用于移动矿场运输节段的设备及方法

摘要

本发明提供了一种用于在与一运输节段系列成列的第一位置和与该运输节段系列不成直线的第二存储位置之间移动矿场运输节段(2、3)的设备，其包括：节段保持装置(9)和引导装置(8)，所述引导装置(8)用于引导节段(2、3)在第一和第二位置之间移动，其中所述设备可以与操纵运输节段系列的装置(102)相连，从而，所述节段保持装置(9)可以至少部分地独立于系列操纵装置(102)地运动。对于依据本发明的设备的状态而言，所述运输节段(2、3)在第一位置中的处理不是决定性的，因此，第一位置之外的节段的处理可与装载台的操作同时进行(重叠)。

权利要求

一种用于在与一运输节段系列成列的第一位置和至少一个运输节段与所述的运输节段系列不成列的第二存储位置之间移动矿场运输节段的设备，所述设备包括：‑起重组件支撑，‑节段保持装置，和‑引导装置，该引导装置用于引导所述节段在所述第一和第二位置之间移动，其中所述设备能够与操纵运输节段系列的装置相连，从而，所述节段保持装置能够至少部分地独立于所述系列操纵装置地运动。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述节段保持装置能够通过液压致动装置而 相对于引导装置移动。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述节段保持装置能够以至少两个自由 度移动。

4.如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于所述设备由可释放模块构成，所 述模块包括：-下框架结构， -前面中间模块， -后面中间模块，-至少一个承载着所述节段保持装置和引导装置的桥模块，其中所述桥模块与所述中间模块以可释放方式相连，所述中间模块由下框架结构以可 释放方式支撑。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述下框架结构设置有用于与运输节段装载 台配合的耦连装置。

6.如权利要求4或5所述的设备，其特征在于所述下框架结构设置有用于与一个或多 个存储装置的保持装置配合的耦连装置，所述存储装置的保持装置提供了至少一个第二储 存位置。

7.如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于所述节段保持装置通过中间旋转 轴线以可旋转方式与所述弓I导装置连接。

8.如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于所述节段保持装置设置有运动减晨ο9.如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于所述节段保持装置包括一吊运车 和一组钩状件。

10.如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于至少一个节段的第二储存位置 与所述第一位置大致毗连。

11.如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于所述设备包括位于第一位置相 对侧上的两个第二储存位置。

12.如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于所述设备包括多个节段保持装置。

13. 一种用于在与一运输节段系列成列的第一位置和至少一个运输节段与所述的运输 节段系列不成列的第二存储位置之间移动矿场运输节段的方法，包括以下步骤：A)将节段保持装置附连到位于所述位置之一处的运输节段；B)通过所述节段保持装置来升高运输节段；C)把所述升高的运输节段移动到大致位于另一个位置正上方处的等待位置上；D)将所述升高的运输节段下降到所述另一个位置上；E)将所述节段保持装置从运输节段释放，其中步骤A)-C)的操作跟另一位置处的情形是无关的。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述步骤A)-E)是液压驱动的。

15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于主动地对所述节段保持装置的移动进 行稳定。

16.如13-15中任一项所述的方法，其特征在于至少部分同时地对至少两个运输节段 进行处理。

说明书

用于移动矿场运输节段的设备及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于在与一运输节段系列成列的第一位置和与该运输节段系列 不成直线的第二存储位置之间移动矿场运输节段的设备。本发明也涉及一种用于在与一运 输节段系列成列的第一位置和第二存储位置之间移动矿场运输节段的方法，在所述第二存 储位置中，至少一个运输节段与所述的运输节段系列不成列。

背景技术

[0002] 进行露天矿端帮开采（highwall mining)以清理覆盖层下的矿层或矿脉中的煤 炭、矿物、矿场或其它材料，并且可以从矿层或矿脉的裸露边缘开始。当合适的机械可以放 在一掏槽或者工作台上以将截头——在该截头前进时后面跟随有一系列的运输节段/单 元——延伸到覆盖层下的大致水平的轴内时，露天矿端帮开采是适用的。由于不是自推进 而是被推入矿场内，运输节段也称为推梁。每一运输节段都有螺旋推运器或一传送带，以把 煤从它的前端运送到它的后端、并且继续运送到再后面的运输节段上，最终输送到装载台 上。这些螺旋推运器或者传送带可由轴来驱动，所述轴从一个运输节段连接到下一个运输 节段，最终由装载车上的马达或运输系列截头端处的马达转动。本发明涉及处理这些运输 节段。为了在截头处获得动力，必须提供与所述系列的长度相等的架线缆索。

