專利名稱：蓄電池驅動的穿梭式礦車的制作方法
技術領域：
本發明涉及采礦車輛，尤其是涉及一種蓄電池驅動的穿梭式礦車。
背景技術：
在采礦過程中總是必須進行的一項工作是要將采下的礦物材料從采礦點傳送到卸料點，例如傳送到送料器裝置內，該送料器裝置最終將該采下礦物材料輸送到礦口。至少從二十世紀四十年代開始(例如見美國專利No.2192650；2558341以及3370667)，已經利用具有中心傳送器的蓄電池驅動車輛。為了使生產水平和設備利用程度最大，通常使用兩個或更多穿梭式礦車，這些穿梭式礦車交替進行裝載和卸料。穿梭式礦車的運動靈活性很重要，因為它需要穿過迷宮形礦井而運動。在普通實施例中，穿梭式礦車由安裝在該穿梭式礦車一端處的300安培小時的蓄電池來驅動。不過，很快發現，蓄電池的尺寸和容量受到車輛結構、采礦大小和其它的當時技術以及實際重量和平衡的限制，該蓄電池在采礦生產環境中是不現實的能量源。
因此，從二十世紀四十年代中期一直到現在，市場上的大部分穿梭式礦車由軌道電纜通過車輛安裝的電纜盤而供能。因此，穿梭式礦車不能夠在作業表面和傾倒點之間沿盡可能短的距離獨立運行。還有，多個穿梭式礦車不能夠在不與其它礦車干涉的情況下沿相同路線運行，且采礦操作員不能夠在不增加復雜性的情況下使運輸路線延伸以滿足其它需求，例如將不能裝在電纜盤上的附加電纜鉸接。
為了克服電纜盤穿梭式礦車的限制，幾個制造商開發和上市了其它類型的蓄電池驅動運輸車輛，以便于運輸市場的競爭。這些車輛設計成在一端有蓄電池和在另一端有運輸艙，并有位于它們之間的操作艙。該車輛為鉸接連接，以便能在采礦環境中進行機動。
盡管該設計優選是包括較大的1500安培小時或更大的蓄電池，但是該車輛有多個操作上的缺點。運輸艙并沒有穿過該車輛的穿梭式礦車的傳送器，因此，該車輛必須在對著一個方向時才能裝載，且運輸材料必須在相反方向時進行卸料，從而在每一個運動方向上都必須進行至少一次反轉。
除了需要用于該機動的額外循環時間，運動額外距離所需的附加電能加上穿梭式礦車在反轉過程中進行停車、起動和轉向所需的附加電能，所有電能都要從在車上蓄電池中所能夠獲得的最終能量中減去。
該鉸接結構類型的礦車也使得它難以進行全輪驅動。兩輪驅動將產生在濕軟地基和斜坡上的牽引問題。某些鉸接車輛的實施例可能選擇以相當高價格裝備有用于其它輪子的人工驅動、液壓驅動，即在工作時還將高速消耗電能的裝置。通常，人工驅動在車輛停止后以及當車輛裝備有全時全輪驅動時將不會出現的狀態下進行。而輪胎承載重量的非均勻分布將進一步惡化牽引問題，尤其是當穿梭式礦車在循環的空載部分中運行時。
在穿梭式礦車的蓄電池/牽引端的輪胎一直處于高負載也將縮短該輪胎的壽命，某些制造商甚至用具有減小牽引能力的附件的、由非橡膠合成材料構成的實心輪胎來作為不希望的折衷方法。
另外，在穿梭式礦車的使用中，通常在卸料端(卸貨端)有提升卸料組件(該組件能夠升高和降低)，尤其是對于電纜穿梭式礦車。不過，對于很多目的，這樣的提升構件并沒有用，對于本發明的特定蓄電池驅動穿梭式礦車，更希望在卸貨端提供固定高度的卸料。
當操作穿梭式礦車時，操作人員通常希望能夠有效確定負載相對于卸料端的準確位置，以避免散落到地面上。難以對操作艙安全有效的定位(這樣操作者能夠很容易地操作該穿梭式礦車)，同時還不會干涉傳送器的煤或其它礦材料的運輸功能，且當穿梭式礦車的材料“裝滿”時還允許操作者看見，從而能夠將它駕駛到卸料位置。為了解決該問題，從操作者的觀點看，希望包括負載指示器等。
還有，需要使穿梭式礦車的蓄電池能夠在礦井環境中安全使用。尤其是，希望能夠在穿梭式礦車的非工作狀態或響應特殊情況而使蓄電池盒斷電。
發明內容
根據本發明，提供了一種新型的蓄電池驅動穿梭式礦車，該蓄電池驅動穿梭式礦車能夠避免原先的蓄電池驅動穿梭式礦車的問題，同時保持它們的優點，該蓄電池驅動穿梭式礦車明顯優于電纜盤穿梭式礦車和普通的蓄電池驅動運輸艙鉸接車輛，且該蓄電池驅動穿梭式礦車能夠以簡單有效的方式來實現目的。根據本發明，蓄電池驅動的穿梭式礦車有蓄電池，該蓄電池相對于車輛安裝成使得輪胎負載基本均勻，且采礦裝置對蓄電池幾乎沒有損害；固態電子馬達控制裝置，該固態電子馬達控制裝置提供無級變速控制，同時保存電池能；以及簡單有效的蓄電池拆卸和更換裝置。本發明的穿梭式礦車還采用能夠處理機器和有效載荷的組合負載的輪胎技術以及足夠容量的鉛酸蓄電池，以便使無電纜蓄電池驅動功能成為可行。也就是，本發明的穿梭式礦車可以很容易地包括具有至少500安培小時容量的蓄電池，例如大約500-2500安培小時。
