CN1021068C - 将锚固器打入地面的装置 - Google Patents

Abstract

一种利用气体压力将锚固器打入地面的装置，包括位于基本静止在地面上的框架43上的用于火药混合物的点火、燃烧以及发射固定器9的装置3、12、16、18，它还包括抵抗气体膨胀的声罩5，其特点是所述的气体膨胀声罩可滑动地安装在反冲滑道27、33上，从而实现传送到锚固器3上的冲击的平衡。

Description

本发明涉及将锚固器打入地面的装置。在20世纪末，使用固定器、柱子或桩子固定施工的公用工程建筑场地的工作条件有一个重要的发展。

此技术上的发展特别涉及以下几个方面：恶劣气候区域（炎热或低温区）;特殊的地质区（沙、湿地、冻土）;斜坡区或很难到达的区域。

而且，为最终完成底部结构或底架的劳动力、设备和装置的费用相当大。在目前，一些诸如地基钻孔或打桩的系统，在很多情况下难以完成这种任务，而且劳动力和工期方面总是代价很高。

在EP-0039654中揭示了一种将锚固器打入地面的设备。这种已知设备中利用了从火药装置获得的气体膨胀，为此它包括一相对于地面保持静止的支承架和一点火及燃烧装置。而且，此装置包括在水下工作时用来降低冲击波的装置。然而，它并没有描述可避免火药装置的反冲作用的装置。

因此，本发明的目的即是提供一种将锚固器打入地面的装置，其中传递到锚固器的冲击力被平衡了。

这里所提出的装置及其变化的形式能适应上述的约束条件。它们可以在种种不同土地或土壤中、极端气候条件下以及在恶劣的地质或地形状况时实现高速固定。它们只需一些轻设备，且后勤工作也很简单。

本发明提供一种通过使用推进剂技术和手段把锚固器打入地面的装置。本发明锚固器推进剂打入装置的主要之点是通过利用火药 混合物（例如释放大量气体的安全型火药）所释放的能量将锚固器，特别是金属锚固器，打入地面。在此锚固器上“固定”上部结构。产生的压力将大部分所述能量传送到固定部件或锚固器上。

本发明的锚固器推进剂打入装置的概念的独特之处将在后面的详细说明中，在采用技术的合理性中以及在操作过程中可以看到。本发明目的的装置的一个重要特点是利用声罩或防护装置，作为保持冲击平衡的反冲重量或质量，该声罩抵抗气体膨胀，吸收，特别是通过重力吸收反冲或反向的能量。

因此，本发明为此提供了一种利用气体膨胀将锚固器打入地面的装置，包括位于基本静止于地面的框架上的火药混合物的点火和燃烧以及为了发射或推动锚固器的装置，此打入装置的特点是还包括一用来抵抗气体膨胀的声罩，此声罩可滑动地安装在一与支架相连的反冲滑道上，以便在火药混合物点火时实现传递到锚固器的冲击的平衡。

有利的是，支柱或支架由具有展开装置的动载车构成，展开装置可以把反冲滑道和位于滑道上的声罩从运输位置移动到操作位置，在运送过程中则装载在运载车上。展开设备可包括装在车上的伸缩臂，反冲滑道可以在驱动所述臂的驱动装置的控制下相对于伸缩臂从输送位置摆动到操作位置。

声罩最好是一管子，一端开口，在工作位置时，朝向地面放置，在朝另一端的内部具有点火、燃烧和发射装置。所述管子在操作时可用一柔性的套筒将朝向地面的一端延伸。所述管子也可带有两个半爿的套管，连接在主体上，使管子可以打开供装载所述装置之用。

同样有利的是，点火、燃烧和发射装置包括一个在打入锚固器时与锚固器连在一起的活塞，一个与所述活塞一起构成燃烧室的锚固器头，一个位于所述燃烧室内部用来产生气体并容纳所述火药混合物的容器，以及一个与所述声罩连在一起的固定锁。此锚固器锁 可具有两个可移动的钳口或闸瓦，目的是用以保证锁定锚固器头。气体产生容器可用热塑材料或复合材料制成，其结构可以处理成易碎的，以便在外壳外低压力下打开。推进剂混合物可以由可在-40℃至+70℃内使用的火药组成。

