CN104047325A - 带有台阶构造的卷筒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带有台阶构造的卷筒。卷绕系统包括卷筒，所述卷筒具有旋转轴线，所述卷筒包括从所述旋转轴线径向间隔开的多个架，所述架沿所述卷筒内表面限定台阶构造。所述卷绕系统还包括具有第一宽度的第一夹具和具有第二宽度的第二夹具，所述第二宽度大于所述第一宽度，其中在所述卷筒旋转时所述第一夹具和所述第二夹具接合所述多个架。

Description

带有台阶构造的卷筒
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年3月13日提交的美国临时专利申请第61/779，221号和于2013年3月15日提交的美国临时申请第61/791，380号的优先权，上述申请中的每个申请的全部内容通过引用而并入本文。
技术领域
本发明涉及矿铲领域。特别地，本发明涉及用于铲斗的流体输送系统。
背景技术
工业采矿机，诸如电动式绳铲或动力铲、拉铲等，用于进行挖掘操作，以便将材料从矿堆移除。在传统的绳铲中，铲斗附接到杆，并且越过吊杆滑轮的索或绳支撑该铲斗。绳固定到与铲斗可枢转地联接的吊环。在提升阶段，绳被绞盘卷起，向上提升铲斗通过矿堆，并且释放所挖掘的材料。杆沿齿轮齿条相对于吊杆移动，以便如所期望地操纵铲斗的定位。液压线用于将动力输送到在工业采矿机上的各个机械部件和连接件，包括铲斗。
发明内容
根据一个结构，卷绕系统包括卷筒，卷筒具有旋转轴线，卷筒包括从旋转轴线径向间隔开的多个架，架沿着卷筒的内表面限定台阶构造。卷绕系统还包括具有第一宽度的第一夹具和具有第二宽度的第二夹具，第二宽度大于第一宽度，其中当卷筒旋转时，第一夹具和第二夹具与所述多个架接合。
根据另一结构，卷绕系统包括卷筒，卷筒具有旋转轴线，卷筒包括轴、位于轴第一端的第一构件和位于轴第二端的第二构件，第一构件和第二构件限定第一内宽。卷筒进一步包括第一周向架和第二周向架，其中第一周向架限定第二内宽，第二内宽小于第一内宽，第二周向架限定第三内宽，第三内宽小于第一内宽且大于第二内宽。
根据另一结构，采矿机包括杆、联接到杆的多个管路和卷绕系统。卷绕系统包括卷筒，卷筒具有旋转轴线和从旋转轴线径向间隔开的多个架，架沿卷筒内表面限定台阶构造。卷绕系统还包括具有第一宽度的多个第一夹具和具有第二宽度的多个第二夹具，第二宽度大于第一宽度，其中，第一夹具和第二夹具联接到管路，并且在卷筒旋转时与所述多个架接合。
通过考虑具体实施方式和附图，本发明的其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1是矿铲的透视图。
图2和图2A是图1的矿铲上的卷绕系统的透视图。
图3是图2和图2A的卷绕系统的沿图2A中的线3-3截取的横截面图。
图4是图2和2A的卷绕系统的卷筒和独立马达的示意图。
具体实施方式
在详细解释本发明的任一实施例之前，应当理解的是，本发明不限于针对以下描述中阐述的或以下附图中图示的部件布置和结构细节的本发明应用。本发明能够具有其他实施例，并且能够以各种方式实施或执行。而且，应当理解的是，此处所使用的措辞和术语仅用于描述目的，而不应当看作对本发明的限制。
图1图示了矿铲10。矿铲10搁置在支撑面或者地面14上，并且矿铲10包括基座18、吊杆22、杆26、铲斗30、倾斜致动器34和液压系统38。基座18包括用于卷起或者放开索或绳42的提升鼓(未示出)。吊杆22包括：联接到基座18的第一端46、与第一端46相反的第二端50、联接到第二端50的吊杆滑轮54、马鞍状块58和运送轴62。吊杆滑轮54在第二端50上方引导索或绳42。马鞍状块58通过运送轴62可旋转地联接到吊杆22，运送轴62位于吊杆22的第一端46和第二端50之间，并且延伸穿过吊杆22。索或绳42通过吊环66联接到铲斗30，并且，当索或绳42通过提升鼓分别卷起或放开时，铲斗30提升或者降低。
