CN115492392A - 移动式作业机器及所述移动式作业机器的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动式作业机器及所述移动式作业机器的运行方法。移动式作业机器(10)包括由吸热发动机(12)移动的机动车辆(11)、铰接式臂(13)、泵送单元(15)和稳定单元(16)，其中吸热发动机(12)设置有至少两个动力输出装置(25、26)。移动式作业机器(10)还包括液压泵(29)和电动马达(35)，电动马达可操作地连接到吸热发动机(12)、液压泵(29)和蓄电器(37)。

Description

移动式作业机器及所述移动式作业机器的运行方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年6月18日提交意大利专利局的、申请号为102021000015947的意大利专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及一种移动式作业机器及移动式作业机器的运行方法。

特别地，本发明所涉及的移动式作业机器优选为用于输送和分配混凝土的车载泵。

背景技术

在土木建筑领域中，使用移动式作业机器是已知的，这些移动式作业机器比如是车载泵或者类似机器，即具有输送混凝土的相应臂、安装在运输车辆上的泵。

车载泵通常包括：可以延伸至多个段的铰接式臂(articulated arm)、具有朝向输送区泵送混凝土的功能的泵送单元、以及稳定单元，该稳定单元设置有一个或多个可伸展的支承脚，该一个或多个可伸展的支承脚具有在混凝土的泵送和输送期间稳定整个车辆的功能。

铰接式臂与在其整个长度上延伸的管相关联，并且混凝土通过该管泵送以由操作员输送到所需区域。

管的最后一部分是由操作者操纵的那部分，以执行混凝土的输送和有针对性的分配。

铰接式臂的每个段或每个部段至少与其自身的致动器或液压马达相关联，这样允许一个部段相对于另一个部段旋转和移动。

在现有技术中，混凝土泵送单元的驱动、以及可能的与臂相关联的致动器的驱动是由吸热发动机(例如柴油发动机)命令的，该吸热发动机是与驱动移动式作业机器的车辆发动机相同的发动机。

因此，已知的移动式作业机器的一个缺点是，在混凝土分配的整个持续期间内，吸热发动机必须保持开启，从而导致了对健康和环境都有害的排气的长期排放。

此外，已知的移动式作业机器往往有噪音，因此也具有噪音污染的问题。

作业机器的解决方案是已知的，例如混凝土搅拌机，其采用了混合式发动机解决方案，在该混合式发动机解决方案中，例如混凝土搅拌筒的驱动至少部分委托给电动马达。

文件DE102018214965A1概括地描述了一种车载混合泵，其中安装了液冷式异步马达，即以特定功能为特征的电动马达，该马达可以连接到吸热发动机和/或蓄电器。吸热发动机与电动马达之间的连接通过传动轴进行。电动马达和蓄电器可以连接到外部电网以进行充电(recharging)和供电。然而，在该文件中，没有详细描述车载泵的电气运行。

文件US9.850.671B2描述了一种专门用于在隧道中工作的电动作业机器，该电动作业机器具有发电机，以为该作业机器的各种功能提供动力，特别是用于同一机器的前部和/或后部牵引。发电机可以要么由外部电网提供动力，要么由吸热发动机提供动力。具体地，吸热发动机主要用于移动式作业机器。

