CN104015263A - 带有安全装置的混凝土搅拌运输车 - Google Patents

Abstract

混凝土搅拌运输车至少包括安装有混凝土搅拌机（15）的车辆（11）、装设混凝土的滚筒（16）、和设有至少一个电动机（31）的辅助装置（29），用于使滚筒（16）选择性旋转的电动机（31）与滚筒（16）机械连接。混凝土搅拌运输车还包括设有至少一个制动部件（50a，50b，50c，50d）和选择性激活/解除激活装置（47）的安全装置（50），用于使其停止旋转的制动部件与所述滚筒相连接（16）；用于选择性激活/解除激活所述制动部件（50a，50b，50c，50d）的选择性激活/解除激活装置（47），通过激活/解除激活回路（48）与所述辅助装置（29）和所述制动部件（50a，50b，50c，50d）连接。

Description

带有安全装置的混凝土搅拌运输车

技术领域

本发明涉及一种混凝土搅拌运输车，设置有在必要的情况下用于停止混凝土搅拌滚筒转动的安全装置。

更具体地，本发明的安全装置与旋转滚筒相连，这种滚筒由电子或机电辅助装置驱动，而不是由滚筒所在车辆上的电动机驱动。

背景技术

混凝土搅拌运输车通过利用一个旋转滚筒将混凝土从生产地运输到使用混凝土的建筑工地是已知的。

在生产地装载期间以及运输到建筑工地期间，混凝土都必须保持延展性，因此旋转滚筒必须保持不断旋转以便混凝土不变硬。

在抵达工地时，混凝土搅拌运输车有时必须等待它的转动以便卸载也是已知的。在等待的步骤中，这滚筒必须保持不断旋转。

卸载前混凝土要经历一个均质化过程也是已知的。为了达到这个混凝土搅拌运输车的滚筒是在最大旋转速度下旋转。

在混凝土被卸载时，滚筒是在与混合方向相反的方向旋转也是已知的。

混凝土搅拌运输车是已知的，其中滚筒的转动通常是由液压马达的方式获得，这种液压马达是通过一组由热力发动机使其转动的泵驱动，这种热力发动机通常是柴油的。这种热力发动机也可以是与驱动车辆的是同一个，或者它是一个独立的辅助热力发动机。

从文档JP-A-2003/226192、JP-A-2003/301802 以及DE-U-20 2009 001416上也可知道一种解决方案，这种解决方案是混凝土搅拌运输车的旋转滚筒由电动机协助驱动。

特别地，JP-A-2003/226192描述一种设置有通过还原装置与电动机直接相连的旋转滚筒的混凝土搅拌运输车。由运转条件决定，电动机或者通过由混凝土搅拌运输车的热力发动机直接驱动的电能发生器供电，或者通过蓄能电池供电。

例如，于2013年1月25号提交的国际专利申请PCT/IB2013/000091 (PCT'091)中描述的混凝土搅拌运输车也是已知的，在专利中旋转滚筒的移动是利用一种辅助装置将电动机与滚筒本身直接相连。特别地，这种解决方案提供了滚筒旋转的能量，这种能量通过积累和高效率转化为电能，产生的电量大，且这种解决方案保证了相当大的实用性和操作灵敏性。

更进一步地，在2013年2月28日以本申请人名义提交的意大利专利申请MI2013A000298中，混凝土搅拌运输车是已知的，其中一个辅助机电装置既可以同时用于转动搅拌滚筒的转动和车辆的移动，也可以单独安装辅助机电装置。

与传统的供电方案相比，利用电力供电的方案，尤其上面提到的两个，优势在可限制混凝土搅拌运输车的噪音和减少油耗，如柴油，以及减少污染物的排放，如二氧化碳和颗粒（CO2)，以及氮氧化物和它们的混合物（NOx)。