参考图1至图5，液压系统38包括布置在基座18中的流体源70(图1中示意性图示)。液压系统38还包括联接到流体源70的卷绕系统72。卷绕系统72包括第一组刚性管路74(图1)、第二组刚性管路76(图2)、阀块78(图2)、卷筒82、第三组柔性管路86和歧管87(图1)。第一组管路74从液压源70延伸至在卷筒82上的一组输入端88(图2和图2A)，并且第二组管路76从输入端88延伸至阀块78。第三组管路86从阀块78沿着杆26延伸至歧管87。歧管87刚性联接到在倾斜致动器34附近的杆26。如图2中所示，阀块78布置在卷筒82内，并且阀块78是在第一组管路74、第二组管路76和第三组管路86之间提供流体连通的歧管。
管路74、76和86为流体(例如，液压流体)从矿铲10的一个区域流到另一个区域的流动提供路径。特别地，液压系统38通过卷绕系统72(即，通过第一组管路74、第二组管路76、第三组管路86和卷筒82)将加压液压流体供应至倾斜致动器34，并且适应杆26相对于马鞍状块58的各种延伸情况。柔性管路86沿杆26运载液压流体，并且当杆26缩回或推进时，联接到矿铲10的独立系统89(图4)驱动卷筒82旋动以便卷起或放开第三组管路86。例如，独立系统89是由步进马达控制的恒定张力/转矩马达，或者独立系统89是下述机械系统，该机械系统链接矿铲10的推进和/或提升运动，并且驱动卷筒82旋转。卷筒82的旋转，连同运送轴62的旋转一起，在第三组柔性管路86上保持预设张力，其控制管路86的悬链线垂度。以此方式，液压系统38利用独立系统89来放开和卷起一段管路86并且保持预设张力。
继续参考图1、图2和图2A，当杆26延伸时并且铲斗30移动离开吊杆22时，卷筒82被构造为放出一段管路86。当杆26全部缩回时，卷筒82被构造为卷起该段管路86，并且管路86整体绕卷筒82的周边缠绕约1.5圈，从而提供绕卷筒82周边延伸的多层管路86。
参考图2、图2A和图3，卷筒82包括中心轴90，中心轴90限定延伸穿过卷筒82的旋转轴线91。中心轴90是转向/旋转联轴节，该转向/旋转联轴节置于卷筒82中心，能够通过旋转运动输送流体，并且中心轴90包括输入端88。
继续参考图2、图2A和图3，卷筒82还包括：位于轴90的第一端处的第一构件92；和位于轴90的第二端处的第二构件93。构件92、93中的每个构架包括外表面94和内表面95，该内表面95面对着相对构件的内表面95。
参考图3，在图示的结构中，卷筒82具有沿第一构件92和第二构件93的内表面95的台阶构造，第一构件92和第二构件93包括在第一构件92上形成的第一内架96。第一内架96绕旋转轴线91周向延伸。卷筒82还包括一对第二内架98，在卷筒构件92、93中的每个构件上各形成一个第二内架98。在第一构件92和第二构件93上形成的第二内架98从第一内架96径向向外定位。第二内架98绕旋转轴线91周向延伸，并且每个具有相同的直径以便在第二构件93上的内架98与在第一构件92上的内架98轴向对齐。内架96、98中的每个内架限定基本平滑的支撑面。在一些结构中，在构件92和构件93两者上形成第一内架96。在一些结构中，仅在构件92、93中的一个构件上形成第二内架98。
如图3中所示，第一构件92和第二构件93限定第一内宽A1，架96限定第二内宽A2，第二内宽A2小于第一内宽A1，并且架98限定第三内宽A3，第三内宽A3小于第一内宽A1并且第三内宽A3大于第二内宽A2。
参考图3，第二内架98以轴向距离D1间隔开。在图示的结构中，距离D1等于第一内架96的宽度。在一些结构中，两个间隔开的第一内架96(在每个构件92和构件93上各形成一个)代替该第一内架96，第一内架96之间具有轴向距离，该轴向距离小于第二内架98之间的轴向距离。继续参考图3，第一内架96与两个第二内架98以径向距离D2间隔开。
参考图2、图2A和图3，卷绕系统73包括第一夹具102和第二夹具106。第一夹具102和第二夹具106接纳并支撑第三组管路86。第一夹具102和第二夹具106中的每个夹具包括第一本体110和第二本体114。本体110和114可拆卸地彼此联接，并且本体110和114为独立件，但在其他结构中第一本体110和第二本体114可枢转地彼此联接。如图2和图2A所示，紧固件116用于将第一本体110和第二本体114联接到一起。在另一结构中，使用各种其他构造、形状和尺寸的夹具。在一些结构中，夹具102和106与管路86一体形成。