锚固器可包括一个穿透限制器和/或叶片或刀片，以便于打入地面。

后面给出的描述其目的是说明而不是限制本发明。它需结合附图来阅读和理解。

附图中：

图1是本发明的将锚固器打入地面的装置的横向视图或侧视图;

图2是图1装置的详细侧视图;

图3是图1打入装置的点火、燃烧和发射装置的剖面图;

图4是图1装置的详细透视图;

图5和图6是图1中气体发生装置的剖面图;

图7和图8示出了本发明装置的一种有所改变的形式;

图9到图13表示了本发明的装置的固定和锚固器。

本发明的锚固器火药打入装置最好由一火药打入架以及一输送锚固器的供给车构成。此供给车可以有也可以没有操纵臂，锚固器和气体发生器，还可以有一辆在火药打入架与供给车之间穿梭的服务车。

如图1所示，火药打入架包括反冲滑道1及其定位液压装置2，液压锚固器锁装置和点火装置4，一声罩或抵抗气体膨胀的保护装置，它们整个地安装在适应建筑工地性质的运载车43上，这也在本发明的范围内。反冲滑道也可由反冲槽或管构成，此时反冲管起着声罩或抵抗气体膨胀的防护装置的作用。运载车43（图6）可以是全触地形式，并装载有在垂直平面内可移动的伸缩臂32。这样可允许 在运载车下面或上面的位置打入锚固器。

对打入小的锚固器来说，无需长的反冲滑道，所述滑道可根据本发明的特征垂向放置，比如，布置在运载车前面或后面。在打入较大的锚固器时，一般需要采用较长的反冲滑道，为了道路运输的标准尺寸的规定，在输送过程中，反述的滑道最好水平放置，垂向位置的铺面或展开可用由驱动装置（最好是液压的）驱动的活动臂来进行。

图1和图2显示了用来在火药打入车43上展开反冲滑道的较佳装置和实施例。反冲滑道1及其固定装置设置在托架7上，并由旋转轴8与之相连。托架7和反冲滑道1的组合件利用滑道定位驱动装置27沿着固定在运载车上的两条轨道6水平移动，使旋转轴8可较准确地定位到应当打入锚固器的地方。反冲滑道1通过铺开或展开固定于托架7上的直立调节装置28来竖直。两个瓦形件29使反冲滑道紧咬在地上。它们由两个开关30张开。根据本发明的特点，每个瓦形件29与其开关臂30的接合件是移动受限制的弯头接合型的，以适应不规则的地面，在打入锚固器时不妨碍锚固器的通过。这样就实现了打入方向以及反冲滑道的控制：

-例如由运载车内的液压闸瓦（shoe）补偿偏斜或倾斜，或者，由反冲滑道的瓦形件29及其开关30补偿偏斜或倾斜。

-以及直立调节装置28的位置控制。

展开装置及实施例也可采用其他铺开装置及实施例，比如位于驱动装置上的铰接臂或吊臂，这些仍落在本发明的精神实质的范围以内。

在装配有在垂直平面内可移动的伸缩臂的全触地式运载车的较佳实施例中，图7和图8显示了反冲滑道的展开装置和实施例。反冲滑道33及其固定装置通过“伸缩头”34与伸缩臂32连在一起，伸缩头34带有驱动装置35，它可使反冲滑道33从路面运输的水平位 置摇摆到使用时的垂直位置。对于运载车的框架与伸缩臂32之间的一个驱动装置36使所述臂可以在垂直平面内移动。两个瓦形件37及其铺开驱动装置增强了运载车在地面上的稳定性，并补偿了由于地面不均匀造成的偏斜或倾斜。

