FI126410B - Paalutusmenetelmä ja -laite - Google Patents

Description

PAALUTUSMENETELMÄ JA -LAITE

Keksinnön kohteena on paalutusmenetelmä, jossa laitteen alapuolella olevaa paalua liikutetaan pääasiassa alaspäin laitteen liikutettavan osan avulla ja laitteen runko kiinnitetään paaluun kiinnityselimillä. Lisäksi keksinnön kohteena on paalutuslaite, johon kuuluu runko ja rungon sisällä liikutettava osa, joka on massa, ja runkoon kuuluu kiinnityselimet rungon kiinnittämiseksi paaluun.

Paalutusmenetelmiä ja - laitteita käytettäessä maahan upotetaan paaluja, pilareita tai vastaavia, joita käytetään esim. rakennuksien perustan vahvistamiseen tai maaperän vahvistamiseen, tukemiseen tai tiivistämiseen.

Tunnettuihin laitteisiin kuuluu yleensä pystysuunnassa eli alas- ja ylöspäin liikutettava osa eli massa ja paalun päälle sijoitettava, irrallinen iskutyyny. Paalutettaessa liikutettava osa eli massa on paalun yläpuolella, liikutettavaa osaa eli massaa liikutetaan pystysuunnassa ja sillä isketään paalun yläpäähän sijoitettuun iskutyynyyn. Tällöin paalu painuu alaspäin. Iskutyyny pienentää paaluun kohdistuvaa rasitusta. Usein paalun ja iskutyynyn välissä on myös muuta iskua vaimentavaa ja pehmentävää materiaalia. US-patentissa 3721095 on esitetty menetelmä ja järjestelmä maahan iskettävään paaluun, kohdistettavan iskuvoiman suuruuden määrittämistä ja kontrolloimista varten. GB-patentissa 2161831 on esitetty paalutuslaite, jossa on tarttumaelimet, joiden avulla laitteen runko tarttuu paaluun. Nämä tarttumaelimet on tarkoitettu estämään paalun värinää, pitämään sitä koko ajan samansuuntaisena ja estämään ylimääräistä meteliä. US-patentissa 4802538 on esitetty paalun maahan iskemistä varten oleva järkäle, joka käsittää sylinterimäisen putken sekä putken pään sulkevan alasimen, järkälemännän asennettuna edestakaista liikettä varten putken sisällä alasinta kohti ja poispäin siitä, hydraulisia sylintereitä järkälemännän nostamiseksi poispäin alasimesta, sekä kytkimen, joka kykenee reagoimaan järkälemännän ja alasimen välisessä tilassa olevan fluidin paineen nousuun nostovälineen aktivoimista varten. Laitetta käytettäessä paaluun kohdistuva iskuvoima välitetään paaluun rajoitetun hydrauliikkafluidimäärän kautta.

Tunnettujen laitteiden käyttöön liittyy epäkohtia. Kun massa iskee iskutyynyyn ja iskutyyny iskee paaluun, syntyy kova lyöntiääni. Paaluttaminen on erittäin äänekästä työtä, mikä pitää ottaa huomioon työmaita ja työaikoja suunniteltaessa. Isku-tyynyjä ja muita vaimentavia materiaaleja käytettäessä osa työtehosta menetetään kun massan isku vaimenee osuessaan iskutyynyyn. Lisäksi iskutyynyt ja muut vai- mentävät materiaalit ovat kuluvia osia, jotka joudutaan uusimaan aika ajoin, jolloin työskentely joudutaan keskeyttämään. Iskutyynyjen ja muiden pehmentävien materiaalien käytön ongelmana on myös se, että niiden ominaisuudet muuttuvat niiden kuluessa, joten iskutapahtuman tarkka seuranta on vaikeaa.

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin paalutusmenetelmä ja -laite, joilla poistetaan nykyisiin paalutusmenetelmiin ja -laitteisiin liittyviä epäkohtia. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin paalutusmenetelmä ja -laite, joilla saadaan aikaan tehokas, edullinen ja äänetön paalutus.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan paalutusmenetelmällä ja -laitteella, joille on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä liikutettava osa on kiinnitetty hydraulisylinte-rin mäntään ja hydraulisylinteri on liitetty yhtenäisesti paineenmuunnin- ja vaimen-nuslaitteistoon ja ohjausventtiilistöön, paalutuksen aikana laitteen rungon sisällä liikutetaan liikutettavaa osaa alaspäin, liikutettava osa pysäytetään hydraulisesti hyd-raulisylinterin sylinteritilassa olevan väliaineen avulla liikutettavan osan osumatta laitteen runkoon tai muuhun osaan, jolloin liikutettavan osan alaspäin suuntautuvan liikkeen pysähtyessä laitteen runko ja siihen kiinnitetty paalu nytkähtävät alaspäin, minkä jälkeen liikutettavaa osaa liikutetaan hydraulisesti ylöspäin, jolloin liikkeen vastavoima vaikuttaa laitteen runkoon ja siihen kiinnitettyyn paaluun painaen niitä alaspäin

