CN103758129A - 一种柴油锤强制换气及冷却散热装置 - Google Patents

Abstract

一种柴油锤强制换气及冷却散热装置，包括多组环形喷淋管、柴油锤、接近开关、多组喷气管、空压机、二位三通电磁阀、气液混合器、供水系统和电控开关；多组环形喷淋管沿柴油锤的垂直方向等距离布置在其燃烧室外壁上，以形成自上而下、互相平行的喷淋管层；多组环形喷淋管的喷嘴能以设定压力将气液混合物呈扇面形交叉状喷射其上，并形成一个雾化喷淋冷却散热带。多组喷气管的喷气头沿柴油锤的径向方向对称布置在其气缸缸壁上，且位于下活塞上端面；所述接近开关固装于气缸缸壁上且与排气孔处于同一高度位置，通过信号线连接到电控开关。本发明能有效改善柴油锤燃烧室的散热和冷却条件，实现柴油锤强制换气，进一步提高工作可靠性和延长使用寿命。

Description

一种柴油锤强制换气及冷却散热装置

技术领域

本发明涉及一种柴油锤，更具体地说，涉及一种用于大型海上桩基施工的柴油锤强制换气及冷却散热装置。

背景技术

目前，在外海筑港、人工岛建设、海上风电场、跨海大桥和海上石油平台等大型建设工程的桩基施工中，由于大吨位柴油锤具有打击能量大、操作简单、维护方便、作业效率高和性价比高等特点，仍然得到广泛运用。随着海洋工程项目的不断推进，对大型海上工程建设项目的桩基施工提出了更高的承载能力要求，桩基施工采用了桩径更大的钢管桩，而沉桩深度趋向更深发展，目前沉桩桩径已达到Φ1.6m、Φ1.8m、2.0m、Φ2.2m及Φ2.5m，而沉桩深度向60m、70m、80m和100m发展，因此，市场上对打击能量在830kNm以上的超大吨位柴油锤的需求进一步增加。这样，若采用风冷式柴油锤，在沉桩作业过程中柴油在燃烧室内爆炸使燃烧室外壁产生的温度一般将达到300℃以上，此时仅依靠柴油锤自身的燃烧室散热系统已无法及时将柴油燃烧爆炸后所产生的热量排放，使柴油锤在工作过程中始终得不到充分冷却和散热，影响柴油锤的工作性能。随着柴油锤工作时间的不断延长，会造成柴油锤的冲击体（即上活塞）受热膨胀而被咬死在柴油锤气缸内，同时柴油锤的气缸也因得不到及时有效的冷却和散热造成断裂，从而引起柴油锤熄火停工和柴油锤的严重损伤，影响桩基工程的施工进度和作业效率，同时，大大降低柴油锤的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术中存在的不足，提供一种能使柴油锤强制换气、有效冷却、充分散热、提高工作可靠性和延长使用寿命的柴油锤强制换气及冷却散热装置。

本发明通过以下技术方案来实现： 

一种柴油锤强制换气及冷却散热装置，包括：

多组环形喷淋管，每组环形喷淋管包括环形管、喷嘴、进水接头；

柴油锤，包括气缸、上活塞、位于气缸内腔下部的下活塞、燃烧室和排气孔；

多组喷气管，每组喷气管包括喷气头、单向阀和喷气管路；

接近开关；空压机；二位三通电磁阀；气液混合器；分流器；供水系统；电控开关和指示灯；

其特征在于：

所述接近开关固装于柴油锤的气缸的缸壁上且与排气孔和气缸内腔之间相交线处于同一高度位置，其一端的感应头位于气缸内壁并处在上活塞上下运动可感应的位置，而其另一端通过信号线连接到电控开关；所述电控开关通过控制线与二位三通电磁阀的电磁线圈接通，该控制线上则连接有能显示上活塞运动方向的指示灯；

所述喷气管为2-16组，它们的喷气头沿柴油锤的径向方向对称布置在气缸缸壁上，且位于下活塞上端面的上方；所述喷气头的一端为出气口，它位于气缸内壁，另一端通过喷气管路连接到分流块的出气口；

