CN107869158B - 用于机铲铲斗的阻尼器 - Google Patents

Abstract

一种用于抑制铲斗门相对于采矿机铲的铲斗体旋转的阻尼器，该阻尼器包括轴、臂和高压流体密封。所述轴被支撑，用于围绕轴线旋转，轴的旋转受到封闭腔室中的流体的抑制。在轴的第一端与第二端之间的位置处，高压流体密封接合轴的外表面。高压流体密封接合轴的外表面，并且包括低压侧和靠近轴腔的高压侧。臂包括第一端和第二端，所述臂的第一端连接到轴的第一端，所述臂的第二端连接到铲斗门或铲斗体，从而铲斗门的旋转驱动臂而使所述轴旋转。

Description

用于机铲铲斗的阻尼器

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2016年9月28日提交的、序列号为62/400,890的共同待决美国临时专利申请的权益，该专利申请的整体内容在此通过引用而并入本文。

技术领域

本公开内容涉及采矿机铲，更具体地，涉及用于机铲铲斗的阻尼器。

背景技术

绳铲通常利用铲斗来掘入材料堆。铲斗在铲斗的底面上具有铲斗门，铲斗门通过门闩可旋转地连接。在填充满铲斗后，操作员把铲斗定位在装载车辆上方，并且触发闩锁机构来释放铲斗门。在铲斗中材料重量的作用下，铲斗门绕着门闩向下远离铲斗体摆动。在材料被卸载以后，操作员然后可以使铲斗移动到折叠的位置，以朝着铲斗体关闭铲斗门。一个或多个液压阻尼器可以连接在铲斗门与铲斗体之间，用来抑制门的旋转。

发明内容

在一方面中，用于抑制铲斗门相对于采矿机铲的铲斗体旋转的阻尼器包括限定封闭腔室的壳体、轴、轴腔、高压流体密封和臂。所述轴包括第一端和第二端，所述第二端布置在封闭腔室中。所述轴被支持成围绕轴线相对于所述壳体旋转，轴的旋转被封闭腔室中的流体抑制。轴腔布置在一部分轴的外表面与壳体之间。在轴的第一端与第二端之间的位置处，高压流体密封接合轴的外表面。高压流体密封接合轴的外表面，并且包括低压侧和靠近轴腔的高压侧。所述臂包括第一端和第二端，并且所述臂的第一端被连接到轴的第一端。所述臂的第二端被配置成连接到铲斗门与铲斗体中的一项，从而铲斗门的旋转驱动臂而使轴旋转。

另一方面，用于采矿机铲的铲斗组件包括本体、门和用于抑制门相对于本体运动的阻尼器。所述本体限定材料接纳口和材料卸载口。所述门枢转连接到本体，以选择性地关闭材料卸载口。阻尼器包括壳体、轴、轴腔、高压流体密封和臂。壳体被连接到本体与门中的一方，并且壳体限定封闭腔室。所述轴包括第一端和第二端。所述轴被支持成围绕轴线相对于壳体旋转，所述轴的旋转被封闭腔室中的流体抑制。轴腔布置在一部分轴的外表面与壳体之间。在位于轴的第一端与第二端之间的位置处，高压流体密封接合轴的外表面。高压流体密封包括低压端和靠近轴腔的高压端。所述臂包括第一端和第二端。臂的第一端连接到轴的第一端，而臂的第二端枢转连接到本体和门中的另一方。门相对于本体的运动驱动臂枢轴旋转，并且使轴围绕轴线旋转。

