具有用以使混凝土攪拌機滾筒旋轉(zhuǎn)的裝置的攪拌車及相應(yīng)方法
【專利摘要】一種攪拌車，所述攪拌車包括：車輛(11)，所述車輛配置有熱力發(fā)動機(20)，所述熱力發(fā)動機與具有車輪的移動單元(14)協(xié)作以實現(xiàn)車輛(11)的移動；安裝在車輛(11)上且包括滾筒(16)的混凝土攪拌機(15)；以及選擇性使?jié)L筒(16)旋轉(zhuǎn)的裝置(29)。所述裝置(29)包括連接到滾筒(16)的電動馬達(31)和適于選擇性供給電動馬達(31)的發(fā)電機單元(30)。
【專利說明】具有用以使混凝土攪拌機滾筒旋轉(zhuǎn)的裝置的攪拌車及相應(yīng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攪拌車，該攪拌車配置有用以使混凝土攪拌機的滾筒旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0002]尤其是，該裝置至少部分使用被提供用以驅(qū)動車輛的熱力發(fā)動機(engine)的機械能，以便供給與旋轉(zhuǎn)滾筒相關(guān)聯(lián)的第二馬達(motor)。

【背景技術(shù)】
[0003]已知的是，使用攪拌車將混凝土由生產(chǎn)地運輸至混凝土被使用所在的建筑地。
[0004]在生產(chǎn)地的裝載步驟期間以及向使用地運輸步驟期間，混凝土都必須維持其可塑性，因此含有混凝土的旋轉(zhuǎn)滾筒必須保持恒定的旋轉(zhuǎn)以防止混凝土變干或變硬。
[0005]而且，在到達地點時，攪拌車有時必須等待它的順序以卸載。在這一過程，旋轉(zhuǎn)滾筒也必須保持恒定的旋轉(zhuǎn)。
[0006]在卸載步驟之前，混凝土經(jīng)歷了均化步驟，在均化步驟中，使攪拌車的滾筒以它的最大旋轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)。
[0007]在混凝土的卸載步驟期間，使該滾筒以與混合方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。
[0008]在已知的攪拌車中，旋轉(zhuǎn)滾筒的旋轉(zhuǎn)通常使用液壓馬達實現(xiàn)，液壓馬達通過一組由熱力發(fā)動機控制的泵驅(qū)動，熱力發(fā)動機通常是柴油發(fā)動機。該熱力發(fā)動機可以是驅(qū)動車輛的那個發(fā)動機，或者是獨立于該車輛的安裝在其上的發(fā)動機的輔助發(fā)動機。
[0009]已知的攪拌車的一個缺點是，為了控制與旋轉(zhuǎn)滾筒相關(guān)聯(lián)的液壓馬達，該熱力發(fā)動機在混凝土的裝載步驟期間以及在卸載步驟期間都必須保持一直運動，至少直到卸載步驟完成，還伴隨著不斷釋放出對健康和環(huán)境都有害的廢氣。
[0010]由文件 JP-A-2003/226192、JP-A-2003/301802 以及文件 DE-U-20 2009 001416 所已知的一個方案中，攪拌車的旋轉(zhuǎn)滾筒通過電動馬達的方式驅(qū)動。
[0011]特別是，文件JP-A-2003/226192描述了一種攪拌車，其配置有通過減速部件直接相連到電動馬達的旋轉(zhuǎn)滾筒。該電動馬達依賴于運行條件被供給:要么是通過由攪拌車的熱力發(fā)動機直接驅(qū)動的發(fā)電機，要么是通過電能蓄電池組。通過開關(guān)來選擇是由發(fā)電機還是電池組對電動馬達進行供給。還提供了穩(wěn)定裝置以便穩(wěn)定通過發(fā)電機和速率調(diào)整裝置供應(yīng)的電能。
[0012]這一方案不是很有效率，它的操作穩(wěn)定性降低，電力產(chǎn)量較低，并且運行自主性不斷降低。
[0013]本發(fā)明的目的在于獲取一種攪拌車，其滾筒被使得排他地僅通過電力設(shè)備且無需例如文件JP-A-2003/301802所提供的液壓型設(shè)備而旋轉(zhuǎn)。
[0014]本發(fā)明的另一目的是為了獲得配置有用以驅(qū)動滾筒的電力設(shè)備的攪拌車，該電力設(shè)備是有效率的、靈活的，而且允許獲取更高的運行自主性。