所述空压机通过进气管连接到二位三通电磁阀的进口端，该二位三通电磁阀的二个出口端分别连接第一气管和第二气管；所述第一气管与分流块连接；所述第二气管与气液混合器的进气口连接，该气液混合器的进水口通过进水管与供水系统连接；所述气液混合器的出口端通过第一出水管与分流器连接，该分流器的各个分流管分别连接到位于各组环形喷淋管的环形管外侧的进水接头上；

所述多组环形喷淋管的环形管沿柴油锤的垂直方向等距离布置在其燃烧室的外壁上，以形成自上而下、互相平行的喷淋管层；所述喷嘴沿环形喷淋管的几何中心径向均布，且相邻喷淋管层的环形喷淋管上的喷嘴在径向位置是错位布置的。

本发明可以是，所述每组环形喷淋管由二个弧形空心管通过直通接头连接而成。

本发明还可以是，所述每组环形喷淋管的环形管通过支架套装在与燃烧室外壁保持一定距离的同心圆位置；所述支架通过长螺杆支撑固装在燃烧室外壁上，该支架还设有沿柴油锤的垂直方向等距离布置、与环形喷淋管的组的数量相对应的凹槽，从而形成自下而上的支架层；所述每组环形喷淋管的环形管通过夹箍固定在每一支架层的凹槽内。

本发明还可以是，所述柴油锤还包括吊笼，所述每组环形喷淋管的环形管通过支架固装于用来安装柴油锤的吊笼的笼体内；所述支架的一侧通过螺栓固定在吊笼笼体内桁架结构的各连接构件上，该支架的另一侧设有沿吊笼的垂直方向等距离布置和与环形喷淋管的组的数量相对应的凹槽，从而形成自下而上的支架层；所述每组环形喷淋管的环形管通过夹箍固定在每一支架层的凹槽内。

本发明还可以是，所述喷嘴的端部切削成锥形，所述喷嘴的喷射孔有多个，一个喷射孔为设置在其中心的中心喷射孔，其余喷射孔为围绕中心均布在其端部锥形面上的锥面喷射孔。

本发明还可以是，所述喷嘴的锥面喷射孔相对于喷嘴中心是倾斜的，其中心线与喷嘴的中心之间的夹角α=40～70°，中心喷射孔和锥面喷射孔的直径均为Φ，Φ=0.25～0.55mm。

本发明还可以是，所述第一气管、第二气管和喷气管路采用耐高温、耐高压和阻燃性材质制成。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明柴油锤强制换气及冷却散热装置作进一步描述：