然而，上述解决方案，特别是由于使用电动机驱动混凝土搅拌滚筒引起许多问题：

当电动机被切断，某人或某物必须使旋转滚筒旋转；

在紧急情况下，电动机被关闭，系统由于巨大的惯性不能快速停止；

如果旋转滚筒的电力驱动或一部分出故障，电动机会与转动滚筒一起自动旋转一段时间，带来反转或摆动的危险。

例如在这些情形下，在旋转滚筒内大量的混凝土对滚筒的运动产生惯性影响。

在少数情形下，混凝土在滚筒内分布不均匀，这会引起材料从滚筒内泄露的问题。

在任何情况下，旋转滚筒在以一个不受控制和不可控的方式旋转很明显对周围的一切是危险的，包括操作人员、路人或好奇的旁观者。

在现有技术领域，JP 2010 149635 A公开了一种通过电动机驱动滚筒的混凝土搅拌运输车。其中，在滚筒旋转时为了减少轴的旋转速度，电动机的轴直接与滚筒减速器连接。GB 837.375 A公开了一种混凝土搅拌运输车设置有锁定开关，锁定开关可以以传输磁制动的形式作用将滚筒锁定在顶部填充舱口位置处。

因此本发明的目的是为了避免上述危险，这些危险也可能会引起严重的后果。

为了克服技术状态的缺陷，本申请人已经设计、实验和实施了本发明，且得到了这些目的和优点。

发明内容

本发明在独立权利要求中被阐述和表达，同时从属权利要求描述其他技术特征以及主要技术构思的变体。

根据上述目的，本发明混凝土搅拌运输车至少包括混凝土搅拌器安装在车辆上，它以一种新的和创新的方式克服现有技术的缺陷，设置有用于搅拌混凝土的滚筒；并且为了选择性地使其转动，具有至少一个电动机的辅助电动机械装置与滚筒机械连接。

根据本发明的一种形式的实施例，混凝土搅拌运输车包括一个安全装置。所述安全装置设置有至少一个直接或间接地与滚筒机械连接的制动部件；其中如果没有电流给电动机供电、或者本身旋转缺少辅助装置的控制，混凝土搅拌运输车设置有用于使滚筒停止转动的配置。

这种方式的优点是提高了混凝土搅拌运输车的操作安全性，以及在人和物靠近混凝土搅拌运输车或者滚筒的旋转缺乏控制时，避免了潜在危险。

在实施例的有利形式中，电动服务单元或混凝土搅拌运输车的气动服务单元对安全装置进行供电和驱动，电动服务单元和气动服务单元至少其中之一通常在车板上。优点是其安全装置的功能与辅助装置的功能是分离的。

根据本发明，至少设置一个直接作用在滚筒上的制动部件。

改进之，至少设置一个在滚筒上侧的制动部件，制动部件直接或间接作用在转轴上可使滚筒旋转。

在一些形式的实施例中，制动部件被设置在电动机和滚筒之间，或在电动机和与旋转轴连接的减速器之间。

在其它形式的实施例中，制动部件被集成到电动机中与转子直接配合。

另一种改进，通过应急开关的方式，制动部件是从舱室或从设置在车辆的车架上的一个或多个位置进行操作。

本发明的实质提供的安全装置还包括一个命令和控制单元，当有故障或者滚筒的旋转与正在运行的周期相位不一致时，命令和控制单元自动驱动至少一个制动部件；如果某种阈值被超过，命令和控制单元也可使其与期望的非活动状态相差最小。

附图说明

本发明的这些以及其他的特征将通过下面描述的一些示例性的实施例具体呈现，参照相关附图，其中：

图1为本发明混凝土搅拌运输车的横向示意图。

图2为本发明另一个实施例的图1的细节放大图。

图3、4和5为本发明的实施例的变动形式。

具体实施方式

如图1所示，本发明混凝土搅拌运输车10包括任何已知型号的车辆11(如卡车)，该车辆11设置有车架12，在车架12上安装有混凝土搅拌机15的旋转滚筒16。例如，滚筒16的容量为4立方米至12立方米。

车辆11设置有主电动机单元13，它包括热力发动机20（如柴油型热力发动机）。热力发动机20被配置用来使具有驱动轮27的移动单元14以已知的方式旋转。

例如，热力发动机20能够提供250kW至350 kW的功率。热力发动机20利用移动单元14使车辆11在路上移动，例如从混凝土生产地移动到建筑工地，反之亦然。

机电型辅助装置29也安装在车辆11上，并可保持混凝土处于可使用状态，同时在无需保持热力发动机20开启的情况下移动车辆11。

辅助装置29包括至少一个电能发生装置30，该电能发生装置30适合用于给电动马达31提供例如三相型的电力，电动马达31例如通过减速部件（如减速器32）与滚筒16机械连接。通过旋转轴33，运动被传递到后者。电动马达31和减速器32都连接至旋转轴33。