参考图3，第一夹具102每个具有宽度W1，宽度W1小于第一内架96的轴向距离D1。第二夹具106每个具有宽度W2，宽度W2大于第一夹具102的宽度W1，并且宽度W2也大于第一内架96的轴向距离D1。当管路86卷起且管路86被卷筒82支撑时，第一内架96支撑第一夹具102，并且第二内架98支撑第二夹具106。第一夹具102中的每个夹具具有高度H1，第二夹具106中的每个夹具具有高度H2。第一夹具102的高度H1小于在第一内架96和第二内架98之间的径向距离D2。因此，当管路卷起至套筒82中时，第一夹具102与第二夹具106以间隙D3径向间隔开。
第一夹具102和第二夹具106每个包括一组孔118，孔118的尺寸和形状适合于接纳管路86(如，液压线)。在所图示的结构中，有七个管路孔118，但是其他结构中包括更少或更多的管路孔118。孔118由联接到一起的第一本体110和第二本体114形成。管路孔118的直径大于通过该孔的管路86的直径，以便为管86留下有限的空间以在夹具102和106内伸展和收缩(例如，由于管路86内流体压力变化)。
参考图2A和图3，第一夹具102和第二夹具106还包括孔122，孔122的大小和形状适合于接纳一条或更多条润滑脂管或者电线126。孔122的直径小于孔118的直径。
第一夹具102和第二夹具106还包括一组孔130。孔130的大小和形状适合于接纳索134(图2和图2A)。孔130的直径小于孔118的直径。孔130的直径足够小以便当第一本体110和第二本体114联接到一起时，本体110和114都压靠索134上。索134充分吸收在管路86缠绕期间形成的全部或任何张力。当管路86缠绕卷筒82时，管路86吸收很少的张力或不吸收张力。因此，管路86未轴向拉伸，并且当管路86进行缠绕时一条管路86没有比另一条管路86负载更多。
继续参考图2、2A和图3，第一夹具102沿管路86的一部分间隔开，并且第二夹具106沿管路86的另一部分间隔开。因此，当卷筒82绕旋转轴线91缠绕时，第一夹具102首先张紧，然后是第二夹具106。当第一夹具102张紧时，第一夹具102压在第一内架96上。当第二夹具106张紧时，第二夹具106压在第二内架98上，与第一夹具102间隔开。在所图示的结构中，第二夹具106的数目大于第一夹具102的数目。第一夹具102和第二夹具106都沿管路86均匀地间隔开。两个第一夹具102之间的距离与两个第二夹具106之间的距离相等。第二夹具106沿管路86间隔开，并且从歧管87间隔开以便提高管路86的可靠性和寿命，并且以便允许上述悬链线垂度。在其他结构中，使用不同数目和间距的夹具102和106。
参考图2A，卷筒82还包括基座结构138。基座结构138包括多个支腿142，并且基座结构138为卷筒82提供支撑结构。支腿142安装在基座18上。
通过卷筒82卷绕大于一整圈(如，经过1.5圈，或540度)卷绕系统72能够将管路86卷起。第一整圈将第一夹具102卷起，并且第二圈(或一整圈的一部分)将第二夹具106卷起。夹具102和106与内架96和98结合起来，保持管路86彼此间隔开，并且防止摩擦、磨损和/或损坏管路86的其他接触。管路86被允许径向弯曲，但是由于在夹具102和106中的索134张紧所形成的张力，管路86被禁止径向拉伸。而其他卷筒在缠绕期间仅允转动一整圈(例如，使得在绕第二圈期间防止管路彼此接触或摩擦)，如上所述卷筒82允许转动大于一整圈。因此，与可卷起同样长度管路的其他卷筒相比，卷筒82的尺寸相对较小。在一些结构中，卷筒82进一步包括额外的内架和额外的夹具，从而允许转动更多的圈数，并且允许卷筒的总体尺寸更小。总而言之，卷筒82允许液压流体从基座18流到矿铲10的各个部件，特别地倾斜致动器34，以便在机器10中的齿轮齿条接头和杆26平移和旋转运动期间，能够输送液压流体，并且以便能够在矿铲10上使用倾斜铲斗30。
虽然在矿铲10的情况下和在被独立系统89驱动的情况下描述了卷筒82，但是，在其他结构中，卷筒82用在除采矿机10之外的机器上，并且由除独立系统89之外的其他结构驱动。
在一些结构中，卷筒82用于卷起管路或索，包括但不限于软管、丝或其他结构，其得益于如上所述的夹具102和106的使用，并且得益于在台阶卷筒82上在间隔开的层中进行缠绕。
尽管本发明已经参考特定优选实施例进行详细描述，但是在所描述的本发明的一个或更多个独立方面的范围和精神内存在变化和变型。

Claims (20)

1.一种卷绕系统，包括：