图1为本发明柴油锤强制换气及冷却散热装置实施例1的结构示意图；

图2为图1中C-C剖视图；

图3为本发明柴油锤强制换气及冷却散热装置实施例2的结构示意图；

图4为图3中A-A剖视图；

图5为图1和图3中的H部局部放大图；

图6为图2和图4中B-B局部剖视图；

图7为图6的G向视图；

图8为图1和图3中柴油锤剖视结构示意图；

图9为图8中F-F剖视图。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2、5、6、7、8和9所示，一种柴油锤强制换气及冷却散热装置，包括：多组环形喷淋管1，每组环形喷淋管1包括环形管11、喷嘴13、进水接头14；柴油锤2，包括气缸21、上活塞22、位于气缸21内腔下部的下活塞23、燃烧室24和排气孔25；多组喷气管4，每组喷气管4包括喷气头41、喷气管路43；接近开关3；空压机5；二位三通电磁阀6；气液混合器7；供水系统9；电控开关10和指示灯100；其特征在于：所述接近开关3固装于柴油锤2的气缸21的缸壁上且与排气孔25和气缸21内腔之间相交线处于同一高度位置，其感应头位于气缸21内壁并处在上活塞22上下运动可感应的位置，，而其另一端通过信号线31连接到电控开关10；所述电控开关10通过控制线101与二位三通电磁阀6的电磁线圈连接，该控制线101上则连接有能显示上活塞22运动方向的指示灯100；所述喷气管4为2-16组，它们的喷气头41沿柴油锤2的径向方向对称布置在气缸21缸壁上，且位于下活塞23的上端面位置；所述喷气头41的一端为出气口，它位于气缸21内壁，另一端通过喷气管路43连接到分流块66的出气口；所述空压机5通过进气管51连接到二位三通电磁阀6的进口端，该二位三通电磁阀6的二个出口端分别连接第一气管61和第二气管62；所述第一气管61与分流块66连接；所述第二气管62与气液混合器7的进气口71连接，该气液混合器7的进水口72通过进水管721与供水系统9连接；所述气液混合器7的出口端73通过第一出水管731与分流器8连接，该分流器8的各个分流管81分别连接到位于各组环形喷淋管1的环形管11外侧的进水接头14上；所述多组环形喷淋管1的环形管11沿柴油锤2的垂直方向等距离布置在其燃烧室24的外壁上，以形成自上而下、互相平行的喷淋管层；所述喷嘴23沿环形喷淋管的几何中心径向均布，且相邻喷淋管层的环形喷淋管1上的喷嘴13在径向位置是错位布置的；所述每组环形喷淋管1由二个弧形空心管17通过直通接头18连接而成；所述每组环形喷淋管1的环形管11通过支架12套装在与燃烧室24外壁保持一定距离的同心圆位置；所述支架12通过长螺杆124支撑固装在燃烧室24外壁上，该支架12还设有沿柴油锤2的垂直方向等距离布置、与环形喷淋管1的组的数量相对应的凹槽121，从而形成自下而上的支架层；所述每组环形喷淋管1的环形管11通过夹箍固定在每一支架层的凹槽121内；所述喷嘴13的端部切削成锥形，所述喷嘴13的喷射孔131有多个，一个喷射孔为设置在其中心的中心喷射孔131，其余喷射孔为围绕中心均布在其端部锥形面132上的锥面喷射孔131’；所述喷嘴13的锥面喷射孔131’相对于喷嘴13中心是倾斜的，其中心线与喷嘴13的中心之间的夹角α=40～70°，中心喷射孔131和锥面喷射孔131’的直径均为Φ，Φ=0.25～0.55mm；所述第一气管61、第二气管62和喷气管路43采用耐高温、耐高压和阻燃性材质制成；所述电控开关10将接近开关3的感应头所采集的上活塞22上下运动的位移信号，通过控制线101传递至二位三通电磁阀6的电磁线圈，且在指示灯100上进行显示。

采用柴油锤采用安装于打桩船桩架上方式进行海上桩基的钢管桩沉桩作业时，根据柴油锤2的燃烧室长度和周长确定所需设置的环形喷淋管1的组数及喷嘴13的数量，将各组环形喷淋管1的环形管11用夹箍固定在支架12的各个弧形凹槽121内，并用长螺杆124将支架12支撑固装在燃烧室24外壁上。利用打桩船桩架的卷扬机将柴油锤2的导向板安装于桩架立柱的导轨内安装位置，再将整个柴油锤2就位于钢管桩上的桩帽上。在各组环形喷淋管1的进水接头14处通过各个分流管81连接到分流器8上，并使分流器8与第一出水管731接通，第一出水管731、第二气管62妥善连接到气液混合器7，将供水系统9与气液混合器7接通；将接近开关3通过信号线31与电控开关10连接妥当，并通过控制线101将指示灯100、二位三通电磁阀6的电磁线圈与电控开关10连接好；将位于柴油锤2的气缸21缸壁上的喷气头41通过喷气管路43与分流块66连接好，分流块66则通过第一气管61与二位三通电磁阀6连接。当柴油锤的上活塞22处于自由落体下降撞击下活塞23时，接近开关3将采集的感应信号传递至电控开关10，由电控开关10转换后控制二位三通电磁阀6处于右位同时将第二气管62打开，由空压机5泵送的设定压力的空气与供水系统9提供的设定压力的水进入气液混合器7，该气液混合器7产生的气液混合物经过分流器8、各组环形喷淋管1，最后通过各个喷嘴13端部的中心喷射孔131和锥形喷射孔131’以0.3～0.5 MPa的压力呈扇面形交叉状喷射在柴油锤2的燃烧室24外壁上，并形成一个能覆盖燃烧室外壁21雾化喷淋冷却散热带；当所述上活塞22撞击下活塞23后向上跳起时，接近开关3将采集的感应信号传递至电控开关10，由电控开关10转换后控制二位三通电磁阀6处于左位同时将第一气管61打开，由空压机5泵送的设定压力的新鲜空气经过分流块66、各组喷气管4的喷气管43，最后通过喷气头41将设定压力的新鲜空气强制吹入柴油锤2的燃烧室24内，便于上活塞22在燃烧室24内燃烧爆炸后残余的高温废气从排气孔25彻底排出。