Kun liikutettavaa osaa aletaan liikuttaa alaspäin, siirtoon tarvittavan voiman vastavoima pyrkii heilauttamaan laitteen runkoa ja myös siihen kiinnitettyä paalua ylöspäin. Heilahduksen avulla myös laitteeseen kiinnitetty paalu heilahtaa sopivasti, jolloin kitka paalun ja maan välillä pienenee, mikä helpottaa välittömästi tulevan alaspäin suuntautuvan nytkäytyksen alas painavaa tehoa. Paluun kohdistuvaa voimaa voidaan säätää halutulla tavalla iskun nopeutta ja vaimennusta säätämällä.

Liikutettavan osan alaspäin suuntautuvan liikkeen pysäytyksen avulla saadaan laitteen runko nytkähtämään alaspäin. Kun laitteen alapuolella oleva paalu on kiinnitetty pitävästi laitteen runkoon, siirtyy alaspäin painava voima suoraan laitteen rungosta painamaan paalua alaspäin. Toisin sanoen liikutettavan osan pysäyttäminen saattaa laitteen rungon kautta alla olevan paalun liikkeelle eli nytkäyttää sitä. Tällöin paalu painuu alaspäin rungon nytkyttävän liikkeen avulla. Liikutettavan osan painosta, liikkeen nopeudesta ja pysäytyksen nopeudesta riippuu laitteen nytkäyttävä vaikutus alla olevaan paaluun. Laitteessa liikutettava osa ei iske mihinkään rungon osaan tai muuhun osaan, vaan liikutettava osa pysäytetään halutussa paikassa ennen rangon alaosaa.

Kun liikutettavaa osaa nostetaan ylöspäin, liikkeen vastavoima vaikuttaa rankoon ja painaa rangon kautta kaiken aikaa alla olevaa paalua ja alaspäin kokonaisuudessaan vaikuttavan voiman aika jatkuu. Tämä on edellä esitetyn nytkäytyksen tehoa jatkava tekijä.

Kun laitteen ranko on kiinnitettynä paaluun, on laite aina samassa suunnassa paalun kanssa, joten paalutus on tehokasta. Laitteen asentoa paaluun nähden ei tarvitse korjata paalutuksen aikana.

Laitteen runkoon kiinnitetään paalun liikettä ja asemaa sekä kunkin nytkähdyksen aikaansaamaa tehoa kuvaavat anturit. Näin paalutustapahtumasta saadaan koko ajan ja jatkuvasti ajankohtaista, tarkkaa ja luotettavaa tietoa, joka pystytään heti ottamaan huomioon ja jonka perusteella pystytään paaluttamista säätämään.

Keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluu hydraulisylinteri, jonka mäntään liikutettava osa on kiinnitetty, ja hydraulisylinteriin on liitetty yhtenäisesti paineenmuun-nin- ja vaimennuslaitteisto ja ohjausventtiilistö liikutettavan osan pysäyttämiseksi hydraulisesti liikutettavan osan osumatta laitteen runkoon tai muuhun osaan.

Keksinnön mukainen paalutusmenetelmä ja -laite eroavat monessa kohdin tunnetuista menetelmistä ja laitteista. Eroja aikaisempiin menetelmiin/laitteisiin ovat ainakin se, ettei paalun päähän ei isketä, eikä käytetä paalutuslaitteissa normaalisti olevaa iskutyynyä. Lisäksi etuna ja erona on se, että liikutettavan osan edestakaista liikettä ja liikkeen nopeutta sekä ylös- että alaspäin voidaan säätää halutulla tavalla ja siten säätää paaluun kohdistuva, sitä alaspäin painava voima halutun suuruiseksi. Etuna on myös menetelmän ja laitteen käytön äänettömyys; iskujen sijasta laitteesta kuuluu pelkästään hydrauliventtiileiden aiheuttamaa vaimeaa ääntä.

Laitteen runkoon voidaan kiinnittää sinänsä tunnetulla tavalla anturilaitteisto, joilla paalutusta seurataan koko ajan. Kun laitteen runko on kiinnitetty paaluun ja anturit on kiinnitetty runkoon, pystytään runkoon kiinnitetyillä antureilla seuraamaan paalutusta luotettavasti.

