CN102918208A - 具有切板的深振捣器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及深振捣器装置，它包含：具有振捣器外壳(11)的深振捣器(1)；和固定在振捣器外壳(11)、按距振捣器外壳(11)一定距离设置的至少一块第一切板(4)。

Description

具有切板的深振捣器装置
技术领域
本发明涉及一种具有切板的深振捣器装置。
背景技术
深振捣器用于局部土壤夯实和/或在地面上制作材料立柱。此类流程在EP 0 861 944A1或DE 10 2006 005 242A1中描述。
深振捣器包含通常为圆柱体形状、带振动头的伸长机身和位于机身内的偏心凸轮，操作时，偏心凸轮使振捣器机身水平振动。夯实土壤和在地面上制作材料立柱时，将深振捣器插入地下想要的深度。制作材料立柱时，所需材料(如砂砾或混凝土)被插入用振捣器形成的孔穴中，孔穴再接着用振捣器夯实。材料可以从上方插入事先建成的孔穴中到深振捣器以下，经过深振捣器。这种情况下，在深振捣器周围，深振捣器与四周土壤之间需要一个足够大的环形间隙。
对于很多种土壤，比如砂质土壤来说，振捣器自身的重量加上振捣器本身产生的振动运动足以使用夹具固定的深振捣器穿透地面并形成一个足够大的环形间隙。对于更结实的土壤来说，使用冲洗液(通常为水)有助于深振捣器刺入土壤并形成足够宽的环形间隙。为此，将冲洗液加压后插入深振捣器的区域中。冲洗液可减小深振捣器与周围土壤之间的摩擦。此外，冲洗液还可以冲走部分土壤材料，导致因深振捣器在机身周围振动而形成的间隙加宽。
对于土壤颗粒之间粘结力中等或较强的土壤类型，如粘土或粘土质土壤，该过程十分艰难。需要大量冲洗液才能冲走土壤材料，或者在深振捣器周围侵蚀出环形间隙。泥泞的冲洗液必须在表面上收集，有时还必须将其清理干净。有些情况下，甚至用冲洗液冲洗也不足以帮助把深振捣器插入地表，或者形成环形间隙。特别是粘土质土壤可能具有一定的弹性(塑性变形)，会使得深振捣器按水平方向向后推土壤材料，而会立刻再次合拢环形间隙。这些情况下，需要用钻具预先钻孔。
发明内容
本发明的宗旨是提供一种能用简单方法穿透夯实土壤的深振捣器装置，并提供一种在地上制作材料立柱的方法。
该任务是通过权利要求1描述的深振捣器装置和权利要求15描述的过程实现的。本发明的实施例和进一步改进属于从属权利要求的主题。符合本发明的深振捣器装置包含带外壳的深振捣器和至少一块固定在振捣器外壳上并按距振捣器外壳一定距离设置的切板。
部署这样一个深振捣器装置时，切板按距振捣器相同的距离穿过土壤，深振捣器与切板之间被切除的土壤材料藉此可轻松地用传统方法冲走。只需使用数量有限的冲洗液，这种深振捣器装置甚至可以穿透非常致密的土壤，如粘土或粘土质土壤，并且能在深振捣器周围形成一个环形间隙，其宽度足以将砂砾、砂或混凝土等材料经过深振捣器插入其形成的孔穴中。
深振捣器，或者分别说来，振捣器外壳有一个连接点，深振捣器围绕这个连接点实现其振动运动。该连接点可以在振捣器外壳内、振捣器外壳上端以下。操作时，该连接点不按水平方向移动，而保持静止，所以它也被称为静止点。一个实例提供的切板拟安装在该静止点与振捣器外壳下端之间。具体说来，切板4设置在静止点与振捣器点之间间距的上1/2或1/3处。
按照一个实施例的实例，切板采用了具有多个角的几何形状，比如三角形或四边形。具体来说，可以这样固定切板，使得其中一个角指向振捣器外壳的下端。当深振捣器装置工作时，此角指向漂移方向，从而在“切割”土壤时减小施加的作用力。在一个实例中，切板有两个刀刃：第一个刀刃当其插入地面时指向深振捣器漂移的方向；另一个刀刃指向相反方向。这样就可以在深振捣器穿透土壤时以及深振捣器从地下拔出时切割土壤材料。其基本原理是当深振捣器插入或拔出地面时，它可能具有不同的角位置，因此可以在插入和拔出过程中切割深振捣器周围环形间隙中不同部分的土壤材料。通过振捣器悬挂上的一个旋转装置(图中未表示)可以在插入和拔出地面时得到不同的深振捣器角位置，这个旋转装置是针对按照振捣器外壳圆周方向旋转深振捣器而设计的。
