CN114059539B - 一种具有自备固体燃料的打桩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自备固体燃料的打桩装置，包括连续冲击力提供装置和中空容器(10)，所述连续冲击力提供装置的外壳(1)固定连接在所述中空容器的底部，中空容器内部能够容纳增加桩锤重量的液体(11)，外壳内部设置有控制器(9)和多个燃烧室(2)，每个燃烧室内部设有固体燃料(4)和用于引燃所述固体燃料的电点火器(5)；所述控制器集成有无线通讯模块，能够接收外部指令并连续控制多个燃烧室内部的电点火器为固体燃料点火。本发明的控制器、点火器、固体燃料集成在打桩装置的内部，对温度不敏感，不受其他环境条件影响，不需要后期维护；燃烧室与外界隔绝，装置燃爆过程中产生的噪声与空气、水等易于传播的介质隔离，解决了噪声污染问题。

Description

一种具有自备固体燃料的打桩装置

技术领域

本发明涉及在海洋、湖泊等地面上打桩的设备，具体为一种具有自备固体燃料的打桩装置。

背景技术

现有的风力发电机以桩为基础进行安装。目前风电桩的安装依赖于液压打桩机，大型液压打桩机更多依赖进口。液压打桩机的夯锤在锤击时产生的噪声污染非常严重，可能会对海洋或湖泊生物造成严重的伤害。

针对上述问题，中国专利CN105518219B中公布了一种通过气体燃料燃烧膨胀做功及介质回落撞击做功的打桩机，多个桩可以大体上同步被驱动，这对海洋生物特别有利，海洋生物暴露于打桩所产生的噪音危害更短的时间。

但是在该已公布的打桩机中，仅考虑到利用“水锤”效应打桩解决噪声污染问题，但打桩机本身结构复杂，且气体燃料燃烧过程不受控制，其构成燃烧空间的构件在使用期间易出现变形、破损问题，更换维护困难。受环境条件的影响，泄漏、破损等不可控因素会导致气体燃料贮存、使用存在较高的安全风险。

基于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供了一种具有自备固体燃料的打桩装置，使用固体燃料提供直接动力，固体燃料直接集成到打桩装置内部空间或以气体发生器的形式安装在打桩装置上，本发明具有高可靠、免维护特点，解决现有气体燃料或者液体燃料打桩装置存在的维护困难问题，提高了打桩装置的安全性。

本发明提供如下技术方案：

一种具有自备固体燃料的打桩装置，包括连续冲击力提供装置和中空容器，所述连续冲击力提供装置的外壳固定连接在所述中空容器的底部，中空容器内部能够容纳增加桩锤重量的液体；外壳内部设置有控制器和多个燃烧室，每个燃烧室内部设有固体燃料和用于引燃所述固体燃料的电点火器；所述控制器集成有无线通讯模块，能够接收外部指令并连续控制多个燃烧室内部的电点火器为固体燃料点火。

进一步的，所述连续冲击力提供装置包括外壳、燃烧室、药盒或气体发生器、电点火器、爆破膜片、防护板和控制器，多个燃烧室均匀排列在偏离所述外壳中心的位置，每个燃烧室与设置在外壳中心部位的导流装置被防护板隔离开来；每个燃烧室内部都安装有填充了固体燃料的药盒或气体发生器，所述药盒或气体发生器的上部设置有爆破膜片，在爆破膜片上部安装有防护板；所述电点火器设置在所述药盒或气体发生器的下部，电点火器与固体燃料电连接；控制器设置在燃烧室的外部，控制器与所述电点火器电连接。