在再一个实施例中，用于抑制铲斗门相对于采矿机铲的铲斗本体旋转的阻尼器包括限定密闭腔室的壳体、轴、轴腔、臂和密封构件。轴包括第一端和第二端。第二端布置在密闭腔室中。轴被支持成围绕轴线相对于壳体旋转，轴的旋转被密闭腔室中的流体抑制。轴腔布置在一部分轴的外表面与壳体之间。臂包括第一端和第二端。臂的第一端被连接到轴的第一端，臂的第二端被配置成连接到铲斗门与铲斗本体中的一方，以使铲斗门的旋转驱动臂而使轴旋转。密封构件布置在壳体的侧表面与臂的第一端之间。密封构件支持防尘密封、高压流体密封和真空密封。防尘密封阻止污染物进入轴腔。高压流体密封接合轴的外表面，并且阻止流体从轴腔沿轴的外表面流动。高压流体密封布置在防尘密封与轴腔之间。真空密封布置在防尘密封与高压流体密封之间。

通过考虑详细说明和附图，将很容易明白本发明的其它独立方面。

附图说明

图1是采矿机铲的侧视图。

图2是铲斗的透视图。

图3是图2所示铲斗的侧视图，其中铲斗门位于打开位置。

图4是阻尼器的透视图。

图5是沿截面5-5观察的、图4所示阻尼器的截面图。

图6是沿截面6-6观察的、图4所示阻尼器的截面图。

图7是图6所示截面图的一部分的放大图。

图8是图7所示阻尼器的部分放大图。

图9是承载板的透视图。

图10是图9所示承载板的另一个透视图。

在详细说明任何实施例之前，应当理解，本公开内容的应用并不限于以下说明中阐述的或在附图上显示的部件的结构与布局的细节。本发明可有其它实施例，并且它们可以各种不同的方式被实践或实行。另外，应当理解，这里使用的词组和术语是为了说明，而不应当看作限制。这里的“包括”、“包含”或“具有”及其变形意味着包括此后列出的事项及其等效替换和其他事项。术语“安装”、“连接”和“耦接”被广义地使用，并且包括直接和间接的安装、连接和耦接。再者，“连接”和“耦合”不限于物理的或机械的连接或耦接，也可包括电连接或电耦接，而不管该连接和耦接是直接还是间接的。而且，正如在以后段落中描述的，附图上显示的特定配置意在示例性地说明本发明的实施例，其它替换的配置也是可能的。

具体实施方式

图1显示包括底座14和支臂18的采矿机铲10。底座14被牵引机构(例如，履带传动22)支持，用于在地面26上移动。支臂18包括第一端或下端30和第二端或上端34，并且下端30被连接到底座14。上端34包括支臂滑轮38。在显示的实施例中，支臂18还包括靠近下端30布置的减震器(bumper)42。

机铲10还包括挖掘组件，挖掘组件包括伸长构件或柄50和连接到柄50的一端的铲斗54。柄50被支持，用于相对于支臂18平移运动和旋转运动。在显示的实施例中，承运轴(shipper shaft)62横交于支臂18延伸，并且包括一个小齿轮(未示出)。柄50的下表面包括齿条(未示出)，用于啮合所述小齿轮，小齿轮的旋转使得柄50相对于支臂18移动。鞍形块66连接到承运轴62，并且接纳柄50的末端，以便维持齿条与小齿轮之间的啮合。

在显示的实施例中，机铲10还包括提升绳70，提升绳70延伸到支臂滑轮38。提升绳70的一端连接到提梁组件74，提梁组件74连接到铲斗54，从而提升绳70支持铲斗54。提升绳70的一部分缠绕在被支撑在底座14上的提升卷筒(未示出)上。提升卷筒的旋转将收紧和放开提升绳70，这分别提升和下降铲斗54。

如图2和3所示，铲斗54包括铲斗体82、枢转连接到铲斗体82(例如，通过门销90)的铲斗门86、闩锁机构94(图2)、以及一对阻尼器98。铲斗体82包括限定材料接纳口的第一端110和限定材料卸载口的第二端114。挖掘边缘118靠近第一端110定位，并且围绕材料接纳口的一部分延伸。闩锁机构94可释放地将铲斗门86固定到铲斗体82的第二端114，以便选择性地关闭材料卸载口。当闩锁机构94被释放时，铲斗门86和容纳在铲斗本体82中的任何材料的重量使得铲斗门86围绕门销90枢轴旋转(见图3)，并且远离铲斗本体82。由于重力作用，材料从铲斗体82中落下。