切板可以专门设计成直板，但切板也可以这样弯曲，使得它按照振捣器外壳圆周方向围绕部分振捣器外壳展开。
切板与振捣器外壳之间的距离是专门选择的，这样在从振捣器外壳与切板之间清除切割的土壤材料之后，会打开一个缺口或沟渠，外部材料，如砂、砂砾或混凝土等，通过它可以插入深振捣器1形成的孔穴。
一个实施例规定，切板的一个尺寸，即在垂直于上下端之间连接方向的方向上，换句话说，在操作期间，在垂直于深振捣器装置漂移方向的方向上，大于或等于深振捣器在这个方向上的直径。在这个实施例中，提出底部沿深振捣器的整个“宽度”打破或切割。
可以在振捣器外壳上连接一根管子，管子有一个出口，出口位于至少第一个切板与下端之间的区域中。冲洗介质，特别是水或空气可在深振捣器装置工作期间通过这根管子插入切板与下端之间的区域，用切板切下来的土壤材料藉此可通过这种冲洗介质冲出孔穴。
此外，深振捣器装置可以有一支撑管，深振捣器的上端与之连接。按照本发明的一个实施例，至少一块第二切板连接在该支撑管上。至少这块第二切板可以设置在这样的位置上，使其在振捣器外壳的圆周方向上偏离至少第一块切板。
比如，深振捣器可以具有两块第一切板，它们关于深振捣器彼此相对固定。相应地，两块第二切板可以固定在支撑管上，它们关于支撑杆彼此相对固定。深振捣器上两块第一切板与支撑管上两块第二切板之间在圆周方向上的偏移可以是，比如90°。通过这样一种设置，可以切除深振捣器装置周围的四个侧面上的土壤，从而轻松地用除掉土壤。
通过以下附图解释了这些实施例。这些附图目的在于说明基本原理，所以只给出了理解该原理需要的特点。这些附图不是按比例绘制的。除非另外特指，则附图中相同的识别记号表示具有相同含义的特征。
附图说明
图1是表示具有深振捣器的深振捣器装置侧视图的示意图；
图2是表示图1中深振捣器装置A-A剖面的示意图；
图3是表示图1中深振捣器装置B-B剖面的示意图；
图4是表示深振捣器另一个实施例的侧视图的示意图。
具体实施方式
图1表示符合本发明的一个实施例的侧视图。该深振捣器装置包含带伸长振捣器外壳11的深振捣器1，振捣器外壳11具有上端12和下端13，藉此振动头可以固定在下端13的区域中。振捣器外壳11为圆柱体形状。振捣器外壳的长度尺寸，换句话说，上端12与下端13之间(的距离)，可以达几米。振捣器外壳垂直于该长度的尺寸，即振捣器的直径，可在25-60cm之间。
深振捣器1可以采用传统深振捣器的结构，而图3，它表示图1中深振捣器的B-B剖面，可能具有不平衡的特点，如偏心凸轮15，其位置允许它围绕振捣器外壳11内的轴线16旋转。操作期间，可以用马达，如液压马达或电动马达（没有出示），转动偏心凸轮15，藉此使深振捣器1的振动头按旋转方向移动。
在图1所示的实例中，深振捣器1通过连接装置2连接其上端12到支撑管3。不过，深振捣器1也可以连接到电缆装置或不同的支撑装置。
在图1中，C表示深振捣器1的纵轴。操作时，换句话说，当偏心凸轮15旋转时，振动头按对应于偏心凸轮15的旋转和摆动方向运动。图1中标有C’的直线表示各种偏转位置中深振捣器1的纵轴C的位置。
在图1所示的深振捣器装置中，按照本发明，至少有一块第一切板4连接到深振捣器1的振捣器外壳11上。在表示图1中深振捣器1的A-A剖面的图2中，至少一块切板4固定在距振捣器外壳11的一定距离处，而在给出的实例中，它通过支撑连接装置41连接到外壳11上。这个支撑连接装置41是专门选择的，以便突出水平平面中的最小可能的横切面，换句话说，在垂直于深振捣器漂移方向的平面中。因此，当插入砂砾或混凝土等外部材料时，连接装置41只是深振捣器工作期间对振捣器外壳11与切板4之间任何材料流的一个小障碍。
