CN111005909B - 一种液压锤的提升油缸及其阀块组合 - Google Patents

Abstract

一种液压锤的提升油缸及其阀块组合，包括外缸筒、内缸筒、活塞杆、下端通盖、环形油道、阀块、上部耳环、第二换向插装阀、第三换向插装阀和单向插装阀；阀块位于外缸筒和上部耳环之间；内缸筒、外缸筒置于阀块的中心凹坑和柱形凸台后予以紧固；内缸筒底部油孔有多个，将下液压腔与环形油道连通；上液压腔和下液压腔通过单向插装阀打开后实现贯通；第二换向插装阀、第三换向插装阀和单向插装阀分别安装于阀块上位于第一和第三内油道、第四和第六内油道、第二和第五内油道之间的安装位置。本发明具有打击能量大、液压油换向压力波动小、液压管路振动小、液压系统高效稳定、高压油利用率高和打桩效率高等特点。

Description

一种液压锤的提升油缸及其阀块组合

技术领域

本发明涉及一种桩基施工领域的液压打桩技术领域，特别涉及一种液压锤的提升油缸及其阀块组合。

背景技术

随着城市建设不断发展，工业和民用建筑、大型桥梁、高架道路、城际铁路和大型承重构件等基础工程中大量使用预应力混凝土管桩、高强度混凝土管桩和钢管桩，沉桩作业一般使用柴油打桩锤、静压桩机和液压打桩锤等施工设备。由于柴油打桩锤在沉桩作业时存在油烟排放污染、施工噪音高、周围振动大和作业效率低等问题，无法满足低碳环保、绿色节能等社会发展要求，在城市中心城区已经限制使用。与柴油打桩锤相比，静压桩机具有施工过程无油烟排放、施工噪音低和作业效率高等特点，在预制管桩沉桩作业中得到广泛运用；但与液压打桩锤相比，静压桩机对地耐力要求更高，与液压打桩锤具有同样沉桩能力的桩机，其质量要远远大于液压打桩锤，其接地比压要大大高于液压锤；对地表标高要求影响其施工适用性，静压桩机要求施工的预制桩必须低于地表，否则无法通过纵向和横向移动来完成整片施工区域的桩基施工，液压打桩锤作业灵活、受施工场地影响小，尤其适应桩基标高超过地表的施工要求；此外，静压桩机硬土夹层的穿透性能差，其使用静力压桩无法使预制桩穿透粉土夹层，而进入地基的下一个持力层，只能通过钻机引孔或特殊桩尖等施工措施，而液压打桩锤可利用其高效的冲击性能，有效穿透硬土夹层。因此，作为一种高效、节能、环保的桩体贯入施工机械设备，液压打桩锤将在未来的桩基础施工中得到更大的发展和推广。

现有液压打桩锤，为提高打桩质量和工作效率，一种新型大流量液压锤得到大量运用，作为核心装置的控制系统，其工作性能直接关系到打桩质量和打桩效率。由于液压锤对换向平稳性和快速性要求高，需要解决液压打桩锤工作产生的换向冲击大，导致系统故障率高，可靠性较差的技术难题。因此技术人员需要解决和攻克的技术问题是设计一种新型液压锤，适应液压锤上升过程和下落过程中液压油高速流动和及时换向的控制需要，减小控制阀切换和排油时的液压冲击，降低系统工作过程中产生的热量，提升高压油的利用率，保证液压锤的打桩过程更加平稳可靠，减少高压液压油换向时造成管路波动而产生振动和噪音，避免控制回路受到液压油压力和流量波动而造成电磁换向阀灵敏度下降，减缓对液压元件的损坏，提高液压锤的工作稳定性和施工效率。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种液压油换向平稳及时、重复打击精度高、打击效率高的液压打桩锤的提升油缸及其阀块组合，有效减少液压油换向压力波动和输油管晃动情况，进一步降低液压锤施工噪音。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种液压锤的提升油缸及其阀块组合，包括含上端法兰的外缸筒、具有底部油孔的内缸筒、活塞杆、下端通盖、位于外缸筒和内缸筒之间的环形油道、阀块、上部耳环、第二换向插装阀、单向插装阀和第三换向插装阀，其中：

