本发明涉及的一般类型铲运机和其它运土设备是已知的。运土铲 运机的一些代表性例子包括，但不限于，在Miskin所申请的美国专利 Nos.4,383,380、4,388,769、4,398,363、4,553,608和6,347,670中所公 开的铲运机。一种典型的铲运机包括一个机架，所述机架具有一个前 端，两个对置的边及至少两个连接到对置边上的轮。一个用于装从地 面取出的土的铲斗连接到机架上。铲斗包括一个底板，两个对置的侧 壁，一个敞开的前面和一个敞开的顶部。一个平铲位于铲斗底板的前 面边缘附近，用于当运土设备在地面上向前移动时，将地面开挖到预 定的深度。将平铲从地面挖出的土收集到铲斗中。当铲斗充满土时， 铲运机就运送到另一个堆积土的场所。
土用不同方式从铲运机的铲斗中取出。例如，已知有后移式铲运 机，清扫式铲运机，底开式自卸铲运机和自卸铲运机。例如，顶杆式 铲运机具有一个活动的壁或者顶杆组件，所述顶杆组件把土推出铲斗。 一种顶杆式铲运机的一个例子在转让给Harvey Mfg.Corp.的美国专 利No.6,041,528中已公开。清扫式铲运机的一个例子是一种升降式铲 运机，所述升降式铲运机通过横跨铲斗的底板移动铲斗底部的构件或 条板将收集在铲斗中的土卸出。一种示例性的清扫式铲运机在转让给 Westinghouse Air Brake Company的美国专利No.3,934,360中已公 开。在一种底开式自卸铲运机中，铲运机的铲斗倾斜，以便将土倒出 铲斗的敞开端。牵引式底部自卸铲运机的一些例子包括本文所述由 Miskin申请的美国专利Nos.4,383,380、4,388,769、4,398,363、4,553， 608和6,347,670中所公开的施工铲运机。
一种牵引式铲运机或运土设备具有一个细长的牵引杆，所述牵引 杆安装到机架上。牵引杆可以连接到一个牵引铲运机或运土设备的拖 拉机上。牵引杆可以连接到一个具有牵引装置的拖拉机上，或者可以 包括一个所谓的刚性鹅颈上，所述刚性鹅颈枢轴旋转并安装到拖拉机 上。可供选择地，铲运机可以包括一个前“手推车”轮组，或者可以 安装到一个分开的手推车上，所述手推车安装到拖拉机上。另一些铲 运机或另一些运土设备是自行式的。
当铲运机或运土设备在地面上向前移动并且平铲放下时，平铲开 挖土并将土输送到铲斗上。土在平铲的上表面上行进并进入铲斗。然 而，由于各种原因，在将土输送到铲斗期间可能妨碍将土收集在铲斗 中，并防止新挖的土贮存在铲斗中。例如，当铲运机或运土设备在干 的条件下或在粉状土中工作时，随着铲斗灌装，所收集的土可能聚焦 成一种疏松材料块。疏松材料块可以难以用另外的松土取代，同时防 止新挖的土进入铲斗。另一个问题可能是在从铲斗卸土时产生，因为 土可能一起粘附到铲斗或土块上，以致阻碍收集的土离开铲斗。
因此，需要有一种装置或改进的运土设备，使土能进出铲运机或 运土设备，而同时在铲运或卸料作业期间减少堵塞。
发明公开
本发明包括用于在运土或落地设备中空气助力装土的装置。装置 包括一个气流源和至少一个导管，所述导管用于将空气对准用运土或 落地设备所运的土处。装置可以建造成操作式连接于运土或落地设备 上。
本发明还包括一种运土或落地式设备，所述运土或落地式设备包 括一个具有相对边的机架。机架用至少两个驱动行走轮支承。一种铲 刀一般可以在侧向上设置在机架的两个对边之间。运土或落地式设备 还包括一个铲斗，所述铲斗具有一个底板，一个壁和一对直立的侧壁。 铲斗这样就位，以使底板的边缘靠近铲刀的后边缘。在某些实施例中， 铲刀可以直接安装到铲斗边缘上，而不是安装到机架上。运土或落地 式设备还包括一个气流系统，所述气流系统用于将气流输送到用运土 或落地式设备所运的土上。