如图3和4所示，每个阻尼器98均包括壳体126和阻尼器臂130。在铲斗门86打开时(图3)，门86围绕门销90旋转，并且使阻尼器臂130相对于壳体126旋转(例如，在图3中的顺时针方向)。在显示的实施例中，壳体126固定在铲斗体82的后臂，靠近门销90，而阻尼器臂130连接到铲斗门86。在其它的实施例中，壳体126可固定在铲斗门86，而阻尼器臂130连接到铲斗体82。另外，在某些实施例中，连杆134(图3)连接在阻尼器臂130与铲斗门86之间；在其它的实施例中，阻尼器130可以直接连接到铲斗门86。

参照图4，壳体126包括第一壁或盖142，第二壁或盖146，以及具有第一侧和第二侧的主体150。第一盖142连接到第一侧，第二盖146连接到第二侧。

如图5所示，主体150包括闭合腔或内腔162、闸板(paddle)170和隔墙174。腔室162由在主体150的第一侧与第二侧之间延伸的壁182限定，腔室162的末端由第一个盖子142(图4)和第二个盖子146限定。在所显示的实施例中，壁182具有圆柱形状。腔室162填充有流体(例如，液压流体)。

阻尼器98还包括轴166，轴166延伸穿过腔室162并可围绕轴线190旋转。正如这里使用的，术语“径向”及其变形例指的是垂直于轴线190的方向，而术语“轴向”及其变形例指的是平行于轴线190的方向。闸板170连接到轴166(例如，通过花键部分194)，并且围绕轴线190随轴166旋转。闸板170包括臂198，臂198从轴线190径向向外延伸，臂198的末端密封啮合壁182。隔墙174位于腔室162中，并从轴线190径向延伸。隔墙174的径向向内的末端啮合闸板170，而隔墙174的径向向外的末端密封啮合壁182。

闸板170和隔墙174把腔室162大致上分成第一部分210和第二部分214，从而闸板170的第一侧和隔墙174的第一侧靠近第一部分210，而闸板170的第二侧和隔墙174的第二侧靠近第二部分214。当闸板170沿第一方向226围绕轴线190旋转时，第一部分210中的流体压力增加，而第二部分214中的流体压力减小。类似地，当闸板170沿第二方向228围绕轴线190旋转时，第二部分214中的流体压力增加，而第一部分210中的流体压力减小。

闸板170包括闸板阀230，闸板阀230允许流体从压力较高的部分流到压力较低的部分。类似地，隔墙174包括隔墙阀234，隔墙阀234允许流体从压力较高的部分流到压力较低的部分。在某些实施例中，闸板阀230允许流体只沿一个方向流动(例如，从第一部分210到第二部分214)，而隔墙阀234允许流体只沿相反的方向流动(例如，从第二部分214到第一部分210)。在其它实施例中，某些闸板阀230和某些隔墙阀234允许流体沿一个方向流动，而其它的闸板阀230和隔墙阀234允许流体沿相反的方向流动。在另一些其他实施例中，闸板阀230和隔墙阀234都是双向的，允许流体沿两个方向流动。

现在参照图6，轴166包括第一端250和第二端254。轴166延伸通过主体150和第一盖142，从而第一端250位于壳体120之外。轴166的第一端250连接到阻尼器臂130的第一端262(阻尼器臂130的第二端266连接到连杆134—图3)。铲斗门86的旋转(图3)驱动阻尼器臂130和轴166围绕轴线190旋转。轴166被轴承274(例如直列滚子轴承、圆锥滚子轴承、球轴承等等)支持，用于相对于壳体126旋转。

