JPH021926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼルパイルハンマの吸排気装置
に係り、特に吸排気流の状態を改善することによ
りシリンダ内の燃焼排ガスの掃気効率を飛躍的に
向上させ、もつて燃焼室における早期着火の防止
と、燃焼効率の改善を達成することのできるデイ
ーゼルパイルハンマの吸排気装置に関する。

一般にデイーゼルパイルハンマ１は第１図に示
すように直立したシリンダ２内に上下動可能なラ
ム３が設けられ、またシリンダ２内下部にはアン
ビル４が嵌め込まれている。このアンビル４上に
は燃焼室５が形成されており、またこの燃焼室５
上方のシリンダ壁２ａには吸排気口６が設けられ
ている。そしてデイーゼルパイルハンマ１をパイ
ル７上に載せてラム３をシリンダ２内上方へ引き
上げた後アンビル４へ向かつて落下させる。ラム
３はシリンダ２内を下降し吸排気口６を閉塞し
て、ラム３とアンビル４との間の空気を圧縮しつ
つアンビルに衝突する。またラム３が吸排気口６
を閉塞する直前にアンビル４上に燃料が噴射さ
れ、ラム３がアンビル４へ衝突すると同時にこの
燃料は霧化され、圧縮された高温空気で燃焼室５
内の霧状の燃料は燃焼する。こうしてラム３の落
下打撃力と燃焼圧力はアンビル４を介してパイル
７に伝わり杭打作業を行なう。また、ラム３はこ
の燃焼圧力によりシリンダ２内上方へ飛び上が
り、吸排気口６が開口されてシリンダ２内の高圧
燃焼排ガスが外部へ膨張排出される。そして、吸
排気口６を越えてなおも上昇を続けるラム３によ
つてシリンダ２内に空気が吸込まれ、燃焼排ガス
と空気が入れ換わる。上昇しきつたラム３は次に
自由落下を始め、以上の工程が連続して自動的に
繰返され杭打ちが行なわれる。

ところで、従来のデイーゼルパイルハンマは上
述したようにその吸気と排気は吸排気兼用の吸排
気口６によつて行なつていた。この吸排気口６
は、高圧燃焼排ガスをその膨張を利用して外部へ
排気するものであり、また吸気の際にその吸気流
で燃焼室５に残留している燃焼排ガスを掃気する
ため、その設定位置は燃焼室５より上方の所定位
置に限定され、それより上方に設けることは圧縮
比との関係もあつて不適当である。このため吸排
気口６はシリンダ壁２ａの燃焼室５寄りに設けら
れることになる。

しかし、燃焼排ガスの排気はその自己膨張を利
用して行なうものであるため充分に排気すること
はできず、シリンダ２内に残留した燃焼排ガスは
吸排気口６より吸入される空気に押され、また吸
排気口６を越えて上昇を続けるラム３に引つぱら
れてシリンダ２内上方へと移動する。その後ラム
３の自由落下によつてこの残留燃焼排ガスは吸排
気口６より排出されるが、このときのラム３の落
下速度に対して吸排気口６の開口面積は小さいた
め、残留燃焼排ガスが吸排気口６から排出される
際に大きな排出抵抗がこれに働く。従つて、残留
燃焼排ガスは充分に排気されずにその一部は吸入
空気と混合されて圧縮され再び燃焼室５内に閉じ
込められる。このため圧縮される空気は燃焼排ガ
スによつて圧縮前から加熱され、ラム３がアンビ
ル４へ衝突する前に燃焼が始まり、その燃焼圧力
でラム３の落下打撃力は減衰される。また、圧縮
される空気の酸素濃度が大幅に減少するため燃焼
室５内での燃焼時間が延びて燃焼圧力が減少し、
ラム３の上昇高さが低くなる。この燃焼時間の延
びが著しく、ラム３が吸排気口６を越えて上昇す
るときまで燃焼が継続すると、新たに吸入された
空気の酸素を費消する事態にまで至る。こうした
悪循環を繰り返してデイーゼルパイルハンマ１の
杭打力は急減する。

こうした事態を防止するため、吸排気口６の開
口面積を増大させ燃焼排ガスの排出抵抗を減少さ
せる手段が提案される。しかし吸排気口６の開口
面積を増大させると吸入空気の流速が減少して燃
焼室５にこの空気が勢い良く吹き込まず、燃焼室
５に残留している燃焼排ガスを充分に掃気するこ
とはできない。