进一步的，所述导流装置包括外壳顶板中心的导流孔、在导流孔的孔壁上均匀开设的多个泄压孔以及气压传导腔，所述导流孔通过泄压孔与气压传导腔连通。

进一步的，所述气压传导腔为所述导流孔的孔壁外侧、外壳的外壁内侧、外壳的顶部以及燃烧室顶部隔板之间共同形成的封闭空间。

进一步的，所述气压传导腔的侧面开有排气孔，气压传导腔通过排气孔、电磁阀与负压空腔连通。

进一步的，单个所述燃烧室与其它的燃烧室及气压传导腔隔绝，形成独立的燃烧空间，以保证固体燃料完全燃烧。

进一步的，所述防护板面积大于所述爆破膜片的面积，使未发生燃烧的燃烧室内的爆破膜片免受气压传导腔的压力影响。

进一步的，所述固体燃料为药柱、药片或药粒。

进一步的，在所述外壳的底部设置有环形凹槽，所述环形凹槽内设置所述控制器。

进一步的，所述中空容器的底部周边与所述外壳的顶部周边通过螺栓连接在一起形成桩锤，所述中空容器的底部与所述外壳的导流装置连通。

本发明的燃烧室与外界隔绝，形成独立的燃烧空间。这与专利CN105518219B的打桩机相比，减少了将燃料运输至燃烧空间的供应通道，从而获得更加稳定可靠且具有更高安全性的打桩装置，而且该打桩装置不受任何外部条件限制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、控制器、点火器、固体燃料集成在打桩装置的内部，对温度不敏感，不受其他环境条件影响，不需要后期维护。

2、燃烧室与外界隔绝形成封闭结构，装置燃爆过程中产生的噪声与空气、水等易于传播的介质隔离，解决了噪声污染问题。

3、燃烧室设置有爆破膜片，能够使固体燃料充分燃烧，产生足够的高温高压气体做功；爆破膜片能够建立可靠的点火压力，提高了点火一致性。

4、防护板有效密封和保护燃烧室内部空间，阻隔液体回落对燃烧室结构和固体燃料的冲击，提高了打桩装置的工作可靠性和环境适应性。

附图说明

图1为本发明一种具有自备固体燃料的打桩装置一种实施例的冲击力提供装置内部结构示意图；

图2为本发明一种具有自备固体燃料的打桩装置一种实施例的工程应用示意图；

图3为本发明一种具有自备固体燃料的打桩装置一种实施例的作业原理示意图，其中图3a为固体燃料点火瞬间的示意图，图3b为液体被冲击抬升时的示意图，图3c为液体回落后的示意图。

其中，1-外壳，2-燃烧室，3-药盒或气体发生器，4-固体燃料，5-电点火器，6-爆破膜片，7-防护板，8-环形凹槽，9-控制器，10-中空容器，11-液体，12-桩锤，13-导流装置，131-导流孔，132-泄压孔，133-气压传导腔，14-电磁阀，15-排气孔，15a-负压空腔，16-外罩，17-连接装置，18-支撑构件，19-桩。

具体实施方式

以下结合附图1-3及具体实施例，对本发明做进一步说明,显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明一种打桩装置的一种实施例，该打桩装置包括外壳1，外壳1下部环形区域设有多个燃烧室2，燃烧室2内部设有药盒或气体发生器3。

药盒或气体发生器3内部设有固体燃料4，固体燃料4为药柱、药片或药粒。

燃烧室2底部设有电点火器5，用于引燃固体燃料4。

燃烧室2顶部设有爆破膜片6，爆破膜片6以焊接或铆接的方式固定在燃烧室壁上。

爆破膜片6上设有防护板7，防护板7面积大于爆破膜片6的面积，使爆破膜片6免受外界压力影响。

外壳1底部设有环形凹槽8，环形凹槽8内设有控制器9，控制器9连接至电点火器5。

控制器9内部设有点火控制程序，控制器9集成有无线通讯模块，用于接收外部指令。

外壳1上部设有中空容器10，中空容器10用来接纳液体，液体优先选择水。中空容器10和外壳1共同构成桩锤。

外壳1上部设有导流装置13，导流装置13将燃烧室2燃爆所产生的压力导入中空容器10，推动液体11向上运动，同时提供向下的作用力推动桩19沉入土壤。

导流装置13包括外壳1顶板中心的导流孔131、在导流孔131的孔壁上均匀开设的多个泄压孔132以及气压传导腔133，导流孔131通过泄压孔132与气压传导腔133连通。

气压传导腔133为导流孔131的孔壁外侧、外壳1的外壁内侧、外壳的顶部以及燃烧室2顶部隔板之间共同形成的封闭空间。

中空容器10和导流装置13所围成空间的侧壁外部设有电磁阀14和负压空腔15a，电磁阀14连通排气孔15和负压空腔15a。在中空容器10内的液体11下降时电磁阀14打开，将燃气从排气孔15导出到负压空腔15a内，防止液体回落时形成气垫弹簧，影响液体回落时对桩的向下冲击效果。负压空腔15a中的负压由与之连接的真空泵(图中未示出)提供。

