專利名稱：一種井下作業(yè)用液壓氣動驅動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種液壓氣動裝置，具體涉及一種井下作業(yè)用液壓氣動驅動裝置。
背景技術：
在煤礦開采的井下環(huán)境中，當工作面上積聚的瓦斯達到一定濃度時遇明火或電火花就會發(fā)生爆炸，造成極大的人員傷亡和財產損失，因此在井下作業(yè)中不能帶電作業(yè)。由于煤礦開采屬于重體力勞動，而電氣設備又不能在井下使用，這使得開采工作的規(guī)模和效率受到限制。目前解決這一困難的辦法有使用防爆電機，由于防爆電機的價格通常以百萬計， 只有刮板機、采煤機和破除機等重要的機械設備才能應用，而其他如扳手等小型機械仍需人工操作。井下巷道通常采用液壓支撐架來支持，液壓支撐架周圍布滿了乳化液管道以及管道接口，管道內的高壓乳化液將支撐架撐住。乳化液管道通過煤礦外部設置的液壓泵提供壓力，通常管道內部壓力在20-38兆帕范圍內。乳化液馬達通常利用巷道內現(xiàn)成的乳化液管道中的高壓乳化液作為動力源，驅動乳化液馬達，將高壓乳化液的動能轉換為可以驅動設備的機械能，以驅動一些井下小型機械作業(yè)。常規(guī)的乳化液馬達采用乳化液作為工作介質存在很多問題，首先乳化液性質接近于水，在管道中難以形成具有密封作用的水膜，由于乳化液馬達直接從乳化液管道中接出支管連接馬達終端，使輸液管路很長，且管接頭很多，增大了乳化液泄露的可能性；其次， 由于乳化液支管中的分壓減小，乳化液動能降低，則轉化成的機械能也較小，同時液壓馬達將液力壓力能直接轉化為動能的轉化率很低，因此只能提供100匪左右的扭矩(與人力差不多)，作業(yè)效能同樣很低，因而無法從實質上減輕礦工的負擔；再次，由于乳化液中存在很多雜質，而乳化液馬達通常采用帶有行星齒輪的輪系將乳化液動能轉換為機械能，乳化液中的雜質很容易在齒輪間積累，造成輪系的堵塞，因此馬達必須經常清洗，否則很容易損壞。中國專利申請一種非圓輪系乳化液馬達(申請?zhí)朇N200610088465. 2)，提供了一種包括由一個心輪、一個周輪和一組行星齒輪的非圓輪系的乳化液馬達，其中心輪為橢圓形，行星齒輪的個數(shù)等于心輪與周輪的邊數(shù)之和；非圓輪系設置在乳化液馬達的工作腔中，行星齒輪分別與周輪和心輪緊密嚙合；乳化液從入口進入工作腔，推動周輪轉動，周輪通過行星齒輪帶動心輪轉動，將力矩傳遞到與行星齒輪的中心固定連接的裝置中，完成動能向機械能轉換。由于乳化液馬達采用行星齒輪、周輪和心輪嚙合的輪系結構，乳化液中的雜質在齒輪間積累，一段時間后就會造成輪系的堵塞，因此需要定期清洗馬達內腔，這樣就很難實現(xiàn)持續(xù)作業(yè)，且為操作者帶來額外的勞動負擔。
發(fā)明內容本實用新型針對現(xiàn)有技術的不足，提出了一種可將井下現(xiàn)有的高壓乳化液的動能轉換為高壓氣體的動能，之后再轉化成氣動設備的機械能的井下作業(yè)用液壓氣動驅動裝置，本裝置能為井下中小型機械設備提供足夠的扭矩，大大提高作業(yè)效能，且工作液體可反復使用，節(jié)約運行成本。本實用新型的技術方案如下一種液壓氣動驅動裝置，其特征在于包括液壓泵、一組或一組以上的葉輪機和空氣壓縮機，所述液壓泵的輸入口與水箱相連，輸出口連接井下液壓支撐架周圍設置的乳化液管道的輸入接口，所述葉輪機的動力輸出裝置與空氣壓縮機的動力輸入裝置相連，驅動所述空氣壓縮機輸出高壓空氣，所述葉輪機的水流入口與所述乳化液管道的輸出接口相連，所述葉輪機的水流出口與所述水箱連接。所述葉輪機的動力輸出裝置為其輸出軸，所述空氣壓縮機的動力輸入裝置為輸入軸，所述輸出軸和輸入軸通過一聯(lián)軸器連接。所述聯(lián)軸器和葉輪機之間設置行星齒輪增速器。所述葉輪機的入口處設置可拆卸的過濾器。所述葉輪機的扭矩為3000 4500匪；額定轉速為10 18r/min，最大轉速為30r/
