JP2014062450A - 材料コンベヤシステムを有する建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】道路建設車両のコンベヤ装置によってバルク材料が供給過程中に、より高温のバルク材料が絶えず搬送される。ここでトンネル効果が実質的に回避されることが重要である。この効果は、一定ピッチ及び一定の外径のスクリューで発生する。最初のスクリューのらせん部が材料で満たされるとすぐに、更なる材料は上部かららせん部の中へ進むことができず、所望の混合効果が行われなくなる。この問題を解決し混合物の品質を向上させる建設機械を提供する。
【解決手段】バルク材料を受け取るための材料ホッパは、前記バルク材料を搬送するための材料コンベヤシステム５を含む。材料コンベヤシステム５は、前記ホッパ領域内に少なくとも１つのコンベヤスクリュー６を含んで構成される。コンベヤスクリュー６の下部に、間隙がコンベヤスクリュー６の軸と平行に広がり、前記間隙は、コンベヤスクリュー６の搬送方向に異なる横断面を持つことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の導入部分に記載の材料コンベヤシステムを有する建設機械に関する。

瀝青結合混合物は、混合システムで製造される。これは、回転炉中で石片を加熱して、次にそれらをミキサに供給することにより行われる。このミキサ内で、高温の瀝青が更に注入されて、高温の石片と混合される。この混合物は、次に、高温のサイロに一時的に蓄積されるか、又は、トラックによって直接道路建築現場に輸送される。アスファルトは、高温で極めて均一な温度でミキサを出る。混合物は、その後の保管によって、特に輸送によって、不均一に冷却される。通常、アスファルトは、建築現場に運ばれる時には、まだコア温度は非常に高いが、縁領域は著しく冷却されている。その結果、混合物はもはや均一温度ではない。混合物の温度が均一な分布であることは、アスファルトの敷設、そして圧縮する上で、最も重要な要素の１つである。アスファルトの材料特性の多くは、この温度に依存する。これは実質的に瀝青の粘性に関連しており、その粘性は温度と共に変化する。従って、混合物の温度が不均一であることは、路面の品質に悪影響を与える要因である。それは、層厚の欠陥のみならず、耐荷力の密度差を引き起こし、結果として、路面の起伏へとつながる。

これらの知見は、混合物温度の均一性を向上することを意図するフィーダシステムで使用され、導入されてきた。そのために、例えば、メインコンベヤフローを横断するように、材料ホッパ内に配置されるコンベヤスクリューを使用している。このようなシステムは、例えば国際公開第２００７／１１７２８７号に開示されている。コンベヤスクリューによって、より低温の混合物が、供給過程中に、縁領域からより高温のメインコンベヤフローの中へ絶えず搬送される。この継続した混合によって、混合物内の温度の均一性が向上する。ここで、いわゆるトンネル効果が実質的に回避されることが重要である。この効果は、一定ピッチ及び一定の外径のスクリューで発生する。最初のスクリューのらせん部(winding)が材料で満たされるとすぐに、更なる材料は上部かららせん部の中へ進むことができず、所望の混合効果が行われなくなる。それゆえ、上記開示では、スクリューフランクがそれぞれ異なるピッチ及び異なる外径である、コンベヤスクリューを記載している。

国際公開第２００９／０６１２７８号には、道路建設車両のコンベヤ装置が記載されている。そのコンベヤ装置は舗装混合物を収容するための材料ホッパを含んで構成され、前記材料ホッパは、横コンベヤスクリューが内部に配置された２つのホッパ半体を含んで構成される。横コンベヤスクリューによって、舗装混合物はホッパ半体から縦コンベヤ装置上へ搬送される。ここで、縦コンベヤ装置の回転速度とは独立に、横コンベヤスクリューの回転速度を設定することが可能である。

本出願人の欧州特許出願公開第２３７７９９４号明細書は、互いに独立に動作可能な横コンベヤスクリューを複数有する類似の方法を開示している。そこでは、温度測定システムが追加で使用される。

