CN105544634A - 用于重型挖掘设备的抑尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘设备。该挖掘设备包括机架，机架具有从机架的前端延伸到后端的长度。该机架还具有垂直于长度定向的宽度。悬臂能够枢轴地连接到机架的后端。切割部件被安装到悬臂。罩结构至少部分地覆盖切割部件。真空源与罩结构的内部流体连通，用于从罩结构的内部抽吸包含灰尘的空气。过滤器过滤通过真空源从罩结构的内部抽吸的空气。灰尘屏障从罩结构向下突出并且沿罩结构的周边的至少一部分延伸。灰尘屏障具有结构，所述结构在通过切割部件产生的碎屑之前并且对通过灰尘屏障的向内气流提供随着灰尘屏障从罩结构向下延伸而逐渐减小的限制。

Description

用于重型挖掘设备的抑尘装置

本申请为专利申请案(国际申请日2010年5月3日，申请号201080066614X，发明名称为“用于重型挖掘设备的抑尘装置”)的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及抑尘设备。

背景技术

诸如地平机、挖沟机、岩石轮(rockwheel)和振动犁(vibratoryplow)的重型非公路挖掘设备用于挖掘地质物质。例如，挖沟机、振动犁和岩石轮通常用于将沟渠挖掘成诸如土壤或者岩石的地质物质。地平机通常用于掘出宽范围的地质物质或者使宽范围的地质物质相对变松。例如，地平机可以用于采矿应用，以在物质由诸如前端装载机的另一件设备移除之前使矿场(例如露天或者矿坑)中的土壤层变松。具体地，在干燥条件下，这种重型挖掘设备可以产生大量灰尘。

发明内容

本发明总体涉及一种适于抑制一台重型非公路挖掘设备在挖掘操作期间排放到大气中的灰尘量的抑尘装置。在一个实施例中，抑尘装置适于在地平机上使用。抑尘装置还可应用到诸如挖沟机、岩石轮和振动犁的其它类型的挖掘设备。

将通过阅读以下的详细说明和参照相关附图清楚地呈现这些和其它特征和优点。将理解上述一般说明和以下详细说明仅仅为示例性的并且不是对本发明的较宽方面的限制。

附图说明

图1是根据本发明原理的具有抑尘装置的挖掘设备的俯视图；

图2是图1的挖掘设备的悬臂的侧视图，其中挖掘设备的悬臂处于不挖掘方位并且抑尘装置的枢转罩部件处于升起方位；

图3显示图2的悬臂，其中枢转罩部件处于中间位置；

图4显示图2的悬臂处于下部挖掘方位，其中枢转罩部件处于下部抑尘方位；

图5是设置在图1的挖掘设备上的抑尘装置的枢转罩部件的仰视后视立体图；

图6是设置在图1的挖掘设备上的抑尘装置的后俯视立体图，枢转罩部件的侧部已经被移除以暴露由所述枢转罩部件另外覆盖的截割滚筒；

图7是设置在图1的挖掘设备上的抑尘装置的固定罩部件的后俯视立体图；

图8是示出相对于截割滚筒处于升起高度的图2的侧部枢转罩部件的俯视图；

图9是显示在罩组件的周边的空气进入流的示意图；和

图10是沿图4的剖面线10-10截得的横截面图。

具体实施方式

本发明总体涉及用于在诸如非公路挖掘设备的重型设备上使用的抑尘装置。图1显示了安装在一台具有地平机22的形式的非公路挖掘设备上的抑尘装置20的实例。在利用地平机22的挖掘操作期间，抑尘装置20收集由地平机20的截割滚筒24(参见图2)产生的灰尘，从而减少发出/排出到大气的灰尘量。

仍然参照图1，地平机22包括具有前端28的机架26，该前端与后端30相对定位。机架26具有长度L和宽度W。悬臂32在枢转位置34处连接到机架26的后端30，该枢转位置允许悬臂相对于机架26升起和下降。例如，枢转位置34可以限定枢轴线36，悬臂32可以围绕枢轴线36在上部非挖掘方位(在图2和3示出)和下部/挖掘位置(参见图4)之间枢转。悬臂32从机架26的后端30向后突出。