mirio所述空氣壓縮機為螺桿式空氣壓縮機。所述液壓泵設置在井外。本實用新型的技術效果如下本實用新型的液壓氣動驅動裝置包括液壓泵、一組或一組以上的葉輪機和空氣壓縮機，其中液壓泵的輸入口與水箱相連，輸出口連接井下液壓支撐架周圍設置的乳化液管道的輸入接口，葉輪機的動力輸出裝置與空氣壓縮機的動力輸入裝置相連，驅動空氣壓縮機輸出高壓空氣，葉輪機的水流入口與乳化液管道的輸出接口相連，葉輪機的水流出口與水箱連接。由于乳化液管道中是具有一定壓力的水和乳化液的混合物，葉輪機的水流入口與乳化液管道的管道接口相連，這樣高壓水和乳化液混合液體即可推動葉輪機的葉輪旋轉，驅動葉輪機的動力輸出裝置轉動，帶動與之聯(lián)動的空氣壓縮機的輸入軸旋轉，從而輸出攜帶足夠動能的壓縮空氣，用以驅動井下中小型機械設備。本實用新型利用井下現(xiàn)有的乳化液管道，以乳化液和水的混合液作為工作介質， 完成了由乳化液的液體壓力能到壓縮空氣的動能的轉換，由于葉輪機的動能轉換率大大高于液壓馬達，因此能夠驅動空氣壓縮機形成壓縮空氣。空氣在空氣壓縮機中的升壓能力遠高于水壓，大大提升了輸出的空氣速度，因而可以驅動更大扭矩的機械設備，扭矩力可達 3000-5000NM，克服了由于管道接口壓力不足而難以帶動大扭矩機械設備的問題。由于本實用新型中乳化液并不直接作用于驅動目標，而是先驅動葉輪機旋轉，將能量傳遞到空氣壓縮機中，且葉輪機中的部件間隙較大，乳化液中的雜質不易在設備中淤積，因而不需要對設備進行經常性的清洗除垢，保證了液壓氣動驅動裝置的可持續(xù)作業(yè)。乳化液管道內高壓混合乳化液由井外的液壓泵提供，液壓泵的運行狀態(tài)不會影響到井下的環(huán)境。且乳化液管道深入到巷道內部，且在巷道的液壓支撐架處設置管道接口，該管道接口可直接通過管路連接葉輪機的水流入口，葉輪機的水流出口與液壓泵的輸入口連接同一個水箱，保證了乳化液在系統(tǒng)內的閉環(huán)循環(huán)，有效提高了材料的利用率，節(jié)約了運行成本。
圖1是本實用新型的氣動驅動裝置的原理示意圖圖2是本實用新型的氣動驅動裝置的結構示意圖1-液壓泵；11-乳化液管道；12-截止閥；13-過濾器；2_葉輪機；3_空氣壓縮機； 31-溫控器；32- ；4-水箱；5-聯(lián)軸器；6-變速器；7-電磁閥。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行說明。如圖1、圖2所示，本實用新型的液壓氣動系統(tǒng)包括氣動設備和用于驅動氣動設備的液壓氣動驅動裝置，液壓氣動驅動裝置包括液壓泵1、一組或一組以上的葉輪機2和空氣壓縮機3。其中液壓泵1將水箱4中的乳化液泵入井下液壓支撐架周圍設置的乳化液管道 11，葉輪機2的水流入口與乳化液管道11的管道接口相連，葉輪機2的水流出口與水箱4 相連，保證乳化液在系統(tǒng)中能夠循環(huán)流動；葉輪機2的動力輸出裝置為輸出軸，空氣壓縮機 3的動力輸入裝置為輸入軸，輸出軸和輸入軸之間通過聯(lián)軸器5連接，在聯(lián)軸器5和葉輪機 2之間還可設置變速器6 ；空氣壓縮機3將常壓空氣壓縮為高壓空氣向氣動設備輸出，氣動設備可為氣動扳手、氣動夾具、氣動鉆具或氣錘等井下常用工具，使得在無帶電作業(yè)的前提下實現(xiàn)全自動或半自動的機械化作業(yè)，解放勞動力，提高工作效率?？諝庠跔顟B(tài)變化的過程中對外放熱，導致空氣壓縮機3內部溫度升高，當超過標稱溫度時，空氣壓縮機3會受到不同程度的損壞。因而為了對空氣壓縮機3進行超溫保護， 本實用新型在空氣壓縮機3的出口處設置溫控器31，溫控器31將控制指令均輸入電磁閥7 中；在液壓泵1和葉輪機2之間的乳化液管道11上設置由電磁閥7控制的截止閥12。當空氣壓縮機3的內部溫度超過標稱溫度時，溫控器31向電磁閥7輸出控制指令，電磁閥7接到控制指令后即關閉截止閥12，并使空氣壓縮機3停機。為了使葉輪機2可在含有雜質的乳化液工質條件下正常工作，可在葉輪機2的入口處加設可拆卸的過濾器13，這樣可避免乳化液中的雜質進入葉輪機2殼體。當過濾罩上的雜質積累到一定程度時，可將過濾罩拆卸下來進行清洗，之后再裝回葉輪機2的入口處。本實施例中的乳化液成分為水95 %、乳化液5%，壓力為20Mpa 38Mpa ；儲氣罐 7的標稱壓力為0. 