CN207568961U - 具有液压插装阀的导杆打桩锤 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有液压插装阀的导杆打桩锤，包括上横梁、导杆和下横梁，在所述导杆上固定连接有主支承横梁，该主支承横梁上安装有液压缸，液压缸的活塞杆伸出端与桩锤相连接，液压缸的无杆腔与副油箱相连通；液压泵连向第一插装阀的压力油口P口，第一插装阀的B口与第二插装阀的A口相连通，第二插装阀的B口与液压缸的有杆腔连通，第二插装阀的回油口T口与油箱连通；控制阀的P口与第一插装阀的压力油口P口连通，控制阀的T口与第二插装阀的回油口T口连通，控制阀的A口与第二插装阀的第二插装阀控制腔连通，控制阀的B油口与第一插装阀的第一插装阀控制腔相连通。该导杆打桩锤结构简单合理，对周围环境影响小，能实现高频次大能量打桩。

Description

具有液压插装阀的导杆打桩锤

技术领域

本实用新型涉及一种用于建筑工程基础施工的桩工机械，尤其涉及具有导杆式锤架和液压驱动系统的打桩锤。

背景技术

桩基础是一种广泛应用于海洋工程、高层建筑、桥梁和高铁等建筑工程的基础形式，桩基础一般由设置于土中的桩和承接上部结构的承台组成，而桩的作用在于将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较大的土层上，或使软弱土层挤压，以提高土壤的承载能力和密实度，从而保证建筑物的稳定性和减少地基沉降。

桩工机械则是将桩贯入地层以加强地基承载能力的必备设备。导杆式柴油打桩锤是重要的桩工机械之一，其工作原理类似于单缸二冲程柴油机，它以柱塞为锤座压在桩帽上，以汽缸为锤头沿两根导杆升降，打桩时桩塞相对不动，缸锤则相对柱塞作上下弹跳，当缸锤向下运动并使其缸孔罩入带有柱塞环的柱塞时，则缸腔中的气体被活塞环密封，缸锤越向下运动，缸腔中的气体压力越大，气体温度升高，当达到一定压力和温度时，高压燃油被喷入缸腔而爆炸，爆炸产生的动能一方面将桩送下，另一方面使缸锤跳起以准备下一循环。导杆柴油锤具有构造简单和操作维修方便的特点，但由于导杆柴油锤工作时大量的燃油化学能并未被转换有用的打击动能而是被转化为热能，有效能量转换率低；加之缸腔结构粗放，冲击震动强烈，难以在缸腔中形成均匀的雾化燃油，容易造成燃烧恶化，燃油燃烧不完全，排气烟度高，会冒出滚滚黑烟，产生大量的有害烟气和烟灰颗粒物；导杆柴油锤工作过程中除产生严重的空气污染外，还会产生剧烈的燃爆震动和爆炸冲击，引起强烈的低频、高强噪声。剧烈的噪声污染和严重的大气污染不仅形成对环境的严重污染，而且会严重影响人们的工作和生活环境。工作时的双重污染成为导杆柴油打桩锤的缺陷致命，因此不少地区已在限制导杆式柴油打桩锤的应用。

中国专利ZL97122587.7公开了一种液压锤，该液压锤以单杆双作用液压缸为动力源，并通过一特定设计的滑芯控制阀实现液压缸两腔室的差动连接，该专利方案的目的在于提高液压锤的工作可靠性。但该技术方案的液压锤中的滑芯控制阀结构十分复杂，且通流量小，压力损失大，抗油污能力弱，动作灵敏度不高，不仅会给装配、维护都带来困难，而且阀体的响应速度又制约着液压锤的打击频次和打击能量；尤其是液压缸受两滑芯阀的限制而使得液压系统的通流量无法提高，仅适用于小流量液压系统，难以实现大流量、高频次和大冲击行程；甚至会在液压缸的无杆腔中形成背压，打击能量无法提高，因此该技术方案并未形成实际产品。随着建筑工程向大型化方向发展，桩工机械需要有更大的打击能量和更简捷的结构设计，以及更为可靠的工作性能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有液压插装阀的导杆打桩锤，不仅无烟气颗粒物排放，对周围环境影响小，而且结构简单合理，能实现高频次大能量打击。