关于电能发生装置30和辅助装置29的优选实施例的组成和运作的详细描述，请参考前述的专利申请PCT'091和MI'298。

按照所述应用的描述，即使热力发动机20被关闭，由于电动机31和机电式辅助装置29所提供的驱动能量，滚筒16或滚筒16和混凝土搅拌运输车10整体可被移动。

本申请的发明构思也可以适用于任何其他设有用于移动滚筒16的电动机的混凝土搅拌运输车。

在这种特定情况下，图1所示的混凝土搅拌运输车10实施例，还包括与辅助装置29相连的安全装置50。安全装置50被配置用来在潜在危险的情况下停止滚筒16的旋转。

潜在危险是指对滚筒16旋转的约束失效从而滚筒16可自由转动的情况。如果电动机31没电或发生故障（由于电动机31本身的性质，这会使得滚筒16无约束地自由移动），这种情况就可能发生。

如果电机31的使用被暂停（例如当辅助装置29被关闭且滚筒16不需转动时，或当辅助装置29或其与电动机31连接的一个元件损坏或发生故障时），可能导致电动机31的电力中断。

如果混凝土搅拌运输车10发生车祸或翻车，电动机31也会断电。在这些情况下，以及例如在车辆11打滑或缺乏抓地力（road-holding）的情况下，为了限制损害和混凝土的泄漏，滚筒16的旋转必须停止。

在上述其中一种情形下，危险可能来自某人或某物可旋转滚筒16，移动失控的部件（可能重达数百千克）会使自身及周边环境置于风险中。

另一种危险可能是，如果滚筒16正在旋转时，旋转约束件被损坏，滚筒16的运动会变得不可预测和不可受控制，并且可能会发生例如滚筒16的反转或摆动。这些会引起装在滚筒16中的混凝土漏出。

因此，安全装置50被配置用来在这样的情况下进行干预，这将在下文的描述中进行说明。

电动维护单元51被整合在附图中所示的混凝土搅拌车10的车辆11中，这与通常在交通工具中的情形一样。

电动维护单元51是自主运行的，并独立于辅助装置29的电路，专用于为车辆11自身的服务用户设备供电。

附图还示意性显示了气动维护单元52，其专用于车辆11的一些部件的气动输送，例如刹车。

在本发明的一些形式的实施例（图1和图4）中，安全装置50通过电动维护单元51电动驱动和命令。

在另一种形式的实施例（图3）中，安全装置50通过气动维护单元52气动驱动和命令。

本发明的安全装置50包括至少一个制动部件，其中根据位于混凝土搅拌运输车10上的位置，制动部件在附图中被标记为50a（图1和图5）、50b（图2和图5）、50c（图3和图5）、50d（图4和图5）表明。

在优选的实施例中，制动部件50a、50b、50c、50d被配置成通常处于激活状态，即，停止滚筒16。制动部件50a、50b、50c、50d释放滚筒16的旋转的解除激活仅能根据解除激活命令进行。

该命令可通过选择性激活/解除激活装置47来传达，选择性激活/解除激活装置47通过激活/解除激活电路48与制动部件50a、50b、50c、50d和辅助装置29相连接。

在一些形式的实施例中，选择性激活/解除激活装置47仅与电动机31相连，以控制电动机31的运行。选择性激活/解除激活装置47包括用于控制辅助装置29的控制装置49，控制装置49可包括检测器，该检测器用于检测辅助装置29或电动机31的开/关状态，或包括用于测量与电动机31自身相关联的电压或电流的装置。

若控制装置49检测到辅助装置29或电动机31是接通的，就发送与该条件相一致的信号到选择性激活/解除激活装置47，选择性激活/解除激活装置47向制动部件50a、50b、50c、50d传输解除激活指令。解除激活指令允许电动机31使滚筒16旋转。