欧州特許出願公開第０９５７２０４号明細書は、ホッパ半体に配置された横コンベヤ装置を有する道路舗装機を開示しており、前記ホッパ半体の数箇所は、残留する材料が横コンベヤ手段方向に滑るように、横コンベヤ手段周りに回動する。

混合物の温度を最適化するための更なる発想が、独国実用新案出願公開第２０２００８０１０７１９号明細書及び欧州特許出願公開第１２１３３９０号明細書（共に本出願人の成果）に開示されている。最初の文献は、混合物のための追加のヒータを備え、前記ヒータはコンベヤ車両の機関廃熱を利用する。後者は、固着及び／又は凝固しがちな混合物のためのコンベヤベルトの特殊形態に言及している。

本発明の目的は、最も簡単な方法で設計を改善する建設機械を供給することであり、それによって、その中で処理される混合物の品質を向上させる。

この目的は、請求項１の特徴を有する発明によって達成される。有利な発展形態については、従属請求項に示される。

本発明に係る可動建設機械は、好ましくは、バルク材料を受け取るための材料ホッパを含んで構成される。更に、それは、バルク材料を搬送するための材料コンベヤシステムを含んで構成され、ホッパ領域内の前記材料コンベヤシステムは、少なくとも１つのコンベヤスクリューを含んで構成される。本発明は、コンベヤスクリューの下部に間隙が広がることを特徴とし、前記間隙は、コンベヤスクリューの軸と実質的に平行に延び、すなわち、上部からの上面図中、間隙の中心軸とコンベヤスクリューの軸は、３０°以下で、好ましくは１５°以下で交差する。本発明の更なる特徴は、間隙の横断面が、コンベヤスクリューの搬送方向で異なることである。これは、もし従来のコンベヤスクリューが使用されても、上述したトンネル効果が同様に打ち消されるという利点をもたらす。材料はスクリューから間隙下方経由で逃れ得る。それによって、新たな材料が、上部からスクリュー内へ進むことができる。これにより、スクリュー内の混合工程が生じ、混合物の温度及び結晶粒度の均一性を向上できる。それゆえ、本発明は、一定のコンベヤスクリューを有しても、所望の混合効果を達成し得る。これより、コンベヤスクリューの生産コストは、著しく削減される。というのは、円錐形のコアシャフトを有するコンベヤスクリュー、又は、搬送方向に異なる外径を持つコンベヤスクリューは、より複雑であり、更に、同一の部品を使用する機会を著しく損なうためである。

好ましくは、間隙が下方に開口し、また、混合物が更に搬送されるのを助ける下流コンベヤシステムがその下に広がる。結果として、スクリューから下方へ逃れた材料はより迅速に搬送され、そして、間隙内及び更に続く材料のためのコンベヤスクリュー内に空領域ができ、それによって混合効果が更に増大する。そのうえ、材料が専らスクリューによってだけでなく、下流コンベヤシステムによって更に搬送されるので、エネルギー需要と適用トルクはスクリュー上で減少する。下流コンベヤシステムは、例えば、スクレーパーベルト、又は、バルク材料を搬送するためのいかなる他の適切な手段であってもよい。

好ましくは、コンベヤスクリューが、トラフの中に配置され、間隙がトラフの底部側に沿って広がる。これにより、コンベヤスクリューの搬送動作は向上し、更に、確実に、すべての材料が所望の方向に搬送され、そして、例えば、コンベヤスクリューの径方向の側方などに逃れないこととなる。トラフは、任意の、例えば、Ｕ型の断面を有してもよい。それは、特に、コンベヤスクリューの幾何学的形状に適合させてもよい。同様に、トラフの壁間の開口角度は、０度から１８０度の間で自由に決定できる。

更に、材料コンベヤシステムが、それぞれの軸を持つ複数のコンベヤスクリュー含んで構成されることが考えられる。これにより、複数のコンベヤフローを提供可能にし、これらによって、コンベヤシステムの混合動作の質は更に高まる。最終的に、複数のコンベヤスクリューを備えることによって、システムの搬送能力が向上する。

