分案申請說明

本申請是申請?zhí)柺?01310092113.4、發(fā)明名稱是“用于移動式采掘機(jī)的架空電網(wǎng)”且申請日是2013年1月31日的中國發(fā)明專利申請的分案申請。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2012年1月31日提交的美國臨時專利申請?zhí)枮閚o.61/593,073的申請的優(yōu)先權(quán)，其公開的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

本發(fā)明涉及可移動電動機(jī)構(gòu)，且更具體地涉及與可移動電動機(jī)械連接的架空電網(wǎng)。

背景技術(shù)：

用于地表采礦和地下“硬質(zhì)巖石”采礦的重型采掘機(jī)通常由柴油機(jī)驅(qū)動。長期以來存在對降低與在承壓地面和地下采礦應(yīng)用中操作該柴油機(jī)相關(guān)的健康風(fēng)險(xiǎn)的需要。具體地，柴油機(jī)釋放有害人體的微粒物質(zhì)，產(chǎn)生高噪音水平，以及顯著增加地下礦山的“熱負(fù)荷”。此外，高額的柴油燃料成本和柴油機(jī)維護(hù)費(fèi)用是額外的缺點(diǎn)。

常規(guī)的架空電網(wǎng)供電系統(tǒng)，比如軌道運(yùn)輸系統(tǒng)，使用在架空電線上滑動的受電弓。這些系統(tǒng)需要使用基于軌道的引導(dǎo)以保持可移動機(jī)械(機(jī)車)與架空電線(導(dǎo)體)在可允許程度范圍內(nèi)接近。受電弓系統(tǒng)已經(jīng)被嘗試用于拖運(yùn)卡車，但是這種受電弓系統(tǒng)不包括用于轉(zhuǎn)換沿公路或鐵路運(yùn)行的方向的任何“轉(zhuǎn)換”裝置，而是要降下受電弓，返回柴油動力以完成換向，然后重新接入受電弓以回到架空電力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，提供了用來驅(qū)動和引導(dǎo)車輛的架空電力結(jié)構(gòu)。該架空電力結(jié)構(gòu)包括取電器、形成取電器沿其運(yùn)行的導(dǎo)軌的多個大體為管狀的平行段、與管狀段連接的電源以及電纜，該電纜與取電器連接并且被構(gòu)造成附屬于在地面上運(yùn)動的車輛。電纜將車輛機(jī)械連接并且電連接至取電器。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，車輛被構(gòu)造成與架空電力結(jié)構(gòu)連接。車輛包括底盤和電纜，該電纜與底盤連接并被構(gòu)造成將車輛機(jī)械連接并且電連接至架空電力結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1是連接至根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的架空電網(wǎng)的移動式采掘機(jī)的頂部透視圖。

圖2a是連接至圖1中的架空電網(wǎng)的移動式采掘機(jī)的局部右側(cè)透視圖。

圖2b是用于圖1中的移動式采掘機(jī)的專用連接件的平面圖。

圖2c是移動式采掘機(jī)的替代實(shí)施例的透視圖。

圖3a是用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的架空電網(wǎng)的取電器的透視圖。

圖3b是圖3a的主視圖。

圖4是架空電網(wǎng)的分解平面圖。

圖5是包括轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的架空電網(wǎng)的透視圖。

圖6是換向構(gòu)造中架空電網(wǎng)的替代實(shí)施例的俯視平面圖。

圖7是圖6的透視圖。

圖8是筆直構(gòu)造中圖6的架空電網(wǎng)的替代施例的俯視平面圖。

圖9是圖8的透視圖。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述本發(fā)明的任一實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明并非將其應(yīng)用限制于隨后的說明書中描述的或隨后的附圖中示出的部件的構(gòu)造和布置細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠是以各種方式執(zhí)行和實(shí)施的其它實(shí)施例。并且，應(yīng)當(dāng)理解的是文中使用的用語和術(shù)語是出于說明的目的而不應(yīng)認(rèn)為是限制性的。文中使用“包括”、“包含”或“具有”以及其變體意味著包含其后列出的項(xiàng)目和其等價(jià)物以及另外的項(xiàng)目。術(shù)語“安裝”、“連接”和“聯(lián)接”使用廣泛并且包含直接和間接安裝、連接和聯(lián)接。進(jìn)一步地，“連接”和“聯(lián)接”并不僅限于物理或機(jī)械連接或聯(lián)接，而是可以包括電連接或電聯(lián)接，無論是直接的還是間接的。并且，電子通訊和通知可以通過使用任何已知方式包括直接連接、無線連接等來實(shí)施。