因此，有必要完善或生产一种可以克服现有技术中的至少一个缺点的移动式作业机器、特别是配备有用于输送和分配混凝土的铰接式臂的车载泵。

本发明的一个目的是提供一种移动式作业机器、特别是车载泵，其旨在对于机器的不同使用模式是有效的和通用的，特别是当其在运行时减少了污染排放和噪音排放。

因此，一个派生的目的是，即使在市中心或在特别敏感的区域和任何时间段，也能够使用作业机器，而不会出现噪音和环境污染的问题。

本发明的另一个目的是提供一种移动式作业机器，其中在没有吸热发动机的帮助下进行驱动作业机器的作业部件中的至少一些作业部件。

特别地，本发明的一个目的是提供一种移动式作业机器，其中即使在吸热发动机关闭(例如在车辆静止)时，也可以驱动铰接式臂或稳定系统。

申请人已经设计、测试和实施了本发明，以克服现有技术的缺点，并获得了这些和其他目的和优点。

发明内容

本发明在一实施方案中进行了阐述和表征，同时在另一些实施方案中描述了本发明的其他特征或主要发明思想的变体。

根据上述目的，根据本发明的移动式作业机器包括：由吸热发动机移动的机动车辆、与混凝土输送管相关联的铰接式臂、适于将混凝土泵送到管中的泵送单元、以及至少在混凝土的泵送和输送期间稳定作业机器的稳定单元。

根据本发明的一个方面，吸热发动机至少设置有第一动力输出装置(first powertake-off)和与第一动力输出装置不同的第二动力输出装置，第一动力输出装置和第二动力输出装置可以相对于彼此被选择性地激活。

根据本发明的另一方面，驱动铰接式臂和稳定单元的至少一个液压泵、以及电动马达和蓄电器通过第一驱动轴线连接到第一动力输出装置，并且至少泵送单元通过与第一驱动轴线不同的第二驱动轴线连接到第二动力输出装置。

根据本发明的另一方面，沿着第一动力输出装置具有分离设备，该分离设备可以被选择性地激活，以通过吸热发动机或者通过电动马达来交替地确定液压泵的驱动。

由于上述的配置，根据本发明的车载泵可以针对与稳定器的运动和铰接式臂的运动有关的操作部分，仅通过驱动电动马达来使用，因此以静音和非污染方式，而将只有与泵送混凝土有关的部分委托给吸热发动机的驱动。

这样，与已知解决方案相比，污染排放和噪音排放大大减少。

附图说明

本发明的这些和其他特征将从一些实施方案的以下描述中变得显而易见，这些实施方案参考附图作为非限制性示例给出，在附图中：

图1是根据本发明的移动式作业机器的示意图；

图2是图1的移动式作业机器的第一种运行模式的示意图；

图3是图1的移动式作业机器的第二种运行模式的示意图；

图4是图1的移动式作业机器的第三种运行模式的示意图；

图5是图1的移动式作业机器的第四种运行模式的示意图。

为了便于理解，在可能的情况下，已经使用了相同的附图标记来标识附图中相同的共同元件。应理解的是，一个实施方案的元件和特征可以方便地结合或并入到其他实施方案中而无需进一步阐明。

具体实施方式

参照图1，移动式作业机器(在这种情况下是车载泵10)用于在作业现场(例如建筑工地)中分配和输送混凝土。

移动式作业机器10示意性地包括常规的机动车辆11，该机动车辆整体上由虚线表示、并由吸热发动机12(诸如常规的柴油发动机)移动。

安装在机动车辆11上的有铰接式臂13、泵送单元15和稳定单元16，该铰接式臂与用于输送混凝土的可伸缩管32相关联，该稳定单元具有一旦机动车辆11到达作业现场时就稳定该机动车辆的功能。

吸热发动机12设置有驱动轴17，该驱动轴允许运动单元20的传动轴19旋转，该运动单元20设置有轮子21。任何已知类型的离合器22和齿轮箱23可以与驱动轴17相关联，以确定运动单元20的驱动。

此外，吸热发动机12至少连接到第一动力输出装置25和第二动力输出装置26，第一动力输出装置25和第二动力输出装置26与彼此不同、并且可以相对于彼此选择性地被激活。

移动式作业机器10还包括驱动装置27，该驱动装置整体由虚线表示、可操作地连接到吸热发动机12的动力输出装置25、26并且被配置为驱动铰接式臂13、泵送单元15、稳定单元16、以及移动式作业机器10的其他电动或液压服务单元28。

特别地，驱动装置27具有第一驱动轴线和第二驱动轴线，该第一驱动轴线由A1表示、与第一动力输出装置25相关联，该第二驱动轴线由A2表示、与第二动力输出装置26相关联。