在本發明的實施例中，蓄電池驅動的穿梭式礦車有車架，該車架支承多個輪子，這些輪子包括至少一左前輪、一左后輪、一右前輪、一右后輪。至少一個馬達與該車架以及該多個輪子相連，且至少一個蓄電池可操作地與該馬達相連。該蓄電池用于至少向該馬達供電。優選是，該蓄電池固定在車架上并在以下兩個位置中的至少一個處(1)左前輪和左后輪之間，以及(2)右前輪和右后輪之間。在一個實施例中，穿梭式礦車包括至少兩個馬達，該馬達與車架以及多個輪子相連，并有兩個蓄電池，其中，這兩個蓄電池中的一個固定在車架上并在左前輪和左后輪之間，這兩個蓄電池中的另一個固定在車架上并在右前輪和右后輪之間。在另一結構中，穿梭式礦車包括四個馬達，每個馬達與多個輪子中的一個進行操作連接。
優選是，一個或多個蓄電池有至少500安培小時的總容量。此外，穿梭式礦車可以包括在至少一個蓄電池和至少一個馬達之間操作連接的固態IGBT和/或SCR驅動電子直流馬達控制。傳送器可以布置在中心處并與車架相連，其中，至少一個馬達驅動多個輪子中的至少一個以及傳送器。
穿梭式礦車還可以包括蓄電池更換機構，該蓄電池更換機構與車架連接，并包括一對杠桿臂，該對杠桿臂與從至少一個蓄電池向外伸出的構件配合。至少一個驅動機構例如線性致動器驅動該杠桿臂。該驅動機構和杠桿臂使至少一個蓄電池從在車架上的位置運動到在地面上或在地面支承構件上的位置。一種可選的蓄電池更換機構包括(1)第一高架升降機，該第一高架升降機使至少一個蓄電池從車架上升高，且該第一高架升降機包括蓄電池充電器，該蓄電池充電器接收至少一個用于充電的蓄電池；以及(2)第二高架升降機，該第二高架升降機布置在第一高架升降機附近，且該第二高架升降機將用于安裝到車輛上的充電蓄電池降低。在本文中，蓄電池充電器可以包括布置在遠離第一高架升降機處的充電站。另外的蓄電池更換機構包括使用單獨的叉車型車輛和/或適于固定在更換區域中的機構。至少一個蓄電池裝備有叉車叉槽，該叉車叉槽作為整體部件從電池盒上凸出。穿梭式礦車車架裝備有叉車叉槽定位狹槽。該叉槽和狹槽可以布置成凸形和凹形結構的任意組合，在使用這里所述的多個蓄電池更換機構中的任意一個進行更換處理的過程中，裝置的該組合使得至少一個蓄電池快速和準確地定位。
在另一實施例中，穿梭式礦車包括接收端和卸貨端，其中，卸貨端與車架形成一體，從而確定了單件式車架結構，其中，卸貨端有基本固定的高度。傳送器可以布置在中心處，并與車架相連。滿載指示器機構至少部分布置在卸貨端附近，其中，當傳送器基本滿載時，該滿載指示器機構提供指示。在本文中，滿載指示器優選是包括檢測臂，該檢測臂布置在傳送器的材料通路中；樞軸桿，該樞軸桿安裝在襯套內；以及指示器，該檢測臂和該指示器都連接到該樞軸桿上。
穿梭式礦車可以提供有三個串聯連接的蓄電池，一個蓄電池布置在左前輪和左后輪之間，另一個蓄電池布置在右前輪和右后輪之間，最后一個蓄電池布置在穿梭式礦車的中心位置。在另一結構中，穿梭式礦車提供有三個串聯連接的蓄電池，一個蓄電池布置在基本與左前輪和左后輪對齊的位置，另一個蓄電池布置在基本與右前輪和右后輪對齊的位置，最后一個蓄電池布置在穿梭式礦車的中心位置。至少一個蓄電池可以包括斷路器，該斷路器與該蓄電池可操作地連接，以便當斷路器工作時斷開該蓄電池。在本文中，斷路器是人工操作的，并裝在防爆殼體內。安全電路可以與馬達和蓄電池中的至少一個連接，該安全電路防止輪子轉動，并進行停車制動。
在本發明的另一實施例中，提供了一種更換安裝在蓄電池驅動穿梭式礦車上的蓄電池的方法，其中，該蓄電池安裝成與下面的一組對齊(1)左前輪和左后輪；以及(2)右前輪和右后輪。該方法包括以下步驟將至少一個驅動機構固定在安裝于蓄電池驅動穿梭式礦車的蓄電池上；驅動該驅動機構，從而使蓄電池離開車架；以及在相鄰機構上接收蓄電池。
下面將參考附圖詳細介紹本發明的這些和其它方面和優點，附圖中圖1是本發明的穿梭式礦車的一個實施例的俯視平面圖；圖2是圖1的穿梭式礦車的側視圖；圖3是用于圖1和2的穿梭式礦車的合適馬達控制的電路圖；圖4是本發明的穿梭式礦車的另一實施例的俯視圖；圖5是圖4的穿梭式礦車的卸料端的詳細側視圖，其中，部分已經除去，以便清楚表示，同時示意表示了“滿載”指示器；圖6是用于除去和代替用于圖1和2的穿梭式礦車的蓄電池的輔助驅動系統的俯視示意圖；圖7是圖6的輔助驅動系統的詳細示意圖；圖8是本發明第二實施例的穿梭式礦車的、與圖1類似的視圖；圖9是圖8的穿梭式礦車的、與圖2類似的視圖；圖10-12是本發明第三實施例的俯視圖，表示了蓄電池相對于礦車中的輪胎和馬達的布置方式；