[0003] 美国专利6042191描述了一种成功商业化的露天矿端帮开采设备，包括有用于把 运输节段加入到系列内的装载机车，并且特别地确保这些运输节一旦加入到所述系列中就 可以操作。在耦接运输节段之前及在断开运输节段之后，必须对运输节段进行操作。这种 运输节段的操作会耗费工作时间。现有技术操作的另一个缺点是：将新运输节段加入到系 列中时、或者从系列中移除运输节段时，整个系列会停顿一段时间。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种用于操作矿场运输节段的方法和设备，其比依据现有技 术的操作更迅速、更有效。

[0005] 为此，本发明提供了一种用于在与一运输节段系列成列的第一位置和与该运输节 段系列不成直线的第二存储位置之间移动矿场运输节段的设备，其包括：节段保持装置和 引导装置，所述引导装置用于引导节段在第一和第二位置之间移动，其中所述设备可以与 操纵运输节段系列的装置相连，从而，所述节段保持装置可以至少部分地独立于系列操纵 装置地运动。从而，在第一位置对运输节段的操作对于依据本发明的设备的状况并非是决 定性的。由于在运输节段装载台（结合了第一位置）在移动节段系列的同时，操作器能够 对运输节段进行处理，所以，对第一位置外的节段的处理可以与装载台的操作同时进行。与 依据现有技术的依次操作过程相比，依据本发明的装载台和操作器的并行操作可以缩短整 个过程的时间周期。运输节段操作的效率增加导致在系列中增加运输节段时所需要的停顿 时间减少。对于节段的独立操作步骤使得机械化和对不同进程步骤的控制更加简单，并且 提高了采矿设备的灵活性。依据本发明的设备可以与现有的装载台配合，还可以简化装载台的构造。依据本发明的操作器也可以进一步用于操作除节段之外的别的设备，比如驱动 单元、备件、截头、装载台部件等等。

[0006] 在本设备的优选实施方式中，节段保持装置通过液压致动装置而相对于弓I导装置 移动。采用液压致动器（或泵缸驱动系统）使得节段保持装置能够以高功率、高速度移动， 进而提高运输节段的处理速度。此外，引导装置使得移动易于控制。该设备很容易安装使 用，可以由类似于高架起重机组件框架的框架来制造。并且，本设备的构造是牢固的。这使 得本设备特别适合露天矿端帮煤矿开采，并且大大减少了在运输节段系列中增加一运输节 段所需要的时间。

[0007] 在另一优选实施方式中，节段保持装置具有至少两个位移自由度。这两个自由度 例如通过大致水平和大致竖直方向的线性引导装置的结合而产生。这种设计使得运输节段 可以迅速地操作到系列的端部处，因为该操作后的运输节段可在与系列一起运动入矿场之 前直接地悬于先前添加的运输节段（第一位置）的上方。实际上，将要加入的节段甚至可 以在前面一个刚刚加入的节段随着系列的运动而完全离开第一位置（通常为装载台）之前 就开始往适当位置下降。

[0008] 在再一优选实施方式中，本设备由可拆卸模块组成，这些模块包括：下框架结构、 前中间模块、后中间模块、至少一个承载节段保持装置和导引装置的桥模块，其中桥模块可 以与中间模块可拆卸地相连接，所述中间模块由下框架结构以可释放方式支撑。可释放模 块的一个优点是可以容易地组装和拆卸，因此可在拆卸状态下将整个操作设备从一个工地 迅速移动到另一个工地。并且，当露天矿端帮采煤开采长度增加时，需要更稳定的装载机械 和相关的装载/卸载装置。装载和卸载过程速度需要加快、更长的系列增加了矿场内的质 量——其需要从矿场中进进出出、同时被用力推向煤矿表面，这些都导致了不稳定的倾向。 此外，更长的系列长度意味着卷轴上缆索重量的增加。本设备的具有可释放模块的实施方 式可设置有较重的下框架结构，其降低了重心，进而增加了稳定性。这些模块也可以与其它 模块进行交换，进一步增加了灵活性。例如，更换一个或多个模块以改变设备的功能或者对 单个模块进行保养/维修。