为了解决上述技术问题，本实用新型的具有液压插装阀的导杆打桩锤，包括上横梁、导杆和下横梁，在导杆上滑动支承有桩锤，上横梁和下横梁分别固定安装于导杆的内端，在所述导杆上固定连接有主支承横梁，该主支承横梁上安装有液压缸，液压缸与导杆相平行，液压缸的活塞杆伸出端与桩锤相连接，液压缸的无杆腔与副油箱相连通；液压泵的出油口连向第一插装阀的压力油口P口，第一插装阀的B油口与第二插装阀的A油口相连通，第二插装阀的B油口与液压缸的有杆腔连通，第二插装阀的回油口T口与油箱连通；控制阀的P油口与第一插装阀的压力油口P口连通，控制阀的T油口与第二插装阀的回油口T口连通，控制阀的A油口与第二插装阀的第二插装阀控制腔连通，控制阀的B油口与第一插装阀的第一插装阀控制腔相连通。

在上述结构中，由于采用液压缸作为提锤的动力源，工作过程中既不会产生剧烈的燃爆震动和爆炸冲击所引起的高强度噪声，更不会产生有害烟气颗粒等污染物所引起的大气污染，能够实现洁净施工，对周围环境影响小，容易满足日益严格的环保要求；采用液压缸作为动力源还具有高能效的特点，液压泵所产生的液压能大部分被转换为打击锤体的势能，且油路液压损失小，其能效率达到80%以上，远高于不足30%的柴油打桩锤的能效率；液压缸已形成了系列化、标准化产品，结构合理，便于实施和维修。更由于本实用新型中在液压缸的无杆腔顶端采用了高位副油箱结构，当液压缸提锤时，液压缸无杆腔中的液压油直接进入副油箱，而落锤时高位副油箱的液压油又快速充入到副液压缸的上腔，不仅保证了液压缸的正常工作和快速响应，而且省却了过于复杂冗长的回油管道，结构简单合理，能有效保证液压缸的连续高效工作，便于实现高频次高能量打桩。在本实用新型中还由于采用液压缸和导杆相互平行的结构，锤击导向作用更加可靠，运动灵活方向性好，使其适应范围进一步拓展。本实用新型的液压控制系统采用先导控制阀加插装阀而构成了插装阀方向控制系统，流通能力大，压力损失小，主阀芯行程短，响应快，动作灵敏，同时还具有结构简单、控制方便，工作稳定可靠的特点，保证液压锤实现大流量、高速度以及高打击能量的要求，满足了打桩锤向大型化、大吨位方向发展的实际需要。本实用新型还可以通过控制阀调节活塞和活塞杆的升程高度，使桩锤能够在不同的高度位置开始下滑以对桩实施打击，从而实现不同的打击能量，以满足不同的施工要求。

本实用新型的优选实施方式，所述液压缸的缸体下端支承于主支承横梁上，该缸体的上端与上支承横梁固定连接，上支承横梁固定支承于导杆上；所述副油箱支承于上支承横梁上，该副油箱上设有通气口，通气口上安装有空气滤清器；所述副油箱通过油箱阀和柔性接头与液压缸的无杆腔相连通，该油箱阀为截止阀。该结构有利于实现对液压缸的可靠支承固定，并能增强导杆的工作刚度；副油箱上的通气口和空气滤清器既能实现油箱通大气，又能阻止外界污物进入油箱，还能有利于实现液压缸活塞杆的快速响应；柔性接头能减轻打击震动对副油箱的影响，保证副油箱的工作可靠性；截止阀打开液压缸正常工作，截止阀关闭时能对副油箱进行清洁和维修等操作。