本発明は従来のデイーゼルパイルハンマの吸排
気装置における上記問題点を有効に解決すべく創
案するに至つたものである。

第１番目の発明の目的は従来の吸排気装置にお
ける吸気流に何ら影響を及ぼすことなく燃焼排ガ
スの排出抵抗を減少させ、かつシリンダ内上方の
燃焼排ガスを早期に排出することによつてシリン
ダ内の掃気効率を飛躍的に向上させ得、もつて強
力で安定した杭打力を生ぜしめるデイーゼルパイ
ルハンマの吸排気装置を提供するにある。

第２番目の発明の目的は吸排気口から吸入され
る吸気流を加速すると共に燃焼排ガスの排出抵抗
を減少させ、かつシリンダ内上方の燃焼排ガスを
早期に排出することによつてシリンダ内の掃気効
率を飛躍的に向上させ得、もつて強力で安定した
杭打力を生ぜしめるデイーゼルパイルハンマの吸
排気装置を提供するにある。

以下本発明の好適一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

デイーゼルパイルハンマ１は第２図に示すよう
に直立したシリンダ２内に上下動可能なラム３が
設けられ、またシリンダ２内下部にはアンビル４
が嵌め込まれている。このアンビル４上には燃焼
室５が形成されており、またこの燃焼室５上方の
シリンダ壁２ａには吸排気口６が設けられてい
る。この吸排気口６は上記燃焼室５の燃焼排ガス
を吸排気口６からの吸気流で効果的に掃気するた
めに燃焼室５に向かつて開口している。またシリ
ンダ２内の吸排気口６とアンビル４との間の空間
には圧縮部Ａが形成される。

上記吸排気口６より適宜上方のシリンダ壁２ａ
には排気口８が設けられている。この排気口８の
シリンダ２外側には弁９が設けられ、この弁９に
はこれを閉じる方向に作用する押えバネ１０が付
設されている。また上記排気口８より更に上方
で、かつラム３の上死点におけるその下端位置Ｂ
よりも僅か下方のシリンダ壁２ａには孔１１が設
けられている。この孔１１にはこれを貫通して開
閉桿１２が設けられ、その一端１２ａはシリンダ
２内に適宜延出している。そして開閉桿１２はそ
の中間をピン１３で枢支されて〓てこ″を構成
し、その他端１２ｂは前記弁９とケーブル１４で
連結され、開閉桿１２がピン１３を中心としてそ
の他端１２ｂを上昇するように回動すると弁９が
開くように構成されている。またこの開閉桿１２
には、その他端１２ｂを下降させる方向に作用す
る押えバネ１５が付設されている。すなわち、ラ
ム３の上死点から落下移動時のみそのラム３の下
端により、開閉桿１２の一端１２ａが押し下げら
れて弁９が開くようになつており、開閉桿１２、
ピン１３、ケーブル１４及び押えバネ１５によつ
て弁作動手段が構成されている。なお、開閉桿１
２は押えバネ１５によつてピン１３を中心として
回動してもその一端はシリンダ２内に延出してい
るよう構成されている。

ラム３の側面には第３図に示すようにラム３が
シリンダ２内を落下してアンビル４と衝突した位
置で、前記開閉桿１２の一端が自由に回動できる
ような凹部Ｃが形成されている。この凹部Ｃはラ
ム３の上昇高さによつてはラム３吊上げ用のフラ
ンジ部（図示しない）の形成によつて生じる間隙
（図示しない）を利用することも可能である。

次に上記実施例の作用について述べる。

デイーゼルパイルハンマ１を始動させるためシ
リンダ２内上方へ引き上げられたラム３は第２図
に示すようにその下端で開閉桿１２の一端１２ａ
を押し下げてシリンダ２内を落下する。このとき
開閉桿１２の他端１２ｂは上昇し、ケーブル１４
が引つ張られて排気口８の弁９は開いている。落
下するラム３は排気口８と吸排気口６とからシリ
ンダ２内の空気を追い出しながら排気口８それか
ら吸排気口６の順に閉塞していき、圧縮部Ａの空
気を圧縮してアンビル４と衝突する。このときア
ンビル４上に噴射された燃料は霧化され、同時に
圧縮空気の高温でこれに点火がされてアンビル４
上の燃焼室５内で燃焼が始まる。またこのときラ
ム３の下端で押し下げられた開閉桿１２の一端１
２ａはラム３の側面の凹部Ｃと出会つて、開閉桿
１２の押えバネ１５によつて上昇し、一方その他
端１２ｂは下降してケーブル１４が弛緩し排気口
８の弁９はその押えバネ１０によつて閉じる。