在辅助装置29或仅有电动机31失灵或关闭的情况下，控制装置49发出一个与该异常情况相关的信号到选择性激活/解除激活装置47，该激活/解除激活装置47自动将解除激活命令从制动部件50a、50b、50，50d中移除。命令的移除引起制动部件50a、50b、50c、50d的自动激活，停止滚筒16的旋转。

这样，在存在如上所述潜在危险的情况下，作为一项安全措施，滚筒16的旋转始终被阻止。

在一些实施例（未在图中示出但可与以上所描述的结合）中，对制动部件50a、50b、50c、50d的解除激活命令可以由操作员手动操作，机械性地干预制动部件50a、50b、50c、50d本身。

由于选择激活/解除激活装置47和制动部件50a、50b、50c、50d都可以独立地干预辅助装置19的运行条件和相应的电源发生单元30，两个维护单元51和52相对辅助装置19自主和独立的连接，于赋予了安全装置50的可靠性。

在一些形式的实施例中，输送至安全装置50的电力可以完全委托于维护单元51、52，当电动机31的供电失败时，它们分别以电脉冲或气动脉冲进行干预。

如图1所示，制动部件50a与旋转轴33连接，并且安装在电动机31和减速装置32之间的中间位置上。这样，制动部件50a可在如上所述辅助装置29或电动机31损坏或发生故障的情况下进行干预，并且可以直接中断旋转轴33旋转从而中断滚筒16旋转。

实际上，制动部件50a可以是电动制动器，通过带有复位弹簧的电磁铁驱动。

在其他形式的实施例中，制动部件50a可以是例如由气动维护单元52控制的气动驱动制动器，例如利用带有复位弹簧的气压致动装置驱动。

在其他形式的实施例（可与本文描述的实施例结合）中，安全装置50还包括一个或多个应急开关53，操作员可以在紧急情况下操作。在如图1所示的实施例中，应急开关53被对应于车辆11的舱体设置，或与车辆11上的车架12相连接并接近电动机31所在区域或接近混凝土搅拌机15的后部操作区。

应急开关53可优选被电力驱动或气动驱动，并分别连接至车辆11的电动维护单元51或气动维护单元52。

操作员对应急开关53的干预取消了对制动部件50a的解除激活命令，导致其自动激活以便中断滚筒16的旋转。对应急开关53的这种干预也能使电动机31关闭。

图2为本发明方案的一个变体，安全装置50包括整合到电动机31中与其转子部分相配合的制动部件50b。在这个特定的情形下，制动部件50b安装于例如安全装置的后部。本实施例中的安全装置50的功能与以上所述一致。

在上述两种情况下，安全装置50可以采用任何已知的制动技术停止滚筒16的旋转，制动部件50a或50b可以是例如盘式结构、鼓式结构、电磁结构或刹车-离合器结合结构。

图3和图4为混凝土搅拌运输车10的结构示意图，展示了支架54和一对支撑辊55，它们被配置用来支承滚筒16并围绕旋转销58旋转。

本实施例中的支架54被附接至车辆11上的车架12，支撑辊55设于支架54的顶部并与滚筒16相连接。

滚筒16具有对应于支撑辊55所作用的接触带的滚动轨道56，该轨道是滚筒16与支撑辊55相接触的一部分，，并且与滚筒16的其余部分相比，优选对滚动摩擦和机械负载更加具有耐受力。

在如图3所示的实施例中，安全装置50包括与支撑辊55机械连接的制动部件50c。制动部件50c可以是鼓式结构，并具有作用于支撑辊55外侧的棘爪57。在类似的实施方式中（未图示出），安全装置50为鼓式结构，棘爪57在支撑辊55内部作用，或为盘式结构、电磁结构或刹车-离合器结合结构，并且安全装置50可作用于相应的支撑辊55的旋转销58。

在没有电动机31供电时，制动部件50c通过选择性激活/解除激活装置47激活，会使棘爪57与每个支撑辊55的表面、内部或外部接触，或与相应的旋转销58相接触，导致通过摩擦使滚筒16停止。