卷筒，所述卷筒具有旋转轴线，所述卷筒包括从所述旋转轴线径向间隔开的多个架，所述架沿着所述卷筒的内表面限定台阶构造；
第一夹具，所述第一夹具具有第一宽度；和
第二夹具，所述第二夹具具有第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度，其中在所述卷筒旋转时所述第一夹具和所述第二夹具接合所述多个架。
2.根据权利要求1所述的卷绕系统，其中，所述多个架包括第一架和一对第二架，所述第二架从所述第一架径向间隔开。
3.根据权利要求2所述的卷绕系统，其中，所述第二架间隔开一段轴向距离。
4.根据权利要求3所述的卷绕系统，其中，所述第一宽度小于所述第二架之间的所述轴向距离。
5.根据权利要求3所述的卷绕系统，其中，所述第二宽度大于所述第二架之间的所述轴向距离。
6.根据权利要求1所述的卷绕系统，其中，所述多个架包括第一架和第二架，所述第二架从所述第一架间隔开一段径向距离，并且其中，所述第一夹具的高度小于所述径向距离。
7.根据权利要求1所述的卷绕系统，所述卷绕系统进一步包括多个第一夹具和第二夹具，并且其中，所述第一夹具的数目小于所述第二夹具的数目。
8.根据权利要求1所述的卷绕系统，其中，所述第一夹具和第二夹具中的每个夹具均包括第一本体和第二本体，所述第二本体可拆卸地联接到所述第一本体。
9.根据权利要求1所述的卷绕系统，其中，所述第一夹具和所述第二夹具中的每个夹具均包括用于接纳管路的管路孔。
10.根据权利要求1所述的卷绕系统，其中，所述卷筒包括限定所述旋转轴线的轴、位于所述轴的第一端处的第一构件和位于所述轴的第二端处的第二构件，并且其中，所述多个架布置在所述第一构件和所述第二构件上。
11.根据权利要求1所述的卷绕系统，所述卷绕系统进一步包括由所述卷筒缠绕起来的多个液压管路，并且其中，所述第一夹具和所述第二夹具都联接到所述液压管路。
12.根据权利要求11所述的卷绕系统，其中，所述第一夹具和所述第二夹具包括多个管路孔，所述多个管路孔保持所述液压管路彼此间隔开。
13.根据权利要求1所述的卷绕系统，其中，所述卷筒包括歧管和输入口，其中，所述多个管路是联接到所述歧管的柔性管路，并且其中，所述卷绕系统进一步包括一组刚性管路，所述一组刚性管路从所述歧管延伸至所述输入口。
14.根据权利要求13所述的卷绕系统，所述卷绕系统进一步包括第二组刚性管路，所述第二组刚性管路从所述输入口延伸至流体源。
15.一种卷绕系统，包括：
卷筒，所述卷筒具有旋转轴线，所述卷筒包括轴、位于所述轴的第一端处的第一构件和位于所述轴的第二端处的第二构件，所述第一构件和所述第二构件限定第一内宽，所述卷筒进一步包括第一周向架和第二周向架，所述第一周向架限定第二内宽，所述第二内宽小于所述第一内宽，所述第二周向架限定第三内宽，所述第三内宽小于所述第一内宽并大于所述第二内宽。
16.根据权利要求15所述的卷绕系统，所述卷绕系统进一步包括多个夹具，在所述卷筒旋转时，所述多个夹具接合所述第一架和所述第二架。
17.根据权利要求16所述的卷绕系统，其中，所述第一架从所述第二架间隔开一段径向距离，并且其中，所述夹具中的一个夹具的高度小于所述径向距离。
18.一种采矿机，包括：
杆；
多个管路，所述多个管路联接到所述杆；和
卷绕系统，所述卷绕系统联接到所述管路，所述卷绕系统包括卷筒，所述卷筒具有旋转轴线和从所述旋转轴线径向间隔开的多个架，所述架沿着所述卷筒的内表面限定台阶构造，所述卷绕系统还包括具有第一宽度的多个第一夹具和具有第二宽度的多个第二夹具，所述第二宽度大于所述第一宽度，其中，所述第一夹具和所述第二夹具联接到所述管路，并且在所述卷筒旋转时所述第一夹具和所述第二夹具接合所述多个架。
19.根据权利要求18所述的采矿机，其中，所述管路是液压管路，并且其中，所述第一夹具和所述第二夹具中的每个夹具均包括开口，所述开口接纳所述液压管路，并且将所述液压管路彼此分开。
20.根据权利要求18所述的采矿机，其中，所述卷筒包括歧管和输入口，其中，所述多个管路是联接到所述歧管的柔性管路，并且其中，所述采矿机进一步包括第一组刚性管路和第二组刚性管路，所述第一组刚性管路从液压源延伸至所述输入口，所述第二组刚性管路从所述输入口延伸至所述歧管。
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