在显示的实施例中，轴166的第二端254至少部分延伸穿过第二盖146并被密封盖282覆盖。另外，密封板或保持板或承载板286的位置靠近第一盖142，并且靠近第一端250围绕轴166延伸。承载板286密封啮合轴166(下面更详细地讨论)。由密封盖282与承载板286之间的空间，以及沿径向在轴166与壳体126和闸板170中每一个部件之间的空间来限定轴腔294。在显示的实施例中，轴承274位于轴腔294中。

轴腔294基本与腔室162隔开，虽然壳体126可包括检验阀298(图5)，检验阀298被配置成在每个周期期间使得轴腔294暴露于腔室162的低压部分之中。检验阀298保证轴腔294中的压力不达到相当可观的水平(例如，检验阀298可以将压力保持在小于20磅/平方英寸)。在某些实施例中，在运行期间，轴腔294中的压力保持在负压(真空)。

如图7所示，承载板286包括第一表面或内端面288和第二表面或外端面290，内端面288抵靠壳体126，而外端面290与内端面288相对。在所示的实施例中，承载板286的内端面靠着第一盖142的表面固定(例如通过紧固件)，并且承载板286位于壳体126和臂130之间。

参照图7-10，承载板286支撑防尘密封306、真空密封310和高压流体密封314。如图7和8所示，防尘密封306位于承载板286的外端面290上，并且接合阻尼器臂130的表面322。真空密封310位于承载板286的径向内表面上(即在内端面288和外端面290之间并且在轴166附近)。真空密封310结合轴166的外表面。

参照图8，防尘密封306被定向成使得高压侧(即，上游)330背离轴腔294，而真空密封310被定向成使得高压端334背离轴腔294。防尘密封306和真空密封310阻止灰尘或污染物从周围环境进入空腔294。防尘密封306还包括低压侧(即，下游)342，真空密封310包括低压侧346，这二者都定向为朝向轴腔294。

高压密封314还位于承载板286的径向内表面上，并且接合轴166的外表面。高压密封314沿轴向与防尘密封306和真空密封310隔开，接近承载板286的、靠近轴腔294的内端面288。换句话说，高压密封314位于离开防尘密封306和真空密封310的上游，在轴腔294与真空密封310之间。高压密封314被定向成使得密封314的高压侧面向轴腔294(即，上游)，阻止流体从空腔294泄漏。另外，承载板286包括径向肩部350，该径向肩部350位于高压密封314的低压侧或下游侧附近(即沿轴向位于高压密封314和真空密封310之间)。径向肩部350支撑高压密封314，提供了后挡件(backstop)。在所示的实施例中，径向肩部350的径向内表面354与轴166的外表面隔开一个窄的间隙。

在铲斗54正常工作期间，轴腔294被保持在非常低的相对压力下(例如，真空压力)。然而，由于操作员误使用(例如，轨道撞击)和/或意外所引起某些异常情形，冷起动可能导致在轴腔294内累积大的压力。压力尖峰会使低压密封灾难性地失效。

许多年来，机铲操作员已报告与轴密封失效相关联的阻尼器问题，但阻尼器制造商和服务公司不能识别这些失效的根本原因。轴腔中的压力尖峰是极难检测的，至少是因为很难在操作期间感测空腔中的压力，而且造成压力尖峰的条件是偶尔发生的。而且，在阻尼器轴腔中出现非常高的压力(例如，在约1000磅/平方英寸到约2000磅/平方英寸之间)对于服务人员或制造商而言不明显或不直观，因为空腔被保持在非常低的压力下。这个原因使得其他人调查失效轴密封的其它潜在起源，而没有导致解决根本原因的解决方案。

不像传统的阻尼器，承载板286包括动态高压密封314，对轴腔294中的较高压力负责。在某些实施例中，高压密封314可以适应至少100磅/平方英寸的压力。在某些实施例中，高压密封314可以适应至少1000磅/平方英寸的压力。在某些实施例中，高压密封314可以适应至少2000磅/平方英寸的压力。

虽然已参照某些实施例详细描述了各种不同的方面，但在所描述的一个或多个独立方面的范围和精神内，还存在许多变形例和修改方案。

Claims (21)