特に好ましくは、コンベヤスクリューが互いに独立に動作可能である。これにより、より柔軟な方法で、様々なコンベヤフローを構成することができる。例えば、様々なコンベヤフローの混在比率は、目標とされた態様で様々に変更可能であり、それによって、極めて異なる条件下において、混合物を最適に調合することが可能となる。

好ましくは、コンベヤスクリューはそれらの軸が互いに任意の角度を成すように又は平行に延びるように配置される。前者の構成によって、異なるコンベヤフローの混在が可能となる。後者によって、例えば搬送能力の向上が可能となる。

コンベヤスクリューが複数のグループとして配置され、１つのグループ内のコンベヤスクリューの軸が互いに平行に延びることも、また考えられる。

特に好ましくは、異なるグループのコンベヤスクリューの軸同士が互いに０とは異なる角度を成して延びるように、様々なグループが配置される。これにより、搬送量を増大でき、加えて、異なるコンベヤフローと組み合わせることができる。更に、それによって、可能な限り広い領域をコンベヤスクリューで覆うことができる。

更なる変形として、少なくとも１つのコンベヤスクリューのピッチは、搬送方向に異なってもよい。これにより、搬送経路に沿ってスクリューのピッチ量が増加し、より多くの材料が続くことができる。それによって、コンベヤシステムの混合作用は更に強化される。

更なる変形として、少なくとも１つのコンベヤスクリューのスクリューシャフトは、円錐形であってもよい。この場合もまた、搬送経路に沿ってピッチ量を増加させることで、混合効果は改善される。

さらなる変形として、コンベヤスクリューのねじ山のフランクは、搬送方向に変化する、又は、一定のままである外径を有してもよい。最初に言及したケースでは、これも、搬送経路に沿ってピッチ量を増加させて、混合効果を高める。第２のケースでは、生産コストはより大幅に低くなる。

好ましくは、少なくとも１つのコンベヤスクリューが片側でのみで支持される。両側のベアリングを省略することで、材料の流れを妨害することになる余分な第２のベアリングブロックが不必要となる。

更なる変形として、建設機械は、コンベヤスクリューの下流に配置されるコンベヤシステムを更に少なくとも１つ含んで構成されてもよく、そして、少なくとも１つのコンベヤスクリューは、前記下流コンベヤシステムの動作要素に応じて動作可能であってもよい。コンベヤスクリュー又は複数のコンベヤスクリューによって生じるコンベヤフローは、下流コンベヤシステムに適合させることができる。

特に好ましくは、建設機械が、更に、コンベヤスクリューによって生じる異なるコンベヤフローと、それら互いの比率とを制御する制御システムを含んで構成される。このような制御システムは建設機械の制御を容易にする。更に、それによってシステム要素をより正確に調整できるようになる。更に、制御システムは、建設機械の動作要素の常時監視及び適用が可能となる。従って、所定の動作状態、又は、それぞれの周囲条件に最適に適合させる動作状態を何時でも維持することが確実となる。

建設機械は、例えば、道路舗装機、又は、フィーダであってもよい。

本発明は上述したタイプの材料コンベヤシステムを有する建設機械に関連する。

本発明の有利な実施形態は、図面を参照して以下に説明される。

建設機械であって、本実施例の道路舗装機の斜視図。ただし、他の建設機械も可能である。 全コンベヤスクリューを有する本発明に係る材料コンベヤシステムの斜視図、及び、模式的に図示された、センサを有する制御システム。 本発明に係る材料コンベヤシステムの上からの上面図。ここでは、下部に配置された各々の間隙が見えるように、縦コンベヤスクリューは記載されていない。 本発明に係る材料コンベヤシステムの斜視断面図。 図４ａと同じ斜視図。また、下に配置された間隙が見えるように、縦コンベヤスクリューは記載されていない。 コンベヤスクリュー上のコンベヤスクリュー軸方向の概要図であって、その下部に配置された間隙と、下流コンベヤシステム（このケースではスクレーパーベルト）。 図５ａと同じ概要図。ただしこのケースでは、コンベヤスクリューがトラフに配置された実施形態を記載している。