圖13是可以用于圖中所示的穿梭式礦車實施例的普通傳送器裝置部件的示意圖；圖14是表示本發明的高架蓄電池更換系統的示意側視圖；圖15和16是根據本發明，可以用于更換蓄電池的蓄電池更換車輛的基本特征的俯視圖和側視圖；圖17和18是類似于圖15和16的視圖，只表示了安裝在蓄電池更換車輛上的泵馬達和液壓流體罐；圖19和20是類似于圖17和18的視圖，只表示了已經移動到蓄電池更換車輛上的蓄電池；圖21是表示蓄電池更換輔助機構的另一實施例的示意圖，該蓄電池更換輔助機構特別適用于蓄電池的“側鞍”安裝，如附圖1和2所示；圖22是用于圖21的蓄電池更換機構的一個臂的側視圖；圖23、24和25分別是可用于本發明的穿梭式礦車的“滿載”指示器的一個實例的正視圖、側視圖和俯視圖；以及圖26-28分別是具有斷路器的蓄電池的實例的側視圖、俯視圖和正視圖，該斷路器特別適用于本發明的穿梭式礦車。
具體實施例方式
蓄電池相對于穿梭式礦車的特定位置、用于驅動穿梭式礦車的輪子的馬達、駕駛艙以及蓄電池的數量都將取決于煤層的最大高度限制、地質條件或者穿梭式礦車的其它工作環境和裝載能力。圖1、2、4和圖8-12表示了一些特別優選的結構。
特別參考圖1和2的實施例，所示的蓄電池驅動穿梭式礦車10的第一實施例包括車架11，該車架11包括第一和第二側部12、13以及任意合適的橫向部分(圖1中以14表示，但是也可選擇地提供有車架部分15)；以及普通結構的傳送器(圖1中由參考標號16示意表示，但是在圖13的實施例中更詳細地表示)該傳送器在側部12、13之間，并基本延伸到車架11的有效長度，用于將材料從車架11的一端運送另一端。
穿梭式礦車10還有至少四個具有輪胎17的輪子，各車架側部12、13與至少兩個輪子相連，以便安裝成使車架11能夠在礦井地面或類似物上運動。輪胎17可以為普通結構，例如Goodyear 1200×20、24股(ply)或1400×24、28股，或者為Michelin或其它制造商的等效輪胎。可換向馬達例如DC馬達18用于驅動安裝在輪子上的輪胎17(安裝在普通軸或類似物上)，以便使該穿梭式礦車10向前或反轉運動，如圖1中的雙箭頭19所示。如圖3所示，一個馬達18可以用于驅動各個輪子/輪胎17。也可選擇，可以提供有兩個馬達18，一個用于驅動后輪胎，另一個驅動前輪胎；或者一個用于驅動右側輪胎，另一個驅動左側輪胎。還有，馬達22可以用于驅動液壓泵，以便向在該穿梭式礦車10上或與該穿梭式礦車相連的任何液壓缸或其它液壓馬達或其它裝置(例如用于驅動輪子、蓄電池更換、礦車鎖定、傳送器傾斜和調節、駕駛室調節或調平等)供給液壓流體。還有，可以提供有一個或多個類似或不類似馬達18的馬達，用于驅動普通傳送器。
一個或多個(優選是至少兩個)蓄電池20可操作地安裝在車架11上，用于驅動馬達18和22。在本發明的本文中，術語“蓄電池”可以指蓄電池、它的安裝架或組件。用于穿梭式礦車的蓄電池組件通常由安裝在安裝架或殼體中的多個蓄電池成，然后它們可以安裝在所謂的“托架”內。在圖1和2所示的實施例中，蓄電池20表示為安裝在車架側部12、13中的插入隔艙內，各蓄電池20可以布置在沿19所示方向的兩個輪胎17(即“側鞍(side saddle)”結構)之間。
蓄電池20也可以向其它電設備(例如穿梭式礦車10的前燈)供電。
用于本發明的特殊蓄電池20可以有在內部板之間的特殊尺寸殼體和連接件，以便適用于特殊的穿梭式礦車10的環境。不過，實際的板自身以及板之間的相互連接都很普通。蓄電池20殼體可以根據結構而設計成具有由穿梭式礦車10環境所限制的最小寬度和最大長度，同時有最大的安培小時或千瓦小時的容量。容量和安培小時數的范圍為從500安培小時到2500安培小時。電壓范圍為從64-384伏，這意味著(已有技術)蓄電池的電池的數目范圍為從32-192。上述所有范圍也特別包括在較寬范圍內的所有較窄范圍；也就是，500-2500安培小時的蓄電池容量還特別包括1000-2000安培小時、1125-2005安培小時和其它在較寬范圍內的所有較窄范圍。
如圖3所示，本發明的穿梭式礦車10還包括固態IGBT(絕緣柵雙極性晶體管)和/或SCR(硅控制整流器)驅動電子直流馬達控制，總體如圖3中的參考標號21表示，它基本提供了電馬達18的無限變量控制。控制器21在蓄電池20(蓄電池為串聯)和馬達18之間可操作地連接，如圖3示意表示。優選是，控制器21也控制驅動普通傳送器16的電馬達18(也優選是可換向DC馬達)。優選是，控制器21也控制驅動液壓馬達的電馬達22。控制器21自身為普通的，由Cable-Form、Long-Airdox、Sevcon和其它公司可得到。一種特別合適的控制器21是一個或多個Saminco公司的A750系列蓄電池運輸器控制器。該控制器21可以安裝在普通穿梭式礦車10的任意位置，普通的電纜使部件18和20至22相互連接。