截割滚筒24可旋转地安装在悬臂32的后部自由端。截割滚筒24包括大致圆柱形切割面，多个切割齿42连接到该切割面。在挖掘期间，在截割滚筒24围绕截割滚筒的中心轴线44同时旋转时，悬臂32移动到图4的挖掘位置。中心轴线横过机架26的宽度W延伸。在特定实施例中，截割滚筒24可以通过诸如连续链条的驱动装置围绕中心轴线44旋转，该连续链条由诸如液压驱动装置的驱动装置驱动。链条在截割滚筒24的中心区域周围延伸，使得链条的旋转导致截割滚筒24旋转。在优选实施例中，链条和截割滚筒24在挖掘操作期间围绕中心轴线44沿方向46旋转。截割滚筒24具有横过机架26的至少大部分宽度延伸的长度。虽然附图显示切割齿在滚筒底部面向前，但是在实际实践中，优选地是使齿在滚筒底部面向后，以沿方向46进行补偿旋转。

安装在地平机22上的抑尘装置20包括由悬臂32承载的罩组件48。罩组件48包括固定罩部件50，该固定罩部件在截割滚筒24正上方的位置处被固定到悬臂32。固定罩部件50具有基本上沿截割滚筒24的整个长度延伸的长度。一个或多个真空源产生负压力(即低于大气压力的压力)，该负压力从罩组件的内部内连续吸充满灰尘的空气并且将充满灰尘的空气运送到空气净化装置。在罩内由真空产生的负压力使外界空气被从罩的周边向内吸入到罩中，从而防止由截割滚筒24产生的灰尘从罩组件48的周边泄漏。从罩组件48经由真空抽吸的空气内的灰尘通过空气净化装置(例如过滤装置、旋风器等)被从空气中移除。真空源和空气净化装置可以被设置在机壳90内，机壳90安装到机架26。

罩组件48还包括可相对于悬臂32枢转移动的可移动罩部件52。可移动罩部件52可以围绕枢轴线54在不同位置之间枢转。例如，可移动罩部件52可以移动到上升位置(在图2显示)和下部的抑尘位置(在图3和4显示)。枢轴线54基本上平行于截割滚筒24的中心轴线44。优选的是固定罩部件50和可移动罩部件52具有大致刚性、坚固的结构。在特定实施例中，这种刚性坚固的结构可以由诸如加强金属板的材料提供。虽然图3和4的位置被称作“抑尘位置”，但是要理解的是抑尘系统还可以用于在图3和图4的位置与图2的位置之间的中间位置的可移动罩部件52抑制灰尘。被挖掘的物质的切割深度和类型可以控制可移动罩部件52的用以提供灰尘抑制的最适当位置。

抑尘装置20还可以包括设置在固定罩部件50和可移动罩部件52之间的密封结构91(参见图10)。例如，为刷子60形式的密封结构被显示安装到固定罩部件50的后边缘(参见图7)。至少在可移动罩部件52处于图4的下部抑尘位置时，刷子基本上沿固定罩部件50的整个长度延伸并且被定位成接合可移动罩部件52。

可移动罩部件52包括横过地平机22的宽度延伸并且基本上平行于截割滚筒24的后部62。当可移动罩部件52处于图4的下部抑尘位置时，后部62通过刷子60接合。当可移动罩部件52处于图4的下部位置时，后部62被定位在截割滚筒24的后面。可移动罩部件52还包括从后部62向前突出并且横跨截割滚筒24和固定罩部件50的侧部64和66。侧部60在枢轴线54处能够枢转地连接到悬臂32。侧部66与截割滚筒24的相应端部相对并且向外偏移。优选地，侧部66从截割滚筒24的端部偏移距离D(参见图8)。距离D提供与截割滚筒24的每一个端部相邻的真空空气室。真空空气室优选地足够大以允许灰尘通过真空源经由真空空气室被容易地抽吸。

参照图5，抑尘装置20还包括围绕罩组件48周边的至少主要部分延伸的灰尘屏蔽装置70。如图5所示，灰尘屏蔽装置70包括安装到可移动罩部件52的后部62的下部区域的后部灰尘屏障72。后部灰尘屏障72优选地沿截割滚筒24的大部分长度延伸并且基本上平行于截割滚筒24的中心轴线44。灰尘屏蔽装置70还包括连接到侧部64、66的下部区域的侧部灰尘屏障74。当可移动罩部件52处于图4下部方位时，侧部灰尘屏障74优选地随着侧部灰尘屏障74从可移动罩部件52的侧部66沿向下方向延伸而从截割滚筒24的端部(参见图8)向外形成角度。后部灰尘屏障72具有自由下端和上端。后部灰尘屏障72的上端连接到弹性构件73(例如，一张橡胶或者类似材料)，弹性构件73连接到可移动罩部件52的后部62。弹性构件73被构造成允许后部灰尘屏障72相对于可移动罩部件52的后部62沿前-后方向更容易地移动(例如，枢转或者弯曲)。因此，弹性构件提供限定定位在所述罩处的弯曲/枢转位置的弹性/柔性支架，用于允许包括上端的整个后部灰尘屏障72在挖掘操作期间相对于罩组件48向前和向后移动。