燃焼室５内での燃焼圧力によつて、ラム３はシ
リンダ２内上方へと押し上げられ吸排気口６が開
口される。このとき圧縮部Ａ内の高圧燃焼排ガス
は自己膨張により吸排気口６から排出される。ラ
ム３はその慣性力によつてなおも上昇を続け排気
口８と出会うが、その弁９は閉じているため吸排
気口６のみから勢いよく吸気が行なわれる。そし
てこの吸気流によつて燃焼室５内の残留燃焼排ガ
スはシリンダ２内上方へと掃気される。ラム３が
上死点まで上昇した後自由落下を始めるとその下
端で開閉桿１２の一端１２ａが押し下げられ、排
気口８の弁９が開かれる。シリンダ２内上方へ掃
気された残留燃焼排ガスは下降するラムに押され
て順次排気口８より排出される。また、このとき
シリンダ２内に吸入された空気は吸排気口６から
排出されているので、排気口８を流れる残留燃焼
排ガスには排出抵抗はほとんど作用しない。

こうして残留燃焼排ガスが完全に排出されてか
ら、新しく吸入された空気のみの圧縮が行なわれ
るため、圧縮始めにおける吸入空気の温度は上昇
せず、またその酸素濃度も希釈されない。

上記実施例においては開閉桿１２、ピン１３、
ケーブル１４及び押えバネ１５によつて弁作動手
段を構成して排気口８の弁９を自動的に開閉可能
に構成したが、ラム３の半径方向に凹凸差を利用
してラムの上下動でエアシリンダ等のピストンを
作動させ、その圧力で弁９を開閉するように弁作
動手段を構成してもよい。この実施例を第４図に
基づいて説明する。

シリンダ壁２ａには上記実施例と同じ位置に孔
１１が設けられており、この孔１１の外側にはエ
アシリンダ１６が設けられている。エアシリンダ
１６のピストンロツド１６ａは孔１１内へ延出
し、エアシリンダ１６内のバネ１６ｂによつてピ
ストンロツド１６ａの端１６ｃがラム３の側面に
押し当てられるよう構成されている。このピスト
ンロツド１６ａはその中央で上下に折れ曲がるよ
うになつており、ラム３が下降するときにはやや
下向に折れ曲がつた状態でエアシリンダ１６のピ
ストン１６ｄを押してエアシリンダ１６内の空気
を圧縮し、ラム３が上昇するときには上向に大き
く折れ曲がつてピストン１６ｄは元の位置に戻る
よう構成されている。

一方、排気口８の弁９の上方には弁開閉シリン
ダ１７が設けられ、そのピストンロツド１７ａは
弁９と連結されている。そしてエアシリンダ１６
と弁開閉シリンダ１７とはパイプ１８によつて連
結され、エアシリンダ１６による圧縮空気で弁９
が開くように、またエアシリンダ１６のピストン
が元の位置に戻つたときには弁９が閉じるように
構成されている。

なお、エアシリンダ１６の構造は第５図に示す
ようにしてもよい。この場合はエアシリンダ１６
の圧縮空気の出口１６ｅに切替弁１６ｆが設けら
れ、この切替弁１６ｆには切替レバ１６ｇが結合
されている。そしてラム３が下降するときには切
替レバ１６ｇが押し下げられると共にエアシリン
ダ１６のピストンロツド１６ａがラム３の側面で
押され、エアシリンダ１６内の圧縮空気がパイプ
１８を通つて弁開閉シリンダ１７へ送られて弁９
を開くように構成されている。またラム３が上昇
するときには切替レバ１６ｇが押し上げられてエ
アシリンダ１６内の圧縮空気が逃し穴１６ｈを通
つて外部へ放出されるように構成されている。従
つてラム３の下降時のみ弁９が開いていることに
なる。なお第５図中１６ｉは戻しばねである。