本发明还针对一种方法，所述方法用于将土装在运土或落地式设 备中。方法包括提供一种运土设备，所述运土设备包括一个铲刀，一 个铲斗和一个气流系统。方法还包括用运土设备挖土，并将气流导引 以便与用运土设备所挖的土接触。
附图简介
该领域的技术人员应该理解，各附图中所示的元件都不是按比例 绘出，而仅是用于举例说明的目的。通过参见下面本发明的详细说明， 所附权利要求和本文的若干附图，可以更清楚地理解本发明的性质， 及本发明的另一些实施例，其中：
图1是本发明一种运土设备的透视图；
图2是图1中运土设备的顶视图；
图3是本发明运土设备另一个实施例的顶视图；
图4是本发明运土设备还有另一个实施例的顶视图；
图5是图1中运土设备一个铲斗和供气系统侧视图；
图6是图4中一个铲斗和供气系统的侧视图；
图7是本发明运土设备另一个实施例的铲斗和供气系统侧视图；
图8是在铲运作业期间向前移动的运土设备一个实施例铲斗和供 气系统侧视图；
图9是本发明运土设备另一个实施例的铲斗和供气系统侧视图；
图10是本发明运土设备另一个实施例的铲斗和供气系统侧视图；
图11是本发明运土设备另一个实施例的铲斗和供气系统侧视图。
实施本发明的最佳方式
本发明一般涉及一种设备，所述设备用于从一个场所的地表面取 土并将所取的土移到一个新的场所来修整地表面。更具体地说，设备 涉及运土铲运机，所述运土铲运机包括：一个机架，所述机架由至少 两个轮子承载；一个铲刀，所述铲刀连接到所述机架上；及一个铲斗， 所述铲斗安装到机架上并位于铲刀附近，以便铲斗装入由刮板开挖的 土。在下面详细说明中，一个气流系统操作式连接到运土铲运机上， 以便使气流对准运土铲运机所运的土处。
对该领域的技术人员来说，很显然，本文所述的一些实施例是举 例说明，不打算如此限制本发明，其范围如所附权利要求的范围。该 领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明范围的情况下，对本文所 提供的一些实施例可以进行各种组合或改进。例如，本文所述的运土 或落地设备，运土或落地设备中用于空气助力装土的装置及方法，尽 管适合于使空气对准本文所述运土铲运机所运的土，但也适合用于将 气流对准任何运土设备所运的土。
现在参见图1，图1用标号10示出了一种运土设备的透视图，所 述运土设备包括本发明的一种用于空气助力装土的装置。可以与本发 明用于空气助力装土的装置结合使用的运土设备一些代表性例子，毫 无限制地包括由Miskin所提出的美国专利Nos.4,383,380、4,388,769、 4,398,363、4,553,608及6,347,670中所公开的铲运机。很显然，用于 本发明空气助力装土的装置可以建造成操作式连接到除了Miskin专 利所公开的铲运机之外的任何牵引式铲运机、自行式铲运机、后移式 铲运机、清扫式铲运机、底开式铲运机或者自卸铲运机上，所述后移 式铲运机包括在铲斗中的一个活动壁或顶杆组件，所述活动壁或顶杆 组件把土推出铲斗，所述清扫式铲土机包括至少一个铲斗底板的活动 分段，所述活动分段把土转移出铲斗，所述底开式铲运机或自卸铲运 机包括一个铲斗，所述铲斗建造成将土倾卸和翻倒出铲斗。
如图1所示，运土设备10包括一个机架12，一个铲刀14，一个 铲斗16，一个挡板18，一个牵引杆20和至少两个驱动行走轮22。机 架12包括第一和第二分别对置的侧面构件24和26。第一侧面构件24 具有第一端28和第二端30，而第二侧面构件26具有第一端32和第 二端34。第一侧面构件24的第一端28与第二侧面构件26的第一端 32通过一个前面构件36相互接合，而第一和第二侧面构件24和26 的第二端30和34安装到一个托架上，所述托架一般用标号38表示。