图2所示的实例中有两块切板4，它们关于深振捣器外壳11彼此相对固定，换句话说，它们在振捣器外壳11的圆周方向上按彼此偏移180°的位置固定。这两块切板4可以固定在振捣器外壳11纵向尺寸的相同高度上，但它们也可能彼此偏移。两块切板的提供减小了深振捣器1插入地面时的阻力。此外，深振捣器1上的压力分布更对称，可以防止，至少可以减轻深振捣器1的弯曲(变形)。
两块正对切板的提供仅按举例的方式来理解。与振捣器外壳11连接的切板数量以及在振捣器外壳11的圆周方向上的相对偏移可随意选择。一个实例规定了四块切板在振捣器外壳11周围设置，彼此在圆周方向上相差90°。具体说来，可以按两块切板为一对来提供它们，分别在振捣器外壳11的相同高度上彼此正对。
在图1上，至少第一切板按振捣器外壳11的纵向方向固定在上端12与下端13之间，始终与上端12和下端13保持一定距离。按照一个实施例，切板4到上端和下端的距离分别比深振捣器的总长多10%，换句话说，比上端12与下端13之间的距离多10%。
深振捣器1，或者分别说来，振捣器外壳11有一个连接点R,当深振捣器1操作时它围绕这个连接点实现其振动运动。连接点R可以在连接装置2以内(如图所示)，但也可以在振捣器外壳11内、上端12以下。操作时，连接点R不按水平方向偏转，而仍然保持在自己的位置上，所以它也被称为静止点。在一个实施例中，规定切板设置在静止点R与振捣器外壳11的下端之间。切板4设置在静止点R与下端之间间距的上1/2或1/3处。藉此切板4的位置到静止点R有一定距离，导致切板4的振动运动，同时在操作时也有利于切板4的穿透。
至少一块切板4连接到振捣器外壳11上，具体说来，在偏心凸轮15上方，换句话说，在上端12与偏心凸轮15之间，它设置成在操作期间摆动的振捣器外壳11的一部分。
具有深振捣器1的深振捣器装置可用于压紧土壤或在地面上制作材料立柱。无论哪种情况下，深振捣器1在经受偏心凸轮15造成的振动运动的同时穿透地面，并因自身的重量而下坠。至少一块切板4在距离振捣器外壳11一定距离处切割地面。切板4与振捣器外壳11之间的土壤材料可以用简单方法冲出。为了达到该目的，深振捣器1可以具有至少一根管子14，在给出的实例中这根管子被设置在振捣器外壳11的外面，它有一个出口141，所述出口141位于切板4与下端13之间。冲洗介质，具体来说如水，通过这根管子可以被送到振捣器外壳11的下部区域，并导致冲洗切板4与振捣器外壳11之间以前被切板4从钻孔切出的任何土壤材料。在含水量较高或地下水位较高的土壤中，也可使用空气作为冲洗介质。
管子14可以通过导管(图中没有表示)容纳来自介质储罐(图中没有表示)的冲洗介质，尤其是水或空气，所述介质储罐位于支撑管3中。操作期间，该介质在压力下注入管子14中，藉此在出口141退出的介质置换切板4与振捣器外壳11之间以前被切除的土壤材料，并将其向上冲出钻孔。
图1所示的装置有两根管子14，它们关于振捣器外壳彼此正对。不言而喻，可以提供两根以上的管子14。可自由选择多根管子的相对偏移。
在深振捣器1上提供至少一块切板4，其优势在于操作期间深振捣器1造成的振动支持切板4的切割动作，因此切板只需要施加很少的作用力就能切割土壤。此外，振动连续导致切板位置中的小位移，结果即使在深振捣器向上移动的时刻，也能清除额外材料。
如图1和图2所示，至少一块切板4可以设计成直板，具有带角的几何形状，如图1所示的四边形，或三角形，或其他需要的带角几何形状。这种带角切板专门用这样一种方式固定，使得一角指向振捣器外壳11的下端13，另一角指向相反方向。这会形成两个犁状刀刃，每个刀刃有一个点，能在深振捣器1插入地面和深振捣器1从地下拔出时切割土壤。特别地，切板4可以具有四边形或三角形几何形状。在本上下文中，应当指出的是，切板4也可以具有可形成至少一个刀刃的任何其他几何形状。
如图2所示，在垂直于振捣器外壳11纵向方向的方向上选择至少一块切板4的尺寸D，使得它等于深振捣器1在该方向上的直径，或者大于深振捣器1在该方向上的直径。结果，在深振捣器的整个宽度上切割土壤。
