CN1034189C - 以液体火药为动力的打桩机 - Google Patents

Abstract

一种以液体火药为动力的打桩机，它包括装药装置，动力部分，该动力部分中设有可拆卸气缸套，该套内腔直接构成燃烧室，活塞杆上端在燃烧室内作往复运动，动力部分下端设有液压缓冲机构，该机构包括液压缸，其内设有可滑动的缓冲活塞，动力部分下端面、缓冲活塞和液压缸形成缓冲工作腔，该腔与节流孔连通，该节流孔面积随缓冲行程而改变，该孔与贮液箱连通。

Description

以液体火药为动力的打桩机

本发明涉及一种打桩的设备。

中国专利CN1030953A曾公布一种以液体火药为动力的打桩机(申请号87105697.6)，这种打桩机采用液体推进剂作为打桩的动力源，具有能量大、打桩效率高、打桩质量好等优点。其能跟随桩下降的动力部分上有一个相当长的气缸，一个相当长的活塞杆可在气缸内滑动；采用可控制的变药量装药装置把打桩所需要的预定的液体火药量经过防回火单向阀注入燃烧室，由一个耐高温、耐高压、耐腐蚀的点火电嘴点燃注入燃烧室中的液体火药，火药燃烧产生的高压气体通过始终与桩接触的活塞杆作用在桩头上，把桩推入土中；能够实现可变药量装药和连续打桩，但存在以下不足之处：由于未采用气缸套，给加工带来困难，使得成本增加，当燃烧室部分磨损后，造成整个动力部分报废，并且不易采用较有效的冷却措施。当火药燃烧作功后，打桩机的反跳部分有一反跳高度，桩有一下降距离，形成了一个重力势能，这个势能未能加以利用，并且这种打桩机只能用于特制的桩架，若用于一般现有桩架或采用吊打方式打桩时，这个重力势能产生的碰撞力将会造成打桩机及桩的损坏。

本发明的目的是对上述打桩机做进一步的改进和完善，提供一种具有实用价值的以液体火药为动力的打桩机，该机能够更容易地加工制造，降低成本，对反跳部分的下落能量加以利用并能在现有桩架上使用和采用吊打方式工作。

本发明的目的是通过下述结构的以液体火药为动力的打桩机来实现的，该打桩机包括可变药量装药装置，动力部分，该动力部分中设有液体火药可在其内燃烧而产生压力的燃烧室，活塞杆，其上端在燃烧室内作往复运动，活塞杆下端与桩或桩帽接触，动力部分中设有可拆卸更换的气缸套，该气缸套内部直接形成上述燃烧室，动力部分下部设有液压缓冲机构，该机构包括设于动力部分下端的液压缸，在液压缸中设有作往复运动的缓冲活塞，动力部分下端面、缓冲活塞和液压缸共同形成能产生液压缓冲力和液压打桩力的缓冲工作腔，该工作腔与节流孔连通，该孔内装有液体，该孔面积随缓冲行程而改变，该孔与贮液箱连通。

上述节流孔由节流杆段、节流环和动力部分内壁形成，上述节流环设于动力部分内侧，上述节流杆段设于缓冲活塞上部并可在上述节流环和动力部分内壁中作轴向往复运动。

上述气缸套外部设有冷却装置。

上述打桩机还包括点火电嘴，它用来点燃注入燃烧室内的液体火药。

上述打桩机还包括防回火单向阀，其分别与可变药量装药装置和燃烧室连通从而可将液体火药注入燃烧室内。

上述打桩机还包括可使燃烧废气消声后排出的消声器。

上述燃烧室中还可注入一种能引起燃烧室中原有液体火药燃烧的液体。

上述活塞杆的上端还可安装可拆卸更换的活塞帽、密封环。

本发明的积极效果是：由于采用了气缸套，可以减少对有特殊要求金属的用量和更容易满足对燃烧室部分的加工要求，降低了生产成本，在燃烧室部分磨损后只需更换或修复气缸套而不必更换动力部分，从而降低了使用成本，由于可在气缸套外部采用液体冷却，使燃烧室中的温度较快降低，有利于提高打桩频率和提高连续打桩次数；由于采用了液压缓冲机构而减少了反跳部分下落到底时的碰撞并产生液压打桩力，对反跳部分的下落能量加以利用。由于本发明的以液体火药为动力的打桩机相当于一个自带缓冲机构的打桩锤，故能够安装在现有的打桩机架上和采用吊打方式工作。从而提供了更加实用、性能更好、适应范围更广的以液体火药为动力的打桩机。

在点火方式上不仅可以采用电点火，即采用一个耐高温、耐高压、耐腐蚀的点火电嘴点燃注入燃烧室的液体火药，也可采用化学点火，即采用向燃烧室中注入一种能够引起燃烧室中液体火药燃烧的液体使燃烧室中的液体火药着火燃烧。