铲刀14安装到机架12上，并一般在侧向上设置在机架12分别对 置的第一和第二侧面构件24和26之间。在所示实施例中，铲刀14 接合到第一侧面构件24的底部37和第二侧面构件26的底部(未示出) 上。铲刀14安装到机架12的一部分40和机架12(未示出)的部分 上，所述部分40从第一侧面构件24向下延伸，而所述机架未示出的 部分从第二侧面构件26向下延伸。在另一些实施例中，铲刀14可以 安装到铲斗16上，并且很显然，铲刀14可以用该领域技术人员已知 的任何方式接合到运土设备10上。
在所示的实施例中，铲斗16包括一个底板42，一个直立的后壁 44及两个直立的侧壁46和48。为了让由本发明用于空气助力装料的 装置所产生的气流穿过底板42，铲斗16底板42的一部分可以包括一 个筛板50。筛板50可以包括一个整体筛板或多个筛板分段。筛板50 让气流向上流动离开铲斗16的底板42，并接触由运土设备10所运的 土。
再参见图1，用于空气助力装料的装置包括一个产生气流的供气 系统54。本发明的供气系统54意思是指包括产生一股气流的任何系 统，如一种高压空气源或一种使空气移动的装置。由本发明供气系统 54所产生的气流具有足够的速度和体积，以便基本上防止污物落入气 流或产生气流的供气系统54中。气流通过一根管道58如空气管路转 移到筛板50上。在所示实施例中，供气系统54包括一个灌装压缩空 气的贮气罐。贮气罐可以通过一个搁板56安装到运土设备10上，如 图1所示，或者可以应用任何已知的装置来支承供气系统54。例如， 贮气罐可以安装在一个牵引拖拉机上而不是直接安装到运土设备10 上；这种拖拉机安装的贮气罐可以用作牵引式铲运机的平衡重量。贮 气罐中的压缩空气可以由一个与运土设备10有关的空压机(未示出) 或一个供气管路(未示出)供应，所述供气管路(未示出)可以连接 到一个外部空压机，如与拖拉机(未示出)有关的空压机上。
现在参见图2，图2示出了图1运土设备10的顶视图。筛板50 包括铲斗16底板42的一部分(图1)，所述底板42的一部分位于铲 刀14附近。在运土设备的另一个实施例110中，筛板50可以包括基 本上是铲斗16水平底板42的整个表面积，如图3中所示。在运土设 备的另一个实施例210中，可以用一种具有许多孔形成格栅的薄板60， 来使气流向上离开铲斗16的底板42，如图4中所示。许多孔62形成 的格栅除了覆盖铲刀14附近铲斗16的部分水平底板42之外，可以包 括铲斗16水平底板42的基本上是整个表面(未示出)。
在图4的实施例中，铲斗16底板42中的每个孔62都可以装配一 个喷嘴(未示出)。每个喷嘴都可以操作式连接到管道58上，以便将 气流输送到每个喷嘴中。在另一个实施例中，每个喷嘴都可以与一个 管件连通，所述管件操作式连接到管道58上，以便将气流输送到喷嘴。 各喷嘴是可伸缩式喷嘴，所述可伸缩式喷嘴当处于收缩位置时，与铲 斗16的底板42齐平，或者从所述底板42中凹进，或者形成土可以流 过的平滑表面。然后各喷嘴可以“弹起”，以便露出空气出口并在使用 时让气流由其穿过。该领域技术人员已知的任何合适的用于气流可供 选择的喷嘴，如不可伸缩的喷嘴，都可以使用，并且都属于本发明的 范围之内。
再参见图3的运土设备110，供气系统54包括多个贮气罐，其中 每个贮气罐都连接到多个相应的管道58上。多个贮气罐由一对搁板 56支承，所述一对搁板56安装到运土设备110的机架12对边上。
现在参见图5，图5示出了图1的运土设备10的铲斗16和铲刀 14的侧视图，图5包括三个贮气罐作为供气系统54，同时将运土设备 10的其余部分略去。应该理解，任何数量的贮气罐都可以用。管道58 从供气系统54的各贮气罐延伸，并密封式连接到一个压力通风系统 64上。压力通风系统64包括用于密封式接收供气系统54中每根管道 58的管接头(未示出)。压力通风系统64使所接收的供气系统54中 的气流穿过筛板50朝上离开铲斗16的底板42，如箭头66所示。在 图5中另外示出的是一个空压机70，所述空压机70通过供气管路72 密封式连接到供气系统54上，如该领域中已知的。
