CN205502011U - 筒锤随行循环水冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种筒锤随行循环水冷却系统，包括下气缸体以及固定连接于下气缸体上的水腔外壁，下气缸体和水腔外壁之间形成冷却水腔，冷却水腔的出水口和进水口之间通过冷却水管串联有冷却水箱和循环泵组，该循环泵组与控制器电连接；所述冷却水腔的出水口连通有压力传感器和温度传感器，该压力传感器和温度传感器分别与控制器电连接。所述冷却水管至少有一段为软水管。该循环水冷却系统通过冷却水的水腔外循环，实现筒锤下气缸热量的快速散发，从而有效控制下气缸温升，使筒锤实现大吨位持续工作。

Description

筒锤随行循环水冷却系统

技术领域

本实用新型涉及用于桩基工程的筒式柴油打桩锤，尤其涉及筒式柴油打桩锤下气缸的冷却系统。

背景技术

筒式柴油打桩锤是利用燃油能量向上推动上活塞往复运动产生冲击，进行锤击打桩的，它以其冲击力大，工作效率高、可靠性强，操作维修方便等优点而广泛应用于海洋工程、跨海大桥、石油钻井平台及海上风电场等基础施工中。

筒式柴油打桩锤在锤击打桩过程中，燃油燃烧爆炸所产生的大量热量，需要通过打桩锤的下气缸体表面向外散发，否则下气缸热量不能及时散去，必然使锤体温度急剧升高而导致严重危害。首先下汽缸温度过高，会导致打桩锤的提前点火，上活塞与下活塞不能相撞，燃油爆炸能量也不能有效期地转换为对桩的冲击作用，使打桩效率大幅度下降，甚至造成无法正常工作。同时下气缸温度过高，不仅会造成气缸内壁与活塞间的摩擦状态变差，而且缸体材料强度降低，塑性增大，磨损加剧，爆炸所产生的高温高压气体作用于气缸、活塞壁上，导致气缸、活塞的气蚀，加剧其腐蚀性损坏，严重时会造成气缸、活塞的局部熔化和拉伤，甚至形成咬缸，严重影响打桩锤的使用寿命。

随着海洋工程、海上风电、深水港码头、跨海大桥等大型工程项目的开工建设，桩体直径、深度及其承载能力均向着大型化方向发展。打桩锤的规格吨位和打击力也相应地有着极大的提高，而且每根桩连续锤击次数也必然增多。其在打桩过程中会产生巨大的热量，仅依靠下气缸体上的散热片与空气进行对流换热，显然是不能满足打桩锤的散热效果的；因此人们开始尝试采用钢制的焊接水箱结构，但这种结构的水套壳体、吸排气口等处连接焊缝在连续高温和冲击振动的作用下，焊缝很快就会因高温和振动疲劳而开裂，使冷却水泄漏而丧失水冷效果，同时开裂焊缝还会使水液沿吸排气口、注油口等处焊缝流入下气缸体内。

为此，本申请人申请了“带有凸筋水腔的整体式下气缸及其筒式柴油打桩锤”（专利申请号201410416982.2），它实现了水腔外壳与缸体的无焊缝连接，有效解决了冷却水腔泄漏和脱焊问题，并增强了下气缸体的刚度和强度，但这种水腔仍不能改变水腔容量和散热效率，在大吨位且在近万次的连续工作状况下，水腔中的冷却水会被加热沸腾而很快蒸发而无法及时补充冷却水，冷却水蒸发后的水腔反而会阻碍下气缸的散热。因此，大型筒式柴油打桩在工作过程中的快速冷却已成为困扰业界的一道难题。

实用新型内容

针对现有技术所存在的足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种散热迅速可靠，能有效控制气缸温升的筒锤随行循环水冷却系统。

为了解决上述问题，本实用新型的筒锤随行循环水冷却系统，包括下气缸体以及固定连接于下气缸体上的水腔外壁，下气缸体和水腔外壁之间形成冷却水腔，冷却水腔的出水口和进水口之间通过冷却水管串联有冷却水箱和循环泵组，该循环泵组与控制器电连接；所述冷却水腔的出水口连通有压力传感器和温度传感器，该压力传感器和温度传感器分别与控制器电连接。