实施例2：

如图3、4、5、6、7、8和9所示，一种柴油锤强制换气及冷却散热装置，包括：多组环形喷淋管1，每组环形喷淋管1包括环形管11、喷嘴13、进水接头14；柴油锤2，包括气缸21、上活塞22、位于气缸21内腔下部的下活塞23、燃烧室24和排气孔25；多组喷气管4，每组喷气管4包括喷气头41、喷气管路43；接近开关3；空压机5；二位三通电磁阀6；气液混合器7；供水系统9；电控开关10和指示灯100；其特征在于：所述接近开关3固装于柴油锤2的气缸21的缸壁上且与排气孔25和气缸21内腔之间相交线处于同一高度位置，其一端的感应头位于气缸21内壁并处在上活塞22上下运动可感应的位置，而其另一端通过信号线31连接到电控开关10；所述电控开关10通过控制线101与二位三通电磁阀6的电磁线圈连接，该控制线101上则连接有能显示上活塞22运动方向的指示灯100；所述喷气管4为2-16组，它们的喷气头41沿柴油锤2的径向方向对称布置在气缸21缸壁上，且位于下活塞23上端面的上方；所述喷气头41的一端为出气口，它位于气缸21内壁，另一端通过喷气管路43连接到分流块66上；所述空压机5通过进气管51连接到二位三通电磁阀6的进口端，该二位三通电磁阀6的二个出口端分别连接第一气管61和第二气管62；所述第一气管61与分流块66连接，该分流块66的各个第一支气管63分别与各组喷气管4连接；所述第二气管62与气液混合器7的进气口71连接，该气液混合器7的进水口72通过进水管721与供水系统9连接；所述气液混合器7的出口端73通过第一出水管731与分流器8连接，该分流器8的各个分流管81分别连接到位于各组环形喷淋管1的环形管11外侧的进水接头14上；所述多组环形喷淋管1的环形管11沿柴油锤2的垂直方向等距离布置在其燃烧室24的外壁上，以形成自上而下、互相平行的喷淋管层；所述喷嘴23沿环形喷淋管的几何中心径向均布，且相邻喷淋管层的环形喷淋管1上的喷嘴13在径向位置是错位布置的；所述每组环形喷淋管1由二个弧形空心管17通过直通接头18连接而成；所述柴油锤还包括吊笼70，所述每组环形喷淋管1的环形管11通过支架12固装于用来安装柴油锤2的吊笼70的笼体内；所述支架12的一侧通过螺栓固定在吊笼70笼体内桁架结构的各连接构件上，该支架12的另一侧设有沿吊笼70的垂直方向等距离布置和与环形喷淋管1的组的数量相对应的凹槽121，从而形成自下而上的支架层；所述每组环形喷淋管1通过夹箍固定在每一支架层的凹槽121内；所述喷嘴13的端部切削成锥形，所述喷嘴13的喷射孔131有多个，一个喷射孔为设置在其中心的中心喷射孔131，其余喷射孔为围绕中心均布在其端部锥形面132上的锥面喷射孔131’；所述喷嘴13的锥面喷射孔131’相对于喷嘴13中心是倾斜的，其中心线与喷嘴13的中心之间的夹角α=40～70°，中心喷射孔131和锥面喷射孔131’的直径均为Φ，Φ=0.25～0.55mm；所述第一气管61、第二气管62和喷气管路43采用耐高温、耐高压和阻燃性材质制成；所述电控开关10将接近开关3的感应头所采集的上活塞22上下运动的位移信号，通过控制线101传递至二位三通电磁阀6的电磁线圈，且在指示灯100上进行显示。