[0015]本發(fā)明的另一目的是為了獲得配置有能夠使混凝土攪拌機的旋轉(zhuǎn)滾筒旋轉(zhuǎn)且當車輛停止時無需保持熱力發(fā)動機運行的裝置的攪拌車。
[0016]本發(fā)明的另一目的是為了獲得燃料消耗上的減少，例如柴油；以及相應(yīng)的排放的減少，例如二氧化碳和顆粒，如此避免了成本和環(huán)境污染問題。
[0017]另一目的是為了獲取噪音方面的降低，以及為了保護在攪拌車附近的人的健康，包括在攪拌車所在的建筑地的操作者的健康。
[0018]本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)設(shè)計、檢測并實施了本發(fā)明，以克服現(xiàn)有技術(shù)目前的缺點，并獲取這些或其他的目的及優(yōu)點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明闡述于獨立權(quán)利要求中，并以獨立權(quán)利要求為特征，而從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的其他特征或主體發(fā)明構(gòu)思的變型。
[0020]根據(jù)上述發(fā)明目的，根據(jù)本發(fā)明的攪拌車包括:配置有第一馬達裝置的車輛，所述第一馬達裝置與具有車輪的移動單元協(xié)作以移動車輛；安裝在車輛上且具有旋轉(zhuǎn)滾筒的混凝土攪拌機；和用以使?jié)L筒通過第二馬達裝置選擇性旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個特征，第二馬達裝置包括直接連接(意思是說，通過合理的機械裝置)到混凝土攪拌機的滾筒上的電動馬達，以及適用于選擇性供給電動馬達的發(fā)電機單元。
[0022]根據(jù)另一特征，所述發(fā)電機單元適用于與第一馬達裝置相關(guān)聯(lián)，將由第一馬達裝置生成的至少部分機械能轉(zhuǎn)換為電能。
[0023]在這一方式中，利用且使用由主要用于移動車輛的第一馬達裝置生成的至少部分機械能，以便控制連接到旋轉(zhuǎn)滾筒上的電動馬達是可能的。
[0024]此外，本發(fā)明中，排他地僅通過電力裝置的方式使所述滾筒旋轉(zhuǎn)，避免了液壓元件的使用。這因此避免了石油的使用，因而環(huán)境危害降低，降解石油的成本降低和維修介入降低。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述發(fā)電機單元包括:
[0026]-交流發(fā)電機，其可被連接至第一馬達裝置以便將第一馬達裝置供應(yīng)的機械能轉(zhuǎn)換至電能；
[0027]-從交流到直流的第一電壓(tens1n)轉(zhuǎn)換裝置，其連接至所述交流發(fā)電機以便轉(zhuǎn)換交流發(fā)電機產(chǎn)生的電能；
[0028]-至少一個直流電蓄能器，其被連接至第一轉(zhuǎn)換裝置以便至少積蓄第一轉(zhuǎn)換裝置生成的電能；
[0029]-從直流到交流的第二電壓轉(zhuǎn)換裝置，其連接至所述蓄能器以便為電動馬達供應(yīng)交流電。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第二特征，前述第一馬達裝置包括配置有主動軸的熱力發(fā)動機和包括交流發(fā)電機的發(fā)電機單元，交流發(fā)電機被連接至熱力發(fā)動機的主動軸以便吸收來自主動軸的機械能將其轉(zhuǎn)換至電能。
[0031]所述至少一個蓄能器與交流發(fā)電機和可能的外部電源是可相關(guān)聯(lián)的，所述蓄能器至少當?shù)谝获R達裝置被激活時允許積蓄由交流發(fā)電機生成的電能。因此，所述電動馬達從交流發(fā)電機和蓄能器均可以直接獲得電能。
[0032]根據(jù)一種變型，所述蓄能器可以被連接至外部能源，例如外部電網(wǎng)。為了這一目的，由交流到直流的另一電壓轉(zhuǎn)換裝置被連接至蓄能器以便轉(zhuǎn)換外部電源所供給的電能。
[0033]使用根據(jù)本發(fā)明的攪拌車，我們獲得了降低燃料和相應(yīng)的氣體排放的優(yōu)勢，所述氣體對健康和環(huán)境是有害的。