阀块包括第一内油道、第二内油道、第三内油道、第四内油道、第五内油道、第六内油道、具有中心凹坑和凸台油孔的柱形凸台；

其特征在于：

所述上部耳环固装于阀块上端面的几何中心位置，该上部耳环枢轴安装于来自外部的液压锤框架体的顶端；

所述阀块的第一内油道的一端孔口连接来自外部的高压管路，它的第六内油道的一端孔口连接来自外部的低压管路；

所述阀块位于外缸筒和上部耳环之间；所述外缸筒通过其上端法兰套装于阀块下端面的柱形凸台的外圆后通过螺钉与阀块固装；所述内缸筒置于外缸筒内腔，其上端置于柱形凸台的中心凹坑内壁；所述内缸筒的底部油孔有多个，沿内缸筒的径向方向对称在下端部处，从而将下液压腔与环形油道连通；所述活塞杆通过其活塞置于内缸筒的内腔，并在其内形成上液压腔和下液压腔，该活塞杆的下端部固装来自外部的液压锤冲击锤芯；所述下端通盖穿过活塞杆后固装于外缸筒的下端部；所述上液压腔和下液压腔通过单向插装阀打开后实现贯通；

所述第三换向插装阀安装于阀块上位于第四内油道和第六内油道之间的安装位置；所述第四内油道在该阀块下端面的一端与柱形凸台的凹槽油口贯通；所述第四内油道的一端与第三内油道在阀块内贯通，它的另一端与柱形凸台的中心凹坑贯通后再与上液压腔连通；

所述第二换向插装阀安装于阀块上位于第一内油道和第三内油道之间的安装位置；所述阀块的第二内油道的一端与第一内油道在阀块内贯通，它的另一端与与柱形凸台的凸台油孔贯通后再与下液压腔连通；

所述单向插装阀安装于阀块上位于第二内油道和第五内油道之间的安装位置，该单向插装阀的开启或关闭由第二内油道和第五内油道内的液压油压力差决定；

所述第二换向插装阀和第三换向插装阀可分别通过外部控制单元开启或关闭，从而保证外部液压系统泵送的液压油在上液压腔和下液压腔之间换向及时，实现活塞杆在来自外部的液压锤框架内腔向上提升液压锤的冲击锤芯和向下助推冲击锤芯打击位于其下的外部桩体。

本发明可以是，所述阀块的凸台油孔设置二个，与之接通有二个第二内油道，其中一个第二内油道与第五内油道之间安装单向插装阀，另一个第二内油道在阀块内与第一内油道直接贯通。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、通过阀块中二组插装换向阀，由外部控制单元控制其在阀块内各个油道的接通和关闭，从而达到外部液压系统泵送的液压油高速流动和及时换向，保证液压管路中液压油流动畅通，满足提升油缸中活塞杆的高速往复运动要求，带动冲击锤芯的快速上行和下行助推打击位于其下的外部桩体，保持液压系统高效稳定，提高液压锤的作业效率。

2、通过阀块中设置的单向插装阀，实现提升油缸的上下液压腔连通后形成差动回路，当活塞杆提升至提升油缸顶部、液压油换向对其上液压腔泵送时，单向插装阀在管路内液压油压力作用下打开，活塞杆及其连接的冲击锤芯从液压系统获得加速度来提高冲击速度后打击桩体，液压锤以较小的锤芯质量、较高的冲击速度、较短的作用时间来打击桩体，有效提高液压锤的打击能力，减小控制阀切换和排油时的液压冲击，降低系统工作过程中产生的热量，提升高压油的利用率，达到轻捶重打的锤击效果，除满足一般混凝土预制桩外，尤其适合预装钢管桩锤击施工，进一步提高液压锤的桩体适用范围。

3、通过提升油缸的内外缸筒之间环形油道上方设置的二个内油道，有效提高外部液压系统泵送液压油进入提升油缸的下液压腔的流量和速度，进一步提高液压锤的作业效率。

附图说明

图1是本发明液压锤的提升油缸及其阀块组合的结构示意图；

图2是图1中E-E向剖视图；

图3是图1的左视图；

图4是图3中F-F向剖视图；

图5是图3中G-G向剖视图；

图6是图3的左视图；

图7是图6的左视图；

图8是图7中H-H向剖视图；

图9是图3中A-A向剖视图；

图10是图7中C-C向剖视图；

图11是图1的俯视图；

图12是图1的仰视图；

图13是图2中M部局部放大图；

图14是图8中N部局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种液压锤的提升油缸及其阀块组合，包括含上端法兰331的外缸筒33、具有底部油孔301的内缸筒30、活塞杆31、下端通盖37、位于外缸筒和内缸筒之间的环形油道35、阀块32、上部耳环36、第二换向插装阀7、单向插装阀8和第三换向插装阀9，阀块32包括第一内油道321、第二内油道322、第三内油道323、第四内油道324、第五内油道325、第六内油道326、具有中心凹坑3272和凸台油孔3271的柱形凸台327；其中：