如图3所示，为了方便发射装置里已安装的锚固器9的装载操作，选择了由两部分组成的锚固器发射管：锚固器头12和锚固器锁3。锚固器头12提供固定的定向引导，而且耐压。锚固器锁3可快速而精确地夹紧、锁住已安装的锚固器9，同时保证了发射轴以及在发射已安装的锚固器之前确定离地高度的精确性。在锚固器锁下设置定向引导，在锚固器头12上设置垫环，在引入锚固器时垫环会在定位引导下滑动，所有这些方便了将锚固器头引入锚固器锁3。容纳有已安装的锚固器的锚固器锁由两个钳口或瓦形件19构成。为了能使用同一火药打入架来实现固定。这些钳口可容易地互换以适应具有不同直径的锚固器头。钳口由液压驱动装置20驱动。也可以在两个钳口上采用一个驱动装置。锚固器锁3通过液压驱动装置21沿反冲滑道1移动。锚固器10装有可重复使用的活塞11和可重复使用的锚固器头12。这样形成的燃烧室13包含有气体发生器14，为了安全起见，气体发生器14最好在已安装的锚固器位于火药打入装置内时才置于所述室内。室13的关闭通过快速关闭锁15来完成。

通过锚固器头12及活塞11的机械加工精度，提供了室13的水密封以及最初导入装有活塞11的锚固器9的精确性，锚固器头12和活塞11都可多次使用。由于经济原因，消耗品锚固器的“外径”处于加工时的粗糙状态。活塞11的导入长度防止了已安装的锚固器在运动时的堵塞，无论有没有接头，简单的支撑板没有这种优点。活塞11位于锚固器头内部，以便于锚固器锁自动而精确地夹紧。锚固器、活塞及活塞头的组合可靠简单的螺栓联接。

如图5和图6所示，气体发生器14，包括水密封容器16，最好 由复合材料或热塑材料制成，可有也可以没有紧塞的泄放孔。气体发生器的结构也可用金属、硬纸板、复合材料或这些材料的组合制成。选用塑料是为了在点火时，结构材料在低于火药产品自燃温度时变成易碎的。当气体发生器起作用时结构仍不受伤害，但在工作时也可能燃烧或破裂。较佳的解决方法是限制燃烧和工作残余物，并允许采用具有高燃烧压力而不会在推力室内产生高压的一种粉末。这样的高压会对锚固器带来太高的加速度，并对推力室的壁带来尺寸上的约束。为了在工作时提供结构的机械抵抗力，最好将一部分支撑在发生器外壳壁上。这是为了运输和储存时的安全，如果发生非预期的点火，在气体发生器的低压力下开口是有利的。

燃烧室的颈部最好连接在气体发生器的结构上，但也可通过某一零件连接在气体发生器壳体结构上，此零件在多次发射后可以更换。此室的颈部可根据愿望包括一个或几个孔道，孔道是圆柱形的或渐缩的，以便限制气体的速度，太大的速度对气体发生装置的输出不利。孔道也可以包括一发散型的部分，这仍然是在本发明的范围之内。特别地，为了在燃烧前后调节各种形式的火药混合推进剂元件，可以采用带有一些小孔的发生器。这些小孔最好用较小厚度的材料在小孔的平面进行封塞。仍在本发明的范围内，可以采用其他装置，如具有薄的双层内壁，镀铝的粘结剂等等。这个容器容纳有“全气候”型火药混合物17，只要安全并在-40℃和+70℃之间能正常工作。也可以采用其它类型的火药组合材料，这仍然在本发明的范围之内。

点火由火药成分18经激光辐射点燃或触发来实现，或由撞击点燃或触发火药成分来实现。也可采用对杂散电流、电磁辐射及静电不起反应的电子点火器。采用激光辐射点燃火药成分可避免水密封问题和火药与点火触发装置之间的精确定位问题。而且，提高了对冲击和各种环境的不灵敏性。点火触发装置包括触发的阻断器，也 称作触发保险装置。此装置为了安全，还汇集了各种安全数据，比如垂直度（由垂直度测量仪表测得），锚固器锁的关闭和声罩的关闭。

如图4所示，来自气体发生器的气体膨胀的声音及气体的影响（气体过膨胀）最好由声罩来限制。

为了方便已安装的锚固器的装载动作，为了直观检查装载是否符合要求，以及为了限制反冲滑道的高度，选择了一种可以打开的声罩，比如，由两个半爿的套筒22组成的罩子，其重量或质量在固定装置的两端相平衡。这两半的套筒22在将已安装的锚固器9装载到锚固器锁3后由驱动装置23关闭。也可以采用：