本实用新型的优选实施方式，所述活塞杆的伸出端通过球铰与桩锤相连接；所述液压缸的缸体外套装有进油套，在进油套上至少设置有两个进油口，进油套与缸体之间的进油腔与液压缸的有杆腔相连通。避免桩锤冲击震动对液压缸的不利影响，延长液压缸使用寿命；该结构所形成的进油腔和多个进油口，确保实现液压油的大流通量，便于液压缸快速均匀注油或回油。

本实用新型的优选实施方式，所述下横梁上连接有桩帽，在桩帽上活动设置有替打块；所述导杆至少有两杆，各导杆的杆中心线相互平行。活动的桩帽能有效减轻桩锤对桩头的损坏；该结构具有可靠的桩锤导向性和结构稳定性。

本实用新型的优选实施方式，在所述液压泵的出油口还连通有第二蓄能器和第二溢流阀，第二蓄能器位于液压泵和第二溢流阀之间。所述液压泵出口油与第一插装阀的压力油口P口之间串接有止回阀，第二蓄能器和第二溢流阀位于液压泵和止回阀之间。有利于平稳液压系统油压，吸收高压脉动，防止高压油返流，保证液压系统的正常稳定工作。

本实用新型的优选实施方式，所述第二插装阀的B油口还连通有第一溢流阀；所述第二插装阀的回油口T口连通有第一蓄能器，该第一蓄能器位于第二插装阀回油口T口与油箱之间。避免落锤时油压陡升而对系统的损伤，起作稳定油压和安全保护作用；该还有效地稳定系统回油压力，平稳油压脉动。

本实用新型的优选实施方式，所述控制阀为二位四通电磁换向阀；所述液压泵为变量柱塞泵。该先导控制阀满足插装换向要求。

本实用新型的优选实施方式，所述第一蓄能器和第二蓄能器为气囊式蓄能器或活塞式蓄能器。所述第一插装阀的B油口通向第一插装阀工作腔，所述第二插装阀的A油口和B油口均通向第二插装阀工作腔。结构稳定，工作可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型具有液压插装阀的导杆打桩锤作进一步说明。

图1是本实用新型具有液压插装阀的导杆打桩锤一种具体实施方式的结构示意图；

图2是图1所示结构中Ⅰ部的局部结放大构示意图；

图3是图1所示结构中Ⅱ部的局部结放大构示意图。

图中，1—上横梁、2—副油箱、3—回油阀、4—柔性接头、5—上支承横梁、6—活塞、7—缸体、8—活塞杆、9—注油套、10—缸盖、11—主支承横梁、12—球铰、13—桩锤、14—导杆、15—下横梁、16—替打块、17—桩帽、18—控制阀、19—第一插装阀、20—第一插装阀控制腔、21—第一插装阀工作腔、22—第二插装阀、23—第二插装阀控制腔、24—第二插装阀工作腔、25—第一溢流阀、26—第一蓄能器、27—止回阀、28—第二蓄能器、29—第二溢流阀、30—液压泵、31—油箱、32—通气口、33—空气滤清器、34—副油箱支座、35—注油孔、36—注油腔、37—缸体油孔、38—球头压盖、39—球头、40—球头挡板、41—球头座、42—球头座压板。

具体实施方式

如图1所示的具有液压插装阀的导杆打桩锤（桩锤处于提锤的最高），该液压打桩锤包括桩锤部分以及与之相连通的液压控制回路。其桩锤部分包括两根相互平行的导杆14，两根导杆14均采用外径相同的圆柱空心管，管式结构具有较高的机械强度和刚度。在两根导杆14的顶端位置固定连接有上横梁1，上横梁1上设置两个吊环耳；在两根导杆14的下端固定连接有下横梁15，两根导杆14及上横梁14和下横梁15构成了稳定框架结构。在下横梁15的下侧还固定连接有桩帽17，打桩时桩帽17套装于桩的顶端；在桩帽17的上口部还活动设置有替打块16，该替打块16位于下横梁15的下侧，打桩锤的冲击桩锤通过替打块16将冲击力传递给桩体，以保护桩体不被击坏。