参见图6，图6示出了图4运土设备110的铲斗16和铲刀14。从 供气系统54引出的每根管道58都通过一个管接头(未示出)，或喷嘴 朝向并密封式安装到许多孔62形成的格栅中每个孔62上，如该领域 中已知的。图6的供气系统54还可以包括一个空压机(未示出)，或 者是操作式连接到另一个与另一装置如拖拉机(未示出)有关的气源 上。
现在参见图7，图7示出了一种供气系统的另一个实施例，所述 供气系统包括一个风扇74，如一种高速离心式风扇。由风扇74所产 生的气流通过一个导管76运送到压力通风系统64，在此处使气流穿 过筛板50。
图5-7的附图仅是用于示例性的目的，并且不代表供气系统或运 土设备各元件之间相互的空间关系。例如，包括若干贮气罐，空压机 70，管道58，供气管路72，风扇74和导管76的供气系统54的各种 部件都不伸出铲刀14的底部之外，因为铲刀14的底部将穿过地面挖 土。
现在参见图8，图8示出了图1中运土设备10的铲斗16侧视图， 所述铲斗用一种铲运作业收集土78。运土设备或铲运机的操作在该领 域中是众所周知的。为了开挖土78，通过一台拖拉机(未示出)向前 牵引运土设备10，或者如果运土设备是自行式，则它向前移动并放下 铲刀14，以便接触土78。随着运土机10移动，从地面挖出的土78 跨过铲刀14运送，如箭头79所示，并置于铲斗16中。土78还越过 筛板50，在此处气流吹向土78，如箭头66所示。如图8所示，气流 是用压力通风系统64吹向土78，所述压力通风系统64接受来自管道 58的气流。为了方便示出起见，整个供气系统54在图8中未示出。
在某些情况下，在铲运作业期间，土78都不能产生足够的力来将 土78有效的装入铲斗16中。例如，一旦一定量的土78已装入铲斗 16中，则将额外的土78装入铲斗16中可能变得越来越困难，因为需 要更大的力来移动已装的土78。因此，无论是通过使所装的土78疏 松，通过在土78下方提供浮力，还是通过减少所装的土78与铲斗16 之间的摩擦，气流接触土78的力都使将土78装入铲斗16中更为困难。 在任何这些情况下，都使装额外土78所需的力减小。尽管不同的土型 可能需要改变气流的压力来帮助装料，但本发明的供气系统54可以理 想地建造成输送具有压力为约0.345MPa-约0.689MPa，而更理想的 是具有压力为约0.448MPa-约0.621MPa的气流。
在铲运作业期间，气流66可以在任何时间对准土78。例如，如 果用图7的风扇74作为供气系统54，则在铲运作业期间，可以通过 使风扇74运转将气流66连续对准土78。可供选择地，风扇74可以 由运土设备10的操作人员启动，以便在某些时刻运转，如一旦已把预 定量的土78装入铲斗16中就启动风扇运转。尽管未示出，但风扇74 可以建造成用电子开关(未示出)或任何使操作人员能在如该领域已 知的铲运作业期间启动风扇74的任何其它系统控制。
在另一些实施例中，可以用贮气罐作为供气系统54，如图5中所 示。在这个实施例中，每个贮气罐都包括适量的压缩空气。贮气罐可 以建造成在铲运作业期间连续释放压缩空气，以便在铲运作业期间断 续地释放空气的冲击，或者运土设备10随操作人员的意思释放压缩空 气。例如，贮气罐可以建造成断续地依次从贮气罐中以冲击或脉冲形 式释放空气，其中第一贮气罐释放第一空气冲击，然后第二贮气罐释 放第二空气冲击，依此类推穿过多个贮气罐。当随后的贮气罐释放空 气时，已排放空气的贮气罐可以用空压机70再充装压缩空气，如图5 所示。可供选择地，每个贮气罐都可以建造成同时或在运土设备10 随操作人员的意思释放压缩空气。应该理解，在使用单一贮气罐的实 施例中，可以用供气系统54中的控制阀来提供脉冲式空气冲击。例如， 可以将一排控制阀按次序点火以便在各个空气出口，如各个喷嘴或筛 板处提供脉冲空气，或者一次对所有空气出口点火。