圖1和圖2示出了移動式采掘機(jī)100(比如鏟運(yùn)機(jī)，以下稱為“l(fā)hd”)的采礦操作。lhd100通過取電器10電連接并且機(jī)械連接至架空電力結(jié)構(gòu)1。架空電力結(jié)構(gòu)1可以是獨(dú)立結(jié)構(gòu)或懸浮于礦藏頂部。

如圖2a和圖3中所示，架空電力結(jié)構(gòu)1包括多個大致管狀的導(dǎo)體2和軌道段3。外部管是軌道段3，取電器10的導(dǎo)輪11沿該軌道段3運(yùn)動，內(nèi)部管是金屬導(dǎo)體管2，其形成用于三相交流電網(wǎng)20的導(dǎo)體。電網(wǎng)20可以是多種類型，比如交流、直流、交流三相等。金屬導(dǎo)體管2可以由銅或其它導(dǎo)電性金屬形成。導(dǎo)體2和軌道段3形成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)1，該電網(wǎng)結(jié)構(gòu)1通過拖曳纜110連接至lhd100。

如圖2a和圖3中所示，拖曳纜110從取電器10處垂下并將來自電網(wǎng)20的電力與lhd100連接。拖曳纜110與相關(guān)連的取電器10和lhd上的專用連接件120(以下詳述)一起保持地面或礦山地表沒有電纜，因此其它設(shè)備能夠更容易操作，尤其是其它無線設(shè)備。

如圖2b中最佳示出的，拖曳纜110通過可360度旋轉(zhuǎn)的專用連接件120連接至lhd100的底盤101。專用連接件120允許拖曳纜110安全移除而不傷害lhd100、取電器10、電力結(jié)構(gòu)1或礦工。連接件120包括工作在定位器122中的彈簧承載的球121，以將拖曳纜110保持在插座123中。然而，用足夠的拉力，拖曳纜110可從連接件120中被拉出。拖曳纜110容易從連接件120中松脫的能力在取電器10出現(xiàn)故障的情況下是重要的，以及對在lhd100運(yùn)行到超出電纜110到達(dá)范圍的情況下防止拉下架空電網(wǎng)段2、3是重要的。

在替代實(shí)施例中，除了故障情況下允許拖曳纜110從連接件120中松脫之外，取電器10包括控制裝置以切斷通過拖曳纜110到lhd100的電力。控制裝置可包括安裝在取電器上的斷路器、控制變壓器、接觸器、接地故障斷路器或邏輯控制器。控制裝置也可包括指示拖曳纜110的位置或角度(即電纜110并沒有大體上豎直懸掛或以超出預(yù)定臨界角度的某角度被拉拽)的角度傳感器或張力傳感器。如果傳感器確定電纜110的角度超出了最小臨界角度，控制裝置向電纜盤130(以下詳述)發(fā)送信號以輸出另外的電纜110，或向操作者發(fā)送信號以使lhd100剎車。如果沒有電纜盤130或電纜盤130中的電纜110已經(jīng)達(dá)到它的最大輸出，另外的拉條會附接在lhd100的底盤和取電器10的基座之間以表示電纜110處于最大張力，從而使操作者改為剎車。另外，電力結(jié)構(gòu)1的斷路器或接地電路在電纜110達(dá)到第二個、更高極限情況下可以切斷電網(wǎng)1的電源。