侧部灰尘屏障74具有连接到可移动罩部件52的侧部64、66的上端和自由下端。如图10所示，侧部灰尘屏障74的上端可以经由诸如有角度托架77的中间结构连接到可移动罩部件52的侧部64、66。有角度托架包括以相对于彼此成斜角对准的上部和下部。上部连接到可移动罩部件52的侧部64、66，而侧部灰尘屏障74的上端连接到有角度托架77的下部。有角度托架77被构造成定向侧部灰尘屏障74，使得侧部灰尘屏障74随着侧部灰尘屏障74从侧部64、66向下延伸而从侧部64、66侧向向外具有角度。

灰尘屏蔽装置70还可以包括从固定罩部件50的前边缘向下延伸的前部灰尘屏障76(参见图6)。在所述实施例中，前部灰尘屏障76仅相邻于截割滚筒24的端部定位，并且没有灰尘屏障设置在截割滚筒24的中心区域的前方。在其它实施例中，前部灰尘屏障76可以沿截割滚筒24的整个长度延伸，并且前部灰尘屏障76的中心部分通过截割滚筒24的驱动链条的下方。

在优选实施例中，当可移动罩部件52处于下部抑尘位置并且悬臂32处于图4的挖掘位置时，灰尘屏障从罩组件48向下延伸到靠近地面的位置。在优选实施例中，由于负压力施加到罩组件48的内部，灰尘屏障具有允许空气向内流动通过灰尘屏障的结构。在优选实施例中，灰尘屏障与相邻于地面相比更限制相邻于罩组件48的气流。例如，通过使用为刷子形式的灰尘屏障(该刷子包括刷毛，该刷毛具有紧邻罩组件48固定在一起的固定端和与罩组件48分隔开的自由端)，与相邻地面相比，刷毛对通过与罩组件48相邻的灰尘屏障的流提供更多阻力。这是有利的，因为在负压力施加到罩组件48的内部时没有灰尘屏障，所以通过罩组件48的周边吸入到罩组件48的内部中的进入气流在靠近罩组件48的位置处被集中并且没有被分布穿过罩组件48和地面之间的间隙。这通过图9所示的气流速度图表被示意性地说明。当在罩组件48和地面之间提供完全敞开的间隙(例如百分之百敞开的区域A1)时，通过真空抽吸到罩内部的大多数的外界空气流动通过高流动性区域110区域。高流动性区域110被限制到罩组件48的底部的几英寸内的空间。例如，空气速度曲线VI显示局部高流动性区域110处的高空气速度和对于罩底部与地面之间的间隙的其余部分为零或者大约为零的空气速度。当灰尘屏障从罩向下延伸时，通过使用提供逐渐减小的阻力以使气流通过的灰尘屏障，气流可以被更均匀地分布穿过罩底部和地面之间的整个间隙。例如，当灰尘屏障向下延伸时，灰尘屏障在开口区中提供逐渐增加的阻力(如曲线A2所示)，从而提供穿过罩和地面之间的整个间隙的更均匀分布的流(如速度曲线V2所示)。

还有效地是，当截割滚筒沿方向46围绕轴线44旋转时，截割滚筒24使挖掘物质沿前后方向在滚筒24下方移动。由于所述物质/碎屑通过滚筒被强迫向后，所以可能会影响后部灰尘屏障72。为了减少破坏灰尘屏障72的可能性，后部灰尘屏障72优选地具有允许通过截割滚筒产生的碎屑通过该后部灰尘屏障的结构。换句话说，灰尘屏障优选地可被由截割滚筒产生的碎屑渗透。如上所述，具有相邻罩组件固定的上端和自由下端的刷子适于允许这种碎屑通过该刷子而不会损坏刷毛。在刷毛的上端和罩组件48之间提供柔性支架(例如弹性构件73)还帮助限制由于碎屑引起的对灰尘屏障的破坏。