在圖1、2和4所示的實施例中，操作艙23布置成靠近穿梭式礦車10的一端并在側部13中。
在圖4和5所示的可選結構中，提供有三個蓄電池20，其中兩個蓄電池20安裝在側部12、13中并在前后輪子輪胎17之間的側鞍處，第三蓄電池20布置成靠近穿梭式礦車10的一端，并在中心位置。在圖4所示的實施例中，中心的蓄電池20布置成鄰近卸料端81，但是它也可選擇為布置在靠近接收端80處或在傳送器下面的任何位置。
在圖4所示實施例中，穿梭式礦車10的卸料端81優選是有固定的高度結構，如圖4和5中以82示意表示。也就是，沒有提升(升高或降低)卸料組件，而是提供固定高度結構，以便于操作，并減小穿梭式礦車的成本和復雜性，同時沒有任何明顯的缺點。不需要提升卸料吊桿使得卸料吊桿能夠與車架或車體的主體部分形成一體。這提供了附加的結構剛性和整體性，消除了鉸接和液壓裝置的重量和復雜性，并提供了附加的立方容積-所有這些都有利于增加有效載荷量。穿梭式礦車的低接縫變化形式可以包括提升卸料傳送器，以便能應付高度的起伏，同時還排出到接收料斗上面。
圖6和7示意表示了特殊的蓄電池更換機構，該蓄電池更換機構可用于很容易地更換蓄電池20(也就是，利用充完電的蓄電池20代替基本放完電的蓄電池)。包括鏈條、掛鉤、剪刀機構等的蓄電池更換機構可以通過多種變化形式和裝置來實現。在圖6和7所示的優選實施例中，一對浮動液壓缸25可操作地通過任意合適的普通速卸連接件而與上述蓄電池20或它們的安裝架連接。優選的連接件是插銷26，該插入銷26穿過在浮動液壓缸25的一部分中并安裝在蓄電池20上的凸緣27中的對齊開口。另外的插入銷或任意其它普通速卸連接件28通常用于將蓄電池20保持在車架11的一個側部12、13上。
在圖6和7中所示的蓄電池更換系統24工作時，浮動液壓缸25利用插入銷26連接在蓄電池20上，該插入銷26使得液壓缸25與安裝在蓄電池20的蓄電池殼體上的凸緣27相連。用于一個蓄電池(例如圖7中的底部蓄電池20)的銷釘28布置就位，同時拆下與另一蓄電池20(圖7中的上部蓄電池)相連的銷釘28。然后通過合適的普通致動器例如液壓流體泵來驅動液壓缸25，這樣，該液壓缸的活塞桿29向外運動，使得在圖7中的頂部的蓄電池20離開穿梭式礦車10的側部12并運動到任意合適的靜止或活動機構上。然后，將與已經從穿梭式礦車10上移開的上部蓄電池相連的銷釘26取下，并將新的或重新充完電的蓄電池放入就位，銷釘26重新插入到凸緣27以及活塞桿29中的對齊開口之間，并操作液壓缸25，以便將桿29拉回到液壓缸內，從而將新的充電蓄電池20拉到側部13上，插入插入銷28，從而將蓄電池20鎖定就位。然后，拆下與圖7中的底部蓄電池相連的銷釘28，并重復上述過程。
圖8-12表示了蓄電池、操作艙、馬達等在穿梭式礦車中的幾個可選布置結構。在圖8-12中，相同的參考標號用于表示與圖1和2的實施例相同的部件。應當知道，在圖8和9的實施例中，液壓缸或氣動缸30可以用于使夾板31運動，該夾板31使橫向蓄電池20保持就位。應當知道，圖10的實施例基本與圖8和9的實施例相同，除了車架的一些細節。
在所有實施例中，馬達18和輪胎17之間的傳動連接件(例如與它們相連的軸)可以包括任意普通傳動部件例如齒輪、鏈輪和鏈條或者任意其它合適的普通結構。還有，驅動傳送器的相同馬達22可以執行雙重功能，它還驅動一個輪胎17或者液壓泵，這時，兩個不同的連接件將從馬達22的驅動軸中取出。
圖13示意表示了用于驅動傳送器16的普通部件之間的相互連接，該傳送器16通常用于穿梭式礦車10中。應當知道，任意普通傳送器都可以用于該傳送器16，圖13只是示意表示了一個實施例。
在圖13的實施例中，馬達22通過齒輪減速器33驅動花鍵軸34，該花鍵軸34與外部鏈輪35配合。當軸34旋轉時，驅動鏈輪35驅動鏈條36，該鏈條36除了套在驅動鏈輪35上之外還套在惰鏈輪37上。鏈條36與普通傳送器刮板38相連，該傳送器刮板38與鏈條36一起運動，以便使在基本平坦的傳送器床上的材料在穿梭式礦車10的側部12、13之間運動。也可以提供雙鏈條傳送器。
用于蓄電池更換的另一可選裝置是穿梭式礦車10提供有鉸接提升排出端或其它合適機構。液壓缸或其它類型的驅動機構可以用于使端部樞軸運動至低于一個或多個蓄電池20，以便更換蓄電池，或者升高以安裝礦車的電部件。
