[发明专利]水动式冲击装置

说明书

本发明涉及一种水动式冲击装置，其适于在凿岩锤或是称为破碎机、凿岩机或其它冲击工具中作为驱动装置使用。

众所周知，可以采用冲击装置给凿岩锤或凿岩机提供动力。冲击装置典型地由采用油或油/水乳化液作为工作流体的闭环液压系统提供动力。其缺点在于，如果液压系统泄漏，油或油/水乳化液就会污染工作环境。这在受限的工作环境如深矿井中是非常不希望出现的。

由于每下降100米地温通常会增加1.2℃至2.6℃，因此在深井采矿中，局部增温是一个非常重要的问题。对于一个4000或5000米的深井，这可能导致其周围温度在60℃左右，因此必须进行充分的冷却以使工作人员能够在这些深井区工作。

在这种深度的深矿井中所使用的凿岩锤和凿岩机也必须进行冷却，这同样是一个问题。

在使用油或油/水乳化液作为工作流体的冲击装置中不可能采用水作为工作流体，因为水的粘度明显低于油或油/水乳化液的粘度。典型的冲击装置包括由工作流体驱动的气缸和活塞。在使用油或油/水乳化液的冲击装置中，气缸直径和活塞直径之间的间隙通常在20至50微米之间。如果这样一个冲击装置是使用水而不是使用油或油/水乳化液，则对于水压来说，这样的间隙会过大而不能使水保持在冲击装置内。换句话说，在气缸内，水被推动越过活塞，而不是驱动所述活塞。而且，因为水不是一种润滑剂，所以即便冲击装置的零部件之间的间隙被大大的减小至足以将活塞密封在气缸内，那些作相对运动的元件也会粘接或焊接在一起。

本发明的目的是提供一种冲击装置，其可以由水驱动并且基本减少了上述问题。

根据本发明的第一方面，提供一种适于由水驱动的冲击装置，其包括可以在气缸内滑动的活塞，其中，所述活塞和/或气缸的至少一部分涂覆有陶瓷。

优选地，所述活塞上具有锤部。

据发现，通过在活塞和/或气缸的至少一部分上使用陶瓷涂层，该活塞和气缸之间的间隙可以充分地减小至可以使水作为工作流体，同时没有元件粘接在一起。  这个惊人的结果被认为是由于水粒子附着在陶瓷表面的孔隙结构内而引起，因此在运行时活塞与气缸之间保持间隔。因此，水可以像普通的油膜一样有效地润滑该表面。

优选地，该陶瓷涂层含有金属氧化物。更优选地，该陶瓷涂层为氧化铝-二氧化钛复合物(aluminium oxide-titanium dioxide composite)。

优选地，该活塞和气缸基本为圆柱形。

所述气缸内壁可以由套筒形成。所述气缸的内直径和所述活塞的外直径之间的间隙优选在8到10微米之间。

优选地，设置压力单元，用于蓄积一定量的压力水并且引导该压力水朝向活塞的端面。压力单元优选地在60至70巴之间含有5至10cc气体。

可以设置阀装置，用于控制流进和流出气缸的水量。优选地阀装置为滑阀，其可以相对于该气缸滑动。

当以每分钟20至30升的速度提供加压水时，冲击装置可以运行。优选地，水被加压至100至110巴之间。

当水的流量为每分钟20升时，冲击装置可以以每分钟约1350次对该工具进行冲击。可替换地，当水的流量为每分钟30升时，冲击装置可以以每分钟约1900次对该工具进行冲击。

优选地，供给冲击装置的水由闭环供应系统提供，其可以被冷却和/或经过10微米过滤器过滤。

本发明的一个优点是，一旦发生泄漏，只有水溢出，而溢出的水是无毒且不易燃的。本发明的另一个优点是，形成的闭环在其环路中基本没有空气，所以冲击装置的腐蚀受到了抑制。

冲击装置可以用在凿岩锤、凿岩机或其它任何冲击工具上。

根据本发明的第二方面，提供一种应用于矿井的工具系统，该系统包括至少一个根据本发明的第一方面的水动冲击装置。

优选地，一个或多个工具可以安装到一个可移动平台，这样该工具可以很容易沿开采矿层前进。有利的是，所述平台包括稳定器装置，例如为一个或多个伸缩元件，其可移动地与隧道的顶面、侧面或底面啮合以防止所述平台在该冲击装置使用时运动或倾倒。

根据本发明的第三方面，提供一个闭环液压系统，其中水是工作流体。

优选地，该闭环液压系统包括蓄水池、水泵和输送装置，该水泵用于将压力水从所述蓄水池提供给工具，该输送装置用于将该工具中的水送回所述蓄水池。

该蓄水池可以处于大气压下，如与空气连通。可替换地，蓄水池对于大气压为密封并保持高于或低于大气压的压力。

优选地，所述工具为冲击装置。所述冲击装置可以是凿岩锤或凿岩机。

为了更好地理解本发明，并更清楚地表明它是如何实现的，结合附图通过举例进行说明，其中：