在两根平行设置的导杆14上还间隔地设置有主支承横梁11和上支承横梁5，主支承横梁11和上支承横梁5均固定连接于两根导杆14上。在两根导杆14上活动支承有桩锤13，桩锤13为重达数拾吨的打击重物；在桩锤13的锤体上设有两个滑动导向孔，在滑动导向孔内嵌装有滑动轴瓦，桩锤13通过滑动轴瓦滑动支承于导杆14上。本实用新型中导杆14的数量并不限于两根，还可以是三根或四根。

如图2所示，在主支承横梁11上固定安装有液压缸，液压缸的中心线与导杆14的中心线相平行，液压缸的总长度为2500mm。液压缸包括缸体7、活塞6和活塞杆8，活塞6和活塞杆8连为一整体；在缸体7的两端分别固定安装有上缸盖和下缸盖10，下缸盖10固定安装于主支承横梁11上，活塞杆8密封地穿过下缸盖10，并经主支承横梁11的中间孔而伸向主支承横梁11的下端面。活塞杆8的伸出端通过球铰12与桩锤13相铰连。该球铰12包括球头39和球头座41，球头39通过球头挡板40固定连接于活塞杆8的最前端，球头座41则通过球头座压板42固定压接于桩锤13上。固定连接于活塞杆8前端的球头39通过球头压盖38活动地安装于球头座41上的球头凹孔中，使得球头39在球头凹孔中可以自由摆动而形成铰连接。在缸体7的下端外侧套装有注油套9，注油套9固定连接于缸体7和下缸盖10上。在注油套9上设置有两个注油孔35，该两个注油孔35分设于注油套9的两侧面；注油套9与缸体7外侧面间形成注油腔36，在缸体7上还设有若干缸体油孔37，缸体油孔37和注油孔35均与注油腔36相连通，这种结构能够实现向液压缸腔大流量、快速均匀地注入压力油或从缸腔中快速回油。注油孔35上连接有高压油管，该高压油管的另一端连向液压控制回路系统。本实用新型中的注油孔35和缸体油孔37不限于上述数量，其数量应根据打桩锤和液压回路的流量而选择确定。

如图3所示，缸体7的上端通过上缸盖与上支承横梁5固定相连，在上支承横梁5上还固定连接有呈筒状结构的副油箱支座34，副油箱支座34的上端则固定安装有副油箱2，副油箱2的顶盖上设置有通向大气的通气口32，该通气口32上安装有空气滤清器33，副油箱2的油面以上空腔通过通气口32和空气滤清器33与外界大气相连通。在副油箱2的顶盖上还安装有油标、油温传感器等元件。在液压缸的上缸盖上固定连接有管状的柔性接头4，柔性接头4上端与副油箱2下端口之间连接安装有油箱阀3，这种结构使得液压缸的上端无杆腔经柔性接头4和油箱阀3与副油箱2相连通；油箱阀3采用蝶形阀，当然也可以为其他常用的截止阀。当打桩锤处于正常工作状态时，油箱阀3处于开启状态；柔性接头4采用可曲挠的橡胶接头，以减少打锤冲击震动对副油箱2的影响。

如图1所示，本实用新型具有液压插装阀的导杆打桩锤的液压控制回路部分包括有液压泵30，液压泵30采用变量柱塞泵。液压泵30的吸油口连向油箱31，液压泵30的出油口经止回阀27连向第一插装阀9的压力油口P口，第一插装阀9的B油口与第二插装阀22的A油口相连通，第二插装阀22的B油口则通过压力油管连向注油套9上的注油孔35，使得压力油管经注油孔35、注油腔36和缸体油孔37通向液压缸的有杆腔；第二插装阀22的回油口T口与油箱31相连通。第一插装阀19的B油口与第一插装阀工作腔21相连通，第二插装阀22的A油口和B油口均连通于第二插装阀工作腔24上。

