專利名稱：水動(dòng)式?jīng)_擊裝置的制作方法
水動(dòng)式?jīng)_擊裝置本發(fā)明涉及一種水動(dòng)式?jīng)_擊裝置，其適于在鑿巖錘或是稱為破碎機(jī)、鑿巖機(jī)或其它 沖擊工具中作為驅(qū)動(dòng)裝置使用。眾所周知，可以采用沖擊裝置給鑿巖錘或鑿巖機(jī)提供動(dòng)力。沖擊裝置典型地由采用 油或油/水乳化液作為工作流體的閉環(huán)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。其缺點(diǎn)在于，如果液壓系統(tǒng) 泄漏，油或油/水乳化液就會(huì)污染工作環(huán)境。這在受限的工作環(huán)境如深礦井中是非常不 希望出現(xiàn)的。由于每下降100米地溫通常會(huì)增加1.2。C至2.6'C,因此在深井采礦中，局部增溫 是一個(gè)非常重要的問題。對(duì)于一個(gè)4000或5000米的深井，這可能導(dǎo)致其周圍溫度在 60。C左右，因此必須進(jìn)行充分的冷卻以使工作人員能夠在這些深井區(qū)工作。在這種深度的深礦井中所使用的鑿巖錘和鑿巖機(jī)也必須進(jìn)行冷卻，這同樣是一個(gè)問題。在使用油或油/水乳化液作為工作流體的沖擊裝置中不可能采用水作為工作流體， 因?yàn)樗恼扯让黠@低于油或油/水乳化液的粘度。典型的沖擊裝置包括由工作流體驅(qū)動(dòng) 的氣缸和活塞。在使用油或油/水乳化液的沖擊裝置中，氣缸直徑和活塞直徑之間的間 隙通常在20至50微米之間。如果這樣一個(gè)沖擊裝置是使用水而不是使用油或油/水乳 化液，則對(duì)于水壓來說，這樣的間隙會(huì)過大而不能使7K保持在沖擊裝置內(nèi)。換句話說， 在氣缸內(nèi)，7K被推動(dòng)越過活塞，而不是驅(qū)動(dòng)所迷活塞。而且，因?yàn)樗皇且环N潤(rùn)滑劑， 所以即便沖擊裝置的零部件之間的間隙被大大的減小至足以將活塞密封在氣缸內(nèi)，那些 作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件也會(huì)粘接或焊接在一起。本發(fā)明的目的是提供一種沖擊裝置，其可以由水驅(qū)動(dòng)并且基本減少了上述問題。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種適于由水驅(qū)動(dòng)的沖擊裝置，其包括可以在氣缸內(nèi) 滑動(dòng)的活塞，其中，所述活塞和/或氣缸的至少一部分涂覆有陶瓷。優(yōu)選地，所述活塞上具有錘部。據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過在活塞和/或氣缸的至少一部分上使用陶瓷涂層，該活塞和氣缸之間 的間隙可以充分地減小至可以使水作為工作流體，同時(shí)沒有元件粘接在一起。這個(gè)驚 人的結(jié)果被認(rèn)為是由于水粒子附著在陶瓷表面的孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)而引起，因此在運(yùn)行時(shí)活塞 與氣缸之間保持間隔。因此，水可以像普通的油膜一樣有效地潤(rùn)滑該表面。優(yōu)選地，該陶瓷涂層含有金屬氧化物。更優(yōu)選地，該陶瓷涂層為氧化鋁-二氧化鈥 復(fù)合物(aluminium oxide-titanium dioxide composite )。 優(yōu)選地，該活塞和氣缸基本為圓柱形。所述氣缸內(nèi)壁可以由套筒形成。所述氣缸的內(nèi)直徑和所述活塞的外直徑之間的間隙 優(yōu)選在8到l(H效米之間。優(yōu)選地，設(shè)置壓力單元，用于蓄積一定量的壓力水并且引導(dǎo)該壓力水朝向活塞的端 面。壓力單元優(yōu)選地在60至70巴之間含有5至lOcc氣體?？梢栽O(shè)置閥裝置，用于控制流進(jìn)和流出氣缸的水量。優(yōu)選地岡裝置為滑閥，其可以 相對(duì)于該氣缸滑動(dòng)。當(dāng)以每分鐘20至30升的速度提供加壓水時(shí)，沖擊裝置可以運(yùn)行。優(yōu)選地，水被加 壓至100至110巴之間。