1.一种用于抑制铲斗门相对于采矿机铲的铲斗体旋转的阻尼器，其特征在于，所述阻尼器包括：

限定封闭腔室的壳体；

包括第一端和第二端的轴，所述第二端位于所述封闭腔室中，所述轴被支持，用于围绕轴线相对于所述壳体旋转，所述轴的旋转被所述封闭腔室中的流体抑制；

轴腔，所述轴腔位于所述轴的一部分外表面与所述壳体之间；

高压流体密封，在所述轴的第一端与所述轴的第二端之间的位置处，所述高压流体密封接合所述轴的外表面并且包括低压侧和靠近所述轴腔的高压侧；以及

臂，所述臂包括第一端和第二端，所述臂的第一端连接到所述轴的第一端，所述臂的第二端被配置成连接至铲斗门和铲斗体中的一个，从而所述铲斗门的旋转驱动所述臂而使所述轴旋转。

2.如权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，所述阻尼器还包括：

闸板，所述闸板连接到所述轴并被固定用于随着所述轴旋转，所述闸板至少部分地将所述封闭腔室划分成高压部分和低压部分；以及

检验阀，所述检验阀用于选择性地提供所述轴腔与所述封闭腔室的低压部分之间的流体连通。

3.如权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，所述阻尼器还包括承载板，所述承载板连接到所述壳体的侧表面，并且包括第一表面、第二表面和在所述第一表面与第二表面之间延伸的径向表面，所述高压流体密封被固定到所述径向表面。

4.如权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，所述阻尼器还包括至少一个滚子轴承，所述滚子轴承位于所述轴腔中并且支持所述轴以相对于所述壳体旋转。

5.如权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，所述高压流体密封可以承受被施加到所述高压侧的、至少1000磅/平方英寸的压力差。

6.如权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，所述阻尼器还包括至少一个辅助密封，所述辅助密封包括上游侧和下游侧，所述辅助密封的下游侧朝向所述轴腔取向，

其中所述高压流体密封沿所述轴腔与所述辅助密封之间的流体路径布置。

7.如权利要求6所述的阻尼器，其特征在于，其中所述至少一个辅助密封包括防尘密封和真空密封，所述真空密封沿所述高压流体密封与所述防尘密封之间的流体路径布置。

8.如权利要求6所述的阻尼器，其特征在于，其中所述至少一个辅助密封包括接合所述臂的表面的防尘密封，以阻止污染物进入所述轴腔。

9.如权利要求6所述的阻尼器，其特征在于，所述阻尼器还包括连接到所述壳体的侧表面的承载板，所述承载板包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面和在所述第一表面与第二表面之间延伸的径向表面，其中所述高压流体密封和所述至少一个辅助密封被固定到所述承载板。

10.一种用于采矿机铲的铲斗组件，其特征在于，所述铲斗组件包括：

本体，所述本体限定材料接纳口和材料卸载口；

门，所述门枢转连接到所述本体，以便选择性地关闭所述材料卸载口；以及

阻尼器，用于抑制所述门相对于所述本体的运动，所述阻尼器包括：

壳体，所述壳体连接到所述本体与门中的一个，所述壳体限定封闭腔室，

轴，所述轴包括第一端和第二端，所述第二端位于所述封闭腔室中，所述轴被支撑而围绕轴线相对于所述壳体旋转，所述轴的旋转受所述封闭腔室中的流体抑制，

轴腔，所述轴腔位于所述轴的一部分外表面与所述壳体之间，

高压流体密封，在所述轴的第一端与所述轴的第二端之间的位置处，所述高压流体密封接合所述轴的外表面，所述流体密封包括低压侧和靠近所述轴腔的高压侧，以及

臂，所述臂包括第一端和第二端，所述臂的第一端连接到所述轴的第一端，所述臂的第二端连接到所述本体和所述门中的另一个，所述门相对于所述本体的运动驱动所述臂枢轴旋转并使所述轴围绕轴线旋转。