[0034]此外，卸載混凝土操作過程產(chǎn)生的所有噪音也被減小至最小值，這是因為這些操作是在熱力發(fā)動機關(guān)閉的情況進行的，利用蓄能器中儲蓄的能量供給與混凝土的滾筒連接的電動馬達。
[0035]此外，使用電動馬達和相關(guān)聯(lián)的發(fā)電機單元，在能量轉(zhuǎn)換鏈中獲得了更高的效率，這是考慮到電動元件與已知的攪拌車中使用的液壓元件相比通常具有更好的產(chǎn)率。
[0036]本發(fā)明還考慮到使如上所述攪拌車的滾筒旋轉(zhuǎn)的方法:所述方法包括第一步驟，其中第二馬達裝置包括連接至所述滾筒的電動馬達，所述第二馬達裝置使所述滾筒旋轉(zhuǎn)；和第二步驟，其中所述電動馬達裝置由發(fā)電機單元供給。
[0037]所述方法還提供了，在所述第二步驟中其提供為:
[0038]-將第一馬達裝置連接至交流發(fā)電機以生成交流電，
[0039]-將交流發(fā)電機生成的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，
[0040]-在電能蓄能器中積蓄所述直流電，
[0041 ]-將蓄能器的直流電再次轉(zhuǎn)換至交流電，及
[0042]-用交流電供給電動馬達以便使所述滾筒直接旋轉(zhuǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]通過參考附圖對實施例的優(yōu)選形式進行下列描述，本發(fā)明的這些特征和其他特征通過下列的描述變得清楚，其中:
[0044]圖1是根據(jù)本發(fā)明的攪拌車的橫向圖和示意圖。
[0045]圖2是圖1所示攪拌車的圖示化視圖。

【具體實施方式】
[0046]參考附圖1，根據(jù)本發(fā)明的攪拌車10包括車輛11，例如任何已知類型的貨車，其上提供有框架12，在框架上面安裝有混凝土攪拌機15的旋轉(zhuǎn)滾筒16。滾筒16具有例如，4立方米到12立方米之間的容積。
[0047]車輛11具有主體馬達單元13,主體馬達單元包括熱力發(fā)動機20(圖2),例如所述柴油型，通過容納于罐19中的燃料供給。熱力發(fā)動機20具有主動軸21，主動軸配置為通過任何已知的類型的離合器23和變速器24使移動單元14的傳動軸22旋轉(zhuǎn)，所述移動單元14配置有驅(qū)動輪27。
[0048]熱力發(fā)動機20，能夠供應(yīng)例如250kW至350kW之間的能源，通過移動單元14允許車輛11沿著公路移動，例如，由混凝土生產(chǎn)地到建筑地，或反之由建筑地到混凝土生產(chǎn)地。
[0049]一個或更多的回收動能/機械能的電動裝置28也稱為KERS(動能回收系統(tǒng))與驅(qū)動輪27相關(guān)聯(lián),并允許回收所述移動單元14的部分動能/機械能,否則這些動能/機械能將在攪拌車10的減速和制動期間通過制動器以熱的形式被分散。
[0050]適用于使?jié)L筒16選擇性旋轉(zhuǎn)的裝置29安裝在車輛11上。[0051 ] 在這一實例中，裝置29包括發(fā)電機單元30，適用于供給電動馬達31，例如，三相式類型的電動馬達。電動馬達31例如通過諸如減速器32的減速部件被機械連接至滾筒16上。
[0052]發(fā)電機單元30包括交流發(fā)電機35，交流發(fā)電機35通過從動軸36連接至主動軸21，所述從動軸36可能介入有減速裝置37。
[0053]交流發(fā)電機35適用于將主動軸21的機械能轉(zhuǎn)換為交流電形式的電能，交流電隨后被轉(zhuǎn)換至需要加載到一個或更多個電能蓄能器40的直流電，電能蓄能器40是可充電的，例如鋰離子類型。
[0054]電動發(fā)電機單元30還包括下述三個電能轉(zhuǎn)換裝置，在這一例子中，三個電流轉(zhuǎn)換器是:
[0055]-第一轉(zhuǎn)換器41，其將通過交流發(fā)電機35生成的交流電壓轉(zhuǎn)換為供給至少一個蓄能器40的直流電壓；
[0056]-第二轉(zhuǎn)換器43，在這一例子中為電流變流器，其將從蓄能器40獲得的直流電壓轉(zhuǎn)換為需要供給電動馬達31的交流電壓，和