同样，在这些形式的实施例中，制动部件50c可以是电驱动的（如果安全装置50与电动维护单元51相连接）或气动的（如果安全装置50与气动维护单元52相连接）。

在如图4所示的其他形式的实施例中，安全装置50包括用于对滚动轨道56直接干预的制动部件50d。在该示例性显示的例子中，制动部件50d是具有阻挡块59的类型，该阻挡块59被配置用来在所述的潜在危险的情况下与滚动轨道56接触，并通过摩擦中断旋转滚筒16的旋转。

本发明还涉及通过其中一种上述类型的制动部件50d作用在滚动轨道上的安全装置50，以作为如图4中例举的利用阻挡块59的方案的一种替代的解决方案。

在图3和图4中，安全装置50设有应急开关53，操作员在紧急情况下可驱动应急开关53，从而使激活相应的制动部件50c或50d并停止滚筒16。

图5显示了一种实施方式的平面图，其中混凝土搅拌运输车10包括具有多个制动部件的安全装置，在这种情况下，一个制动部件（50a）安装在电动机31和减速器32之间，一个制动部件（50b）被整合在电动机31的后部，一个制动部件（50c）与支撑辊55连接，并且一个制动部件（50d）与滚动轨道56连接。

这个方案是仅仅通过举例的方式给出，显示出上述形式的实施例可以根据要求相互结合。

另外，图5所示的混凝土搅拌运输车10的安全装置50还包括命令和控制单元60，命令和控制单元60与辅助装置29、选择性激活/解除激活装置47以及滚筒16电连接。

命令和控制单元60可由电动维护单元51供电，从而不受辅助装置29和其电源发生单元30的潜在故障的影响。

命令和控制单元60被配置用来控制混凝土搅拌运输车10的一个或多个以下部件：

-滚筒16，例如可通过附接至滚筒16的旋转传感器61（如磁性旋转传感器）来控制实际转数和旋转方向；

-电动机31，例如通过编码器62控制电动机的速度，或控制电功率或驱动转矩；

-车辆11，例如通过连接至移动单元14和/或车架12的防滑传感器63来监测车辆的抓地力和侧向倾斜度。

此外，根据所述控制，命令和控制单元60能够识别是否潜在危险条件已经出现，并发送一个信号到选择激活/解除激活装置47以便从一个或多个制动部件50a-50d移除解除激活命令，从而停止滚筒16的旋转。

对于以上提到的混凝土搅拌运输车10的每个部件以及混凝土搅拌运输车10的每个操作步骤，命令和控制单元60能够从具体操作步骤中单个部件的正常运转中检测到可能的误差。

在一些形式的实施例中，只有当超出正常运转的预定误差阈值时，命令和控制单元60才会提供命令以驱动一个或多个制动部件50a-50d。

例如当滚筒16的旋转过快或过慢、或旋转方向在不需要时颠倒、或摆动时，命令和控制单元60可以对激活制动部件50a-50d进行干预。

在辅助装置29或电动机31出故障的情况下，如果这种故障，可能对电动机31的机械阻力构成危险、或者可能危及滚筒16的旋转控制时，例如确定多余的功率或扭矩被吸收，命令和控制单元60也可能进行干预。

如果命令和控制单元60检测到车辆11在行驶的道路上打滑、或检测到横向倾斜过大（例如将会翻车），也会给选择性激活/解除激活装置47发出信号以便激活一个或所有制动部件50a〜50d。

很显然，在不脱离本发明的领域和范围内，可对如上所述的混凝土搅拌运输车10进行修改和/或增加部件。

也很显然，虽然本发明参照一个特定的例子进行描述，但是本领域技术人员肯定可以得到许多其他等效形式的混凝土搅拌运输车。因此所有具有与权利要求类似的技术特征的混凝土搅拌运输车都将在定义的保护范围内。

Claims (10)