当柴油锤采用悬挂吊笼方式进行海上桩基的钢管桩沉桩作业时，利用打桩船的起重设备将柴油锤2固装于吊笼70笼体内安装位置后，再将整个吊笼7通过桩帽就位于所需沉桩的钢管桩上。根据柴油锤2的燃烧室长度和周长确定所需设置的环形喷淋管1的组数及喷嘴13的数量，再将各组环形喷淋管1的环形管11用夹箍固定在支架12的各个弧形凹槽121内。在各组环形喷淋管1的进水接头14处通过各个分流管81连接到分流器8上，并使分流器8与第一出水管731接通，第一出水管731、第二气管62妥善连接到气液混合器7，将供水系统9与气液混合器7接通；将接近开关3通过信号线31与电控开关10连接妥当，并通过控制线101将指示灯100、二位三通电磁阀6与电控开关10连接好；将位于柴油锤2的气缸21缸壁上的喷气头41通过喷气管路43与分流块66连接好，分流块66则通过第一气管61与二位三通电磁阀6连接。当柴油锤的上活塞22处于自由落体下降撞击下活塞23时，接近开关3将采集的感应信号传递至电控开关10，由电控开关10转换后控制二位三通电磁阀6处于右位同时将第二气管62打开，由空压机5泵送的设定压力的空气与供水系统9提供的设定压力的水进入气液混合器7，由气液混合器7产生的气液混合物经过分流器8、各组环形喷淋管1，最后通过各个喷嘴13端部的中心喷射孔131和锥形喷射孔131’以0.3～0.5 MPa的压力呈扇面形交叉状喷射在柴油锤2的燃烧室24外壁上，并形成一个能覆盖燃烧室外壁21雾化喷淋冷却散热带；当所述上活塞22撞击下活塞23后向上跳起时，接近开关3将采集的感应信号传递至电控开关10，由电控开关10转换后控制二位三通电磁阀6处于左位同时将第一气管61打开，由空压机5泵送的设定压力的新鲜空气经过分流块66、各组喷气管4的喷气管43，最后通过喷气头41将设定压力的新鲜空气强制压入柴油锤2的燃烧室24内，便于上活塞22在燃烧室24内燃烧爆炸后残余的高温废气从排气孔25彻底排出。

本发明能有效降低柴油锤的燃烧室温度，使其实现强制换气，确保柴油锤得到有效冷却和充分散热，提高工作可靠性和延长使用寿命，进一步提高大型桩基工程的施工效率。

Claims (7)

1.一种柴油锤强制换气及冷却散热装置，包括：

多组环形喷淋管（1），每组环形喷淋管（1）包括环形管（11）、喷嘴（13）、进水接头（14）；

柴油锤（2），包括气缸（21）、上活塞（22）、位于气缸（21）内腔下部的下活塞（23）、燃烧室（24）和排气孔（25）；

多组喷气管（4），每组喷气管（4）包括喷气头（41）、喷气管路（43）；

接近开关（3）；空压机（5）；二位三通电磁阀（6）；气液混合器（7）；分流器（8）、供水系统（9）；电控开关（10）和指示灯（100）；

其特征在于：

所述接近开关（3）固装于柴油锤（2）的气缸（21）的缸壁上且与排气孔（25）和气缸（21）内腔之间相交线处于同一高度位置，其一端的感应头位于气缸（21）内壁并处在上活塞（22）上下运动可感应的位置，而其另一端通过信号线（31）连接到电控开关（10）；所述电控开关（10）通过控制线（101）与二位三通电磁阀（6）的电磁线圈连接，该控制线（101）上则连接有能显示上活塞（22）运动方向的指示灯（100）；

