CN101130977A - 承力盘挤扩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种承力盘挤扩机，包括支架、成形机构和液压缸，成形机构具有沿轴向对称设置的两组弓压臂，每组弓压臂一端与支架底端铰接，另一端由液压缸推动，每组弓压臂由一对支臂相互铰接而成，液压缸包括缸体(5)、可在缸体中轴向往复移动的一级活塞组件(14、1)和可相对一级活塞组件往复移动的二级活塞组件(3、4)，一级活塞组件具有第一主油腔(7)和第二主油腔(8)，二级活塞组件具有分别与第一主油腔(7)和第二主油腔(8)相连的第一副油腔(9)和第二副油腔(11)，二级活塞组件的活塞杆(4)穿过一级活塞组件的活塞(14)，本发明承力盘挤扩机在外形尺寸不变以及液压系统压力不变的情况下，显著提高成形机构的挤扩力。

Description

承力盘挤扩机

技术领域

本发明涉及一种形成基础工程用桩的设备，特别是一种形成基础工程用桩的承力盘的挤扩机。

背景技术

现有的基础工程施工中，形成带有承力盘的桩的方法是：首先通过钻孔机在基础内切削土体形成桩身孔，接着将承力盘挤扩机下入到桩孔的适当位置，通过成形机构对桩孔周围的土体施加侧向挤压力而在桩身孔侧面挤出盘形的空间，可以沿桩身孔垂直方向设置多个这样的盘形空间，这种侧面具有盘形空间桩孔内灌注砼后形成的桩被称为挤扩支盘桩，相比普通灌注桩，挤扩支盘桩不但可以大幅度提高桩基的承载能力，而且在施工中节约建筑材料并减少工程量50％左右。

这种承力盘挤扩机的结构主要包括成形机构和液压缸，成形机构具有压头和与压头铰接的两组弓压臂，两组弓压臂沿竖向对称布置，每组弓压臂由相互铰接的上下两个支臂构成，液压缸通过推动压头沿竖向移动，从而推动两组弓压臂向外伸出，以便挤压桩身孔周围的土体形成盘形空间。

现有的承力盘挤扩机中普遍使用的液压缸的结构为：包括缸体，缸体内设置往复移动的一个活塞组件，包括活塞杆和固定安装在活塞杆上的活塞，活塞将缸体内分隔成前、后两个腔室，当后腔室进油、前腔室出油时，推动活塞向前移动，从而推动活塞杆前移，输出推力；当前腔室进油而后腔室出油时，推动活塞向后移动，从而推动活塞杆缩回到缸体内。

这种结构存在的问题是：液压缸输出的推力受液压系统压力的限制，在施工中遇到较硬或粘性较大的土质时，由于阻力过大而无法实现挤扩施工，限制了承力盘挤扩机的应用；由于挤扩力受限，使得挤扩臂的长度受到限制，不利于增大盘径和有效承载面积，从而限制了挤扩支盘桩的承载能力。

由于液压缸输出的推力受液压系统压力的限制，在液压系统压力一定的前提下，一方面，为了提高液压缸输出的推力，则必须增大活塞的工作面积，即增大活塞直径，因此增大了活塞及油缸的结构尺寸，导致承力盘挤扩机尺寸增大、制造成本提高、使用不便，并给运输和施工带来困难；另一方面，如果不改变油缸的结构尺寸，为了提高液压缸输出的推力，则需要采用压力更高的油泵，同样导致生产成本提高，此外由于采用高压泵，液压系统的压力提高，导致液压缸的密封易于发生泄露，因此对密封结构提出了更高要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种承力盘挤扩机，在承力盘挤扩机外形尺寸不变以及液压系统压力不变的情况下，能够显著提高承力盘挤扩机输出的挤扩力。