在上述结构中，由于冷却水腔的出水口和进水之间通过冷却水管串联有冷却水箱和循环泵组，该结构通过循环泵组将下气缸缸体表面热量随冷却水不断地从冷却水腔泵入冷却水箱，经冷却的冷却水再被重新送至冷却水腔吸收下气缸缸体热量，打桩锤工作时冷却水腔中的冷却水总是不断循环地将燃烧爆炸产生的热量泵至冷却水箱进行冷却，一方面这种循环冷却水能迅速及时地带走气缸体的大量热量，提高了气缸体的换热效率，另一方面由于蒸发散热集中发生于位于地面的冷却水箱中，并可随时向冷却水箱补充冷却水，使得处于桩顶且打击位置不断变化的下气缸体上的冷却水腔中总是充满冷却水，而不形成脱水干烧，因此这种循环冷却结构不仅能可靠地控制打桩锤气缸的温升，保证打桩锤的正常点火和稳定工作，而且能保证打桩锤在各种施工环境中长期连续工作。还由于循环泵组与控制器电连接，控制器又与压力传感器和温度传感器电连接，这样整个冷却系统可以根据筒锤的实际打击高度和实际缸体温度，来适时地调节和控制冷却系统中循环冷却水扬程高度和循环流量，当筒锤位于桩顶高度较高时，其冷却系统中水泵的泵出压力较大，随着筒锤标高的下降水泵泵出压力也随之下降；当筒锤打击力加大和打击时间延长时，冷却系统中水泵的泵出水流量随之增加，以增强冷却系统的散热速度，因此在该冷却系统中能够智能地根据筒锤高度和气缸温升来调节气缸缸体温度，确保筒锤持续高效工作，并且有效地降低打桩锤的故障率，延长其使用寿命。

本实用新型的进一步实施方式，所述冷却水管至少有一段为软水管。由于在实际使用中，筒锤总是位于桩顶上部，其工作位置会随着桩的沉入深度而不断变化其实际高度，柔性冷却水管保证了对筒锤的跟随循环冷却，也便于对循环水泵系统进行操作控制。

本实用新型的一优选实施方式，所述循环泵组为一台水泵。采用一台水泵结构较为简单。

本实用新型的又一优选实施方式，所述循环泵组包括两台相互并联的水泵，每台水泵均与控制器相电连接。该结构能保证足够冷却水流量，从而适应长时间连续工作筒锤大流量冷却水的要求。

本实用新型的另一优选实施方式，所述循环泵组包括至少两台相互串联的水泵，每台水泵均与控制器相电连接。该结构有效保证循环冷却水具有足够的扬程，从而适应筒锤高位打击的循环冷却需要。

本实用新型再一优选实施方式，所述循环泵组包括有三台水泵，其中两台水泵相互串联后再与另一台水泵并联，每台水泵均与控制器相电连接。该结构可以适应于筒锤不同工作温度和工作高度的冷却要求。

本实用新型还一优选实施方式，所述循环泵组包括有至少两列相互并联的水泵，每列水泵至少包括两台相互串联的水泵，每台水泵均与控制器相电连接。该结构既能保证足够循环冷却水流量，又能保证足够的循环冷却水扬程。

本实用新型的进一步实施方式，所述冷却水箱中设置有制冷装置。制冷装置的设置使整个制冷系统具有更好的冷却效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型筒锤随行循环水冷却系统作进一步详细说明。

图1是本实用新型筒锤随行循环水冷却系统一种具体实施方式的结构框图；

图2是本实用新型筒锤随行循环水冷却系统另一种具体实施方式的结构框图；

图3是本实用新型筒锤随行循环水冷却系统又一种具体实施方式的结构框图；

图4是本实用新型筒锤随行循环水冷却系统再一种具体实施方式的结构框图；

图5是本实用新型筒锤随行循环水冷却系统还一种具体实施方式的结构框图。

图中，1—冷却水箱、2—压力传感器、3—温度传感器、4—控制器、5—循环泵组、6—进水口、7—下气缸体、8—出水口、9—冷却水腔、10—水腔外壁、11—散热片、12—冷却水管、13—制冷装置。

具体实施方式

实施例1

在图1所示的筒锤随行循环水冷却系统中，下气缸体7呈筒状结构，在下气缸体7外侧套装有水腔外壁10；下气缸体7与水腔外壁10之间形成封闭的冷却水腔9，在水腔外壁10上设置有用于循环冷却水进出的进水口6和出水口8，该进水口6和出水口8与冷却水腔9相连通。在冷却水腔9的进水口6和出口水8之间通过冷却水管12串联有冷却水箱1和循环泵组5。本实施例中，循环泵组5仅包括有一台水泵，该水泵为离心泵，冷却水管12为常见的能够耐压的软水管。

工作时，悬吊于桩架上的筒式柴油打桩锤位于桩顶部，筒锤的打击行程与桩的沉入深度相应，如桩的打击沉入深度为100m时，筒锤的打击行程在100m以上；冷却水箱1、循环泵组5及包括有控制器4、温度传感器3、压力传感器2的控制装置等则安装于地面操控区，冷却水管12跟随于筒锤上。