[0009] 中间模块可以是连接到一个或多个中央桥的梯子和平台模块。这些中央桥不但可 以作为节段保持装置和引导装置的承载结构，也为操作者和维护工程师提供了通道。下框 架结构可设置有用于移动设备或者设备的至少一个模块的驱动装置。

[0010] 在另一个的优选实施方式中，下框架结构设置有耦连装置以与一个或多个存储装 置的保持装置配合，该存储装置提供至少一个第二储存位置。这个存储装置可位于第二储 存位置中，其可容纳一个或多个待操作的运输节段。优选的是，当其构造成保持住多个节段 时，其可以设计成将所述节段彼此叠置。运输节段可以由叉车或者其它运重物的器械放到 存储装置内，最好是一次运俩或更多。叉车或者其它运重物的器械可以从容纳也许50或更 多个运输节段的运输节段存储区域开始工作。第二储存位置也可包含有一架对齐的构件， 以确保运输节段都处于合适的位置来给依据本发明的设备取走。

[0011] 在一个实施方式中，节段保持装置通过一例如为枢轴或者杆的中间旋转轴与引导 装置连接在一起，节段保持装置的位置可与将要处理的节段的位置或运输节段将要放置的 位置适当地匹配。节段保持装置优选地是自定位的。如果节段保持装置上还设置有运动减 震器，则可允许运输节段的迅速操作，因为运动减震器在悬挂在节段保持装置时可以消除运输节段的任意振荡。例如，双向作用的液压缸可提供阻尼以衰减掉运输节段保持装置绕 旋转轴线的振荡。节段保持装置的运动减震器使得本设备可以较高的速度运行，从而提高 了设备的效率。节段保持装置通常、但不排它地包含一吊运车和一套钩状件。这些钩状件 可以是自锁的。

[0012] 为了减小节段输送路径的长度和复杂程度，优选地，至少一个节段的第二储存位 置大致毗邻第一位置。另外也有一种选择，就是在第一位置的相对侧上分别布置两个第二 储存位置。这使得本设备的储存能力翻倍，从而使得在处理位于设备外的节段时设备更不 容易受逻辑故障的影响。本设备也可以包括多个节段保持装置。所有这些节段保持装置都 可以由一共同引导装置引导。在使用两个存储装置时，两个吊运车和起重装置可以协调工 作，从而，一个可以被取走，而另一个位于适当位置上而被置入装载台中，而第三个节段进 入矿场。这进一步提高了本设备的效能，减少了损坏。

[0013] 本发明也涉及一种用于在与一运输节段系列成列的第一位置和第二存储位置之 间移动矿场运输节段的方法，在所述第二存储位置中，至少一个运输节段与所述的运输节 段系列不成列，包括以下几个步骤：A)将节段保持装置附连到位于一个位置处的运输节 段；B)通过节段保持装置举起运输节段；C)把举起的运输节段移动到大致位于另一个位置 正上方的等待位置上；D)将举起的运输节段下降到另一个位置上；以及E)将节段保持装置 从运输节段释放，其中步骤A)到C)的操作跟另一位置处的情形是无关的。通常在处理单 个运输节段时，步骤A)-E)是连续步骤，但是本方法使得连续步骤中的一些可以重叠。在本 方法的一种优选使用中，步骤A)到E)是液压驱动的。对于依据本发明的方法的另外优点， 参照前面的设备介绍。前面也解释过当对节段保持装置的运动主动地进行稳定时——比如 弹簧加载、使用运动减震器和/或如果至少两个运输节段至少部分地同步处理。