図１は、混合物又は一般的にはバルク材料のための材料ホッパ２を有する建設機械１を示している。下流コンベヤシステム３、この例では２つのスクレーパーベルトが、ホッパ２の中央部分に広がる。この下流コンベヤシステム３は、運転台４の下部で混合物を舗装現場に搬送する動作をする。

図２は、ホッパ２に配置される材料コンベヤシステム５を示す。それは、２つの縦コンベヤスクリュー６と、６つの横コンベヤスクリュー７と、後壁８とを含んで構成される。設置された状態では、前記後壁８は、ホッパの後壁１８に向いている。図２に示されるように、コンベヤスクリュー６、７は、材料コンベヤシステムの底部領域全体を覆っている。コンベヤスクリュー６、７は、互いに独立に動作可能であるため、材料コンベヤシステム５の異なる部分からの様々な材料の流れは目標とされた態様で制御できる。例えば、舗装過程の最初に、後壁８から離れて置かれた材料を、縦コンベヤスクリュー６へ第一に搬送することができる。それは、後に後壁８により近い材料と混合し、そしてまた、主要駆動装置に、通常は内燃機関により接近して、より長時間温めた状態にするためである。混合過程によって、異なる箇所から放出する材料の温度が均一化され、従って、最終的に施設された材料は全舗装区画で一様な温度となる。

図３は、縦コンベヤスクリュー６を除いた材料コンベヤシステム５の上面図を示している。縦コンベヤスクリュー６の下部に配置され、後壁８方向に広がる２つの間隙９が、横コンベヤスクリュー７の間に示されている。この実施形態では、上面図中、間隙９は下方に開口し、従って、それを通って落ちた材料は、この図には示されていない下流コンベヤシステム３上へ直接降下する。しかしながら、上面図中の間隙９は下方に閉口し、例えば後壁８方向に傾く斜面を持つような底部を備えることも可能であり、その結果、縦コンベヤスクリュー６から間隙に抜け落ちた材料は、滑降力によって更に搬送される。いずれの場合においても、最終的に材料がこの開口部の下流コンベヤシステム３を通過するように、間隙９は後壁８方向に開口する。

図４ａ及び図４ｂは、本発明に係る材料コンベヤシステム５の斜視断面図を示す。図４ｂには、縦コンベヤスクリュー６は示されていない。例示した実施形態では、横コンベヤスクリュー７ａ、７ｂ及び７ｃは１つのグループを形成する。それらの軸は、それぞれ互いに平行に延びる。その結果、材料コンベヤシステム５の異なる箇所から来た材料は、縦コンベヤスクリュー６の方向へ搬送され得る。横コンベヤスクリュー７ａ、７ｂ及び７ｃは、互いに独立に動作可能であるため、材料コンベヤシステム５の異なる箇所からのコンベヤフローは、その時々において、目標とされた態様で適合させることができる。

図４ａ及び４ｂを基礎として、材料コンベヤシステム５の機能を記述する。材料コンベヤシステム５内に満たされた混合物は、最初は、全ての横コンベヤスクリュー７によって、縦コンベヤスクリュー６の方向に運ばれる。ここで、１番目の横コンベヤスクリュー７ａが、縦コンベヤスクリュー６のらせん部を早くも完全に充満させることが起こるかもしれない。縦コンベヤスクリュー６の回転によって、完全に充満されたらせん部は、更に、次の横コンベヤスクリュー７ｂへ搬送される。ここで、もし材料がらせん部から逃れなければ、横コンベヤスクリュー７ｂは、材料を縦コンベヤスクリュー６に回さないことになる。故に、横コンベヤスクリュー７ａによって縦コンベヤスクリュー６に搬送される材料は、残り２つの横コンベヤスクリュー７ｂ及び７ｃを通り越して、直接下流コンベヤシステム３へ搬送されることになる。これは、例えば、特に低温の、又は、特に粗い粒状の混合物が、横コンベヤスクリュー７ａの領域に置かれた場合に不都合となる。そして、この混合物が第一に最初の舗装区画に敷設されることになり、それは、例えば、その後の路面の耐荷力などに弊害を与えることになる。本発明に係る材料コンベヤシステムでは、材料は、縦コンベヤスクリュー６の完全に充満されたらせん部から、間隙９を経由し下方に逃れることが可能であり、それによって、スクリュー７ｂにより縦コンベヤスクリュー６に搬送される材料のための空領域が生み出される。それにより、舗装材料を完全に混合され、従って、それは高品質のより均一な舗装につながる。