为实现本发明目的，本发明一方面提供一种承力盘挤扩机，包括机身、安装在机身中的成形机构和液压缸，其中成形机构具有沿轴向对称设置的两组弓压臂，两组弓压臂的一端与机身一端铰接，其另一端由设置在机身另一端的液压缸推动，每组弓压臂由一对支臂相互铰接而成；液压缸包括：缸体和可在缸体中轴向往复移动的一级活塞组件，还包括：可相对一级活塞组件往复移动的二级活塞组件，二级活塞组件的活塞杆穿过一级活塞组件的活塞。

另一方面，本发明提供一种承力盘挤扩机，包括机身、安装在机身中的成形机构和液压缸，其中成形机构具有沿轴向对称设置的两组弓压臂，两组弓压臂的一端与机身一端铰接，其另一端由设置在机身另一端的液压缸推动，每组弓压臂由一对支臂相互铰接而成；液压缸具有轴向延伸的缸体和设置在缸体内并可往复移动的第一活塞组件，其中缸体一端密封；第一活塞组件包括第一活塞杆和设置在第一活塞杆邻接密封端的一端的第一活塞，液压缸还包括：设置在第一活塞组件内的第二活塞组件，第二活塞组件包括穿过第一活塞的第二活塞杆和第二活塞，将第二活塞组件设置成，使得当第一活塞第二活塞做相互靠近移动时，通过两个活塞的共同作用推动第一活塞杆沿轴向向着缸体外移动，当第一活塞和第二活塞做相互远离移动时，推动第一活塞杆沿轴向缩回到缸体内。

特别是，一级活塞组件具有第一主油腔和第二主油腔，二级活塞组件具有分别与第一主油腔和第二主油腔相连的第一副油腔和第二副油腔。

特别是，第一主油腔与第一副油腔之间通过设置在第一活塞组件中的输油道相连，第二主油腔与第二副油腔之间通过设置在第二活塞组件中的输油道相连。

每组弓压臂的另一端铰接压头，压头与第一活塞杆相连，以便通过第一活塞杆的往复移动推动压头，从而推动弓压臂向机身外部侧向伸出。压头侧面设置滑块，通过滑块与机身的内表面接触以便对压头在进行导向。压头通过销轴与第一活塞杆相连。

缸体内部通过第一活塞分隔成第一主油腔和邻接密封一端的第二主油腔；第一活塞杆内部空腔通过第二活塞分隔成第一副油腔和第二副油腔，将其设置成当第二主油腔和第二副油腔进油时，第一主油腔和第一副油腔出油，当第一主油腔和第一副油腔进油，第二主油腔和第二副油腔出油。

第一主油腔与第一副油腔连通，所第二主油腔与第二副油腔连通。第一主油腔通过贯穿第一活塞杆壁的第一输油道实现与第一副油腔的连通，第二主油腔通过在第二活塞杆内部延伸的第二输油道实现所与第二副油腔的连通。

第一活塞包括活塞部和位于活塞部内部的导向部，其中活塞部与缸体内壁接触并可沿缸体的内壁轴向滑动，导向部套在第二活塞杆上并可沿第二活塞杆滑动，当两活塞、进行相互靠近或远离移动时，活塞部和导向部进行滑动。

第一活塞杆包括彼此连接的第一活塞杆主体部和连接部，通过连接部封闭第一活塞杆的一端；通过与缸体固定成一体的缸盖形成缸体一端的密封。

本发明承力盘挤扩机的具有以下优点：

本发明由于使用了增力油缸，该增力油缸在原有一组活塞组件或构件的内部增设了一组新的活塞组件或构件，通过新的活塞组件增大了第一活塞组件的受力面积，其受力面积大致等于大活塞面积和小活塞面积之和，因此在不改变液压缸外形尺寸和液压系统压力相同的情况下，可显著提高液压缸通过第一活塞组件输出的推力，避免了在施工中遇到较硬或粘性较大的土质时，由于阻力过大而使承力盘挤扩机无法实现挤扩施工的问题；避免了由于挤扩力受限导致挤扩臂的长度受到限制的问题，因此可通过提高挤扩臂的长度，增大承力盘盘径和有效承载面积，从而显著提高挤扩支盘桩的承载能力。