[0057]-另一個且可能的第三轉(zhuǎn)換器42，其將來自外部電網(wǎng)45的交流電壓轉(zhuǎn)換為需要供給蓄能器40的直流電壓。第一轉(zhuǎn)換器41和第三轉(zhuǎn)換器42可以每一個各包括一個或更多個電流整流器以允許蓄能器40的適宜的供給。
[0058]由發(fā)電機單元30供給的電動馬達41能夠為滾筒16的旋轉(zhuǎn)供應(yīng)所需的功率,例如50kff至80kW之間的功率。
[0059]蓄能器40可以以下述三種模式中的一種進行再充電。
[0060]第一再充電模式提供為將發(fā)電機單元30連接至外部電網(wǎng)45。在這一例子中，通過外部電網(wǎng)45供應(yīng)的交流電由第三轉(zhuǎn)換器42轉(zhuǎn)換至直流電用以對蓄能器40充電。如果使用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)則通過外部電網(wǎng)45對蓄能器40再充電可以是快速的，或者如果使用家用型網(wǎng)絡(luò)則通過外部電網(wǎng)45對蓄能器40再充電是緩慢的。為了這一目的，發(fā)電機單元30可以配置有適用的電動元件以允許連接至家庭網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。
[0061]第二再充電模式提供為使用可從主動軸21導(dǎo)出的機械能。事實上，通過從動軸36，這一能量能夠使交流發(fā)電機35激活，交流發(fā)電機35通過第一轉(zhuǎn)換器41能夠為蓄能器40供應(yīng)再充電所必須的能量。
[0062]第三再充電模式提供為蓄能器40使用移動單元14的部分動能/機械能是可再充電的，蓄能器40通過電動裝置以回收動能/機械能28。
[0063]電動馬達31由蓄能器40直接供給，依賴于運行條件，蓄能器40是可再充電的，通電可直接通過交流發(fā)電機35或者通過電網(wǎng)45或者通過回收動能/機械能的電動裝置28或可選地通過這三種方式的組合。這一方案允許獨立于電動馬達31所同時需要的具體運行需要，而優(yōu)化蓄能器40的充電。這允許獲得極其可逆的發(fā)電機單元30，其具有高運行率和高運行自主性。
[0064]本文迄今所述攪拌車10的功能如下。
[0065]當攪拌車10停止相當長的一段周期時，例如長于一小時，例如當它在混凝土生產(chǎn)地即將裝滿混凝土?xí)r，前面所述第一模式用于對電能蓄能器40充電。
[0066]當攪拌車10移動時，電動馬達31使?jié)L筒16緩慢旋轉(zhuǎn)，隨后還會使用主動軸21的部分機械能，也就是使用第二再充電模式同時為蓄能器40再充電，以及可能使用電動裝置28產(chǎn)生的部分電能，也就是使用第三再充電模式為蓄能器40再充電。
[0067]另一方面，當攪拌車10在建筑地或附近停止時，滾筒16必須繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，排他地僅使用蓄能器40的電能供給電動馬達31。由于蓄能器40完全充電，這一步驟的特征是:混凝土卸載期間攪拌車10的運行。
[0068]在這一例子中，當蓄能器40完全放電時，總能從熱力發(fā)動機20獲得動力以使用交流發(fā)電機35將其轉(zhuǎn)換為電能。
[0069]清楚的是，可以對如上所述攪拌車10作出修改和/或附加，并且并不超出本發(fā)明的領(lǐng)域和范圍。
[0070]同樣清楚的是，盡管本發(fā)明已經(jīng)參考具體實施例進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員必然能夠獲得具有如權(quán)利要求所述特征的攪拌車的其他等同形式，因此所有等同形式都在保護限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種攪拌車，包括配置有第一馬達裝置(13)的車輛(11)，所述第一馬達裝置(13)與具有車輪(27)的移動單元(14)協(xié)作，以實現(xiàn)所述車輛(11)的移動；還包括安裝在所述車輛(11)上且包括滾筒(16)的混凝土攪拌機(15);還包括通過第二馬達裝置(30，31)使所述滾筒(16)選擇性旋轉(zhuǎn)的裝置(29)，所述第二馬達裝置(30，31)包括被機械連接至所述滾筒(16)的電動馬達(31)和適用于選擇性供給所述電動馬達(31)的發(fā)電機單元(30)，其特征在于，所述發(fā)電機單元(30)包括: -交流發(fā)電機(35)，其與所述第一馬達裝置(13)是可連接的； -從交流到直流的第一電壓轉(zhuǎn)換裝置(41)，其被連接至所述交流發(fā)電機(35)以便轉(zhuǎn)換所述交流發(fā)電機(35)所生成的電能； -至少一個直流電蓄能器(40)，其連接至所述第一轉(zhuǎn)換裝置(41)； -從直流到交流的第二電壓轉(zhuǎn)換裝置(43)，其被連接至所述蓄能器(40)以便為所述電動馬達(31)供給交流電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌車，其特征在于，所述蓄能器(40)與外部電源(45)是可連接的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攪拌車，其特征在于，從交流到直流的另一電壓轉(zhuǎn)換裝置(42)被連接至所述蓄能器(40)以便轉(zhuǎn)換所述外部電源(45)所供應(yīng)的電能。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的攪拌車，其特征在于，所述攪拌車還包括至少一個回收動能/機械能的裝置(28)，所述動能/機械能由所述移動單元(14)的制動生成，并適用于與所述電動馬達(31)相關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攪拌車，其特征在于，所述回收動能/機械能的裝置(28)被連接至所述蓄能器(40)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的攪拌車，其特征在于，所述第一馬達裝置(13)包括熱力發(fā)動機(20)，且所述交流發(fā)電機(35)可被選擇性連接至所述熱力發(fā)動機(20)的主動軸(21)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的攪拌車，其特征在于，所述電動馬達(31)通過減速部件(32)被連接至所述滾筒(16)。
8.—種使所述攪拌車(10)的滾筒(16)旋轉(zhuǎn)的方法，所述攪拌車(10)具有車輛(11)，所述車輛(11)配置有與車輪移動單元(14)協(xié)作以便實現(xiàn)所述車輛(11)移動的第一馬達裝置(13)，所述方法包括第一步驟，其中包括連接至所述滾筒(16)的電動馬達(31)的第二馬達裝置(30，31)使所述滾筒(16)旋轉(zhuǎn)；還包括第二步驟，其中所述電動馬達(31)通過發(fā)電機單元(30)供給，其特征在于，所述第二步驟提供為: -將所述第一馬達裝置(13)連接至交流發(fā)電機(35)以生成交流電， -將所述交流發(fā)電機(35)生成的交流電轉(zhuǎn)換成直流電， -在電能蓄能器(40)中積蓄所述直流電， -將所述蓄能器(40)的所述直流電再次轉(zhuǎn)換成交流電， -用交流電供給所述電動馬達(31)以便直接使所述滾筒(16)旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第二步驟期間，所述發(fā)電機單元(30)將所述第一馬達裝置(13)所生成的至少部分機械能轉(zhuǎn)換成電能。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第二步驟期間，所述蓄能器(40)由外部電網(wǎng)(45)被選擇性電供給。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10所述的方法，其特征在于，在所述第二步驟期間，所述至少一個蓄能器(40)由至少一個回收動能/機械能的裝置(28)被電供給，所述動能/機械能由所述移動單元(14)的制動生成。
【文檔編號】B28C5/42GK104203521SQ201380016572
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月26日
【發(fā)明者】尼古拉·派利, 伊曼紐爾·佐茲, 費德里克·徹里, 費迪南多·馬比利, 大衛(wèi)·塔斯塔納 申請人:西法股份公司