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvassa 1 on esitetty eräs keksinnön mukainen paalutuslaite sivulta katsottuna ja osittain leikattuna, ja kuvissa 2-6 on esitetty erään keksinnön mukaisen laitteen sisärakenne, jossa ovat hydraulisylinteri ja siihen liittyvät osat periaatekuvina sivulta katsottuina ja poikki-leikattuina laitteen toiminnan eri vaiheissa.

Kuvassa 1 on esitetty periaatepiirustuksena eräs keksinnön mukainen paalutuslaite ja siihen kuuluvia osia. Paalutuslaitteeseen kuuluu runko 1, rungon sisällä on sen yläosassa näkyvä liikutettava osa 2 eli massa ja siihen kiinnitetty hydraulisylinteri 3. Rungon alaosassa ovat kiinnityselimet 4, joilla laite on kiinnitettävissä sen alapuolella olevaan paaluun (ei esitetty kuvissa). Kiinnityselimet ovat sinänsä tunnettuja kiinnityselimiä, jotka ovat hydraulisesti toimivia elimiä. Rungon yläosassa on kiin-nityskorvake rungon kiinnittämiseksi johonkin laitteeseen.

Kuvissa 2-6 on esitetty rungon (ei esitetty näissä kuvissa) sisällä olevan liikutettavan osan eli massan (ei esitetty näissä kuvissa) liikuttamiseen tarvittava hydraulinen laite ja siihen liittyvät osat ja elimet. Laitteeseen kuuluu kaksitoiminen hydraulisylinteri 3, joka on liitetty yhtenäisesti paineenmuunnin- ja vaimennuslaitteis-toon ja ohjausventtiilistöön. Kyseinen hydraulinen laite eli hydraulisylinteri 3 on kytketty laitteen rungon ja liikutettavan osan eli massan väliin. Hydraulisylinteri on varustettu kanavayhteillä 13, 14 ja 15, joilla johdetaan paineväliainetta sylinteriin ja poistetaan paineväliainetta sieltä toiminnan eri vaiheissa. Kanavayhde 13 on rungon yläpäässä, kanavayhde 14 on mngon keskiosassa keskikohdan alapuolella ja kanavayhde 15 on mngon alaosassa.

Paineenmuunninlaitteistoon kuuluu hydraulisylinterin sisällä oleva, sen suhteen liikutettavissa oleva paineenmuunnin 20 ja paineakku 18, joka on yhdistetty kanavalla 17 paineenmuuntimen 20 alapuolella oleva sylinteritilaan 21. Paineenmuuntimen yläpuolella on ylempi sylinteritila 22.

Hydraulisylinterin 3 männän 6 alaosa 7 on muotoiltu siten, että se muodostaa väliaineen virtausta ohjaavan särmän. Ohjaavaa särmää 7, männän helmaa, käytetään sulkemaan osittain tai kokonaan kanavayhde 14. Männän helma voi myös työntää edellään paineenmuuntimen 20 mäntää.

Ohjausventtiilistöön kuuluvat venttiilit 9-12, jotka ohjaavat hydraulisylinterin liikkeen suuntaa ja voimaa. Venttiilit 9 ja 11 on yhdistetty painelähteeseen ja venttiili 10 on yhdistetty venttiiliin 9. Venttiili 9 on yhdistetty kanavaan 13. Paineakku 16 on venttiilin 9 ja kanavan 13 välissä. Venttiili 10 on yhdistetty kanavaan 14. Venttiili 10 on yhdistetty kanavaan 14. Paluuventtiili 12 on yhdistetty kanaviin 14 ja 15.

Seuraavassa selvitetään kuvien 1-6 mukaisen laitteen toimintaa ja viitataan samalla kuviin 2-6.

Kuvassa 2 on esitetty lähtökohta, josta massaa kiihdytetään alaspäin ja samalla siihen kiinnitettyä sylinterin mäntää liikutetaan alaspäin. Tällöin venttiilit 9 ja 12 ovat auki ja 10 ja 11 kiinni.

Kuvassa 3 männän helma sulkee kanavayhteen 14, paineväliaine tai männänhelma työntää paineenmuuntimen mäntää 20 alaspäin, jolloin paineenmuuntimen alapuolisen sylinterithän 21 väliaine siirtyy paineakkuun 18. Samanaikaisesti suljetaan venttiili 9 ja avataan venttiili 10. Tällöin jarrutetaan massan ja männän liikettä ja väliaineen paine varastoituu paineakkuun 18. Massan ja männän pysähdyttyä sen liikesuunta vaihtuu ja paineakku purkaa energiansa massan nostoon.