液压泵29沿第一驱动轴线A1定位、可操作地连接到第一动力输出装置25并且被配置为泵送工作流体，以确定铰接式臂13和稳定单元16的选择性交替驱动。

特别地，铰接式臂13包括多个部段30和管32，该多个部段通过各自的液压致动器31或马达相互铰接和移动，该管与部段30相关联，并通过管32朝输送区泵送混凝土。致动器31可操作地连接到液压泵29，该液压泵29通过向这些致动器供应工作流体来驱动这些致动器，使得铰接式臂13可以采取所需位置。

稳定单元16包括一个或多个支承设备33，该一个或多个支承设备例如是可伸缩的支承脚、优选地对称分布在作业机器10的周边上。支承设备33也可操作地连接到液压泵29，该液压泵驱动这些支承设备，向这些支承设备供应工作流体，使得这些支承设备可以在混凝土的泵送和输送之前和期间移动以稳定和固定作业机器10。

驱动装置27还包括沿第一驱动轴线A1设置并且可操作地连接到彼此的电动马达35和蓄电器37，该电动马达设置有用作逆变器的转换器36、且进而连接到液压泵29。

根据本发明的一个方面，液压泵29是也允许从吸热发动机12到电动马达35的连接、并因此允许传输机械能的类型。

特别地，电动马达35至少可以采用第一操作状态和第二操作状态，在第一操作状态中，该电动马达将蓄电器37的电能转换成机械能以驱动液压泵29，在第二操作状态中，该电动马达将吸热发动机12的机械能转换成为电能以对蓄电器37进行充电。因此，电动马达35既可以用作马达也可用作发电机。

转换器36负责控制电动马达35，即管理持续电能和/或交流电能，并且该转换器可操作地连接到蓄电器37。

蓄电器37例如包括一个或多个电池、并且可以设置有连接设备39，该连接设备被配置为当蓄电器37的能量水平低时将蓄电器37连接到电能源(例如普通电网)。

根据本发明的另一方面，沿着第一驱动轴线A1、在第一动力输出装置25与液压泵29之间定位有分离设备40，该分离设备例如是超越接头或自由轮、被配置为选择性地将吸热发动机12的第一动力输出装置25从液压泵29断开和从电动马达35断开。

特别地，分离设备40在其连接时允许吸热发动机12的机械能传输到液压泵29，并且可能传输到电动马达35，在这种情况下、例如在KERS型能量回收系统的情况下，该电动马达用作发电机以对蓄电器37进行充电；相反，当该分离设备断开时，该分离设备阻止由电动马达35产生的机械能朝向吸热发动机12的传输。

这样，铰接式臂13和稳定单元16可以在混合模式下运行，即，可交替地通过吸热发动机12或者通过电动马达35运行。

特别地，将通过电动马达35进行优先驱动，并且至少在蓄电器37中的能量水平下降到低于某阈值的情况下，驱动将通过吸热发动机12切换。

沿着驱动装置27的第二驱动轴线A2、可操作地连接到第二动力输出装置26的是泵送单元15，该泵送单元即为适于通过与铰接式臂13相关联以及与其他电动或液压服务单元28相关联的管32泵送混凝土的单元。

移动式作业机器10还包括中央控制单元41，该中央控制单元至少可操作地连接到吸热发动机12、连接到电动马达35和连接到蓄电器37。

中央控制单元41被编程为在泵送单元15分别被激活和被停用时，既自动管理铰接式臂13和稳定单元16的混合模式、以及也自动管理吸热发动机12的启动和停止，从而例如可能激活稳定单元16。

特别地，在混合模式的管理中，中央控制单元41被设置为优先启动电动马达35，以便驱动液压泵29、稳定单元16以固定作业机器10并因此固定铰接式臂13。在这种情况下，正如我们所说，只有当累积在蓄电器37中的能量水平是低于最小能量阈值、或者降低到最小能量阈值以下时，吸热发动机12才能被自动启动以便驱动铰接式臂13或者稳定单元16。