圖14示意表示了可以根據本發明使用的還一蓄電池更換機構(除了圖6和7所示以外)。圖14中所示系統為“基于頂板(roof based)”的系統，該系統利用一個或多個，優選是三個頂板安裝的單軌40、41和42，這三個單軌40、41和42從蓄電池充電區域伸出，在采礦應用中，該蓄電池充電區域可以是已經橫切礦井而存在的。各單軌40-42有與它相連的升降機43、44、45或類似提升機構，并可以有應用對與該單元40-42相連的蓄電池充電的充電電纜或充電器46、47、48。
在圖14的、基于頂板的系統工作時，具有基本放完電的蓄電池20的穿梭式礦車10在該單軌40下面運動。蓄電池20與馬達控制器21合適脫開。然后，升降機43利用任意普通部件可操作地與蓄電池20連接，該蓄電池20與穿梭式礦車10相連，且升降機43使蓄電池20升離穿梭式礦車10，如圖14中向上的箭頭所示。蓄電池20向上移動就位，它將跳過任何隨后的穿梭式礦車，然后可操作地與充電電纜或充電器46相連，以便在與單元40相連的同時給蓄電池20充電。然后，穿梭式礦車10移動到下一個單元41，在該單元41處，充電蓄電池20通過升降機44放低到穿梭式礦車10上，并安裝就位，且與馬達控制器21合適鉤接。然后，具有充電蓄電池20的穿梭式礦車10準備再次使用，該蓄電池20與穿梭式礦車10相連。第三單元42用于提供三個轉換操作。也就是，一組蓄電池20工作，一組蓄電池充電，而另一組進行冷卻。
也可以不是利用直接在單元40-42上的充電器46-48充電，而是該蓄電池20可以運動到專門的充電站并進行充電，直到下次需要與穿梭式礦車10相連。
圖15-20表示了一種蓄電池更換車輛，該蓄電池更換車輛可以用于代替叉車或附加到圖6和7的蓄電池更換系統上，和/或代替或附加到圖14所示的系統上。
圖15和16表示了蓄電池更換車輛51的空底盤50，該空底盤50包括有狹槽的側板52，用于接收橫桿53；以及至少四個輪胎54，這些輪胎54優選是每兩個由液壓馬達55利用鏈輪56、57和58以及鏈輪鏈條59、60而驅動。優選是還提供有千斤頂(jack)61，以便定位、保持就位和/或升高，在蓄電池更換操作過程中該車輛51并不運動，當更換之后，千斤頂61收回，這樣，車輛51能夠由馬達55驅動。
圖17和18表示了具有輥道的、圖15和16中的車輛51，該輥道能夠可選擇驅動地布置在底盤50上，用于在其中接收蓄電池，圖中表示了液壓泵馬達65，該液壓泵馬達65可操作地與液壓流體罐66連接，以便驅動馬達55(圖15)。在圖17和18中，調平千斤頂61也處于“上部”位置，從而使該車輛51能夠通過由泵65驅動馬達55再使輪子54旋轉，從而沿地面運動。
圖19和20與圖17和18相同，只是它們表示了蓄電池20，該蓄電池20已經運動到輥道63上，以便向充電區域運送或從充電區域運出。例如，一個蓄電池20可以通過圖6和7的蓄電池更換機構運動到輥道63的一端，然后該車輛51能夠反轉，在該車輛51的相對端處的、充電蓄電池20可以鉤在液壓缸25上，并往回運動到圖6和7的穿梭式礦車10上。蓄電池20可以很容易地人工沿該輥道63運動，任意其它合適的驅動機構或者人力可以用于使蓄電池20運動到蓄電池充電車51上或離開該蓄電池充電車51。
根據本發明，圖21和22的蓄電池更換輔助機構最適于蓄電池20的“側鞍”安裝，如在圖1和圖2中的穿梭式礦車中。在圖21的實施例中，與車輛10的側部12相連的罩69(類似的罩與側部13相連)中包含蓄電池20。該蓄電池20有一對對稱銷或合適的提升眼70(圖21中只表示了一個，另一個在蓄電池殼體的相對側)，該對對稱銷或提升眼70從蓄電池20殼體向外伸出，并基本平行于方向19(見圖1)。一對杠桿臂71安裝成與銷釘70相連，圖21和22表示了其中的一個杠桿臂71。如圖22清楚所示，杠桿臂71有用于接收樞軸銷73(見圖21)的開口72，用于將該杠桿臂71安裝成能夠繞基本平行于銷釘70的、基本水平的軸線而進行樞軸運動，該杠桿臂71有開口74，該開口74靠近它的底部，用于與致動器或其它驅動輔助裝置相連，該致動器例如線性致動器(例如液壓缸或氣動缸)的活塞桿75。在該杠桿臂71的、與開口74相反的頂端處有凹口77，該凹口的尺寸設置成能夠將銷釘70安裝布置于其中。
活塞桿75能夠通過使活塞桿75與橫向部件(未示出)相連而與兩杠桿臂71相連，該橫向部件與杠桿臂71中的兩開口74嚙合，該杠桿臂71與蓄電池20相連，如圖21所示，或者單獨的活塞桿75和液壓缸76可以與各個杠桿臂71相連，且來自各活塞桿75的單獨銷釘與在它的相應杠桿臂71中的開口74相連。