1.混凝土搅拌运输车，至少包括安装有混凝土搅拌机（15）的车辆（11），所述搅拌机（15）具有装设混凝土的搅拌滚筒（16）和设有至少一个电动机（31）的辅助机电装置（29），所述电动机（31）机械连接至所述搅拌滚筒（16）以使搅拌滚筒（16）选择性旋转，所述混凝土搅拌运输车还包括设有至少一个制动部件（50a，50b，50c，50d）和选择性激活/解除激活装置（47）的安全装置（50），所述至少一个制动部件连接至所述搅拌滚筒（16）并被配置用来停止搅拌滚筒（16）的旋转，所述选择性激活/解除激活装置（47）选择性地激活/解除激活所述制动部件（50a，50b，50c，50d），并通过激活/解除激活电路（48）与所述辅助装置（29）和所述制动部件（50a，50b，50c，50d）连接，混凝土搅拌运输车还包括电动维护单元（51）和/或气动维护单元（52），它们相对所述辅助装置（29）是独立的且是自主的，其特征在于，所述安全装置（50）通过所述电动维护单元（51）或所述气动维护单元（52）供给和驱动。

2. 根据权利要求1所述的混凝土搅拌运输车，其特征在于，所述选择性激活/解除激活装置（47）通过控制装置（49）来控制所述辅助装置（29）和所述电动机（31）的功能，并且被操作以至少与所述电动机（31）的解除激活或损坏的情况相协调。

3. 根据权利要求1所述的混凝土搅拌运输车，其中所述电动机（31）通过旋转轴（33）与所述搅拌滚筒（16）连接，其特征在于，所述至少一个制动部件（50a）与所述旋转轴（33）直接连接，位于所述电动机（31）与所述搅拌滚筒（16）之间的中间位置。

4. 根据权利要求3所述的混凝土搅拌运输车，其中减速器（32）设置在所述电动机（31）和所述搅拌滚筒（16）之间，其特征在于，所述至少一个制动部件（50a）与所述旋转轴（33）连接，位于所述电动机（31）和所述减速器（32）之间。

5. 根据权利要求1所述的混凝土搅拌运输车，其特征在于，所述至少一个制动部件（50b）整合在所述电动机（31）的内部并与后者的转子部件相配合。

6. 根据权利要求1所述的混凝土搅拌运输车，其中所述搅拌滚筒（16）由支撑辊（55）支撑，所述支撑辊（55）围绕旋转销（58）转动，其特征在于，所述至少一个制动部件（50c）与至少一个所述支撑辊（55）相连接，并且与至少一个所述支撑辊（55）的外部部件、内部部件或旋转销（58）相配合。

7. 根据权利要求6所述的混凝土搅拌运输车，其中所述支撑辊（55）设在所述搅拌滚筒（16）的滚动条带或轨道上，其特征在于，所述至少一个制动部件（50d）与所述滚动轨道（56）连接，从而通过摩擦使所述滚筒（16）的旋转停止。

8. 根据权利要求1所述的混凝土搅拌运输车，其特征在于，所述至少一个制动部件（50a〜50d）的类型选自鼓式、盘式、电磁式以及制动-离合器结合式，并且所述制动部件（50a〜50d）被机械式地配置从而在通常情况下被激活，并在收到所述选择性激活/解除激活装置（47）的电动或气动命令后转换至解除激活状态以使所述滚筒（16）自由旋转。

9. 根据权利要求8所述的混凝土搅拌运输车，其特征在于，所述安全装置（50）包括至少一个与车辆（11）上的车架（12）相连的应急开关（53），所述应急开关（53）与所述电动维护单元（51）或所述气动维护单元（52）相连接，并与至少一个制动部件（50a〜50d）连接，从而在紧急情况下发送所述至少一个制动部件（50a〜50d）的激活信号。

10. 根据权利要求1所述的混凝土搅拌运输车，其特征在于，所述安全装置（50）包括控制和命令单元（60），其至少与所述搅拌滚筒（16）连接，从而至少可对旋转方向和转数进行控制，并与所述至少一个制动部件（50a〜50d）连接，从而在运转异常时命令激活并使滚筒（16）停止转动，所述控制和命令单元（60）也与辅助装置（29）或所述电动机（31）或所述车辆（11）中的至少一个连接，与辅助装置（29）连接用于至少控制其运转状态，与所述电动机（31）连接用于至少控制电压的存在，与所述车辆（11）连接用于至少监测其抓地力和侧向倾斜度。