如果提供了两块切板，且一对切板彼此相对设置，且切板对在深振捣器的纵向方向上彼此偏移，且两对切板在深振捣器的圆周方向上彼此偏移90°，则可以这样选择一对切板之间的相对距离，使得它小于切板在垂直于纵向方向的方向上的尺寸。这种情况下，相互偏移90°的两块切板彼此相交，使得切板与深振捣器1之间的地面区域完全与周围土壤分离，因此可以很容易地被冲洗出来。
图4给出了深振捣器装置的另外一个实施例。在这个深振捣器装置中，在支撑管3上提供了至少一块额外的第二切板4，它距支撑管3有一定距离。对于支撑管3上至少一块这种切板的结构，这些尺寸和几何形状适用[以上描述的]深振捣器上设置的切板环境。
选择切板4分别与振捣器外壳11或支撑管3连接使用的固定装置时，要使得它们至少能在漂移方向上提供可能的阻力，且在挤出或冲出切板4与振捣器外壳11之间的土壤材料后，它们能对插入切板4与振捣器外壳11之间缝隙、经过深振捣器、进入深振捣器1形成的孔穴的外来材料提供最小阻挡。该固定装置比如可以包含一个小连接装置41，它在垂直于漂移方向的方向上具有最小的可能尺寸。选择至少一块切板4与振捣器外壳11之间的距离时，使得振捣器外壳11与切板4之间存在一个足以供外来材料使用的宽管道。如图4所示，该连接装置可以设置成与切板4垂直。
为了便于切板4与振捣器外壳11连接，原则上一个连接装置41就够用了。如图3中的阴影区域所示，也可提供多个这种连接装置。图3表示两个额外的连接装置42，可以在连接装置41之外另外提供或选择性地提供它们。这些连接装置42与切板4一起形成一个封闭的刀刃，当深振捣器穿透地面时，它在水平方向将一段土壤与周围土壤隔开。
在图1和图2给出的实施例中，至少一块切板4体现为一直切板，其设置方式使得切板平面的法线大体垂直于振捣器外壳11的表面，该表面的一部分正对切板4，或者，也可以选择使得该平面的法线与振捣器外壳的表面相交。“该平面的法线”是垂直于直切板的一条直线。在图2所示的实施例中，两块切板是相互平行设置的。然而，切板4作为直切板的实施例只能作为一个实例来理解。例如，存在另一种用弯曲方式实现切板的可能性，使得它与振捣器外壳的部分圆周相符。
已经描述了切板及其在振捣器外壳上设置的若干实例。不过，这些实例并不能穷尽一切。原则上，切板4可以是按距振捣器外壳11一定距离设置的任意直板或曲板，使得振捣器外壳11和至少一块切板4定义一个间隙，它的一侧用振捣器外壳11描述，而在相反一侧上用切板4描述，方向垂直于振捣器外壳11。这里“垂直于振捣器外壳”表示：在切板正对的区域中垂直于振捣器外壳的表面。
振捣器外壳11与切板4定义的间隙向上方打开，换句话说，向振捣器外壳11上端的方向，也向下打开，换句话说，向振捣器外壳11下端的方向。在振捣器外壳11的圆周方向上，该间隙可以用连接装置(连接装置41)描述，在一定程度上使得该连接装置体现为一块垂直于振捣器外壳11和切板4的板子。不过，连接装置41也可以体现为一根或几根垂直于振捣器外壳11和切板4、且连接切板4到振捣器外壳11的连杆。具体来说，可以这样实现连接装置41，使得它基本上垂直于它所连接的振捣器外壳11表面的一部分，并基本上垂直于连接到它的切板4的一部分。这里“基本上垂直”的具体含义是角度在75°-90°之间，或在85°-90°之间。
具体说来，实现切板的方式使得在振动头的方向上，或者在相反方向上，它包含有利于切割土壤的角或尖端。
下面将说明一种通过以上提及的方法在地面上制作材料立柱的过程。首先，将深振捣器1向下插入地面到一定深度，同时进行振动运动，藉此切板4切割振捣器外壳11附近的土壤，使得切割的土壤或土壤层段留在切板4与振捣器外壳11之间。根据切板4的数量及其设置方式，切割的土壤可以完全或部分与周围土壤分离。然后用冲洗介质(如水或空气)向上将分离的土壤层段从用深振捣器1形成的孔穴中挤出。冲洗介质可以用管子14连续或间歇插入。
深振捣器1可以一次或分几步向下插入地面到一定深度。分步插入时，深振捣器1间隙性地插入地面到一定距离，然后拔出一定距离，拔出距离一般比插入距离短，这样可以在拔出期间切割其他土壤层段。