8Mpa，容積為0. 04 0. 4m3 ；葉輪機2的扭矩為3000 4500NM ；額定轉速為10 18r/min，最大轉速為30r/min ；變速器6為行星齒輪增速器，速比為50，功率為 3 5kw0本實施例的空氣壓縮機3為螺桿式空氣壓縮機，標稱溫度為100°C ；空氣壓縮機3 所需功率Pe = kpQ (kw)(1)式中Pe為壓氣機所需功率；k為功率系數(shù)；ρ為儲氣罐壓力；Q為容積流量；根據(jù)已知條件P = 0. 8Mpa ；Q = 0. 4m3/min ；k值范圍6. 5 8. 5，按最大選取k = 8. 5代入方程 (1)得Pe = 2. 72 (kw)。上述液壓氣動驅動裝置可帶動所需流量為1. 4m3/min的氣動設備。應當指出，以上所述具體實施方式
可以使本領域的技術人員更全面地理解本實用新型創(chuàng)造，但不以任何方式限制本實用新型創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本實用新型創(chuàng)造已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本實用新型創(chuàng)造進行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本實用新型創(chuàng)造的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本實用新型創(chuàng)造專利的保護范圍當中。
權利要求1.一種液壓氣動驅動裝置，其特征在于包括液壓泵、一組或一組以上的葉輪機和空氣壓縮機，所述液壓泵的輸入口與水箱相連，輸出口連接井下液壓支撐架周圍設置的乳化液管道的輸入接口，所述葉輪機的動力輸出裝置與空氣壓縮機的動力輸入裝置相連，驅動所述空氣壓縮機輸出高壓空氣，所述葉輪機的水流入口與所述乳化液管道的輸出接口相連，所述葉輪機的水流出口與所述水箱連接。
2.如權利要求1所述的一種液壓氣動驅動裝置，其特征在于所述葉輪機的動力輸出裝置為其輸出軸，所述空氣壓縮機的動力輸入裝置為輸入軸，所述輸出軸和輸入軸通過一聯(lián)軸器連接。
3.如權利要求2所述的一種液壓氣動驅動裝置，其特征在于所述聯(lián)軸器和葉輪機之間設置行星齒輪增速器。
4.如權利要求1或2或3所述的一種液壓氣動驅動裝置，其特征在于所述葉輪機的入口處設置可拆卸的過濾器。
5.如權利要求1或2或3所述的一種液壓氣動驅動裝置，其特征在于所述葉輪機的扭矩為3000 4500NM ；額定轉速為10 18r/min，最大轉速為30r/min。
6.如權利要求4所述的一種液壓氣動驅動裝置，其特征在于所述葉輪機的扭矩為 3000 4500NM ；額定轉速為10 18r/min，最大轉速為30r/min。
7.如權利要求1或2或3或6所述的一種液壓氣動驅動裝置，其特征在于所述空氣壓縮機為螺桿式空氣壓縮機。
8.如權利要求4所述的一種液壓氣動驅動裝置，其特征在于所述空氣壓縮機為螺桿式空氣壓縮機。
9.如權利要求5所述的一種液壓氣動驅動裝置，其特征在于所述空氣壓縮機為螺桿式空氣壓縮機。
專利摘要本實用新型涉及一種井下作業(yè)用液壓氣動驅動裝置，包括液壓泵、一組或一組以上的葉輪機和空氣壓縮機，液壓泵的輸入口與水箱相連，輸出口連接井下液壓支撐架周圍設置的乳化液管道的輸入接口，葉輪機的動力輸出裝置與空氣壓縮機的動力輸入裝置相連，驅動空氣壓縮機輸出高壓空氣，葉輪機的水流入口與乳化液管道的輸出接口相連，葉輪機的水流出口與水箱連接。上述裝置可將井下現(xiàn)有的高壓乳化液的動能轉換為高壓氣體的動能，能為井下中小型機械設備提供足夠的扭矩，大大提高作業(yè)效能，且工作液體可反復使用，節(jié)約運行成本。
文檔編號F03B13/02GK201991682SQ201120122428
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權日2011年4月22日
發(fā)明者慕雷, 賈緯民 申請人:北京科路工業(yè)裝備有限公司