図５ａ及び５ｂは、後壁８から縦コンベヤスクリュー６の軸方向に見た、縦コンベヤスクリュー６、間隙９及び下流コンベヤシステム３の概略図を示す。ここで、図５ａは、トラフを省いた実施形態を示し、図５ｂは、トラフを有する実施形態を示す。更に、外径１１を有するスクリューシャフト１０と、スクリューフランク１２の外径とを、見ることができる。加えて、トラフ壁１３を、図５ｂに見ることができる。それらは、できるだけ狭い空間が下流コンベヤシステム３に対して残る程度まで、下方に伸びる。これによって、ほとんどの材料が前記空間を通って逃れられなくなる。この実施形態で、トラフ壁１３は、互いに平行に配置される。上方の開口角、及び、後壁８方向への開口には、いかなる所望の角度、更には負の値（すなわち、間隙が逆方向に開口するなど）も選択可能である。

ここで、間隙９は長方形の横断面で示される。ただし、それは、全く同様に、所望の横断面でもよい。それは、例えば、台形でもよく、あるいは丸みを有して構成してもよい。更に、縦コンベヤスクリュー６の下部の間隙９に加えて、横コンベヤスクリュー７の下部に、間隙を更に配置してもよい。同じく、間隙は、材料コンベヤシステム５及び建設機械１の全てのコンベヤスクリューの下に備えてもよい。

例示した実施形態では、材料コンベヤシステム５は、側壁だけでなく、後壁８を含んで構成される。ただし、これは、いかなる壁も追加せずに、ホッパ２の領域に直接配置されてもよい。

更なる変形として、実施形態にスクレーパーベルトとして示された下流コンベヤシステム３は、所望のタイプの任意のコンベヤシステムであってもよい。

ここに例示されたシステムは、一定のコンベヤスクリュー６、７を用いて混合物の均一性を最適化可能であるが、円錐形のスクリューシャフト１０又は搬送方向に沿って外径が変わるスクリューフランク１２を備えたコンベヤスクリュー６、７を追加で備えてもよい。同じく、コンベヤスクリューのピッチは、異なって構成されてもよい。

更なる変形として、コンベヤスクリュー６、７の片側のみを支持することが考えられる。例えば、縦コンベヤスクリュー６の場合には、搬送の障害とはならないように、後壁８側のベアリングブロックを省略できることになる。横コンベヤスクリュー７において、縦コンベヤスクリュー６の側のベアリングを省くことができ、それにより、コンベヤフローの障害も同様に回避されることになる。

更に、材料コンベヤシステム５は、バルク材料を処理するあらゆる所望の可動又は不動の建設機械で使用することができる。更に具体的には、バルク材料は、例えばアスファルトのような、瀝青結合混合物でもよい。建設機械は、例えばフィーダでもよい。

全てのコンベヤスクリュー６、７は、互いに、又は、下流コンベヤシステム３とも、独立に動作可能であってもよい。ただし、建設機械の全てのコンベヤシステムの動作が調和することも可能である。