当然，在特殊需要的情况下，也可以通过设置不同于自动模式的工作模式，由中央控制单元41提供混合模式的自动管理。

上述移动式作业机器10的运行与根据本发明的方法相对应、且至少包括四种运行模式F1、F2、F3、F4。

根据本发明的移动式作业机器10的第一运行模式F1如图2所示，并包括以下步骤：

-移动式作业机器10由吸热发动机12移动，该吸热发动机驱动移动单元20到达施工现场的所需位置；

-移动式作业机器10静止并且分离设备40被停用，因此电动马达35从第一动力输出装置25断开；

-在这种情况下，电动马达35采用第一操作状态，即，电动马达通过使用转换器36从蓄电器37获取电能，然后将电能转换成为机器驱动能以驱动液压泵29；

-液压泵29泵送工作流体，从而驱动稳定单元16，并且液压泵引起一个或多个支承设备33运动以便稳定作业机器10；

-然后，液压泵29泵送工作流体，从而驱动铰接式臂13以将铰接式臂定位在所需位置。

-根据本发明的移动式作业机器10的第二运行模式F2如图3所示，并且除了包括第一运行模式F1的步骤以外还包括如下步骤：

-吸热发动机12被启动并通过第二动力输出装置26驱动泵送单元15，泵送单元通过铰接式臂13的管32泵送混凝土以用于最终输送。可能地，在该步骤中，还可以驱动其他电动或液压服务单元28。

根据本发明的移动式作业机器10的第三运行模式F3如图4所示，并包括以下步骤：

移动式作业机器10由吸热发动机12移动，该吸热发动机驱动移动单元20到达施工现场的所需位置；

-移动式作业机器10静止并且分离设备40被激活；

-吸热发动机12被驱动、并且通过第一动力输出装置25将机械能传输到液压泵29以便驱动该液压泵；

-液压泵29泵送工作流体，从而激活稳定单元16，并且液压泵引起一个或多个支承设备33降低以便稳定作业机器10，便于随后泵送混凝土和随后输送混凝土；

-液压泵29泵送工作流体，从而驱动铰接式臂13使该铰接式臂定位在所需位置；

-通过第二动力输出装置26，吸热发动机12驱动泵送单元15，该泵送单元通过铰接式臂13的管32泵送混凝土以用于最终输送。可能地，在该步骤中，还可以驱动其他电动或液压服务单元28。

根据本发明的移动式作业机器10的第四运行模式F4示意性地在图5中示出，并包括以下步骤：

-移动式作业机器10静止并且分离设备40被激活；

-吸热发动机12被驱动、并且通过第一动力输出装置25将机械能传输到电动马达35，在这种情况下，电动马达采用第二操作状态，在第二操作状态中，电动马达通过电子转换器36将电能传输到蓄电器37以对该蓄电器进行充电。

此外，蓄电器37可以通过连接设备39连接到电能源，例如连接到电网以进行充电。

与吸热发动机12相比，使用电动马达35具有以下优点：

-电动马达35具有的工作效率相比于吸热发动机12的效率更高；

-对环境和健康都有害的烟雾排放显著减少；

-噪音污染显著减少。

此外，分离设备40沿第一驱动轴线A1定位的优点是：允许管理扭矩进入和/或离开第一驱动轴线A1、而不在机动车辆11的吸热发动机12中产生不平衡，即，不改变吸热发动机12的行为。

清楚的是，在不脱离本发明的领域的情况下，可以对如上所述的移动式作业机器10和运行方法进行部件或步骤的修改和/或添加。

还清楚的是，尽管已经参考具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员当然能够实现其他许多的移动式作业机器和运行方法的等效形式，这些等效形式具有如本发明所阐述的特征，因此所有这些等效形式都在由此定义的保护范围内。

Claims (10)

