CN103572758A - 一种用于水中打桩的柔性密封水击锤 - Google Patents

一种用于水中打桩的柔性密封水击锤 Download PDF

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Abstract

一种用于水中打桩的柔性密封水击锤。包括通气管、液压缸支架、水击锤筒、导向块、柔性密封舱、环筋、砧座、液压缸、柔性提链、减震垫和锤头。本发明将流体力学中“水锤”效应转化为深水打桩装置，并巧妙采用了柔性系统：柔性密封舱、柔性提链和减震垫。其中柔性密封舱的应用，避免了锤头与水击锤筒间动密封问题，从而大大降低了制造成本，同时具有低能耗、低噪音、绿色环保等优点。因此本发明提供的柔性密封水击锤具有广阔的应用前景。

Description

一种用于水中打桩的柔性密封水击锤
技术领域
本发明属于桩基工程中打桩装置技术领域。
背景技术
工程上常用的打桩锤有:卷扬机落锤，但其落锤效能差；蒸汽锤，但其噪音大；柴油锤，污染严重。针对以上缺点，以上三种打桩锤很少用于海洋施工。
液压锤可以用于水下打桩，但其结构复杂，能耗大，费用高。专利CN1888328A提出概念水锤概念，但是由于采用了锤头与锤筒间动密封，所以系统对结构的尺寸精度、形位公差要求较高，难于付诸生产实践，同时锤头对液压缸冲击损坏很大，因此缺乏实践工程意义。
发明内容
本发明目的旨在克服现有技术存在的上述不足，提供一种用于水中打桩的柔性密封水击锤。
本发明提供的用于水中打桩的柔性密封水击锤，包括一个水击锤筒，水击锤筒的底部为密封安装的砧座，砧座上方的水击锤筒内安装有一个柔性密封舱（柔性密封舱壁上同时设置有一组环筋，起到骨架作用），柔性密封舱上安装有一个通气管，锤头设置在柔性密封舱上方，所述通气管的一端与柔性密封舱连通，通气管的另一端穿过锤头与水面上方的大气连通，锤头的外周设置有一组环形分布导向块，锤头通过该导向块沿水击锤筒内壁上下移动，锤头的上方与柔性提链的一端固定，柔性提链的另一端与液压缸的活塞固定，液压缸通过液压缸支架和减震垫安装在水击锤筒的上端。
本发明的优点和积极效果：
本发明将流体力学中“水锤”效应转化为深水打桩装置，并巧妙采用了柔性系统：柔性密封舱、柔性提链和减震垫。其中弹性密封舱的应用，避免了锤头与水击锤筒间动密封问题，从而大大降低了制造成本；柔性提链避免锤头对液压缸的冲击，同时本发明具有低能耗、低噪音、绿色环保等优点。因此本发明提供的柔性密封水击锤具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明柔性密封水击锤（提锤状态）内部结构示意图。
图2是本发明柔性密封水击锤（落锤状态）内部结构示意图。
图3是本发明柔性密封水击锤外部轴测图。
图中，1、通气管；2、海水；3、支架；4水击锤筒；5、导向块；6、柔性密封舱；7、环筋；8砧座；9、海/河床；10、桩管；11、锤头；12、减震垫；13、柔性提链；14、液压缸；15、空气。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，用于水中打桩的柔性密封水击锤，包括一个水击锤筒（4），水击锤筒的底部为密封安装的砧座（8），砧座上方的水击锤筒内安装有一个柔性密封舱（6），柔性密封舱壁上同时设置有一组环筋（7），柔性密封舱上安装有一个通气管（1），锤头（11）设置在柔性密封舱上方，所述通气管的一端与柔性密封舱连通，通气管的另一端穿过锤头与水面上方的大气连通，锤头的外周设置有一组环形布置的导向块（5），锤头通过该导向块沿水击锤筒内壁上下移动，锤头的上方与柔性提链（13）的一端固定，柔性提链的另一端与液压缸（14）的活塞固定，液压缸通过液压缸支架（3）和减震垫（12）安装在水击锤筒的上端。
本发明柔性密封水击锤的柔性体现在柔性提链（13）、柔性密封舱（6）和减震垫（12）上，其中柔性提链和减震垫可以有效的对液压缸减震和隔振；柔性密封舱可以有效保持锤头与砧座间柔性密封舱的密封性，从而有效的保障了锤头及水击锤筒内水进行近似自由落体运动。
柔性密封水击锤的工作过程
1、将柔性密封水击锤放置在桩管（10）上，液压缸提升锤头至设定高度，柔性密封舱体积拉伸为最大，见图1。由于柔性密封舱与水击锤筒间没有接触，从而避免了锤头与水击锤筒间的活动密封（实践中难于实现）；
2、液压缸放落锤头，见图2，由于通气管使柔性密封舱内气压接近大气压，从而使锤头及其之上的水以接近重力加速下降，从而在锤头碰到砧座瞬间使锤头和其上的水具有设定的动量/能。
3、由于锤头与砧座间产生碰撞，根据流体力学的“水锤”效应：由于水击锤筒内压力水流的惯性,产生水流冲击波,水流冲击波来回产生的力作用到砧座上，其大小：
Figure BDA0000416386840000031
其中m、v、t为水击锤筒内水的质量、最终流速和碰撞时间。从而完成有效的打桩。

Claims (2)

1.一种用于水中打桩的柔性密封水击锤，其特征在于该柔性密封水击锤包括一个水击锤筒，水击锤筒的底部为密封安装的砧座，砧座上方的水击锤筒内安装有一个柔性密封舱，柔性密封舱上安装有一个通气管，锤头设置在柔性密封舱上方,并与之密封固接，所述通气管的一端与柔性密封舱连通，通气管的另一端穿过锤头与水面上方的大气连通，锤头的外周设置有一组环形分布导向块，锤头通过该导向块沿水击锤筒内壁上下移动，锤头的上方与柔性提链的一端固定，柔性提链的另一端与液压缸的活塞固定，液压缸通过液压缸支架和减震垫安装在水击锤筒的上端。
2.根据权利要求1所述的柔性密封水击锤，其特征在于所述的柔性密封舱壁上同时设置有一组环筋。
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