此外，由于发明承力盘挤扩机在不改变液压缸外形尺寸和液压系统压力情况下显著提高液压缸输出的推力，因此避免了因液压缸外形尺寸增大或液压系统压力提高而导致的承力盘挤扩机制造成本提高、使用不便和给运输和施工带来困难的问题。

附图简要说明

图1是本发明承力盘挤扩机中增力油缸的纵向剖视图，其中大活塞杆处于收回到缸体内部的状态；

图2是本发明承力盘挤扩机的结构示意图。

附图标记说明：1、大活塞杆；2、大导向套；3、小活塞；4、小活塞杆；5、缸体；6、小导向套；7、大活塞前腔；8、大活塞后腔；9、小活塞前腔；10、第一输油道；11、小活塞后腔；12、大活塞杆主体部；13、第二输油道；13a、第二输油道的第一分段；13b、第二输油道的第二分段；14、大活塞；15、缸盖；16、大活塞杆连接部；17、大活塞后腔的进出油孔；18、大活塞前腔的进出油孔；20、增力油缸；21、压头；22、滑块；23、销轴；24、机身；25、第一弓压臂；26、第二弓压臂。

具体实施方式

下面参照具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，图1为本发明承力盘挤扩机中的增力油缸的纵向剖视图。增力油缸包括圆筒形缸体5，缸体5具有沿轴向彼此相对的两端，其中一端通过与缸盖5焊接成一体而由缸盖15封闭，另一端设置与其固定成一体的大导向套2，大导向套2的外表面与缸体5内表面之间设置O环挡圈a4和O形密封圈a5。

缸体5内设置与其大体同轴的大活塞杆1，大活塞杆1包括大活塞杆主体部12和连接部16，大活塞杆主体部12呈内部具有圆柱形空腔的圆筒形。大活塞杆主体部12的空腔内设置与其大体同轴的圆柱形小活塞杆4。大活塞杆主体部12的外表面与缸体5的内表面之间具有一定间距，使得缸体5与大活塞主体部12之间形成轴向圆筒形空腔；大活塞杆主体部12的内表面与小活塞杆4的内表面之间具有一定间距，使得大活塞杆主体部12与小活塞杆4之间形成轴向圆筒形空腔。

大活塞杆主体部12具有沿轴向相对的第一端和第二端，其中，第一端与大活塞杆12的连接部16之间固定连接，例如通过焊接连接，且连接部16的外径与大活塞杆主体部12的外径相同，从而形成一体的大活塞杆1，大导向套2内部沿轴向依次设置聚氨酯材料的活塞杆用密封a1、聚甲醛材料的支撑环a2、聚氨酯材料的斯特封a3，使得大活塞杆1外表面与大导向套2内表面之间形成密封；第二端设置与其固定连接的大活塞14，大活塞14整体呈圆筒形结构，大活塞14可通过焊接固定在大活塞杆主体部12的第二端，大活塞14的外径与缸体5的内径相等，并可在缸体内往复移动以便带动大活塞杆1往复移动，大活塞14的外表面与缸体5的内表面之间设置密封圈a16和导向带a17，该密封圈a16可采用由聚氨酯材料制成的格来圈。

大活塞14大体呈圆筒形结构，其内部安置小导向套6，小导向套6可通过螺钉与大活塞14固定。小导向套6套装在小活塞杆4上，并可在小活塞杆4上相对其沿轴向往复移动。小导向套6的外表面沿轴向依次设置O环挡圈a14、O形密封圈a15，使得小导向套6与大活塞14的内表面之间形成密封；小导向套6的内表面设置支承环a12、活塞杆用密封a13、斯特封a19、O形密封圈a20，使得小导向套内表面和小活塞杆4的外表面之间形成密封。