所述上部耳环36固装于阀块32上端面的几何中心位置，该上部耳环枢轴安装于来自外部的液压锤框架体的顶端。

所述阀块32的第一内油道321的一端孔口连接来自外部的高压管路，它的第六内油道326的一端孔口连接来自外部的低压管路。

所述阀块32位于外缸筒33和上部耳环36之间；所述外缸筒33通过其上端法兰331套装于阀块32下端面的柱形凸台327的外圆后通过螺钉与阀块32固装；所述内缸筒30置于外缸筒33内腔，其上端置于柱形凸台327的中心凹坑3272内壁；所述内缸筒30的底部油孔301有多个，沿内缸筒30的径向方向对称在下端部处，从而将下液压腔304与环形油道35连通；所述活塞杆31通过其活塞311置于内缸筒30的内腔，并在其内形成上液压腔303和下液压腔304，该活塞杆的下端部固装来自外部的液压锤冲击锤芯；所述下端通盖37穿过活塞杆31后固装于外缸筒33的下端部；所述上液压腔303和下液压腔304通过单向插装阀8打开后实现贯通。

所述第三换向插装阀9安装于阀块32上位于第四内油道324和第六内油道326之间的安装位置；所述第四内油道324的一端与第三内油道323在阀块32内贯通，它的另一端与与柱形凸台327的中心凹坑3272贯通后再与上液压腔303连通。

所述第二换向插装阀7安装于阀块32上位于第一内油道321和第三内油道323之间的安装位置；所述阀块32的第二内油道322的一端与第一内油道321在阀块32内贯通，它的另一端与柱形凸台327的凸台油孔3271贯通后再与下液压腔304连通。所述阀块32的凸台油孔3271设置二个，与之接通有二个第二内油道322，其中一个第二内油道322与第五内油道325之间安装单向插装阀8，另一个第二内油道322在阀块32内与第一内油道321直接贯通。在提升油缸的活塞杆上行提升液压锤的冲击锤芯时，有效提高外部液压系统泵送液压油进入提升油缸的下液压腔的流量和速度，进一步提高液压锤的作业效率。

所述单向插装阀8安装于阀块32上位于第二内油道322和第五内油道325之间的安装位置，该单向插装阀的开启或关闭由第二内油道322和第五内油道325内的液压油压力差决定。当活塞杆31提升至液压锤的提升油缸顶部、液压油换向对上液压腔303泵送液压油时，该单向插装阀在管路内液压油压力作用下打开，这样，活塞杆31及其下部连接的外部冲击锤芯从液压系统获得加速度来提高冲击速度后打击外部桩体，液压锤就以较小的锤芯质量、较高的冲击速度、较短的作用时间来打击外部桩体，有效提高液压锤的打击能力，降低系统工作过程中产生的热量，提升高压油的利用率，达到轻捶重打的锤击效果。

所述第二换向插装阀7和第三换向插装阀9可分别通过外部控制单元开启或关闭，从而保证外部液压系统泵送的液压油在上液压腔303和下液压腔304之间换向及时，实现活塞杆31在来自外部的液压锤框架内腔向上提升液压锤的冲击锤芯和向下助推冲击锤芯打击位于其下的外部桩体。