通过在罩周边分布进气区域，收集灰尘的能力被加强。如上所述，可以通过使用诸如尼龙长丝刷的刷子实现被分布的区域。柔性刷子被密封地封装在与罩组件相邻的安装位置并且横过刷子的长度被逐渐分开。这种分开建立了分布开口并且因此建立了灰尘屏蔽可变区域。该可变区域建立了改进的空气速度曲线，该曲线与不具有可变区域的罩相比允许更宽的灰尘收集区域。刷子还是柔性的以允许改变挖掘设备的切割深度。因为刷毛相邻罩装置更紧密地封装，所以与刷毛没有被紧密封装的刷毛下端附近相比，能够具有用于使空气通过的更小的区域。

为了允许碎屑通过以及为了提供通过灰尘屏障的气流的更均匀的分布，对于灰尘屏障优选的是具有至少15英寸或者大约19英寸的高度H。在所述实施例中，灰尘屏障由两排平行刷毛形成。所述两排刷毛可以包括具有面向罩组件的内侧的内排刷毛92和具有面向外部环境的外侧的外排刷毛94。在内排刷毛和外排刷毛之间可以提供间隙95。刷毛的上端可以被固定到安装轨道，该安装轨道接着被固定到诸如托架(例如托架77)或者弹性支架(例如弹性构件73)的中间结构。在一个实施例中，刷毛可以由诸如具有在0.9到1.4克/立方厘米范围内或者大约为1.15克/立方厘米的密度的尼龙的聚合材料制成。在特定实施例中，刷毛中的每一个都可以具有在0.02-0.05英寸的范围内、或者在0.025-0.045英寸的范围内、或者在0.030-0.040英寸的范围内的直径。在特定实施例中，刷毛可以以每英寸20-50个刷毛、或者每英寸25-45个刷毛、或者每英寸30-40个刷毛的密度被封装。

侧部灰尘屏障74从截割滚筒24向外形成角度，以防止侧部灰尘屏障在挖掘操作期间被截割滚筒接触。在特定实施例中，固定罩部件50的侧边缘可以包括垫片91，所述垫片接合可移动罩部件52的侧部66，以在固定罩部件50和可移动罩部件52的侧部66之间提供密封。

抑尘装置20还包括安装在机架26的最前端的真空机壳和空气净化机壳90两个机壳。机壳90被平台100分开。每一个机壳90都包括空气净化装置和真空源。在一个实施例中，与每一个机壳90相对应的真空源可以产生至少2500每分钟立方英尺的气流流量。刚性真空管120从机壳90沿机架26的长度的一部分延伸。柔性真空软管122连接到刚性真空管120并延伸到提供分支位置126的另外的刚性部分124。柔性真空软管122横过悬臂32的枢轴线36延伸以在悬臂的枢转期间限制柔性软管122移动。单独的柔性真空软管128从分支位置126被布置成设置在固定罩部件50上的四个单独的真空孔130。真空孔130与罩组件48的内部流体连通。柔性真空软管和刚性真空管协作以限定基本上沿地平机22的整个长度从罩组件48延伸到位于地平机22的最前端的机壳90的真空管道。

在一个实施例中，截割滚筒24具有至少12英尺的长度和68英寸的直径，当在抑尘方0位中时，罩限定大约144英尺的外周边长度，并且真空机壳和过滤机壳90中的每一个提供至少2500每分钟立方英尺的真空气流流量。因此，每英尺长度的截割滚筒的至少416每分钟立方英尺的真空气流流量通过真空源被提供到罩组件48。此外，罩组件的每一直线英尺的周边的至少113每分钟立方英尺的真空气流流量通过真空源被提供到罩组件48。当罩组件处于抑尘方位时，罩组件的周边是沿着罩组件的前侧、后侧、左侧和右侧测量的组合距离。