当深振捣器1到达指定深度时，和在已分离的土壤材料已经被挤出地面之后，将深振捣器提起一定距离，藉此在深振捣器1下方形成一个孔穴。外来材料，如砂、砂砾或混凝土从上方经深振捣器1插入这个孔穴。接着，深振捣器1，尤其是其位于切板4以下的那部分，可以进入插入的材料中，从而把材料压紧。该过程可重复多次，直到形成所需高度的材料立柱。
最后，应当指出的是，在某实施例上下文中解释的特点也可以与其他实施例的特点结合，如果以前没有明确地提及这些特点的话。

Claims (18)

1.一种深振捣器装置，包含：
具有振捣器外壳(11)的深振捣器(1)；
至少一块切板(4)，其与振捣器外壳(11)相连，且设置于距振捣器外壳(11)一定距离处，使得振捣器外壳(11)和切板界定一间隙，该间隙在垂直于振捣器外壳(11)的方向上用切板(4)描述。
2.根据权利要求1所述的一种深振捣器装置，其中振捣器外壳(11)是圆柱体形状的。
3.根据权利要求1或2所述的一种深振捣器装置，其中振捣器外壳(11)具有一上端和一下端(12，13)，且至少一块切板(4)设置在距上端和下端一定距离处。
4.根据权利要求1或2所述的一种深振捣器装置，其中深振捣器(1)包含一静止点(R)，藉此至少一块切板(4)设置在该静止点与振捣器外壳下端之间。
5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的一种深振捣器装置，其中至少一块切板(4)体现为直板。
6.根据上述权利要求中任一权利要求所述的一种深振捣器装置，其中至少一块切板(4)采用有角的几何形状。
7.根据上述权利要求中任一权利要求所述的一种深振捣器装置，其中至少一块切板(4)设置为其一角指向下端(13)。
8.根据权利要求6或7所述的一种深振捣器装置，其中至少一块切板(4)包含一个三角形或四边形几何形状。
9.根据上述权利要求中任一权利要求所述的一种深振捣器装置，其中至少一块切板在垂直于上端和下端(12、13)连接方向的方向上的一个尺寸等于或大于振捣器外壳(11)在这个方向上的直径。
10.根据上述权利要求中任一权利要求所述的一种深振捣器装置，其中提供了两块切板(4)，它们设置为关于振捣器外壳11彼此正对。
11.根据上述权利要求中任一权利要求所述的一种深振捣器装置，其中切板(4)通过连接装置(41)连接到振捣器外壳上。
12.根据权利要求11所述的一种深振捣器装置，其中至少一块连接装置(41)实质上垂直于它连接的振捣器外壳(11)的表面部分，也实质上垂直于连接到它的切板(4)部分。
13.根据上述权利要求中任一权利要求所述的一种深振捣器装置，其中至少一根管子(14)设置在振捣器外壳(11)上，使得它在至少一块切板(4)与下端之间提供一个出口(141)。
14.根据上述权利要求中任一权利要求所述的一种深振捣器装置，还包括：支撑管(3)，深振捣器其上端(12)连接到所述支撑管(3)；其中至少另一块切板(4)连接到该支撑管(3)。
15.根据权利要求14所述的一种深振捣器装置，其中至少一块切板(4)连接到深振捣器，而连接到支撑管(3)的至少另一块切板在深振捣器的圆周方向上彼此偏移。
16.根据上述权利要求中任一权利要求所述的一种深振捣器装置，包含至少一对切板，其中所述切板相互平行设置。
17.一种在地上制作材料立柱的方法，包括以下步骤：
提供符合按上述权利要求之一的深振捣器装置；
将深振捣器装置向下插入地面到一定深度，其中在插入期间，土壤至少部分被切割在至少一块切板(4)与振捣器外壳之间的区域中，并从地上清除这些土壤；
当深振捣器装置达到指定深度后将其拔出，这样就在深振捣器装置下面形成一个孔穴；
把外来材料经振捣器外壳插入孔穴。
18.根据权利要求17中所述的方法，还包括：用深振捣器(1)把插入孔穴的外来材料压紧。
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