所述喷气管（4）为2-16组，它们的喷气头（41）沿柴油锤（2）的径向方向对称布置在其气缸（21）缸壁上，且位于下活塞（23）上端面的上方；所述喷气头（41）一端为出气口，它位于气缸（21）内壁，另一端连通过喷气管路（43）连接到分流块（66）的出气口；

所述空压机（5）通过进气管连接到二位三通电磁阀（6）的进口端，该二位三通电磁阀（6）的二个出口端分别连接第一气管（61）和第二气管（62）；所述第一气管（61）与分流块（66）连接；所述第二气管（62）与气液混合器（7）的进气口（71）连接，该气液混合器（7）的进水口（72）通过进水管（721）与供水系统（9）连接；所述气液混合器（7）的出口端（73）通过第一出水管（731）与分流器（8）连接，该分流器（8）的各个分流管（81）分别连接到位于各组环形喷淋管（1）的环形管（11）外侧的进水接头（14）上；

所述多组环形喷淋管（1）的环形管（11）沿柴油锤（2）的垂直方向等距离布置在其燃烧室（24）的外壁上，以形成自上而下、互相平行的喷淋管层；所述喷嘴（23）沿环形喷淋管的几何中心径向均布，且相邻喷淋管层的环形喷淋管（1）上的喷嘴（13）在径向位置是错位布置的。

2.根据权利要求1所述的柴油锤强制换气及冷却散热装置，其特征在于所述每组环形喷淋管（1）由二个弧形空心管（17）通过直通接头（18）连接而成。

3.根据权利要求1或2所述的柴油锤强制换气及冷却散热装置，其特征在于所述每组环形喷淋管（1）的环形管（11）通过支架（12）套装在与燃烧室（24）外壁保持一定距离的同心圆位置；所述支架（12）通过长螺杆（124）支撑固装在燃烧室（24）外壁上，该支架（12）还设有沿柴油锤（2）的垂直方向等距离布置、与环形喷淋管（1）的组的数量相对应的凹槽（121），从而形成自下而上的支架层；所述每组环形喷淋管（1）的环形管（11）通过夹箍固定在每一支架层的凹槽（121）内。

4.根据权利要求1或2所述的柴油锤强制换气及冷却散热装置，其特征在于所述柴油锤（2）还包括吊笼（70），所述每组环形喷淋管（1）的环形管（11）通过支架（12）固装于用来安装柴油锤（2）的吊笼（70）的笼体内；所述支架（12）的一侧通过螺栓固定在吊笼（70）笼体内桁架结构的各连接构件上，该支架（12）的另一侧设有沿吊笼（70）的垂直方向等距离布置和与环形喷淋管（1）的组的数量相对应的凹槽（121），从而形成自下而上的支架层；所述每组环形喷淋管（1）的环形管（11）通过夹箍固定在每一支架层的凹槽（121）内。

5.根据权利要求1所述的柴油锤强制换气及冷却散热装置，其特征在于所述喷嘴（13）的端部切削成锥形，所述喷嘴（13）的喷射孔（131）有多个，一个喷射孔为设置在其中心的中心喷射孔（131），其余喷射孔为围绕中心均布在其端部锥形面（132）上的锥面喷射孔（131’）。

6.根据权利要求1或5所述的柴油锤强制换气及冷却散热装置，其特征在于所述喷嘴（13）的锥面喷射孔（131’）相对于喷嘴（13）中心是倾斜的，其中心线与喷嘴（13）的中心之间的夹角α=40～70°，中心喷射孔（131）和锥面喷射孔（131’）的直径均为Φ，Φ=0.25～0.55mm。

7.根据权利要求1所述的柴油锤强制换气及冷却散热装置，其特征在于所述第一气管（61）、第二气管（62）和喷气管路（43）采用耐高温、耐高压和阻燃性材质制成。

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