在使用地平机22时，悬臂32被下降以将滚筒24放置在需要的切割深度，同时滚筒围绕滚筒24的中心轴线44沿方向46同时旋转。然后，地平机22沿向前的方向移动，从而使截割滚筒24挖掘具有等于截割滚筒24的长度的宽度的物质层。当该挖掘发生时，罩组件48被定位在图4的下部抑尘位置，同时机壳90从罩组件48内同时抽吸空气，从而在罩组件48内提供负压力。通过机壳90提供的负压力使空气被抽吸通过抑尘装置的下部灰尘屏障，从而替换从罩组件内部通过真空管道抽吸到机壳90的空气。当空气从罩组件被抽吸并抽吸到真空管道中时，通过截割滚筒24产生的灰尘由经由真空管道从罩组件排出到机壳90的空气承载。灰尘被过滤或者另外被从机壳90内的气流被移除。在灰尘已经被从气流移除之后，灰尘可以被收集在容器中或被沉积在地面上。在挖掘期间，灰尘屏蔽装置帮助保持进入的空气大致均匀地流动通过罩组件48和地面之间的间隙，并且还允许碎屑在不损坏抑尘装置的情况下通过抑尘装置。

Claims (12)

1.一种非公路挖掘设备，包括：

机架，所述机架具有从该非公路挖掘设备的前端延伸到后端的长度，所述机架还具有垂直于所述长度定向的宽度；

切割部件，所述切割部件由所述机架承载，所述切割部件包括滚筒，多个齿安装在所述滚筒上，所述滚筒被构造成绕着中心轴线旋转；和

抑尘装置，用于减少该非公路挖掘设备在采矿操作期间发出的灰尘量，所述抑尘装置包括

真空装置，用于从邻近所述滚筒的区域抽吸充满灰尘的空气，

空气净化装置，用于从通过所述真空装置从所述邻近所述滚筒的区域所抽吸的空气中移除灰尘，和

柔性灰尘屏障，所述柔性灰尘屏障沿着所述滚筒的至少一部分延伸，并且所述柔性灰尘屏障具有可被通过所述切割部件产生的碎屑渗透的结构，所述柔性灰尘屏障具有上端和自由下端，所述自由下端被构造成当所述切割部件处于挖掘位置时延伸到靠近地面的位置。

2.根据权利要求1所述的非公路挖掘设备，其中，所述灰尘屏障具有提供逐渐减小的阻力使向内气流通过所述灰尘屏障的结构，所述灰尘屏障向下延伸以使得所述灰尘屏障与在其接近地面的自由端相比更限制在其上端的气流。

3.根据权利要求1所述的非公路挖掘设备，还包括：

罩结构，所述罩结构至少部分地覆盖所述切割部件，其中所述柔性灰尘屏障的上端连接至所述罩结构以使得所述柔性灰尘屏障沿着所述罩结构的周边的大部分延伸。

4.根据权利要求3所述的非公路挖掘设备，其中，所述柔性灰尘屏障沿着所述滚筒的长度以及沿着所述滚筒的端部延伸。

5.根据权利要求1所述的非公路挖掘设备，其中，所述真空装置与所述罩结构的内部流体连通。

6.根据权利要求1所述的非公路挖掘设备，其中，所述柔性灰尘屏障包括刷毛。

7.一种非公路挖掘设备，包括：

机架，所述机架具有从该非公路挖掘设备的前端延伸到后端的长度，所述机架还具有垂直于所述长度定向的宽度；

切割部件，所述切割部件由所述机架承载，所述切割部件包括滚筒，多个齿安装在所述滚筒上，所述滚筒被构造成绕着中心轴线旋转；

罩结构，所述罩结构至少部分地覆盖所述切割部件；

抑尘装置，所述抑尘装置包括柔性灰尘屏障，所述柔性灰尘屏障具有上端和自由下端，所述上端连接至所述罩结构以使得所述柔性灰尘屏障沿着所述罩结构的周边的大部分延伸，所述柔性灰尘屏障具有可被通过所述切割部件产生的碎屑渗透的结构；以及

真空源，所述真空源与所述罩结构的内部流体连通。

8.根据权利要求7所述的非公路挖掘设备，其中，所述罩结构能够在上升位置和下部抑尘位置之间移动。

9.根据权利要求8所述的非公路挖掘设备，其中，所述自由下端被构造成当所述罩结构处于所述下部抑尘位置时延伸至接近地面的位置。

10.根据权利要求8所述的非公路挖掘设备，其中，与在接近地面的自由端相比，所述灰尘屏障更限制在连接至所述罩结构的上端的气流。

11.根据权利要求7所述的非公路挖掘设备，其中，所述柔性灰尘屏障沿着所述滚筒的端部延伸。

12.根据权利要求11所述的非公路挖掘设备，其中，所述柔性灰尘屏障沿着所述滚筒的长度延伸。