如圖2c中以及上述討論所示，lhd100可包括儲存拖曳纜110的電纜盤。電纜盤130的存在允許lhd100移動更大跨度的距離，同時依舊保持與架空電力結(jié)構(gòu)1的連接。例如，拖曳纜110足夠長，以使lhd100能夠到達(dá)足夠遠(yuǎn)的其它入口來加載礦石，或執(zhí)行其它需要的任務(wù)，同時保持與架空電網(wǎng)1的連接且不纏在一起。電纜盤130可以附接在lhd或拖運(yùn)卡車上的任何地方，比如圖2c中所示的前側(cè)。電纜110從電纜盤130通過聯(lián)接至電纜盤130的豎直張力管道131被供給。管道131的上部被固定到連接件120，優(yōu)選以大致稍低于架空電力結(jié)構(gòu)1的導(dǎo)體2和軌道段3的高度固定，以使拖曳纜110與lhd110的其它部件或操作者之間的干涉最小化。然而，管道131根據(jù)不同操作需要可以具有其它高度。

如上所述，lhd100通過取電器10連接至電力結(jié)構(gòu)1，取電器10沿著軌道段3行進(jìn)且與電力結(jié)構(gòu)1連通。如圖3a-圖3b所示，取電器10包括基座12，基座12在架空電力結(jié)構(gòu)1下方且與之平行地運(yùn)行。兩個凸緣13從基座12的在軌道段3外側(cè)上的相應(yīng)的側(cè)邊上升。一對間隔的上部導(dǎo)輪11a和下部導(dǎo)輪11b固定在每個凸緣13的內(nèi)側(cè)。然而，上部導(dǎo)輪11a和下部導(dǎo)輪11b的數(shù)目和間距可以改變。下部導(dǎo)輪11b與上部導(dǎo)輪11a配合以“擠壓”軌道段3，從而確保取電器10在軌道段3上保持恰當(dāng)?shù)钠胶?，從而換向器15(以下詳述)與導(dǎo)體2保持適當(dāng)?shù)膶?zhǔn)。

繼續(xù)參考附圖3a和圖3b，取電器包括通過換向材料諸如石墨與電網(wǎng)導(dǎo)體2連接的換向器15。拖曳纜110隨后將換向器15與lhd100連接。換向器15可包括從lhd100伸出的接地電路，接地電路延伸通過拖曳纜110中的接地線，然后延伸通過騎在架空電網(wǎng)1的外部導(dǎo)軌3上的取電器輪11?！叭f向節(jié)”轉(zhuǎn)環(huán)16被設(shè)置于取電器10的基座12上，電纜夾17用于將拖曳纜110固定至取電器10。拖曳纜110從夾17垂下并連接至安裝在lhd100上的連接件120。

如圖4和圖5所示，本發(fā)明的實(shí)施例也包括允許從一個礦井入口移動至另一個的轉(zhuǎn)換裝置30。參考平面圖4，因?yàn)榧芸针娋W(wǎng)段2、3包括在兩個外部管狀軌道段3之間的多個導(dǎo)體2(圖4中所示為3個)，段a、b、c可以機(jī)械地移動到位。段a可沿平面圖4中所示箭頭的方向左右滑動以形成轉(zhuǎn)換裝置30的筆直部分。段b和段c在主導(dǎo)軌線“上方”以45度角(圖中所示的對應(yīng)箭頭的方向)來回滑動，然后降至正確的位置以形成取電器10從圖4中的右側(cè)接近時的右轉(zhuǎn)彎或左轉(zhuǎn)彎。

在圖5所示的實(shí)施例中，通過將單獨(dú)的段降至正確位置的絞車40來實(shí)現(xiàn)移動。然而，段的移動可以通過滑動器、凸輪、線性致動器、皮帶或現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它裝置實(shí)現(xiàn)。可利用控制器(未示出)來電控制段a、b、c的機(jī)械致動。與轉(zhuǎn)換裝置30類似的裝置可用來使lhd100經(jīng)過另一臺采掘機(jī)，只要地下或地表通道存在足夠的空間即可。