Kuvassa 4 liike on pysähtynyt ja väliaine siirtyy paineakusta alempaan sylinteri tilaan 21, jolloin paineenmuuntimen mäntä 20 lähtee ylöspäin. Tässä vaiheessa venttiilit 9 ja 11 ovat kiinni ja venttiilit 10 ja 12 auki.

Kuvassa 5 männän helma on saavuttanut kanavayhteen 14, jolloin aukaistaan venttiili 11 ja venttiili 12 suljetaan. Nyt paineväliaine nostaa sylinterin männän haluttuun korkeuteen, josta uusi työkierto alkaa kuvan 6 mukaisesti.

Laitteella voi tehdä myös lyhyttä oskilloivaa liikettä, jos ei haluta suuritehoista liikettä. Kun venttiili 11 avataan ja 9, 10 ja 12 ovat kiinni, sylinterin mäntä nostaa massaa halutulle korkeudelle, jolloin männän yläpuolen paineväliaine on varautunut paineakkuun 16. Sitten suljetaan venttiili 11 ja avataan venttiili 12. Tällöin massa lähtee alaspäin ja sitä jarrutetaan paineenmuuntimella, joka varaa paineakun 18. Massan suunnan vaihtuessa avataan venttiili 11 ja suljetaan 12.

Laitetta käytettäessä laitteen runko 1 kiinnitetään nosturiin, paalutuslaitteiston pal-kistoon tai johonkin muuhun laitteeseen tai laitteistoon tarkoitukseen sopivilla, sinänsä tunnetuilla kiinnityselimillä. Se voidaan kiinnittää myös muihin rakenteisiin halutulla tavalla tarkoituksen ja käytön mukaan. Väliaineena käytetään tarkoitukseen soveltuvaa nestemäistä väliainetta.

Keksintöä ei rajata esitettyihin edullisiin sovelluksiin, vaan se voi vaihdella patenttivaatimusten muodostaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (5)

1. Paalutusmenetelmä, jossa laitteen alapuolella olevaa paalua liikutetaan pääasiassa alaspäin laitteen sisällä liikutettavan osan (2) avulla, laitteen runko (1) kiinnitetään paaluun kiinnityselimillä (4), tunnettu siitä, että liikutettava osa (2) on kiinnitetty hydraulisylinterin (3) mäntään ja hydraulisylinteri on liitetty yhtenäisesti paineen-muunnin- ja vaimennuslaitteistoon ja ohjausventtiilistöön, paalutuksen aikana laitteen rungon (1) sisällä liikutetaan liikutettavaa (2) osaa alaspäin, liikutettava osa pysäytetään hydraulisesti hydraulisylinterin (3) sylinteritilassa (21, 22) olevan väliaineen avulla liikutettavan osan osumatta laitteen runkoon (2) tai muuhun osaan, jolloin liikutettavan osan alaspäin suuntautuvan liikkeen pysähtyessä laitteen runko ja siihen kiinnitetty paalu nytkähtävät alaspäin, minkä jälkeen liikutettavaa osaa (2) liikutetaan hydraulisesti ylöspäin, jolloin liikkeen vastavoima vaikuttaa laitteen runkoon ja siihen kiinnitettyyn paaluun painaen niitä alaspäin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paalutusmenetelmä, tunnettu siitä, että liikutettavan osan (2) alaspäin ja ylöspäin suuntautuvan liikkeen nopeutta sekä pysähdysten kestoaikaa säädetään hydraulisesti.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen paalutusmenetelmä, tunnettu siitä, että liikutettavan osan alaspäin suuntautuvan liikkeen aikana osa liikutettavan osan alapuolella olevassa sylinteritilassa olevaa väliainetta johdetaan sylinteritilasta (21, 22) pois.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen paalutusmenetelmä, tunnettu siitä, että liikutettavan osan ylöspäin suuntautuvan liikkeen aikana liikutettavan osan alapuolella olevaan sylinteritilaan (21, 22) johdetaan paineenalaista väliainetta.

5. Paalutuslaite, johon kuuluu runko (1) ja rungon sisällä liikutettava osa (2), joka on massa, ja runkoon kuuluu kiinnityselimet (4) rungon kiinnittämiseksi paaluun, tunnettu laitteeseen kuuluu hydraulisylinteri (3), jonka mäntään liikutettava osa (2) on kiinnitetty, ja että hydraulisylinteriin on liitetty yhtenäisesti paineenmuunnin- ja vaimennuslaitteisto ja ohjausventtiilistö liikutettavan osan pysäyttämiseksi hydraulisesti liikutettavan osan osumatta laitteen runkoon tai muuhun osaan. PATENTKRAV