采用化学点火的优点是可以减少一套高压电点火系统及点火电嘴并提高点火的靠性。

本发明所用的液体火药即液体推进剂，液体推进剂以往多用于火箭、导弹及火炮上，作为发射能源，液体推进剂分为单元液体推进剂和双元液体推进剂，双元液体推进剂又可分为自燃性和非自燃性液体推进剂。也包括由硝酸类氧化剂与煤油之类碳氢化合物、脂、醇、醚等可燃液体按一定比例混合的液体。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明

图1是在陆地使用的以液体火药为动力的打桩机整体图。

图2是图1中A——A局部剖视图。

图3是也可以用在海上打桩的以液体火药为动力的打桩机的整体剖视图。

图4是图3中燃烧室部位的A——A局部剖面图。

图5是图3中液压缓冲机构的B——B局部剖面图。

以下结合附图1、2对在陆地用的以液体火药为动力的打桩机进行简要说明。

打桩机的底盘[1]为不动部分，它具有行走机构和支撑腿，它的作用是保持打桩机的稳定，并可在活动部分向上运动时，通过液压阻尼装置[2]产生向下的力，吸收部分反跳能量；导向滑套[3]与底盘[1]固定在一起，支架[4]可在导向滑套[3]中上下运动，它起到桩架的作用和导向作用，桩[6]和动力部分[5]可沿支架[4]的轴线运动，打桩机的动力部分[5]与支架[4]为单向止动连接，本例中，支架[4]有锯齿型齿条，动力部分[5]上有单向止动卡块[14]，它的作用是当液体火药[12]燃烧做功时，动力部分[5]能带着支架[4]共同向上运动，下落时，动力部分[5]可相对支架[4]下降一段距离，跟随已经下沉的桩[6]，与其保持正确的相对位置；导向轮[7]用于保持桩[6]的稳定性和方向性。

打桩过程如下：

变药量装药装置[8]把预定的液体火药量[12]通过一个防回火的单向阀[9]注入燃烧室[10]中，由电嘴[11]点燃液体火药[12]，产生的高压气体推动活塞杆[13]向下压桩[6]、向上推动动力部分[5]，动力部分[5]通过单向止动卡块[14]带着支架[4]一起向上运动，在活动部分的重量和液压阻尼装置[2]的阻力下，活动部分逐渐停止向上的运动，并下降到预备位置，液压阻尼装置[2]产生向上的阻力，以减小支架[4]下落到位时的冲击。由于桩[6]已经下沉，因此动力部分需要相对支架[4]下降一段距离，然后又可进行第二次打桩循环。充放气阀[15]与燃烧室[10]相通，可以对燃烧室[10]充气和放气。

本发明的以液体火药为动力的打桩机不仅可采用电点火及使用桩架导向，亦可采用化学点火及吊打方式工作，以下结合附图3、4、5对本发明作进一步详细说明如下：

在本实施例中这种打桩机采用吊打方式工作。在本实施例中采用了化学点火。在本实施例中液压缓冲机构由动力部分[14]下部较大的液压缸[18]、节流环[17]、能在液压缸中滑动的缓冲活塞[21]、密封件[20]、能与节流环形成节流孔的节流杆段[16]和缓冲液体构成，在动力部分[14]的下端面、缓冲活塞[21]及液压缸[18]之间形成能够产生液压缓冲力及液压打桩力的缓冲工作腔[19]。在本实施例中，打桩机的反跳部分是指除不动的支架[1]及随桩运动的活塞杆[15]等部件外的其余部分。

支架[1]为一开口圆筒形状或其它形状，由吊车吊着或由搭起的桩架吊着，它起导向作用和控制打桩方向的作用，打桩机的反跳部分可相对支架[1]滑动；[2]为用来盛装液体火药的药箱，可以用来盛放液体推进剂的各种成分；气缸套[12]的内部为燃烧室[5]，活塞帽[8]、密封环[9]可在其中滑动；变药量装药装置[3]，用于把打桩所需的液体推进剂的各种成分通过防回火单向阀[4]注入燃烧室[5]中，[10]为盛装液体的贮液箱，这种液体可以是油，或是水，或是几种成分配制而成，它的作用是冷却和作为缓冲液体；动力部分[14]内部有一个相当长的气缸；活塞杆[15]可在其中滑动，起导向作用和防止活塞杆失稳作用，其它部件通过与动力部分[14]连接而成为一体；桩[23]可以是钢管桩、混凝土桩或型钢式桩；[24]为与桩配合的导向套，在海上打桩时导向套可以做的很长很重，起防止失去稳定性及增加反跳部分重量的作用。

图4是图3中A——A剖面的视图，它表示了打桩机反跳部分落到底时燃烧室中防回火单向阀[4]、活塞帽[8]、密封环[9]、气缸套[12]、活塞杆[15]及已经注入的液体火药[7]情况。