对该领域的技术人员来说，很显然，本发明在使土78更容易从铲 斗16卸料方面具有实用性。因为在装料期间气流66使土78疏松，所 以疏松的土78也更容易随操作人员的意思从铲斗16中卸料。
现在参见图9，图9示出了本发明供气系统的另一个实施例。如 图9所示，铲斗16底板42的一部分包括筛板50。一对空气喷口80 操作式连接到提供气流的管道(未示出)上。尽管未示出两个喷口80， 但该领域的技术人员应该理解，可以包括任何数量的喷口80，以便使 气流横跨铲斗16的整个宽度输送到土上。还示出了一组空气偏转板 82。空气偏转板82安装成一个角度，以使用水平箭头84示出的气流 从空气喷口80流出，接触空气偏转板82，朝上流动，如垂直箭头86 所示，并穿过筛板50。通过将空气喷口80定位到水平射出气流，则 使空气喷口80的开口(未示出)被土堵塞的可能性更小。
另外在图9中示出的是一个滑板88，所述滑板88起防止空气喷 口80和空气偏转板82接触土或岩石并可能被土或岩石损坏的作用。 在空气偏转板82的最下面部分与滑板88的最上面部分之间有一个空 间。所述空间使穿过筛板50落下的任何土或土粒能落在滑板上，并在 滑板88与铲刀14相对的端部退出。尽管在所述附图中未示出，但该 领域的技术人员应该理解，滑板88可以与所述本发明的其它实施例结 合使用。
本发明供气系统的另一个实施例在图10中示出。铲斗16的一部 分底板包括多个槽90。如图10所示，各槽90在方向上倾斜，以使进 入铲斗16的土(未示出)似乎很少在各槽90之间的空间中阻塞或结 块。各槽90可以用支承件支承在其任一端处，或者包括多个支承件(未 示出)，所述多个支承件横跨铲斗16的宽度支承各槽90。气流从压力 通风系统64向上流过槽90，所述压力通风系统64操作式连接到管道 58上，所述管道58接收来自供气系统(未示出)的气流。在压力通 风系统64的下面部分上是一个铰接式门92，所述铰接式门92可以打 开，以便清除通过槽90落入的任何土或土粒。还提供一个滑板88用 于保护压力通风系统64和管道58。
现在参见图11，图11还示出了本发明供气系统的另一个实施例。 图11示出一个可旋转的圆筒体94，所述圆筒体94在其近端处操作式 连接到管道58上。可旋转的圆筒体94包括一个基本上穿过其中心的 空心芯，其中空心的芯与管道58连通，用于让气流通过可旋转的圆筒 体94。可旋转的圆筒体94还包括多个孔96，所述多个孔96用于让气 流移出可旋转的圆筒体94。如图11所示，多个孔96彼此相对设置， 但对该领域的技术人员来说，很显然，任何数量的孔96或它们在可旋 转的圆筒体94中的分布都是在本发明的范围之内。另外，除了使用孔 96之外，任何其它能使气流离开可旋转圆筒体94的小孔径或其构造 都是在本发明的范围之内。可旋转的圆筒体94可以朝箭头98所指的 方向旋转，以便当在平土作业期间所示的气流系统工作时，各孔96 都旋转，并且不易被土或土粒阻塞或结块。应该理解，可旋转的圆筒 体94可以朝任一方向旋转，或者可以振荡，以便达到这种效果。还示 出了一种滑板88，用于保护气流系统的各部件。
该领域的技术人员应该理解，本文所述的一些实施例不打算限制 本发明的范围。在不脱离本发明范围情况下，可以对本文所述实施例 进行各种组合和修改，并且所有修改都意味着包括在本发明的范围之 内。
因此，尽管为了举例说明本发明起见已经说明了本发明某些示例 性实施例和细节，但该领域的技术人员应该很清楚，在不脱离所附权 利要求所限定的本发明范围情况下，在本文所述的本发明中，可以进 行各种改变。