控制阀18采用二位四通电磁换向阀，该控制阀18作为先导阀与两个插装阀（第一插装阀9、第二插装阀22）组合而构成插装阀方向控制回路。控制阀18的压力油口P油口连于第一插装阀19的压力油口P油口上，控制阀18的回油口T油口与第二插装阀22的回油口T油口相连通，控制阀18的B油口与第一插装阀19的第一插装阀控制腔20相连通，控制阀18的A油口与第二插装阀22的第二插装阀控制腔23相连通。

在液压泵30的出油口连通有第二蓄能器28和第二溢流阀29，第二蓄能器28和第二溢流阀29的连接点位于液压泵30和止回阀27之间，第二蓄能器28连通于第二溢流阀29之前，位于液压泵30和第二溢流阀29之间。在第二插装阀22 的回油口T油口端位置连通有第一蓄能器26，第一蓄能器26和第二蓄能器28采用活塞式蓄能器或气式蓄能器；当然也可以是其他常用结构的蓄能器。第一蓄能器26用于吸收平稳回油油路中的压力脉动，第二蓄能器28则用于吸收平稳高压油路中的油压脉动。在第二插装阀22的B油口上连通有第一溢流阀25，该第一溢流阀25位于第二插装阀22的B油口与桩锤的注油口35之间，以避免落锤时附加冲击油压对液压系统的影响。

工作开始时，桩锤处于起始状态，首先启动液压泵30并逐步使液压系统中压力达到一定值后，将控制阀18阀芯移至提锤位置，液压泵30泵出的压力油被入到液压缸的有杆腔中，并推动活塞6和活塞杆8带动桩锤13沿导杆14向上滑动而实现提锤，在桩锤到达最高位置时，控制阀18阀芯移至落锤位置，桩锤在重力作用下沿导杆14向下滑动而冲向桩头对桩进行打击；桩锤对桩实施打击后，控制阀18阀芯再移至提锤位置，桩锤经过短暂的停留后，液压泵30泵出的压力油又被泵入到液压缸的有杆腔中，并推动活塞6和活塞杆8带动桩锤13向上滑动，为下一次落锤打击作准备。如此重复，控制阀18的滑动阀芯在两个工作位置不断往复移动，而实现桩锤的提锤或向下落锤打桩。

控制阀18处于图2所示位置时，第一插装阀控制腔20经控制阀18（二位四通电磁先导阀）的B油口和P油口通向第一插装阀19的压力油口P油口，第一插装阀19处于关闭状态，而此时第二插装阀控制腔23经控制阀18的A油口和T油口通向油箱31，第二插装阀22处于打开状态，液压缸有杆腔中的压力油经第二插装阀22的回流至油箱31中，副油箱2中的油液则经油箱阀3和柔性接头4补入到液压缸的无杆腔中，桩锤13在重力作用沿导杆4加速下滑而对桩进行打击沉桩。

当控制阀18滑芯处于另一工作位置时，第一插装阀控制腔20经控制阀18（二位四通电磁先导阀）的B油口和T油口通向油箱31，第一插装阀19处于打开状态。而此时第二插装阀控制腔23经控制阀18的A油口和P油口通向第一插装阀19的压力油口P油口，第二插装阀22处于关闭状态。液压泵30的压力油经第一插装阀19的P油口进入第一插装阀工作腔21，进入第一插装阀工作腔21的压力油再经第一插装阀B油口和第二插装阀的A油口进入到第二插装阀工作腔24，进入第二插装阀工作腔24的压力油经其B油口流入液压缸的有杆腔中，并推动活塞6和活塞杆8带动桩锤13沿导杆14向上滑动而实现提锤，在此过程中液压缸无杆腔的油液经柔性接头4和油箱阀3回到副油箱2中。