圖21和22的蓄電池更換機構的操作由圖21清楚可見，通過液壓缸76使活塞桿75縮回，蓄電池從左側實線結構開始運動，經過圖21中點劃線的位置，并到達右側實線位置。在左側實線位置，蓄電池20支承在穿梭式礦車10的車架11的部件80上，在圖21的右側實線位置，蓄電池20由地面、地板、車輛或其它合適結構支承，從而使該杠桿臂71能夠與蓄電池20脫開。在圖21中所示的最右側位置，放完電的蓄電池20可以升高(通過手動或通過某些驅動機構，例如叉車或高架起重機)，并使充電蓄電池20運動就位。然后，液壓缸76使活塞桿75伸出，這樣，蓄電池20可以從圖21中的最右側位置運動到最左側位置，然后，蓄電池端子與合適電纜相連，該合適電纜與穿梭式礦車10相連，如上所述。銷釘70可以由叉車使用，或者和與叉車葉片相連的接頭一起使用，以便于使蓄電池20運動，或者蓄電池20實際上可以放低到平板架上，而不是放低到地板上，叉車可以使該平板架升高。對于圖21和22中所示實施例，通過利用從樞軸72到凹口77的長度為大約三十英寸的杠桿臂71，蓄電池能夠很容易地運動大約十四英寸的垂直距離。活塞桿75運動的總長度只需要大約七到八英寸。
盡管圖21和22表示了利用杠桿幫助更換蓄電池的一個實施例，但是應當知道，也可以利用各種其它的變化形式。例如，線性致動器可以布置在不同位置，且可以利用單軌不同杠桿或連桿。還有，也可以采用不同于圖22中所示的凹口77的、將杠桿安裝到蓄電池20上的其它附件。可以提供有各種結構的凹口77，或者可以用這樣的裝置代替凹口77，這些裝置包括但不局限于鏈環或一系列鏈環(例如鏈條)，這些鏈環松配合安裝在臂上，并能夠根據需要手動布置在銷釘70上或從該銷釘70上取下；活動環；提升眼；或各種其它普通構件或附件。
本發明的穿梭式礦車10還可以有“滿載”指示器，在圖4和5中以83示意表示。當沿圖4中的箭頭84的方向從接收端80向卸料端81輸送的煤或其它材料到達傳送器16的端部時(即當傳送器/礦車裝滿，但沒有超限時)，位于操作室或操作艙23中的操作人員很難確實看見。顯然，優選是穿梭式礦車滿載但沒有超載地在接收位置和最終卸料位置之間輸送，以便優化材料輸送處理，并使蓄電池20的給定電量所能輸送的材料量最大。為了便于實現該目的，采用了“滿載”指示器83。盡管在圖4中滿載指示器83表示為布置成靠近端部81在穿梭式礦車10的車架側部13的操作室23上，但是根據穿梭式礦車10的側部12、13結構，可以將該滿載指示器合適定位在側部13上，或者定位在其它位置。
圖23-25表示了一個特別合適的滿載指示器83實施例。不過，應當知道，這只是一個實施例，可以通過使指示器遠離實際檢測點(這樣在操作室23中的操作人員可以很容易地看見該指示器)而提供更復雜的機械結構，以代替圖23-25中所示的簡單機械結構，或者可以利用具有遠處指示燈或其它指示器的高級近端傳感器(例如光傳感器)等。
在圖23-25中的滿載指示器的近端和優選的機械結構中，提供有材料嚙合檢測臂85，該檢測臂85通過在基本垂直的壁87上的襯套86來安裝，該垂直壁87確定于傳送器16一側。該襯套86可以通過在圖23中以88示意表示的焊縫而連接到側壁87上，在該焊縫處，襯套86穿過壁87中的開口。樞軸桿89穿過襯套延伸，并在其一端可松開或永久性與檢測臂85相連(通過螺紋、焊接等)，而在另一端與指示器例如標記90相連。
如圖24的側視圖所示，當沿方向84運動的煤或其它材料與檢測臂85接觸時，它使得臂85繞由襯套86中的桿89確定的軸線樞軸轉動，如圖24中的箭頭91所示。這使得標記90運動到基本豎直的位置，如圖24中虛線示意表示。當操作室23中的操作人員看見標記90朝著豎直位置運動或者在該豎直位置(圖24中虛線所示)時，操作人員立即停止傳送器16的工作(例如通過使馬達22斷電)，因為這時已知該穿梭式礦車10已經“滿載”。也可選擇，可以提供有自動停止裝置。
在圖23-25所示的實施例中，標記90(上面可以為明亮的彩色、能發熒光或者甚至有電燈)表示為通過成一體的支承臂92而與桿89間隔開，但是應當知道，該標記90可以直接安裝在臂89上，或者可以為其它結構，并可以使用包括標記的其它指示器。還有，盡管圖中表示該臂85有特殊形狀，但是應當知道，根據傳送器19等的特定結構，也可以為其它形狀。