本发明的液压锤的提升油缸及其阀块组合由外部控制单元控制电磁换向阀在通电和非通电状态之间切换，实现各个插装阀在阀块内各个油道之间接通和关闭，从而达到液压油实现高速流动和及时换向，保证液压管路中液压油流动畅通，满足活塞杆的高速往复运动要求，带动冲击锤芯的快速上行和下行助推打击位于其下的外部桩体，保持液压系统高效稳定，提高液压锤的作业效率。此外，本发明实现提升油缸的上下液压腔连通后形成差动回路，当活塞杆提升至提升油缸顶部、液压油换向对其上液压腔泵送时，单向插装阀在管路内液压油压力作用下打开，活塞杆及其连接的冲击锤芯从液压系统获得加速度来提高冲击速度后打击桩体，液压锤以较小的锤芯质量、较高的冲击速度、较短的作用时间来打击桩体，有效提高液压锤的打击能力，减小控制阀切换和排油时的液压冲击，降低系统工作过程中产生的热量，提升高压油的利用率，达到轻捶重打的锤击效果，除满足一般混凝土预制桩外，尤其适合预装钢管桩锤击施工，进一步提高液压锤的桩体适用范围。

Claims (2)

1.一种液压锤的提升油缸及其阀块组合，包括含上端法兰（331）的外缸筒（33）、具有底部油孔（301）的内缸筒（30）、活塞杆（31）、下端通盖（37）、位于外缸筒和内缸筒之间的环形油道（35）、阀块（32）、上部耳环（36）、第二换向插装阀（7）、单向插装阀（8）和第三换向插装阀（9），其中：

阀块（32）包括第一内油道（321）、第二内油道（322）、第三内油道（323）、第四内油道（324）、第五内油道（325）、第六内油道（326）、具有中心凹坑（3272）和凸台油孔（3271）的柱形凸台（327）；

其特征在于：

所述上部耳环（36）固装于阀块（32）上端面的几何中心位置，该上部耳环枢轴安装于来自外部的液压锤框架体的顶端；

所述阀块（32）的第一内油道（321）的一端孔口连接来自外部的高压管路，它的第六内油道（326）的一端孔口连接来自外部的低压管路；

所述阀块（32）位于外缸筒（33）和上部耳环（36）之间；所述外缸筒（33）通过其上端法兰（331）套装于阀块（32）下端面的柱形凸台（327）的外圆后通过螺钉与阀块（32）固装；所述内缸筒（30）置于外缸筒（33）内腔，其上端置于柱形凸台（327）的中心凹坑（3272）内壁；所述内缸筒（30）的底部油孔（301）有多个，沿内缸筒（30）的径向方向对称在下端部处，从而将下液压腔（304）与环形油道（35）连通；所述活塞杆（31）通过其活塞（311）置于内缸筒（30）的内腔，并在其内形成上液压腔（303）和下液压腔（304），该活塞杆的下端部固装来自外部的液压锤冲击锤芯；所述下端通盖（37）穿过活塞杆（31）后固装于外缸筒（33）的下端部；所述上液压腔（303）和下液压腔（304）通过单向插装阀（8）打开后实现贯通；

所述第三换向插装阀（9）安装于阀块（32）上位于第四内油道（324）和第六内油道（326）之间的安装位置；所述第四内油道（324）的一端与第三内油道（323）在阀块（32）内贯通，它的另一端与柱形凸台（327）的中心凹坑（3272）贯通后再与上液压腔（303）连通；

所述第二换向插装阀（7）安装于阀块（32）上位于第一内油道（321）和第三内油道（323）之间的安装位置；所述阀块（32）的第二内油道（322）的一端与第一内油道（321）在阀块（32）内贯通，它的另一端与柱形凸台（327）的凸台油孔（3271）贯通后再与下液压腔（304）连通；

所述单向插装阀（8）安装于阀块（32）上位于第二内油道（322）和第五内油道（325）之间的安装位置，该单向插装阀的开启或关闭由第二内油道（322）和第五内油道（325）内的液压油压力差决定；

所述第二换向插装阀（7）和第三换向插装阀（9）可分别通过外部控制单元开启或关闭，从而保证外部液压系统泵送的液压油在上液压腔（303）和下液压腔（304）之间换向及时，实现活塞杆（31）在来自外部的液压锤框架内腔向上提升液压锤的冲击锤芯和向下助推冲击锤芯打击位于其下的外部桩体。

2.根据权利要求1所述的液压锤的提升油缸及其阀块组合，其特征在于所述阀块（32）的凸台油孔（3271）设置二个，与之接通有二个第二内油道（322），其中一个第二内油道（322）与第五内油道（325）之间安装单向插装阀（8），另一个第二内油道（322）在阀块（32）内与第一内油道（321）直接贯通。