CN104480936A - 薄膜式液压激振器沉拔桩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种薄膜式液压激振器沉拔桩机，包括配重、夹桩器、起吊装置和薄膜式液压激振器，薄膜式液压激振器包括柔性材料制成的薄膜、两个相互平行的刚性平板—和刚性平板二，薄膜设于刚性平板—和刚性平板二间；薄膜单独或与刚性平板—、刚性平板二共同形成有容纳液体的密闭空间；刚性平板—或刚性平板二设置有通道，密闭空间通过通道连通一个可输出方向周期性变化的液流的液压源；配重固定在刚性平板—的上面，夹桩器固定在刚性平板二的下面，桩与夹桩器固定。该种薄膜式液压激振器沉拔桩机，体积小，重量轻，成本低，振动力大，频率高，耗能少，无泄漏，无磨损，可独立调频调幅。

Description

薄膜式液压激振器沉拔桩机
技术领域
    本发明涉及一种薄膜式液压激振器沉拔桩机。
背景技术
振动沉拔桩机普遍使用机械式的或液压式的激振器。
机械式激振器的共同特征是振动力必然作用在轴承上，轴承的运转必然产生热，磨损，油脂泄漏等问题，使得润滑，密封，散热，维修，制造等非常复杂，限制了振动力和振动频率的增大。液压激振器能量利用率低，要求的制造精度高，密封复杂等使其应用受到限制。
为了获得大的振动力，不得不使用多个激振器并联，这样就产生了同步问题.多于两个激振器的并联将导致结构和控制复杂。机械式激振器不能不停机调幅，液压激振器不能独立地调频调幅。
发明内容
本发明的目的是提供一种体积小，重量轻，成本低，振动力大，频率高，耗能少，无泄漏，无磨损，可独立调频调幅的薄膜式液压激振器振动沉拔桩机。
本发明的技术解决方案是：
一种薄膜式液压激振器沉拔桩机，包括配重、夹桩器、起吊装置和薄膜式液压激振器，
薄膜式液压激振器包括柔性材料制成的薄膜、两个相互平行的刚性平板—和刚性平板二，薄膜设于刚性平板—和刚性平板二间；
薄膜单独或与刚性平板—、刚性平板二共同形成容纳液体的密闭空间；液体可通过通道进出此密闭空间，密闭空间通过通道连通液流方向周期性变化的液压源；
刚性平板—、刚性平板二相向的两面均可分为三个区域：与薄膜或液体始终接触的区域Ⅰ；与薄膜或液体始终不接触的区域Ⅱ；其它区域Ⅲ；区域Ⅰ与区域Ⅱ不连通；薄膜与刚性平板—、刚性平板二可采用粘接或用法兰螺钉固定，或仅仅接触。
进一步地，密闭空间通过通道分别连通开关阀、直流泵，电机或其它动力驱动的开关阀、直流泵的另一端均与蓄液池连通，直流泵连续地将液体从蓄液池送往密闭空间，开关阀周期性地将液体从密闭空间排向蓄液池，使密闭空间内的液体的体积、压强周期性地变化。
进一步地，液流方向周期性变化的液压源采用无单向阀的柱塞泵或采用直流泵和方向控制回路实现的装置。
进一步地，刚性平板—、刚性平板二分别安装有若干回程弹簧组，每个回程弹簧组有至少一个回程弹簧、一个螺纹杆、至少一个螺母、至少一个弹簧压板，回程弹簧的一端与刚性平板固定，弹簧压板位于回程弹簧的另一端，螺纹杆自由地穿过回程弹簧和弹簧压板及刚性平板的相应的孔，螺母安在螺纹杆上弹簧压板的另一端，使回程弹簧在任何时间都处于受压状态。
本发明的有益效果是：利用柔性薄膜在曲率半径很小时可承受较大压强的原理，用两个平行的刚性平板与不渗漏不易伸长的材料制成的柔性薄膜密封连接，薄膜与两个平板形成了一个密闭空间，经一通道向这一密闭空间注入液体，当密闭空间内的液体体积周期性变化时，半径与压强也将随之变化，这就形成了振动。该种薄膜式液压激振器沉拔桩机，体积小，重量轻，成本低，振动力大，频率高，耗能少，无泄漏，无磨损，可独立调频调幅，激振力均匀分布。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
    图2是本发明实施例薄膜与刚性平板二粘接的结构示意图；
图3是实施例薄膜与刚性平板二法兰固定的结构示意图；
图4是实施例安装回程弹簧组后的结构示意图；
图5是实施例安装另一结构的回程弹簧组后的结构示意图；
其中：1-刚性平板一，2-刚性平板二，3-薄膜，4-通道，5-螺母，6-螺纹杆，7-弹簧压板，8-回程弹簧，9-电机驱动的开关阀，10-直流泵，11-蓄液池，12-螺钉，13-法兰，14-无单向阀的柱塞泵，15-起吊装置，16-配重，17-夹桩器，18-桩。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
薄膜式激振器振动沉拔桩机由配重16、夹桩器17、起吊装置15和薄膜式液压激振器构成，如图1。薄膜式液压激振器由两个相互平行的刚性平板一1、刚性平板二2、用不渗漏不易伸长的柔性材料制成的薄膜3构成，配重16固定在刚性平板一1上方，夹桩器17固定在刚性平板二2的下方，起吊装置15与螺纹杆6固定。如图2，刚性平板一1、刚性平板二2相向的两面分别为A`面、B`面，A`面、B`面的距离很小，优选为<30mm，两刚性平板可作垂直于A`面的相对运动。
A`面、B`面可分为三个区域：
与薄膜3或液体始终接触的区域Ⅰ；
与薄膜3或液体始终不接触的区域Ⅱ；
其它区域Ⅲ。
区域Ⅰ和区域Ⅱ不连通，薄膜3仅在区域Ⅰ与刚性平板密封连接，连接的方法是粘接、法兰13压紧连接或仅仅接触而不固定，即与设有通道4的刚性平板，在非通道4区域，薄膜3与刚性平板粘接，如图2，或通过螺钉12、法兰13压紧，如图3，使薄膜3单独或与刚性平板共同形成密闭空间，而薄膜3与另一刚性平板可以部分粘接或仅仅接触而不固定，使刚性平板能够垂直于A`面运动。
两刚性平板和薄膜3形成了一个密闭的空间，液体经一通道4进出这一密闭空间，使密闭空间的液体体积和压强变化，产生刚性平板的位移和振动力。所用的液体通常是水。以上装置配上可输出方向周期性变化的液压源，即可使用。
一个可输出方向周期性变化的液流的液压源通过通道4与密闭空间连通，此液压源可以是没有单向阀的柱塞泵14，也可以是用直流泵10和方向控制回路实现的装置。
附加带有使液体的流动方向和压强周期性变化的装置，如图1所示，它包括电机驱动的开关阀9、通道4、直流泵10、蓄液池11，如图，通道4与密闭空间、开关阀、直流泵10连通，开关阀、直流泵10的另一端与蓄液池11连通，直流泵10连续地将液体从蓄液池11送往密闭空间，开关阀9周期性的将液体从密闭空间排向蓄液池11，致使密闭空间内的液体的体积和压强周期性地变化。
在两刚性平板上安装回程弹簧8组，可使刚性平板获得回程力，如图4、图5。因为液体对任一个刚性平板的作用力都是单向的，回程弹簧8组包括至少一个回程弹簧8，至少一个螺母5，至少一个弹簧压板7，一个螺纹杆6。回程弹簧8的一端与刚性平板接触，弹簧压板7位于回程弹簧8的另一端，螺纹杆6自由地穿过这些回程弹簧8、弹簧压板7及刚性平板上相应的孔，螺母5安在螺纹杆6上弹簧压板7的另一端，使回程弹簧8在任何时间均处于受压状态。
合理地设计回程弹簧8的刚度可以使系统在近共振状态工作，以达到节能的目的。图5是回程弹簧8组的结构之一，特点是系统可处于近共振状态，可节约振动力，节约能量。
实施例的一种薄膜式激振器振动沉拔桩机，利用柔性薄膜3在曲率半径很小时可承受较大压强的原理，用两个平行的刚性平板与不渗漏不易伸长的材料制成的柔性薄膜3密封连接，薄膜3的外表面分为两个区域：与刚性平板不接触的区域，与刚性平板接触的区域。
薄膜3与两个刚性平板形成一个密闭空间。经一通道4向这一密闭空间注入液体，在内部压强P的作用下，与刚性平板不接触的区域的截面是半圆，半径的最大值R略大于振幅A。薄膜3单位长度的最大应力σ=P×R。由此可见，只要A足够小，就可以满足强度要求。与刚性平板接触的区域的应力不大于与刚性平板不接触的区域的应力。当密闭空间内的液体体积周期性变化时，半径与压强也将随之变化。这就形成了振动。由于螺纹杆6传到起吊装置15上的振动力与上下质体的质量差成正比,所以，准确地配置质量就可以使传到起吊装置15的振动力几乎等于0。
使液体体积和压强周期性变化的方法：泵连续地向密闭空间注入液体，开关阀周期性地将液体排出。因为液体的作用力对刚性平板仅是单向的，回程弹簧8提供了相反方向的作用力，产生的加速度可以大于重力加速度。