图5是图3中B——B剖面的视图，它表示了打桩机反跳部分落到底时节流杆段[16]与节流环[17]的相对位置和节流杆段[16]的安装情况。有时为了简便，节流杆段[16]不单独作为一个零件，直接在活塞杆上车出。

现结合打桩过程对本发明作进一步的说明：

把桩[23]与桩帽[22]连接好后，吊起支架[1]，留出反跳距离，变药量装药装置[3]把预定的液体火药量通过防回火单向阀[4]注入燃烧室[5]中，由另一个点火药注入装置把一种自燃性液体推进剂成分注入燃烧室[5]，点燃燃烧室中的液体火药[7]，液体火药燃烧产生的高压气体推动活塞杆[15]向下压桩，形成第一次打桩——火药气体打桩；向上推动反跳部分向上运动，这时缓冲工作腔[19]扩大，液体从贮液箱[10]中经管[11]流入缓冲工作腔[19]中；当活塞帽[8]相对气缸套[12]滑动到排气孔[25]位置时，燃烧废气经过排气孔[25]进入消声器[13]，经过消声器[13]消声后排出，从而减少了排气噪声和冲击波；打桩机反跳部分在惯性的作用下继续向上运动，动力部分[14]的气缸长度一般要长于最大允许反跳高度，以确保活塞杆[15]、密封环[9]及活塞帽[8]在打桩时不滑出气缸外或发生碰撞；在重力的作用下反跳部分向上运动的速度逐渐减小，到达最高点后开始下落，下落返回到有液体的末段时，节流环[17]与节流杆段[16]开始起作用，缓冲工作腔[19]中的液体从节流环[17]与节流杆段[16]之间的环形节流孔流出时流速增大，使缓冲工作腔[19]中液压压力增大，这个液压压力向上作用在反跳部分上缓冲了反跳部分下落到位的碰撞，向下通过缓冲活塞[21]、活塞杆[15]、桩帽[22]等作用在桩[23]上，形成第二次打桩——液压打桩；在本实施例中，液压缓冲机构采用了随缓冲行程而改变的节流孔面积，以达到较好的缓冲效果和较均匀的打桩力，在本实施例中是通过采用变截面节流杆段[16]实现节流孔面积随着缓冲行程而改变的。如果节流杆段[16]和节流环[17]设计的好，液压缓冲力将接近一个常量并保证桩的安全。泵[6]把液体泵入动力部分[14]中气缸套[12]的外部进行冷却，以降低气缸套[12]及燃烧室内部的温度，有利于提高打桩频率和提高连续打桩次数。当反跳部分下落到位后，产生一个信号，使上面的过程又可连续进行。可以采用微机控制，人工干预的方式进行操作。当桩打稳之后，支架[1]就可放松或去掉，依靠桩[23]本身的稳定性和导向套[24]进行导向。

Claims (8)

1.一种以液体火药为动力的打桩机，它包括可变药量装药装置，动力部分，该动力部分中设有液体火药可在其内燃烧而产生压力的燃烧室，活塞杆，其上端在燃烧室内作往复运动，活塞杆下端与桩或桩帽接触，其特征在于动力部分中设有可拆卸更换的气缸套，该气缸套内部直接形成上述燃烧室，动力部分下部设有液压缓冲机构，该机构包括设于动力部分下端的液压缸，在液压缸中设有作往复运动的缓冲活塞，动力部分下端面、缓冲活塞和液压缸共同形成能产生液压缓冲力和液压打桩力的缓冲工作腔，该工作腔与节流孔连通，该孔内装有液体，该孔面积随缓冲行程而改变，该孔与贮液箱连通。

2.根据权利要求1所述的打桩机，其特征在于上述节流孔由节流杆段、节流环和动力部分内壁形成，上述节流环设于动力部分内侧，上述节流杆段设于缓冲活塞上部并可在上述节流环和动力部分内壁中作轴向往复运动。

3.根据权利要求1所述的打桩机，其特征在于上述气缸套外部设有冷却装置。

4.根据权利要求1所述的打桩机，其特征在于还包括点火电嘴，它用来点燃注入燃烧室内的液体火药。

5.根据权利要求1所述的打桩机，其特征在于还包括防回火单向阀，其分别与可变药量装药装置和燃烧室连通从而可将液体火药注入燃烧室内。

6.根据权利要求1所述的打桩机，其特征在于还包括可使燃烧废气消声后排出的消声器。

7.根据权利要求1所述的打桩机，其特征在于上述燃烧室中还可注入一种能引起燃烧室中原有液体火药燃烧的液体。

8.根据权利要求1所述的打桩机，其特征在于在上述活塞杆的上端还可安装可拆卸更换的活塞帽、密封环。

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