為了保證該穿梭式礦車10的安全工作，當該穿梭式礦車10不使用時希望蓄電池20能夠完全斷開。這可以通過利用在圖26-28中以93表示的斷路器組件來實現，該斷路器組件安裝在覆蓋蓄電池20的電池蓋94上。斷路器93有電連接件95，用于與通向其它蓄電池20和/或固態IGBT和/或SCR控制器的電纜相連，且該斷路器93與蓄電池20的接線端電連接。還有，可以設有插入式插頭96，該插入式插頭96可以用于使斷路器93與其它蓄電池20相連或與其它電部件相連。斷路器93可以為普通結構，并有向外伸出的操作桿97(見圖28)，該操作桿97可以操縱在斷路器93殼體內的、簡單的單極轉換開關，當該單極轉換開關為“關(off)”時，將斷開從蓄電池20發出或通向該蓄電池20的所有電能，但是當為“開(on)”時，將使該蓄電池20與穿梭式礦車10的其它電部件相連，這樣，可以操縱該穿梭式礦車10。也可選擇，斷路器93可以安裝在穿梭式礦車10的車架上的其它位置，并通過從該斷路器93伸出的電纜而與安裝在蓄電池上的合適插頭相連。
另外或也可選擇，不是提供有手動開關致動器97，斷路器93可以進行狀態響應，例如對電流浪涌、起火(熱)或其它外部狀態進行響應。
斷路器93的使用將有利于通過美國礦產安全和健康管理局(MSHA)對用于美國國內的穿梭式礦車的許可和認證。斷路器93除了通過使蓄電池20斷電而提供重要的安全特性外，優選是，根據MSHA的測試和認證，該斷路器93還有防爆性，當采礦用途需要該認證時，將分配給特定斷路器93一個唯一的防爆(XP)號。
還會希望，當串聯連接蓄電池20時，在連接到SCR和/或IGBT固態電子牽引控制裝置之前，最后將蓄電池20連接到主控制器內。這有助于保證電子裝置以合適方式控制設計電壓水平。
穿梭式礦車10也可以利用液壓回路，該液壓回路儲存蓄電池電能消耗或電流引出。例如，液壓回路可以利用液壓系統的蓄能器，在要求液壓能時，例如轉向和制動該穿梭式礦車10，該蓄能器提供液壓流和壓力。這時，由固態起動器控制的液壓泵作為液壓蓄能器的再補充能量裝置只進行打開回路和斷開回路。
穿梭式礦車10也可以有單獨的安全電路，當起動時，該安全電路防止輪子轉動，并自動進行停車制動，且使液壓駕駛回路完全斷開。同時，安全電路將使得液壓蓄電池更換回路能夠起作用(如前所述)。因此，能夠有效防止該穿梭式礦車10無意中的運動和產生危險。
盡管已經結合最實用和優選的實施例來介紹了本發明，但是應當知道，本發明并不局限于所述實施例，相反，將覆蓋包含于附加權利要求的精神和范圍內的各種變化形式和等效裝置。
權利要求
1.一種蓄電池驅動的穿梭式礦車，包括車架，該車架支承多個輪子，這些輪子包括至少一左前輪、一左后輪、一右前輪、一右后輪；至少一個馬達，該至少一個馬達與該車架以及所述多個輪子相連；至少一個蓄電池，該至少一個蓄電池可操作地與該馬達相連，其中，該蓄電池固定在車架上并在以下兩個位置中的至少一個處(1)左前輪和左后輪之間，以及(2)右前輪和右后輪之間。
2.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括至少兩個馬達，該馬達與車架以及多個輪子相連，并包括兩個蓄電池，其中，這兩個蓄電池中的一個固定在車架上并在左前輪和左后輪之間，這兩個蓄電池中的另一個固定在車架上并在右前輪和右后輪之間。
3.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括四個馬達，每個馬達與多個輪子中的一個進行操作連接。
4.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，其特征在于，至少一個蓄電池有500安培小時的總容量。
5.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括在至少一個蓄電池和至少一個馬達之間操作連接的固態IGBT和SCR驅動電子直流馬達控制裝置中的至少一個。
6.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括布置在中心處并與車架相連的傳送器，其中，至少一個馬達驅動多個輪子中的至少一個以及傳送器。
7.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括蓄電池更換機構，該蓄電池更換機構與車架連接，并包括一對杠桿臂，該對杠桿臂與從至少一個蓄電池向外伸出的構件配合，還包括至少一個驅動機構，該驅動機構驅動該杠桿臂，其中，該驅動機構和杠桿臂使至少一個蓄電池從在車架上的位置運動到地面上的位置或地面支承構件上的位置。
8.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括蓄電池更換機構，該蓄電池更換機構包括(1)第一高架升降機，該第一高架升降機使至少一個蓄電池從車架上升高，且該第一高架升降機包括蓄電池充電器，該蓄電池充電器接收至少一個用于充電的蓄電池；以及(2)第二高架升降機，該第二高架升降機布置在第一高架升降機附近，且該第二高架升降機將用于安裝到車輛上的充電蓄電池降低。