Claims (4)

1.一种薄膜式液压激振器沉拔桩机，其特征在于：包括配重、夹桩器、起吊装置和薄膜式液压激振器，
薄膜式液压激振器包括柔性材料制成的薄膜、两个相互平行的刚性平板—和刚性平板二，薄膜设于刚性平板—和刚性平板二间；
薄膜单独或与刚性平板—、刚性平板二共同形成容纳液体的密闭空间；液体可通过通道进出此密闭空间，密闭空间通过通道连通液流方向周期性变化的液压源； 
刚性平板—、刚性平板二相向的两面均可分为三个区域：与薄膜或液体始终接触的区域Ⅰ；与薄膜或液体始终不接触的区域Ⅱ；其它区域Ⅲ；区域Ⅰ与区域Ⅱ不连通；薄膜与刚性平板—、刚性平板二可采用粘接或用法兰螺钉固定，或仅仅接触。
2.如权利要求1所述的薄膜式液压激振器沉拔桩机，其特征在于：密闭空间通过通道分别连通开关阀、直流泵，电机或其它动力驱动的开关阀、直流泵的另一端均与蓄液池连通，直流泵连续地将液体从蓄液池送往密闭空间，开关阀周期性地将液体从密闭空间排向蓄液池，使密闭空间内的液体的体积、压强周期性地变化。
3.如权利要求1所述的薄膜式液压激振器沉拔桩机，其特征在于：液流方向周期性变化的液压源采用无单向阀的柱塞泵或采用直流泵和方向控制回路实现的装置。
4.如权利要求2或3所述的薄膜式液压激振器沉拔桩机，其特征在于：刚性平板—、刚性平板二分别安装有若干回程弹簧组，每个回程弹簧组有至少一个回程弹簧、一个螺纹杆、至少一个螺母、至少一个弹簧压板，回程弹簧的一端与刚性平板固定，弹簧压板位于回程弹簧的另一端，螺纹杆自由地穿过回程弹簧和弹簧压板及刚性平板的相应的孔，螺母安在螺纹杆上弹簧压板的另一端，使回程弹簧在任何时间都处于受压状态。
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