小活塞杆4具有沿轴向相对的第一端和第二端，其中，第一端的外表面固定有小活塞3，小活塞3的外表面依次沿轴向布置导向带a8和格来圈a9，使得小活塞3可在大活塞杆主体部12内部的圆柱形腔内相对于大活塞杆沿轴向往复移动，同时小活塞3的外表面与大活塞杆主体部12的内表面之间形成密封。小导向套6套装在小活塞杆4的第二端。

固定成一体的大活塞14和小导向套6的同一侧与封闭缸体5一端的缸盖15之间形成大活塞后腔8；大活塞14的另一侧与大导向套2的内侧将缸体5内表面和大活塞杆主体部12外表面之间形成的空腔封闭成的圆柱形空腔7，可称之为大活塞前腔7；小导向套6的另一侧与小活塞3的一侧将大活塞杆主体部12内表面和小活塞杆4外表面之间的空隙封闭成的圆柱形空腔9，可称之为小活塞前腔9；小活塞3另一侧与连接部16的内侧之间形成的圆柱形空腔称为小活塞后腔11。

大活塞杆主体部12的杆壁上靠近大活塞14的位置设置第一输油道10，大活塞前腔7与小活塞前腔9之间通过第一输油道10连通。

小活塞杆4内部设置第二输油道，第二输油道由彼此连通的两分段组成，包括沿小活塞杆4轴向延伸的第一分段13a和垂直于轴向延伸的第二分段13b，第一分段13a与小活塞后腔11连通，而第二分段13b位于小活塞杆4的第二端，并与大活塞后腔8连通。因此，大活塞后腔8与小活塞后腔11之间通过第二输油道13a、3b连通。

下面描述本发明承力盘挤扩机中增力油缸的工作过程。

再参见图1，油缸处于图1所示的状态时，当油缸的换向阀切换到使大活塞后腔8内进油而大活塞塞前腔7出油的工作位置，则大活塞后腔8内进油，大活塞前腔7和通过第一输油道10与大活塞前腔7连通的小活塞前腔9出油，通过推动成一体的大活塞14的活塞部和小导向套6分别沿缸体5内表面和小活塞杆4外表面向着远离缸盖15的方向(即，向着图示的左方)轴向滑动，由此推动大活塞杆1沿轴向向着缸体的轴向外部(即，向着图示的左方)也做远离缸盖15的移动，同时大活塞后腔8内的油通过第二输油道13a、13b进入小活塞后腔11，使得小活塞后腔11进油，由此通过推动大活塞杆1的连接部16而推动大活塞杆1沿轴向向前移动。

由此可见，在油压不变的情况下，本发明通过增大活塞的作用面积(现有技术仅为大活塞面积，而本发明包括大活塞面积和小活塞面积)，增大了大活塞杆输出的推力。即，通过使大活塞杆主体部12第二端的大活塞14和小导向套6和位于其第一端的连接部16同时受向前(图示的左方)的推力作用，使得大活塞杆1在双重作用力的作用下向前移动而伸出缸体，最终移动到图2所示的位置，由此使得液压缸在液压缸外形尺寸和系统压力不变的情况下，实现了增力的效果。

当大活塞后腔8进油推动大活塞杆1向前移动到处于伸出缸体外的极限位置时，为了使大活塞杆1向缸体5内缩回，将油缸的换向阀切换到使大活塞前腔7进油而大活塞后腔8出油的工作位置，大活塞前腔7和与大活塞前腔7通过第一输油道10连通的小活塞前腔9进油，同时大活塞后腔8和通过第二输油道13a、13b与大活塞后腔8连通的小活塞后腔11出油，由此推动成一体的大活塞14的活塞部和小导向套6分别沿缸体5内表面和小活塞杆4外表面向着缸盖15轴向滑动，推动大活塞杆1沿轴向移动缩回到缸体5内部，最终回到图1所示的位置。