1.一种移动式作业机器(10)，包括：机动车辆(11)、铰接式臂(13)、泵送单元(15)和稳定单元(16)，所述机动车辆由吸热发动机(12)移动，所述铰接式臂与混凝土输送管(32)相关联，所述泵送单元适于将混凝土泵送到所述管(32)中，所述稳定单元用于在泵送和输送所述混凝土期间稳定所述作业机器(10)，其特征在于，所述吸热发动机(12)至少设置有第一动力输出装置(25)和与所述第一动力输出装置(25)不同的第二动力输出装置(26)，所述第一动力输出装置和所述第二动力输出装置能够相对于彼此被选择性地激活，其中，驱动所述铰接式臂(13)和所述稳定单元(16)的至少一个液压泵(29)、电动马达(35)和蓄电器(37)通过第一驱动轴线(A1)连接到所述第一动力输出装置(25)，并且至少所述泵送单元(15)通过与所述第一驱动轴线(A1)不同的第二驱动轴线(A2)连接到所述第二动力输出装置(26)，其中，沿着所述第一动力输出装置(25)，具有分离设备(40)，所述分离设备能够被选择性地激活，以通过所述吸热发动机(12)或通过所述电动马达(35)来交替地确定所述液压泵(29)的驱动。

2.如权利要求1所述的移动式作业机器(10)，其特征在于，所述电动马达(35)被配置为至少采用第一操作状态和第二操作状态，在所述第一操作状态中，所述电动马达将所述蓄电器(37)的电能转换成驱动所述液压泵(29)的机械能，在所述第二操作状态中，所述电动马达将所述吸热发动机(12)的机械能转换成电能以对所述蓄电器(37)进行充电。

3.如权利要求1或2所述的移动式作业机器(10)，其特征在于，所述液压泵(29)为允许机械能从所述吸热发动机(12)传输到所述电动马达(35)的类型。

4.如权利要求1、2或3所述的移动式作业机器(10)，其特征在于，所述移动式作业机器包括转换器(36)，所述转换器可操作地连接到所述电动马达(35)和所述蓄电器(37)，并且所述转换器被配置成管理所述电动马达(35)的直流和/或交流电能。

5.如前述权利要求中任一项所述的移动式作业机器(10)，其特征在于，所述蓄电器(37)设置有连接设备(39)，所述连接设备用于连接到电能源。

6.如前述权利要求中任一项所述的移动式作业机器(10)，其特征在于，所述移动式作业机器包括中央控制单元(41)，所述中央控制单元至少可操作地连接到所述吸热发动机(12)、所述电动马达(35)和所述蓄电器(37)，并且所述中央控制单元被配置成通过所述电动马达(35)或者通过所述吸热发动机(12)自动管理所述液压泵(29)的驱动。

7.如权利要求6所述的移动式作业机器(10)，其特征在于，所述中央控制单元(41)被配置成在当所述泵送单元(15)分别被激活和被停用时，也自动管理所述吸热发动机(12)的启动和停止。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述的移动式作业机器(10)的运行方法，在所述运行方法中至少提供了第一运行步骤，在所述第一运行步骤中，所述稳定单元(16)和所述铰接式臂(13)由液压泵(29)驱动，所述液压泵由与所述蓄电器(37)类型的电能储存器件相关联的电动马达(35)提供动力，以及在所述运行方法提供了第二运行步骤，在所述第二运行步骤中，所述泵送单元(15)通过所述吸热发动机(12)驱动。

9.如权利要求8所述的运行方法，其特征在于，所述运行方法提供了至少一个运行步骤，在所述至少一个运行步骤中，所述稳定单元(16)和所述铰接式臂(13)由所述液压泵(29)驱动，在所述蓄电器(37)中的能量水平低于设定阈值的情况下，所述液压泵由所述吸热发动机(12)驱动。

10.如权利要求8或9所述的运行方法，其特征在于，所述运行方法提供了至少一个从电能源对所述蓄电器(37)进行充电、和/或通过穿过所述液压泵(29)和所述电动马达(35)的所述吸热发动机(12)对所述蓄电器(37)进行充电的步骤。

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