燃烧室2与外界隔绝，形成独立的燃烧空间，以保证固体燃料完全燃烧。

如图2所示，所述外壳1上部设有中空容器10，所述中空容器10用来接纳液体11。所述液体优先选择水。中空容器10和外壳1共同构成桩锤12。

外壳1上部设有导流装置13，导流装置13将燃烧室2压力导入中空容器10，推动液体11向上运动，同时提供向下的作用力推动桩19沉入土壤。

本发明外壳1底部通过连接装置17和支撑构件18来与桩19接触，外壳1与外罩16连接，可以实现快速拆装；外壳1顶部在中空容器10内注入有液体11，在海上作业时，液体优选为海水，当然液体也可以是海水与其它水或者油液的混合物。

参见图1-图3，本发明的工作过程为：一个或多个点火器5接收到点火触发信号，点火器5工作点燃产气药，产气药在燃烧室2内部剧烈燃烧(见图3a)，达到预设压力后冲破爆破膜片6，高温高压气流沿导流装置13进入中空容器10的液体室，推动液体11向上运动同时提供向下的作用力，提供对桩19的一次打击力(见图3b)，电磁阀14打开迅速排出压力到负压空腔15a后关闭，液体11受重力作用回落，提供对桩19的二次打击力(见图3c)，为打桩持续提供作动力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种具有自备固体燃料的打桩装置，包括连续冲击力提供装置和中空容器(10)，所述连续冲击力提供装置的外壳(1)固定连接在所述中空容器(10)的底部，中空容器(10)内部能够容纳增加桩锤重量的液体(11)，其特征在于，外壳(1)内部设置有控制器(9)和多个燃烧室(2)，每个燃烧室(2)内部设有固体燃料(4)和用于引燃所述固体燃料(4)的电点火器(5)；所述控制器(9)集成有无线通讯模块，能够接收外部指令并连续控制多个燃烧室(2)内部的电点火器(5)为固体燃料(4)点火；

在所述外壳(1)的底部设置有环形凹槽(8)，所述环形凹槽(8)内设置所述控制器(9)；

所述连续冲击力提供装置包括外壳(1)、燃烧室(2)、药盒或气体发生器(3)、电点火器(5)、爆破膜片(6)、防护板(7)和控制器(9)，多个燃烧室(2)均匀排列在偏离所述外壳(1)中心的位置，每个燃烧室(2)与设置在外壳(1)中心部位的导流装置(13)被防护板(7)隔离开来；每个燃烧室(2)内部都安装有填充了固体燃料(4)的药盒或气体发生器(3)，所述药盒或气体发生器(3)的上部设置有爆破膜片(6)，在爆破膜片(6)上部安装有所述防护板(7)；所述电点火器(5)设置在所述药盒或气体发生器(3)的下部，电点火器(5)与固体燃料(4)电连接；控制器(9)设置在燃烧室(2)的外部，控制器(9)与所述电点火器(5)电连接。

2.如权利要求1所述的打桩装置，其特征在于，所述导流装置(13)包括外壳(1)顶板中心的导流孔(131)、在导流孔(131)的孔壁上均匀开设的多个泄压孔(132)以及气压传导腔(133)，所述导流孔(131)通过泄压孔(132)与气压传导腔(133)连通。

3.如权利要求2所述的打桩装置，其特征在于，所述气压传导腔(133)为所述导流孔(131)的孔壁外侧、外壳(1)的外壁内侧、外壳(1)的顶部以及燃烧室(2)顶部隔板之间共同形成的封闭空间。

4.如权利要求2所述的打桩装置，其特征在于，所述气压传导腔(133)的侧面开有排气孔(15)，气压传导腔(133)通过排气孔(15)、电磁阀(14)与负压空腔(15a)连通。

5.如权利要求2所述的打桩装置，其特征在于，单个所述燃烧室(2)与其它的燃烧室(2)及气压传导腔(133)隔绝，形成独立的燃烧空间，以保证固体燃料(4)完全燃烧。

6.如权利要求2所述的打桩装置，其特征在于，所述防护板(7)面积大于所述爆破膜片(6)的面积，使未发生燃烧的燃烧室(2)内的爆破膜片(6)免受气压传导腔(133)的压力影响。

7.如权利要求1所述的打桩装置，其特征在于，所述固体燃料(4)为药柱、药片或药粒。

8.如权利要求1-7任一所述的打桩装置，其特征在于，所述中空容器(10)的底部周边与所述外壳(1)的顶部周边通过螺栓连接在一起形成桩锤，所述中空容器(10)的底部与所述外壳(1)的导流装置(13)连通。

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