-用柔性材料制成的声罩在装载时提起。

-在装载时有效地套叠的套叠刚性件;

-成单一体的刚性声罩，通过沿着反冲滑道举起来脱开，而与锚固器锁无关。声罩底部装有柔性套筒24，尽管地面的不规则性也可保证在地面的一定的水密封，

传送到锚固器及其活塞的冲击的平衡通过沿着反冲滑道将锚固器锁、锚固器头及声罩等（这些组件以后将称作反冲质量或重量件）升起来实现的。

如果用e表示传送到锚固器及其活塞上的能量，m表示锚固器及其活塞的质量，M表示反冲质量，h表示反冲高度，g表示重力常数，根据冲击定律和动势能之间的关系可以写出下列等式：

h= (em)/(gM²)

当反冲质量到达高度h，其相应速度为0，它刚开始落回时就立刻由齿条25及棘爪26（见图1）组成的装置锁住。这简单而可靠的装置限制了反冲质量和反冲滑道间的耦合力。

控制反冲质量的落下是本发明的特点之一，由滑道的驱动装置21来提供，它使棘爪26从齿条25脱开。

然而，也可用其它方法锁住或减缓反冲质量的落下，比如用气动或液压的阻尼器。

下面将描述操作和工作过程：

进入操作位置：将车子驱到需要实施固定的地点（火药打入架根据其装备可在距运载车4至5米的范围内施行固定）;将反冲滑道和固定装置从水平运输位置摆动到垂直工作位置，同时打开锚固器锁及声罩的两爿套筒的两个钳口。

装载操作：根据地面和土壤选择锚固器;使气体发生器到位，关闭在锚固器头部的安全锁;装载锚固器;关闭锚固器锁;关闭声罩（环境罩）。

进入位置：将反冲滑道和固定装置带到操作位置;调好装置的垂直度;放低固定装置直到声罩接触地面。

发射已安装的锚固器并点火：压下点火安全部件;点燃点火装置;释放点火能量（辐射或撞击），触发安全点火器;燃烧火药混合物，从而使发生器内的压力升高，然后全部或部分使发生器破裂，锚固器头的气体膨胀;释放的能量，a）通过活塞传到锚固器，b）传到锚固器头和沿反冲滑道升起的装置。

锚固器的运动：锚固器高速运动;在锚固器头中的行程终点，锚固器到达其最大速度并被打入地面;其动能由穿透土壤时的摩擦所吸收;通过利用发生器里视地面的土壤特性和锚固器类型而定的种种药混合物来获得穿透深度。如果想得到精确的穿透深度或限制气体发生器类型的数目，可在管子外部安装穿透限制器（挡板或挡块）。

反冲质量的运动：锚固器组合装置（锚固器头和声罩的动能在其沿反冲滑道升起时被吸收;在其行程终点，固定装置被带有齿杆和棘爪的锁定装置阻挡在“高位”;在高位，声罩释放了锚固器不进入地面的部分和可以利用的活塞;火药打入数从工作地点移开，回 收锚固器头。

此时一切就绪，已可进入新一轮装载锚固器。

容易明白，对这些火药打入装置的操作过程可以作某些修改，但这仍然落在本发明的范围内。

锚固器9可以被打入类型很不相同的土壤，比如沙地、湿地、粘土、石灰石等等。锚固器，最好是金属锚固器，可以有各种形状和尺寸，这要看土壤性质和在打入土壤过程中施加到锚固器上的力的性质（见图9至图4）。

锚固器9可以带有横向叶片4，以提高在地面的固定，特别可以抵抗摆动力。

锚固器也可安装有穿透限制器，由圆形或多角形板组成，或附加可以焊上或弯曲的零件。

各种锚固器的剖面形状适于土壤的特性;可以是圆柱形、多角形，呈字母“T”或“H”形、加号“+”形等等……。

可以在固定器上装上可以将结构快速固定到固定器上的部件;比如套管或锥体、固定耳片、预先焊好的插销等。

Claims (19)

