等或稍大。设备可以是任何方便的尺寸。对于一般手动使用，1.5米量级的长度和2.4米量级的宽度可以是令人满意的。

所述构造仅以举例的方式给出并且很多变型和变化可在不脱离本发明的精神和范围之下做出，其包括这里公开的每个新颖特点以及这些特点的组合。

在本说明书以及随后的权利要求中，除非内容另有要求，词语“包括”及其变化将理解为暗示包括所声明的整数或步骤或者整数或步骤的组，但是不排除任何其他整数或步骤或者整数或步骤的组。

本说明书中对于任何现有出版物(或源自于此的信息)或者任何已知内容的引用不是并且也不应当视为是对于所述现有出版物(或源自于此的信息)或者已知内容构成公知常识一部分的承认或认可。

Claims (26)

1.一种用于从地面收集碎片的设备，包括大致平状的柔性元件，该柔性元件具有贯穿的开口以使得在设备放置于地面上并且在地面上向前移动时，地面上的碎片向上穿过所述开口到达设备的收集表面，该设备具有从横向边缘向上且向后地延伸并且形成所述开口的后缘的倾斜表面并且具有横向延伸的凹陷以使得向上穿过所述开口到达收集表面的至少部分碎片通过移动到所述凹陷、捕获于所述凹陷中并且因此从所述凹陷移动至收集表面而前进经过所述倾斜表面。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述凹陷基本上从所述倾斜表面的一侧延伸至另一侧。

3.如权利要求1或2所述的设备，其中所述凹陷是所述倾斜表面上的、在设备的纵向上隔开的多个所述横向延伸的凹陷之一。

4.如权利要求3所述的设备，其中基本上整个所述倾斜表面包括所述横向延伸的凹陷。

5.根据权利要求3所述的设备，其中每个凹陷形成于设备的拾取部分上的横向直立壁之间，所述倾斜表面形成于该拾取部分上。

6.如权利要求5所述的设备，其中每个凹陷的后部由向后布置的相应所述壁的第一直立前表面形成并且每个凹陷的前部由向前布置的相应所述壁的直立后表面形成。

7.如权利要求6所述的设备，其中每个壁具有相应的所述第一直立前表面和相应的第二表面。

8.如权利要求7所述的设备，其中该设备的相继向后的第一直立前表面从较小倾斜度至较大倾斜度增量变化。

9.如权利要求7所述的设备，其中该设备的相继向后的第一直立前表面从凹形至凸形地增量变化。

10.如权利要求7所述的设备，其中每个所述壁的所述第一直立前表面和所述第二表面在该壁的顶点处至少大体相遇。

11.如权利要求10所述的设备，其中所述壁的顶点以线性阵列布置。

12.如权利要求7所述的设备，其中所述壁的基部以线性阵列布置。

13.如权利要求10所述的设备，其中所述凹陷基本上是相同的横截面形式。

14.如权利要求10所述的设备，其中所述壁的所述顶点布置于弯曲阵列上。

15.如权利要求8所述的设备，其中所述壁的基部布置于弯曲的阵列上。

16.如权利要求12所述的设备，其中所述阵列是基本上平行的。

17.如权利要求14所述的设备，其中所述阵列是基本上平行的。

18.如权利要求1或2所述的设备，该设备在所述收集表面的前部处具有横向延伸的另外的凹陷，该横向延伸的另外的凹陷布置成由此在设备的使用中，从所述倾斜表面向后移动至收集表面的碎片的至少一部分通过移动至该另外的凹陷、捕获于该另外的凹陷中、并且因此从该另外的凹陷移动至收集表面而前进。

19.如权利要求18所述的设备，其中所述另外的凹陷是在设备的纵向上隔开的多个另外的凹陷之一。

20.如权利要求18所述的设备，其中所述或每个另外的凹陷限定于设备的另外的直立横向壁之间。

21.如权利要求20所述的设备，其中所述另外的直立横向壁基本上从设备一侧延伸至另一侧。

22.如权利要求18所述的设备，其中所述或每个凹陷以及所述或每个另外的凹陷在5-25毫米深的范围内。

23.如权利要求1或2所述的设备，其中大致平状的柔性元件限定其在使用中处于开口后面的区段，该区段的表面在设备使用的状态下处于最上部并且形成收集表面。

24.如权利要求23所述的设备，其中该区段具有由柔顺材料形成的下侧以使得，在设备的使用中，所述下侧能够与地面中的起伏局部地相符。

25.如权利要求24所述的设备，其中所述区段由具有悬垂刷毛的柔性层形成。

26.如权利要求5所述的设备，其中所述倾斜表面上的最后的所述壁形成挡板，该挡板定位成由此在使用中，向上穿过开口的碎片向上经过挡板并且然后向下运动至收集表面，当设备在地面上向前移动时在减速的情况下，所述挡板至少部分地阻碍收集表面上的被收集碎片运动返回到开口中。

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