尽管上述本发明增力油缸采用的驱动介质可以为压力油，但是本领域的技术人员可以理解驱动介质也可采用压缩空气。

图2为本发明承力盘挤扩机的结构示意图，参照图2说明本发明本承力盘挤扩机的结构及其工作过程。

本发明承力盘挤扩机包括机身24、成形机构和固定在机身24右端并向成形机构施加推力的增力油缸20。

机身24呈圆筒状，成形机构安置在挤扩机的机身24内部，包括沿垂直方向设置对称的两组弓压臂，每组弓压臂包括一端相互铰链的第一压臂25和第二弓压臂26，第一弓压臂25的另一端与压头21铰连，第二弓压臂26的另一端固定于机身24的左端。挤扩机不工作时，第一、第二弓压臂25、26处于收回机身24中的的位置，如图2中实线所示。

增力油缸20的第一活塞杆连接部16具有突出部，连接部16的突出部设与轴向垂直的轴孔，通过穿过轴孔的销轴23使其与成形机构的压头21相连，压头21上通过螺钉固定安装有滑块22，当第一活塞杆1往复移动而带动压头移动时，滑块22沿着机身24右端的内壁滑动。

施工时，首先通过钻孔装置在地基土体中钻出桩孔，然后将承力盘挤扩机(左端在下、右端在上垂直放入桩孔内。当通过油泵向大活塞后腔8和小活塞后腔11压入油时，大活塞前腔7和小活塞前腔9出油，第一活塞杆1在大活塞后腔8和小活塞后腔11内油压共同作用下，沿垂直方向向下移动，从而推动两组第一、第二弓压臂25、26向机身外部压出，处于如图2虚线所示的位置，从而在垂直桩孔的侧部形成承力盘槽孔。在桩孔侧部的地基土体内形成承力盘槽孔之后，通过换向阀将切换到使油泵向大活塞前腔7供油，大活塞前腔7进油，小活塞前腔9通过与大活塞前腔7相通的第一输油道10进油，大活塞后腔8和通过第二输油道13a、13b与大活塞后腔8相通的小活塞后腔11出油，由此使第一活塞杆1在大活塞前腔7和小活塞前腔9内油压力共同作用下，沿垂直方向向上移动，从而推动两组第一、第二弓压臂25、26收回到机身内外部，最终回到如图2实线所示的位置。

Claims (15)

1.一种承力盘挤扩机，包括机身(24)、安装在机身中的成形机构(25、26)和液压缸(20)，其中

成形机构具有沿轴向对称设置的两组弓压臂，两组弓压臂的一端与机身一端铰接，其另一端由设置在机身另一端的液压缸推动，每组弓压臂由一对支臂(25、26)相互铰接而成；

液压缸包括：缸体(5)和可在缸体(5)中轴向往复移动的一级活塞组件(14、1)，其特征在于还包括：

可相对一级活塞组件往复移动的二级活塞组件(3、4)，二级活塞组件(3、4)的活塞杆(4)穿过一级活塞组件的活塞(14)。

2.如权利要求1所述的承力盘挤扩机，其特征在于：所述一级活塞组件具有第一主油腔(7)和第二主油腔(8)，所述二级活塞组件具有分别与第一主油腔(7)和第二主油腔(8)相连的第一副油腔(9)和第二副油腔(11)。

3.如权利要求2所述的承力盘挤扩机，其特征在于：所述第一主油腔(7)与所述第一副油腔(9)之间通过设置在第一活塞组件中的输油道(10)相连，所述第二主油腔(8)与所述第二副油腔(11)之间通过设置在第二活塞组件中的输油道(13)相连。

4.如权利要求1至3任一所述的承力盘挤扩机，其特征在于：每组弓压臂的另一端铰接压头(21)，所述压头(21)与第一活塞杆(1)相连，以便通过所述第一活塞杆的往复移动推动压头，从而推动弓压臂向机身外部侧向伸出。