11.如权利要求10所述的铲斗组件，其特征在于，所述铲斗组件还包括：

闸板，所述闸板连接到所述轴并被固定而随着所述轴旋转，所述闸板至少部分地将所述封闭腔室划分成高压部分和低压部分；以及

检验阀，用于选择性地提供所述轴腔与所述封闭腔室的低压部分之间的流体连通。

12.如权利要求10所述的铲斗组件，其特征在于，所述铲斗组件还包括连接到所述壳体的侧表面的承载板，所述承载板包括第一表面、第二表面和在所述第一表面与第二表面之间延伸的径向表面，所述第一表面部分地封闭所述轴腔，所述高压流体密封被固定到所述径向表面。

13.如权利要求10所述的铲斗组件，其特征在于，所述铲斗组件还包括至少一个滚子轴承，所述滚子轴承位于所述轴腔中并且支持轴以相对于所述壳体旋转。

14.如权利要求10所述的铲斗组件，其特征在于，其中所述高压流体密封可以承受施加在所述高压侧上的、至少1000磅/平方英寸的压力差。

15.如权利要求10所述的铲斗组件，其特征在于，所述铲斗组件还包括至少一个辅助密封，所述辅助密封包括上游侧和下游侧，所述辅助密封的下游侧朝向所述轴腔取向，

其中所述高压流体密封沿所述轴腔与所述辅助密封之间的流体路径布置。

16.如权利要求15所述的铲斗组件，其特征在于，其中所述至少一个辅助密封包括防尘密封和真空密封，所述真空密封沿所述高压流体密封与所述防尘密封之间的流体路径布置。

17.如权利要求15所述的铲斗组件，其特征在于，其中所述至少一个辅助密封包括接合所述臂的表面的防尘密封，以阻止污染物进入所述轴腔。

18.一种用于抑制铲斗门相对于采矿机铲的铲斗体旋转的阻尼器，其特征在于，所述阻尼器包括：

限定封闭腔室的壳体；

包括第一端和第二端的轴，所述第二端位于所述封闭腔室中，所述轴被支撑而围绕轴线相对于所述壳体旋转，所述轴的旋转受所述封闭腔室中的流体抑制；

轴腔，所述轴腔位于所述轴的一部分外表面与所述壳体之间；

包括第一端和第二端的臂，所述臂的第一端连接到所述轴的第一端，所述臂的第二端被配置成连接至铲斗门和铲斗体中的一个，从而所述铲斗门的旋转驱动臂而使所述轴旋转；

密封构件，所述密封构件位于所述壳体的侧表面与所述臂的第一端之间，所述密封构件支撑防尘密封、高压流体密封和真空密封，所述防尘密封阻止污染物进入所述轴腔，所述高压流体密封接合所述轴的外表面并且阻止流体从所述轴腔沿所述轴的外表面流动，所述高压流体密封位于所述防尘密封与所述轴腔之间，所述真空密封位于所述防尘密封与所述高压流体密封之间。

19.如权利要求18所述的阻尼器，其特征在于，其中所述密封构件包括靠近所述壳体的第一表面、靠近所述臂的第二表面和在所述第一表面与第二表面之间延伸的径向表面，所述第一表面部分地封闭所述轴腔，其中所述高压流体密封被支撑在所述径向表面上。

20.如权利要求18所述的阻尼器，其特征在于，所述阻尼器还包括：

闸板，所述闸板连接到所述轴并被固定而随所述轴旋转，所述闸板至少部分地将所述封闭腔室划分成高压部分和低压部分；以及

检验阀，用于选择性地提供所述轴腔与所述封闭腔室的低压部分之间的流体连通。

21.如权利要求18所述的阻尼器，其特征在于，其中所述高压流体密封可以承受施加在所述高压流体密封的高压侧上的、至少1000磅/平方英寸的压力差。

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