在替代的實(shí)施例中，取代使用單獨(dú)的機(jī)構(gòu)將導(dǎo)軌的各個段轉(zhuǎn)換至正確的位置，如圖6-圖9中所示的轉(zhuǎn)車50執(zhí)行了導(dǎo)軌段的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)車50包括大致圓形的外環(huán)51和連接至環(huán)51并在其間延伸的支撐構(gòu)件52。支撐構(gòu)件52將環(huán)51與筆直軌道段和/或彎曲軌道段連接。如圖6-圖9所示的支撐構(gòu)件52具有帶弧形縱向端側(cè)53的大致矩形形狀，弧形端側(cè)53與環(huán)51相匹配。支撐構(gòu)件52包括設(shè)置于其上的基座構(gòu)件54因而轉(zhuǎn)車50可以自頂部懸掛。

轉(zhuǎn)車50可旋轉(zhuǎn)以與彎曲軌道段對齊以使lhd100能夠右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)(圖6-圖7)，或?qū)⒐P直軌道段與導(dǎo)軌固定部分對齊以使lhd100筆直移動(圖8-圖9)。假如必要，轉(zhuǎn)車50可以改為用在四路交叉口中。具有馬達(dá)位置傳感器等的控制器(未示出)可以用來控制轉(zhuǎn)車的旋轉(zhuǎn)。

在運(yùn)行過程中，當(dāng)lhd100在地下礦山中沿入口通道移動時，或在地表礦山上沿專用巷道移動時，拖曳纜110沿架空電網(wǎng)系統(tǒng)1拉動取電器10，從而保持與電網(wǎng)20的連接。lhd100能夠四處移動或完全地繞圓圈轉(zhuǎn)動而拖曳纜110并不纏繞或接觸地面。在lhd100試圖移動比拖曳纜110允許的最大距離更遠(yuǎn)的距離時，與采掘機(jī)100的連接包括“分離式”連接件120。移動式采掘機(jī)100能夠通過“拖”它后部的取電器10在地下礦山入口處來回移動，同時從架空電網(wǎng)結(jié)構(gòu)1處得到電能。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于移動式采掘機(jī)100的架空電網(wǎng)1利用了在地表和地下礦山中的電動的采掘機(jī)100而沒有使用接地拖曳纜和/或電纜盤。通常的帶電纜盤的拖曳纜磨損很快并且阻礙了許多電纜盤驅(qū)動的機(jī)械(其不能越過帶電電纜驅(qū)動)的通道。架空電網(wǎng)系統(tǒng)1通過提供轉(zhuǎn)換器30和機(jī)械可以彼此經(jīng)過的交叉口消除了這種僵局。例如，假如兩輛lhd100接近圖3中所示的交叉口，一輛從圖的底部而另一輛從圖的右側(cè)靠近，并且都試圖朝圖的頂部行進(jìn)，其中一輛lhd100可以停止，等待另一輛經(jīng)過交叉口，然后在第一輛后面繼續(xù)前行。如果這些采掘機(jī)通過機(jī)械安裝電纜盤使用了“鋪設(shè)式”拖曳纜，第二輛lhd100則必須等待第一輛100沿其來時的方向返回并經(jīng)過轉(zhuǎn)換處，然后第二輛lhd100才能夠朝向圖頂部的位置前行。

用于移動式采掘機(jī)100的架空電網(wǎng)1通過減少或完全消除對柴油動力的依賴，相比柴油驅(qū)動的機(jī)械呈現(xiàn)出了顯著的健康和安全優(yōu)勢，因?yàn)榕c電網(wǎng)連接的所有機(jī)械都能被電驅(qū)動，例如，通過變頻驅(qū)動器(vfd)和/或開關(guān)磁阻電動機(jī)(srd)驅(qū)動。利用與架空電網(wǎng)1協(xié)同的電子驅(qū)動技術(shù)也呈現(xiàn)出了需要時能提供更大動力的優(yōu)勢以及將制動功率“再生”回電網(wǎng)的能力，從而優(yōu)化了能源效率。再生是將電動輪形馬達(dá)用作發(fā)電機(jī)以將減速(制動)能轉(zhuǎn)換回同樣的電壓和頻率從而將其泵送回電網(wǎng)1的過程。

盡管已經(jīng)參考某些優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是在所描述的本發(fā)明的一個或更多個獨(dú)立方面的范圍和精神內(nèi)存在各種改變和變型。