9.根據權利要求8所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，其特征在于，蓄電池充電器包括布置在遠離第一高架升降機處的充電站。
10.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括蓄電池更換機構，用于以充電蓄電池從車架中更換電池。
11.根據權利要求10所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，其特征在于，該蓄電池更換機構是車輛。
12.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括接收端和卸貨端，其中，卸貨端與車架形成一體，從而確定了單件式車架結構，其中，卸貨端有基本固定的高度。
13.根據權利要求12所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括傳送器，該傳送器布置在中心處，并與車架相連；以及滿載指示器，該滿載指示器機構至少部分布置在卸貨端附近，當傳送器基本滿載時，該滿載指示器機構提供指示。
14.根據權利要求13所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，其特征在于，該滿載指示器包括檢測臂，該檢測臂布置在傳送器的材料通路中；樞軸桿，該樞軸桿安裝在襯套內；以及指示器，該檢測臂和該指示器都與該樞軸桿連接。
15.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括三個串聯連接的蓄電池，一個蓄電池布置在左前輪和左后輪之間，另一個蓄電池布置在右前輪和右后輪之間，最后一個蓄電池布置在穿梭式礦車的中心位置。
16.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括三個串聯連接的蓄電池，一個蓄電池布置在基本與左前輪和左后輪對齊的位置，另一個蓄電池布置在基本與右前輪和右后輪對齊的位置，最后一個蓄電池布置在穿梭式礦車的中心位置。
17.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括多個串聯連接的蓄電池，這些蓄電池固定在車架上。
18.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，其特征在于，至少一個蓄電池包括斷路器，該斷路器與該蓄電池可操作地連接，以便當斷路器工作時斷開該蓄電池。
19.根據權利要求18所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，其特征在于，斷路器是人工操作的，并裝在防爆殼體內。
20.根據權利要求1所述的蓄電池驅動的穿梭式礦車，還包括安全電路，該安全電路與馬達和蓄電池中的至少一個連接，該安全電路防止輪子轉動，并進行停車制動。
21.一種更換安裝在蓄電池驅動穿梭式礦車上的蓄電池的方法，其中，該蓄電池安裝成與下面中的一組對齊(1)左前輪和左后輪；以及(2)右前輪和右后輪，該方法包括以下步驟將至少一個驅動機構固定在安裝于蓄電池驅動穿梭式礦車的蓄電池上；驅動該驅動機構，從而使蓄電池離開車架；以及在相鄰機構上接收蓄電池。
22.一種蓄電池驅動的穿梭式礦車，包括車架，該車架支承多個輪子；至少一個馬達，該馬達與車架以及多個輪子相連；以及多個蓄電池，這些蓄電池串聯連接，并與馬達可操作地連接，該蓄電池驅動該馬達，其中，至少某些蓄電池固定在車架上并在側鞍安裝件中。
全文摘要
一種蓄電池驅動的穿梭式礦車(10)，包括有利于使用和操作且能夠高效用于采礦環境中的特征和部件。該穿梭式礦車(10)包括至少一個蓄電池(20)，該蓄電池(20)固定在車架(11)上并在左前輪(17)和左后輪(17)之間或者在右前輪(17)和右后輪(17)之間。蓄電池更換機構(51)有利于電池組更換。此外，穿梭式礦車(10)可以有成一體的卸貨端(81)，該卸貨端(81)有基本固定的高度(82)。滿載指示器在傳送器(16)基本裝滿時提供指示，以便使穿梭式礦車(10)的使用和工作效率最大。
文檔編號B60K17/356GK1457304SQ01815621
公開日2003年11月19日 申請日期2001年9月13日 優先權日2000年9月13日
發明者克勞德·R·艾倫, 托馬斯·S·庫什曼, 吉米·A·希科克, 普內納爾·L·麥克沃特 申請人:菲利普斯機械服務有限公司