當(dāng)水的流量為每分鐘20升時(shí)，沖擊裝置可以以每分鐘約B50次對(duì)該工具進(jìn)行沖擊。 可替換地，當(dāng)水的流量為每分鐘30升時(shí)，沖擊裝置可以以每分鐘約1900次對(duì)該工具進(jìn) 行沖擊。優(yōu)選地，供給沖擊裝置的水由閉環(huán)供應(yīng)系統(tǒng)提供，其可以被冷卻和/或經(jīng)過10微米 過濾器過濾。本發(fā)明的 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是， 一旦發(fā)生泄漏，只有水溢出，而溢出的水是無毒且不易燃的。 本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，形成的閉環(huán)在其環(huán)路中基本沒有空氣，所以沖擊裝置的腐蝕受 到了抑制。沖擊裝置可以用在鑿巖錘、鑿巖機(jī)或其它任何沖擊工具上。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種應(yīng)用于礦井的工具系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)根 據(jù)本發(fā)明的第 一方面的水動(dòng)沖擊裝置。優(yōu)選地， 一個(gè)或多個(gè)工具可以安裝到一個(gè)可移動(dòng)平臺(tái)，這樣該工具可以很容易沿開 采礦層前進(jìn)。有利的是，所述平臺(tái)包括穩(wěn)定器裝置，例如為一個(gè)或多個(gè)伸縮元件，其可 移動(dòng)地與隧道的頂面、側(cè)面或底面嚙合以防止所述平臺(tái)在該沖擊裝置使用時(shí)運(yùn)動(dòng)或傾 倒。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一個(gè)閉環(huán)液壓系統(tǒng)，其中水是工作流體。 優(yōu)選地，該閉環(huán)液壓系統(tǒng)包括蓄水池、水泵和輸送裝置，該水泵用于將壓力水從所 述蓄水池提供給工具，該輸送裝置用于將該工具中的水送回所述蓄水池。該蓄水池可以處于大氣壓下，如與空氣連通。可替換地，蓄水池對(duì)于大氣壓為密封并保持高于或低于大氣壓的壓力。優(yōu)選地，所迷工具為沖擊裝置。所述沖擊裝置可以是鑿巖錘或鑿巖機(jī)。 為了更好地理解本發(fā)明，并更清楚地表明它是如何實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合附圖通過舉例進(jìn)行說明，其中

圖1所示為鑿巖錘中所采用的沖擊裝置的橫截面示意圖； 圖2所示為具有沖擊裝置的鑿巖機(jī)的透視圖； 圖3所示為圖2中所示鑿巖機(jī)的部分爆炸透視圖。首先參考圖1，鑿巖錘或破碎機(jī)以標(biāo)號(hào)IO標(biāo)記。沖擊裝置以標(biāo)號(hào)12標(biāo)記，該沖擊 裝置包含于殼體14內(nèi)。壓力單元或蓄壓器16與所述殼體14的一端連接，該殼體14 的另一端與用于引導(dǎo)沖擊工具(未示出)的工具導(dǎo)桿18連接。在該工具導(dǎo)桿的末端設(shè) 置有固定器20，用于可釋放地固定工具導(dǎo)桿內(nèi)的工具，例如鑿子。主流體控制閥24與殼體14的一側(cè)連接并且其可以通過扳柄30手動(dòng)操作。工作流 體供應(yīng)管線26和回流管線28與主流體控制閥24連接。該鑿巖錘10有兩個(gè)手柄22， 其中 一個(gè)與主流體控制閥24螺紋連接，另 一個(gè)直接與殼體14螺紋連接。殼體14具有形成氣缸的內(nèi)腔32,該內(nèi)腔基本包含沖擊裝置12的操作部件。殼體 14內(nèi)的腔體32內(nèi)設(shè)置同軸活塞34,所述活塞上具有錘部35。所述活塞以滑動(dòng)嚙合的 方式安裝于錘套36內(nèi)，該錘套通過相應(yīng)的環(huán)形安裝件38和40固定在殼體上?；y 42繞錘套36同軸安裝在柱形空間內(nèi)，該空間由錘套36、殼體14和環(huán)形安裝件38和 40限定。錘套36具有多個(gè)開口 ，這些開口由活塞34或滑閥42有選擇性地遮蓋或打開， 以便控制流入和流出工作腔56的流體。