1、一种通过气体压力将锚固器9打入地面的装置，包括一相对于地面保持静止的框架43和一位于锚固器9的发射装置3、12内的用于火药混合物的点火和燃烧的装置16、18，其特征在于，此装置还包括一抵抗气体膨胀的声罩5，发射装置3、12与声罩5相连接，声罩5可滑动地安装在与支架43相连的反冲滑道1、33上，以在火药混合物点火时实现传递到锚固器的冲击的平衡。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，框架是一运载车43，它装备有反冲滑道27、33及装在所述滑道27、33上的声罩5的展开装置7、28、32;34、35，从运输过程中的运输位置展开到操作位置。

3、如权利要求2所述的装置，其特征在于，展开装置包括一装在车上的伸缩臂32，反冲滑道33相对于此臂在至少一个与所述臂相连接的驱动装置35的驱动下从运输位置摆动到操作位置。

4、如权利要求1至3所述的装置，其特征在于，声罩是一端开口的管子，在操作位置此端朝向地面，在其另一端内部装有点火、燃烧和发射装置3、12、16、18。

5、如权利要求4所述的装置，其特征在于，在操作位置朝向地面的那端，所述的管子通过一柔性套筒24延伸。

6、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的管子包括两个相对连接在主体上的半爿式套筒22，以便打开管子5装载装置。

7、如权利要求1至3所述的装置，其特征在于，点火、燃烧及发射装置包括在打入土壤时与锚固器连在一起的活塞11，一个与所述的活塞11一起形成燃烧室13的锚固器头12，一个位于所述燃烧室13并容纳所述火药混合物17的气体发生容器14和一个与所述声罩在一起的锚固器锁3。

8、如权利要求4所述的装置，其特征在于，点火、燃烧及发射装置包括在打入土壤时与锚固器连在一起的活塞11，一个与所述的活塞11一起形成燃烧室13的锚固器头12，一个位于所述燃烧室13并容纳所述火药混合物17的气体发生容器14和一个与所述声罩在一起的锚固器锁3。

9、如权利要求5所述的装置，其特征在于，点火、燃烧及发射装置包括在打入土壤时与锚固器连在一起的活塞11，一个与所述的活塞11一起形成燃烧室13的锚固器头12，一个位于所述燃烧室13并容纳所述火药混合物17的气体发生容器14和一个与所述声罩在一起的锚固器锁3。

10、如权利要求6所述的装置，其特征在于，点火、燃烧及发射装置包括在打入土壤时与锚固器连在一起的活塞11，一个与所述的活塞11一起形成燃烧室13的锚固器头12，一个位于所述燃烧室13并容纳所述火药混合物17的气体发生容器14和一个与所述声罩在一起的锚固器锁3。

11、如权利要求7所述的装置，其特征在于，锚固器锁3包括两个用来阻挡锚固器头12的可活动的钳口19。

12、如权利要求8所述的装置，其特征在于，锚固器锁3包括两个用来阻挡锚固器头12的可活动的钳口19。

13、如权利要求9所述的装置，其特征在于，锚固器锁3包括两个用来阻挡锚固器头12的可活动的钳口19。

14、如权利要求10所述的装置，其特征在于，锚固器锁3包括两个用来阻挡锚固器头12的可活动的钳口19。

15、如权利要求7所述的装置，其特征在于，气体发生容器14由热塑或复合材料构成，其结构处理成易碎的，以便利用其外壳外的低压打开。

16、如权利要求8所述的装置，其特征在于，气体发生容器14由热塑或复合材料构成，其结构处理成易碎的，以便利用其外壳外的低压打开。

17、如权利要求9所述的装置，其特征在于，气体发生容器14由热塑或复合材料构成，其结构处理成易碎的，以便利用其外壳外的低压打开。

18、如权利要求10所述的装置，其特征在于，气体发生容器14由热塑或复合材料构成，其结构处理成易碎的，以便利用其外壳外的低压打开。

19、如权利要求1所述的装置，其特征在于，锚固器9包括至少一个穿透限制器42和在地面上起稳定作用的叶片41。

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