5.如权利要求4所述的承力盘挤扩机，其特征在于：所述压头(21)侧面设置滑块(22)，通过所述滑块与机身的内表面接触以便对压头(21)在进行导向。

6.如权利要求4或5所述的承力盘挤扩机，其特征在于：所述压头(21)通过销轴(23)与所述第一活塞杆(1)相连。

7.一种承力盘挤扩机，包括机身(24)、安装在机身中的成形机构(25、26)和液压缸(20)，其中

成形机构具有沿轴向对称设置的两组弓压臂，两组弓压臂的一端与机身一端铰接，其另一端由设置在机身另一端的液压缸推动，每组弓压臂由一对支臂(25、26)相互铰接而成；

液压缸具有轴向延伸的缸体(5)和设置在缸体(5)内并可往复移动的第一活塞组件，其中缸体(5)一端密封；第一活塞组件(14、1)包括第一活塞杆(1)和设置在第一活塞杆邻接密封端的一端的第一活塞(14)，其特征是还包括：

设置在第一活塞组件内(14、1)内的第二活塞组件(3、4)，具有穿过第一活塞的第二活塞杆(4)和第二活塞(3)，将第二活塞组件设置成，使得当第一活塞(14)、第二活塞(3)做相互靠近移动时，通过两个活塞(14、3)的共同作用推动第一活塞杆(1)沿轴向向着缸体(5)外移动，当第一活塞(14)和第二活塞(3)做相互远离移动时，推动第一活塞杆(1)沿轴向缩回到缸体(5)内。

8.如权利要求7所述的承力盘挤扩机，其特征在于：每组弓压臂的另一端铰接压头(21)，所述压头(21)与第一活塞杆(12)相连，以便通过所述第一活塞杆的往复移动推动压头，从而推动弓压臂向机身外部侧向伸出。

9.如权利要求8所述的承力盘挤扩机，其特征在于：所述压头(21)侧面设置滑块(22)，通过所述滑块与机身的内表面接触以便对压头(21)在进行导向。

10.如权利要求8或9所述的承力盘挤扩机，其特征在于：所述压头(21)通过销轴(23)与所述第一活塞杆(1)相连。

11.如权利要求7至10任一所述的承力盘挤扩机，其特征是：所述缸体(5)内部通过所述第一活塞(14)分隔成第一主油腔(7)和邻接所述密封一端的第二主油腔(8)；第一活塞杆(1)内部空腔通过所述第二活塞(3)分隔成第一副油腔(9)和第二副油腔(11)，将其设置成当第二主油腔(8)和第二副油腔(11)进油时，第一主油腔(7)和第一副油腔(9)出油，当第一主油腔(7)和第一副油腔(9)进油时，第二主油腔(8)和第二副油腔(11)出油。

12.如权利要求11所述的承力盘挤扩机，其特征是：所述第一主油腔(7)与所述第一副油腔(9)连通，所第二主油腔(8)与第二副油腔(11)连通。

13.如权利要求12所述的承力盘挤扩机，其特征是：第一主油腔(7)通过贯穿所述第一活塞杆(1)壁的第一输油道(10)实现与所述第一副油腔(9)的连通，第二主油腔(8)通过在第二活塞杆(4)内部延伸的第二输油道(13)实现与所述第二副油腔(11)的连通。

14.如权利要求7至10任一所述的承力盘挤扩机，其特征是：所述第一活塞(14)包括活塞部和位于活塞部内部的导向部(6)，其中所述活塞部与缸体(5)内壁接触并可沿缸体(5)的内壁轴向滑动，所述导向部(6)套在第二活塞杆(4)上并可沿第二活塞杆(4)滑动，当两活塞(14、3)进行所述相互靠近或远离移动时，所述活塞部和导向部(6)进行所述滑动。

15.如权利要求7至10任一所述的承力盘挤扩机，其特征是：所述第一活塞杆(1)包括彼此连接的第一活塞杆主体部(12)和连接部(16)，通过所述连接部(16)封闭所述第一活塞杆(1)的一端；通过与缸体固定成一体的缸盖(15)形成所述缸体一端的密封。

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