附图说明

[0014] 将基于在下面附图中所示出的非限制性的实施方式来进一步阐述本发明。在此：

[0015] 图1是依据本发明的用于操作运输节段的设备的立体图；

[0016] 图2是从矿场入口处观察的装载/卸载装置的正视图；

[0017] 图3是图2中所示类型的吊运车组件的放大视图；

[0018] 图4是本发明优选方式的侧视图；

[0019] 图5是对具有两个节段保持装置的吊运车的优选致动系统的立体图。 具体实施方式

[0020] 图1显示的是用于操作运输节段2、3的设备1的总体立体图。设备1设计成可以 模块4、5、6、7、8、9容易地组装与拆卸。模块4、5、6、7、8、9包括一前梯和平台模块4，一后梯 和平台模块5，两个位于前后梯平台4、5之间的中央桥模块6、7，一导引模块8——其包括了 一可竖直运动而夹持住运输节段2、3的节段保持装置9，和一底部框架10。对于此图1，将 仅仅给出简单概括的介绍，更详细的介绍可以参考图2-5中对依据本发明的设备优选实施 的更为详细的描述。在纵向侧上，底部框架10与存储装置11连接。在存储装置11中，几 个运输节段2可以叠置在本申请中所称的第二储存位置处。运输节段3位于被称为第一位 置的一个位置处，该第一位置与运输节段系列成列（此图中没有显示），该第一位置是用于6操作运输节段系列的设备的一部分（不再详细地示出）。可运动的节段保持装置9可在液 压驱动装置12、13、14的驱动下在第一和第二位置之间移动运输节段2和3。底部框架10 是由履带传动装置15支承。

[0021] 图2是装载/卸载装置101的截面视图。装载/卸载装置101包括了一装载台 102、侧向保持构件103和起重组件支撑104。吊运车组件107设置在导轨106上。附连在 吊运车组件107上的是在其端部具有钩状件111的枢转的节段保持臂110。臂110和钩状 件111是由液压缸112来致动的。吊运车组件107的上方承载有竖直方向的致动框架117， 所述致动框架117包括双向作用的立式汽缸118，其通过升降导架119保持在适当的位置 上。双向作用的运动减震器113抑制住当吊运车组件107移动时、特别是当吊运车组件突 然移动时悬挂的运输节段114绕枢转销109 (见图3)的惯性运动。

[0022] 导轨106延伸超出支撑构件104和装载台102。通常使用两个竖直的起重位置，同 时设置成将汽缸115直接连接到吊运车组件107。安装在导轨106下方的横向移动汽缸115 用来移动吊运车组件107，在图3中会有更详细的介绍。示出运输节段114由钩状件111保 持在装载台102的上方。示出另一（可选的）吊运车组件121位于存储装置126上，该组 件包括夹持架123、竖直致动架122和与臂110类似的节段保持臂124。存储装置126可以 通过一简单的销127与装载台102相连，销127置于装载台102上的支架内。位于存储装 置126内的是一运输节段125，该运输节段已准备好被节段保持装置107、121升起。还显示 有位于装载台2相对侧的第二存储装置128，该存储装置内包含第三运输节段129，至少还 有一个这样的运输节段（未示出）可以置于运输节段129上方。一管状增强装置116也沿 该机械的宽度延伸。

[0023] 图3给出了图2所示的运输节段保持装置117或121的更详细的描述。由液压汽 缸112提供动力的钩状件111将运输节段保持在臂110之间。图2中还显示了枢转销109， 夹持架108从该枢转销悬挂下来，其包括一用于致动臂110的液压汽缸112。保持在升降致 动架117中的双向作用汽缸118的竖直冲程将决定夹持架108可以上下移动的竖直距离， 夹持架将其运输节段支承在臂110之间以及支承在钩状件111上。由于该竖直距离还大致 设定了导轨106的高度，因此它可以决定存储装置中可以叠置的运输节段的数目。存储装 置126和128 (图2)应当至少可以容置2个叠置的运输节段。为了露出其上的滑轮组130 和环状缆索131，管状增强装置116被剖开，滑轮组130与致动器134连接。在图4中将会 看到，连接缆索131以移动吊运车组件107。

[0024] 图4所示的侧截面视图略去了运输节段，但是显示了支撑吊运车组件107的两个 导轨106。还显示了管状支撑装置116、升降致动架117、升降架导引装置119和双向作用汽 缸118。除了起重组件支撑104外，还可以看到用于支撑梯子120的基部连接装置105，该 梯子通往桥136。连接装置105可以容易地移除，优选为带有安全锁的锥形的锤片轴销，因 此该机械可以迅速拆装。支撑装置104也可以迅速简单地分离。

[0025] 图5是显示用于移动吊运车组件107和121的滑轮组130和环状缆索131的立体 视图。还示出了竖直致动架117和122，其中示出竖直致动架122处于较低的位置，悬置有 夹持架123。