該活塞具有腰部58,其位于活塞的兩部分60 和62之間，使用時(shí)，該兩部分與軸套36滑動(dòng)嚙合時(shí)基本由流體密封。與套筒36的內(nèi)表面滑動(dòng)嚙合的活塞34的這些部分涂覆有陶瓷?？商鎿Q地，與活塞 34滑動(dòng)嚙合的套筒36的這些部分涂覆有陶瓷。所述陶瓷涂層含有金屬氧化物，并且最 好是氧化鋁-二氧化鈦復(fù)合物。套筒36的內(nèi)徑和活塞34的外徑之間的間隙在8至10微 米之間。所述間隙允許活塞和套筒之間的運(yùn)動(dòng)，但是該間隙還要足夠小，從而可以對(duì)作 用在活塞34端部的高壓水起到密封作用。壓力單元16由柔性隔板64密封，其采用氣體加壓，典型地用氮?dú)饧訅褐?0至70 巴。在這樣的壓力下，該壓力單元含有5至10cc氣體。使用時(shí)，壓力典型地在100至110巴的高壓水，以20至30升/每分鐘的速度供給 鑿巖錘IO。該加壓水穿過控制閥24，進(jìn)入柔性隔板64前面的內(nèi)腔76。壓力單元16內(nèi)的氣體被壓縮， 一定量的壓力水蓄積起來。當(dāng)水達(dá)到一定的體積和壓力時(shí)，滑閥42縱 向移動(dòng)，該定量的水直接進(jìn)入工作腔56并作用在活塞34的一端。這使得該活塞在套筒 36內(nèi)朝著導(dǎo)桿內(nèi)固定的該工具(未顯示)軸向滑動(dòng)。該活塞的端部沖擊工具端部，使 工具向前移動(dòng)。所述滑閥40控制活塞44返回，以進(jìn)行另外一個(gè)循環(huán)。當(dāng)流速為20升/每分鐘時(shí)，該沖擊裝置大約以每分鐘1350次沖擊所述工具，當(dāng)流 速是30升/每分鐘時(shí)，該沖擊裝置大約以每分鐘l卯0次沖擊所述工具。供給沖擊裝置10的水來自閉環(huán)供應(yīng)系統(tǒng)，所述水被冷卻并且經(jīng)過10微米的過濾器 進(jìn)行過濾。水在壓力低的回流管道內(nèi)過濾。采用水作為工作流體的技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)是， 如果所述閉環(huán)供應(yīng)系統(tǒng)泄漏，由于水是無毒且不易燃的，不會(huì)危及健康和安全。圖2和圖3中所示為鑿巖機(jī)中的沖擊裝置12，該鑿巖機(jī)標(biāo)記為80。沖擊裝置12 固定在同一殼體14內(nèi)，其可以采用壓力單元或蓄壓器16以相同的方式進(jìn)行操作。然而， 該殼體14與工具導(dǎo)桿70連接，該殼體包含用于使該鑿巖機(jī)旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)，該馬達(dá)也 是由水驅(qū)動(dòng)?；钊?4以鉆頭的形式作用在工具的端部，其方式與作用在鑿巖錘10上的 工具的方式相同。為了提高采礦業(yè)的生產(chǎn)率，大量的工具(未顯示)可安裝在一個(gè)可移動(dòng)平臺(tái)上，這 樣這些工具可以很容易地沿開采礦層前進(jìn)。所述平臺(tái)可以用伸縮元件加以穩(wěn)固，所述伸 縮元件可移動(dòng)地與隧道頂面、側(cè)面或底面嚙合，以防止所述平臺(tái)在沖擊裝置使用時(shí)運(yùn)動(dòng) 或傾倒。
權(quán)利要求
1. 一種適于用水驅(qū)動(dòng)的沖擊裝置，包括可在氣缸內(nèi)滑動(dòng)的活塞，所述活塞在其上載有用于與工具嚙合的錘部，其中，所述活塞和/或氣缸的至少一部分具有陶瓷涂層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊裝置，其中，所述陶資涂層包含有金屬氧化物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊裝置，其中，所述陶覺涂層為氧化鋁-二氧化鈦復(fù) 合物。
4. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊裝置，其中，所述活塞和氣缸基本為圓柱形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊裝置，其中，所述氣缸內(nèi)徑和活塞外徑之間的間隙在8 至IO微米之間。
6. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊裝置，其中，所述氣缸內(nèi)壁由套筒形成。
7. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊裝置，其中，設(shè)置有壓力單元，用于蓄積一定 量的壓力水，并且將該壓力水導(dǎo)向所述活塞的 一個(gè)端面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的沖擊裝置，其中，所述壓力裝置包含60至70巴之間的5至 10cc氣體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的沖擊裝置，其中，設(shè)置有閥裝置，用于控制流進(jìn)和流出 所述氣缸的水量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖擊裝置，其中，所述閥裝置為可以相對(duì)于所述氣缸滑動(dòng)的 滑閥。
11. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊裝置，當(dāng)以每分種20至30升的速度供給加壓 水時(shí)，所述沖擊裝置可以運(yùn)行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的沖擊裝置，當(dāng)水被加壓到100至110巴時(shí)，所述沖擊裝置 可以運(yùn)行。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的沖擊裝置，其中，當(dāng)水流速在每分鐘20升時(shí)，所述 沖擊裝置以每分鐘大約1350次沖擊所述工具。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的沖擊裝置，其中，當(dāng)水流速在每分鐘30升時(shí)，所述 沖擊裝置以每分鐘大約l卯O次沖擊所述工具。
15. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊裝置，其中，所述錘部直接與所述工具嚙合。
16. —種具有如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊裝置的沖擊工具。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的沖擊工具，其中，設(shè)置有水供給裝置，用于將來自閉環(huán)供 應(yīng)系統(tǒng)的水供給所述沖擊裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的沖擊工具，其中，所述水供給裝置包含10(jm的過濾器，用于過濾供給所述沖擊裝置的水。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的沖擊工具，其中，所述水供給裝置包含用于冷卻供給 所述沖擊裝置的水的冷卻器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16至19任一項(xiàng)所述的沖擊工具，其中，所述沖擊工具為鑿巖錘。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16至19任一項(xiàng)所述的鉆鑿工具，其中，所述沖擊工具為鑿巖機(jī)。
全文摘要
一種用于鑿巖錘(10)或鑿巖機(jī)(圖2和圖3中，80)的沖擊裝置(12)，該沖擊裝置可以由水驅(qū)動(dòng)，其包括可以在氣缸(32)內(nèi)滑動(dòng)的活塞(34)，所述活塞具有錘部(35)。所述活塞和/或氣缸的至少一部分具有陶瓷涂層。所述陶瓷最好為氧化鋁-二氧化鈦的復(fù)合物，其可以使氣缸內(nèi)徑和活塞外徑之間的間隙減小至8至10微米。
文檔編號(hào)B25D9/14GK101287577SQ200680037654
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2006年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者艾倫·巴羅斯, 道格拉斯·巴羅斯 申請(qǐng)人:格倫克羅斯有限公司