Claims (9)

1.一种具有液压插装阀的导杆打桩锤，包括上横梁（1）、导杆（14）和下横梁（15），在导杆（14）上滑动支承有桩锤（13），上横梁（1）和下横梁（15）分别固定安装于导杆（14）的内端，其特征在于：在所述导杆（14）上固定连接有主支承横梁（11），该主支承横梁（11）上安装有液压缸，液压缸与导杆（14）相平行，液压缸的活塞杆（8）伸出端与桩锤（13）相连接，液压缸的无杆腔与副油箱（2）相连通；液压泵（30）的出油口连向第一插装阀（19）的压力油口P口，第一插装阀（19）的B油口与第二插装阀（22）的A油口相连通，第二插装阀（22）的B油口与液压缸的有杆腔连通，第二插装阀（22）的回油口T口与油箱（31）连通；控制阀（18）的P油口与第一插装阀（19）的压力油口P口连通，控制阀（18）的T油口与第二插装阀（22）的回油口T口连通，控制阀（18）的A油口与第二插装阀（22）的第二插装阀控制腔（23）连通，控制阀（18）的B油口与第一插装阀（19）的第一插装阀控制腔（20）相连通。

2.根据权利要求1所述的具有液压插装阀的导杆打桩锤，其特征在于：所述液压缸的缸体（7）下端支承于主支承横梁（11）上，该缸体（7）的上端与上支承横梁（5）固定连接，上支承横梁（5）固定支承于导杆（14）上；所述副油箱（2）支承于上支承横梁（5）上，该副油箱（2）上设有通气口（32），通气口（32）上安装有空气滤清器（33）；所述副油箱（2）通过油箱阀（3）和柔性接头（4）与液压缸的无杆腔相连通，该油箱阀（3）为截止阀。

3.根据权利要求1所述的具有液压插装阀的导杆打桩锤，其特征在于：所述活塞杆（8）的伸出端通过球铰（12）与桩锤（13）相连接；所述液压缸的缸体（7）外套装有进油套（9），在进油套（9）上至少设置有两个进油口，进油套（9）与缸体（7）之间的进油腔与液压缸的有杆腔相连通。

4.根据权利要求1所述的具有液压插装阀的导杆打桩锤，其特征在于：所述下横梁（15）上连接有桩帽（17），在桩帽（17）上活动设置有替打块（16）；所述导杆（14）至少有两杆，各导杆（14）的杆中心线相互平行。

5.根据权利要求1所述的具有液压插装阀的导杆打桩锤，其特征在于：在所述液压泵（30）的出油口还连通有第二蓄能器（28）和第二溢流阀（29），第二蓄能器（28）位于液压泵（30）和第二溢流阀（29）之间。

6.根据权利要求1或5所述的具有液压插装阀的导杆打桩锤，其特征在于：所述液压泵（30）出口油与第一插装阀（19）的压力油口P口之间串接有止回阀（27），第二蓄能器（28）和第二溢流阀（29）位于液压泵（30）和止回阀（27）之间。

7.根据权利要求1所述的具有液压插装阀的导杆打桩锤，其特征在于：所述第二插装阀（22）的B油口还连通有第一溢流阀（25）；所述第二插装阀（22）的回油口T口连通有第一蓄能器（26），该第一蓄能器（26）位于第二插装阀（22）回油口T口与油箱（31）之间。

8.根据权利要求1所述的具有液压插装阀的导杆打桩锤，其特征在于：所述控制阀（18）为二位四通电磁换向阀；所述液压泵（30）为变量柱塞泵。

9.根据权利要求1所述的具有液压插装阀的导杆打桩锤，其特征在于：所述第一插装阀（19）的B油口通向第一插装阀工作腔（21），所述第二插装阀（22）的A油口和B油口均通向第二插装阀工作腔（24）。