[0026] 再次参照图2、3、4和5，由于看出优选地是构造成为模块，装载/卸载装置可以容 易地设立、拆卸、移动以及在附近或远处重新组装。首先看图4，前后模块包括梯子120和相关的桥136、包括吊运车组件107和其相关部件——特别是升降致动架117及其组成部 件——的吊运车模块（一个或两个）、和梯子120之间的连接桥136。这种由与端部支撑 137相连的由梯子120和桥136组成的框架提供了额外的强度和加固，当运输系列很长时， 这是非常有利的。

[0027] 当运输系列很长时，那么把它推入煤矿矿脉所需要的力也相应增加；而且，如果 得知该系列将会很长，就需要供应具有较高重心的索具装备，其中在卷筒上有大量的缆索 (见Antoline和Es的美国专利6，042，191)。当重心高时，卷筒的增加重量导致额外的不 稳定性。本构造方式——其结合有作为整个组件的增强结构构件的阶梯和桥——防止或者 阻止了装载平台及相关设备上的弯曲和其它应变效应。

[0028] 如同图1中已经介绍过了的那样，装载/卸载装置设计成可以模块方式而容易组 装和拆卸。这些模块包括可拆开的连接装置或其它任何可以容易移除的连接装置，因此，模 块可以装载在卡车上或者分开地运输，也可以简单地移动到采矿区域的别的位置，这只要 耗费最少的时间。为了把装载台从一个矿场入口移动到待开始的下一个矿场入口，只要把 存储装置在销127处简单地拆开就行了。

[0029] 本发明的一个特征是优选地将双向作用汽缸用于运动减震器113中。由于本发明 的目标是增加装载和卸载过程的速度和效率，不难理解吊运车水平方向移动得越快越好， 在设备允许的范围内，夹持装置上下运动也越快越好。据此，本发明的典型操作是吊运车 107或121置于存储装置126的顶部，夹持架123降低并且夹住最上面的运输节段125，把它 向上举起——通常直至冲程的顶端，接着吊运车水平移动而把运输节段置于装载台102的 上方，在其处，运输节段停留在待命位置上，为迅速降低到装载台上做好准备，在装载台处， 运输节段被尽可能快地推入一系列类似运输节段（未示出）的端部，并与整个系列一起通 过未示出的机构推动进入矿场内。运动减震器113的使用使得该过程迅速地进行，因为不 存在由运输节段的惯性、振动或者钟摆式摆动导致的危险或无效运动。

[0030] 本发明通过一前一后联接两个吊运车组件来进一步提高效率。设置一个吊运车以 从两个存储装置之一上处获得运输节段，设置另一个以把运输节段放到装载台102上。

[0031] 本发明的另一特征是夹持组件内的枢转销109，在能够致动节段保持臂110的同 时，其使得操作员可以抓住在存储装置126内以一个角度而不是水平地搁置的运输节段 125。由于装载/卸载装置很可能位于崎岖不平的区域上，因此可以想象存储装置也不会水 平，该特征对于本机械的日常操作是非常重要的。

[0032] 无论机械处于装载状态还是卸载状态（把运输节段加入到系列中或者取掉），本 发明包含了一系列的运输节段的移动，从而例如实现了节段的插入设置，同时，后面的靠前 设置的节段于系列端部处移动入矿场中时。相反地，当一个节段置于存储装置内时、或者设 置成在存储装置内移位时，另一个节可能被放到装载台上或正从其向上升起。当存在有两 个存储装置、两个吊运车、和两个运输节段保持装置时，这一系列的操作会非常有效。运输 节段的多次反复放置与移走可以迅速而有效进行。

[0033] 尽管优选地有一个操作员位于桥或者其它地方的控制面板处，不难理解，本设备 的各部分和方法非常适于自动化。可以理解，无论自动化程度、人工控制面板、自动控制、超 控、安全特征等是怎样的，本发明不局限于这儿具体描述的装置和方法，所述装置和方法用 于移动吊运车和运输节段保持装置、和/或抓住运输节段。本发明包括和单个或多个存储8装置一起使用单个或多个吊运车和运输节段保持装置、通过或者不通过缆索和滑轮组地利 用液压汽缸移动吊运车和/或运输节段保持装置、多个吊运车和运输节段保持装置保持固 定的水平间距（有时也称为前后设置）的任意构型、多个吊运车或运输节段保持装置完全 独立地受控运动的任意构型、和用于上下移动运输节段的任何有效装置。