组成循环泵组5的每一台水泵均分别与控制器4相电连接；压力传感器2和温度传感器3与冷却水腔9相连通，也可以是直接安装于冷却水腔9的出水口8处，以便感知冷却水腔9出水口8处的水压和水温，压力传感器2和温度传感器3分别与控制器4电连接，控制器4采用PLC控制器或者继电器控制电路，压力传感器2和温度传感器3均采用市场上常用产品。压力传感器2和温度传感器3将循环水温和压力转换为电信号传送至控制器4，控制器4再根据循环水温度和压力控制水泵的开和关，或者水泵泵出水的流量和速度。

实施例2：

如图2所示，本实例除循环泵组与上述实施例不同外，其余相同。在本实施例中循环泵组5包括有两台相互并联的水泵，根据出水口处的水温和水压，两台水泵可同时工作，或任一台单独工作，还可以是交替工作。

实施例3：

如图3所示，本实施例除循环泵组与实施例1不同外，其余相同。本实施例中循环泵组包括三台相互串联的水泵，每台水泵均与控制器4相电连接。同理本实施例串联的水泵数量并不限定于3台，还可以是2台、4台或更多台，即串联的水泵数量至少为2台。

实施例4：

如图4所示，本实施例除循环泵组与实施例1不同外，其余相同。本实施例中循环泵组5包括有三台水泵，其中两台水泵串联后，再与另一台水泵并联。通过控制器控制各水泵的开和关，更加便于实现不同的循环冷却水压和温度。

实施例5：

如图5所示，本实施例除循环泵组与实施例1不同外，其余相同。本实施例中循环泵组5包括有四台水泵，该四台水泵分为相互并联的两列，每列包括有两台相互串联的水泵。同样地，第列水泵并不仅限于串联两台水泵，但至少为2台，还可以是3台、4台或更多台。在本实施例中冷却水箱1中置有制冷装置13，该制冷装置13为制冷系统的蒸发器。

在上述的实施例中，水泵既可以是离心泵等叶片式泵，也可以是齿轮泵等容积式泵。泵与进水口间的连接通过软水管连接，出水口与冷却水箱之间也通过软水管连接，而泵与冷却水箱之间的连接既可以是软水管，也可以采用钢管等硬水管，但连通冷却水腔9、泵和冷却水箱1的冷却水管至少有一段为软水管，以便对筒锤冷却水腔跟随供水和回水。

Claims (10)

1.一种筒锤随行循环水冷却系统，包括下气缸体（7）以及固定连接于下气缸体（7）上的水腔外壁（10），下气缸体（7）和水腔外壁（10）之间形成冷却水腔（9），其特征在于：冷却水腔（9）的出水口（8）和进水口（6）之间通过冷却水管（12）串联有冷却水箱（1）和循环泵组（5），该循环泵组（5）与控制器（4）电连接；所述冷却水腔（9）的出水口（8）连通有压力传感器（2）和温度传感器（3），该压力传感器（2）和温度传感器（3）分别与控制器（4）电连接。

2.根据权利要求1所述的筒锤随行循环水冷却系统，其特征在于：所述冷却水管（12）至少有一段为软水管。

3.根据权利要求1所述的筒锤随行循环水冷却系统，其特征在于：所述循环泵组（5）为一台水泵。

4.根据权利要求1所述的筒锤随行循环水冷却系统，其特征在于：所述循环泵组（5）包括两台相互并联的水泵，每台水泵均与控制器（4）相电连接。

5.根据权利要求1所述的筒锤随行循环水冷却系统，其特征在于：所述循环泵组（5）包括至少两台相互串联的水泵，每台水泵均与控制器（4）相电连接。

6.根据权利要求1所述的筒锤随行循环水冷却系统，其特征在于：所述循环泵组（5）包括有三台水泵，其中两台水泵相互串联后再与另一台水泵并联，每台水泵均与控制器（4）相电连接。

7.根据权利要求1所述的筒锤随行循环水冷却系统，其特征在于：所述循环泵组（5）包括有至少两列相互并联的水泵，每列水泵至少包括两台相互串联的水泵，每台水泵均与控制器（4）相电连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的筒锤随行循环水冷却系统，其特征在于：所述冷却水箱（1）中设置有制冷装置（13）。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的筒锤随行循环水冷却系统，其特征在于：所述循环泵组（5）的水泵为叶片式水泵或容积式水泵。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的筒锤随行循环水冷却系统，其特征在于：所述控制器（4）为PLC控制器或继电器控制电路。