さらなる変形として、コンベヤシステム及び個々のコンベヤスクリュー６、７の動作は、制御システム１５によって制御されてもよい（図２参照）。ここで、コンベヤフローは、事前に定義済みの比率で互いに関連して制御されてもよく、また、制御システム１５により、状況に応じて、例えば、制御システム１５に属する種々のセンサ１６に基づいて制御されてもよい。前記センサ１６は、特には温度センサ、重量センサ、密度センサ、体積流量センサ、流速センサ、あるいは距離センサでもよい。

Claims (18)

1. バルク材料を受け入れるための材料ホッパ（２）と、
   前記ホッパ（２）の領域内に少なくとも１つのコンベヤスクリュー（６）を含んで構成される、バルク材料を搬送するための材料コンベヤシステム（５）と、
   を含んで構成される建設機械（１）であって、
   間隙（９）が前記コンベヤスクリュー（６）の下部に広がり、前記間隙（９）は、前記コンベヤスクリュー（６）の搬送方向に異なる横断面を持つことを特徴とする建設機械（１）。
2. 前記間隙（９）は、前記コンベヤスクリュー（６）の軸と実質的に平行に延びることを特徴とする、請求項１に記載の建設機械。
3. 前記間隙（９）は、前記建設機械（１）の動作中に、そのサイズが可変に調整可能であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の建設機械。
4. 前記間隙（９）は、下方に開口していることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の建設機械。
5. 混合物が更に搬送されるようにする下流コンベヤシステム（３）が、前記間隙（９）の下部に広がること特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の建設機械。
6. 前記コンベヤスクリュー（６）がトラフ（１４）の中に配置され、前記間隙（９）が前記トラフ（１４）の底部側に広がることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の建設機械。
7. 前記材料コンベヤシステム（５）は、それぞれの軸を持つ複数のコンベヤスクリュー（６、７）を含んで構成される、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の建設機械。
8. 前記コンベヤスクリュー（６、７）は、互いに独立に動作可能であることを特徴とする、請求項６に記載の建設機械。
9. 前記コンベヤスクリュー（６、７）は、それらの軸が互いに任意の角度を成すように又は平行に延びるように配置されていることを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載の建設機械。
10. 前記コンベヤスクリュー（６、７）は複数のグループとして配置され、１つのグループ内の前記コンベヤスクリュー（６、７）の軸が互いに平行に延びることを特徴とする、請求項６〜請求項８のいずれか１つに記載の建設機械。
11. 前記複数のグループは、異なるグループの前記コンベヤスクリュー（６、７）の軸同士が互いに任意の角度を成して延びるように配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の建設機械。
12. 前記少なくとも１つのコンベヤスクリュー（６、７）のピッチが搬送方向に異なることを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の建設機械。
13. 前記少なくとも１つのコンベヤスクリュー（６、７）のスクリューシャフト（１０）が円錐形であることを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれか１つに記載の建設機械。
14. 前記コンベヤスクリュー（６、７）は、外径（１２）が搬送方向に異なる又は一定であるフランクを有するねじ山を含んで構成されることを特徴とする、請求項１〜請求項１３のいずれか１つに記載の建設機械。
15. 前記少なくとも１つのコンベヤスクリュー（６、７）は、片側でのみ支持されていることを特徴とする、請求項１〜請求項１４のいずれか１つに記載の建設機械。
16. 前記建設機械（１）は、前記コンベヤスクリュー（６、７）の下流に配置された少なくとも１つのコンベヤシステム（３）を更に含んで構成され、前記少なくとも１つのコンベヤスクリュー（６、７）は、前記下流コンベヤシステム（３）の動作要素に応じて動作可能であることを特徴とする、請求項１〜請求項１５のいずれか１つに記載の建設機械。
17. 前記建設機械（１）は、更に、前記コンベヤスクリュー（６、７）によって生じる様々なコンベヤフローと、それら互いの比率とを制御する制御システム（１５）と、を含んで構成されることを特徴とする、請求項６〜請求項１５のいずれか１つに記載の建設機械。
18. 前記建設機械（１）は、道路舗装機、又は、フィーダであることを特徴とする、請求項１〜請求項１７のいずれか１つに記載の建設機械。

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