本発明の上記実施例においては吸排気口６には
弁が設けられていないので、ラム３が上昇して吸
排気口６を通り越したときから吸気が始まるが、
吸排気口６に第６図に示すように開閉弁１９を設
けて、ラム３が吸排気口６を通り越して上死点に
至るまでの所定の高さに上昇した後にこれを強制
的に開くように構成してもよい。この実施例を第
６図、第９図及び第１０図に基づいて詳述する。

デイーゼルパイルハンマ１の吸排気口６より適
宜上方のシリンダ壁２ａには検知孔２０が設けら
れ、この検知孔２０の外側には開閉弁１９を閉じ
るときのラム３の位置を検出するラム検出手段と
してのエアシリンダ２１が設けられている。この
エアシリンダ２１のピストンロツド２１ａは検知
孔２０を通つてシリンダ２内に延出している。ま
たこの検知孔２０より適宜上方のシリンダ壁２ａ
にはカム孔２２が設けられ、このカム孔２２には
開閉弁１９を開くときのラム３の位置を検出する
ラム検出手段としてのカム２３が設けられてい
る。開閉弁１９の上方には開閉弁作動手段として
の弁開閉シリンダ２４が設けられ、開閉弁１９と
ピストンロツド２４ａで連結されている。なお、
この弁開閉シリンダ２４には弁開閉シリンダ２４
内の圧縮空気を排出可能とする切替装置２５が設
けられていて、この切替装置２５の切替弁２５ａ
と上記カム２３とはケーブル２６で連結されてい
る。また切替装置２５の給気孔２５ｂとエアシリ
ンダ２１とはパイプ２７で連結されている。そし
てラム３が下降してエアシリンダ２１のピストン
ロツド２１ａをエアシリンダ２１側に押し込む
と、エアシリンダ２１内にその吸入口２１ｂから
空気が吸入される。その後ラム３が上昇して検知
孔２０を通り過ぎると、ピストンロツド２１ａは
エアシリンダ２１内のバネ２１ｃによりシリンダ
２内に飛び出すと共に、エアシリンダ２１内の空
気が圧縮される。この圧縮空気はパイプ２７を通
つて切替装置２５の切替弁２５ａを押し下げ弁開
閉シリンダ２４内へ流入し、そのピストンロツド
２４ａが押し下げられて吸排気口６の開閉弁１９
が閉じられるよう構成されている。更にラム３が
上昇してカム孔２２を通り過ぎるとカム２３はそ
のバネ（図示しない）の力でシリンダ２内へ回動
してケーブル２６が引張され、切替装置２５の切
替弁２５ａを引き上げて弁開閉シリンダ２４内の
圧縮空気を外部へ逃がすよう構成されている。そ
して弁開閉シリンダ２４のピストンロツド２４ａ
は弁開閉シリンダ２４内のバネ２４ｂの力で押し
上げられ、開閉弁１９が開かれるように構成され
ている。

上記実施例においては吸排気口６からの吸気が
その開閉弁１９によつてさえぎられ、ラム３下端
がカム孔２２の位置まで上昇してシリンダ２内が
所定の負圧状態になつた後、開閉弁１９が開かれ
て吸気が始まる。このときの吸気流はシリンダ２
内外の大きな圧力差によつて加速され、燃焼室５
へ激しく噴射される。従つて燃焼室５内の残留燃
焼排ガスはシリンダ２内上方へと完全に掃気され
る。

以上の構成によつて明らかなように本発明によ
れば次のような効果を発揮する。

シリンダ内の燃焼排ガスを外部へ完全に掃気で
きるため、圧縮前の吸入空気の温度上昇がなく、
従つて早期着火を防止でき、また燃焼効率が高ま
つてスモークの発生を抑止でき、もつてデイーゼ
ルパイルハンマの杭打力を強力かつ安定なものと
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吸排気装置を有するデイーゼル
パイルハンマの断面略図、第２図及び第３図は本
発明の好適一実施例を示す断面略図、第４図は本
発明の他の実施例を示す要部断面図、第５図は本
発明の更に他の実施例を示す要部断面図、第６図
乃至第８図は本発明の実施例を示す断面略図、第
９図は第８図のＤ部拡大断面図、第１０図は第８
図のＥ部拡大断面図である。 図中、２はシリンダ、３はラム、４はアンビ
ル、５は燃焼室、６は吸排気口、８は排気口、９
は弁、１９は開閉弁、２１はラム検出手段として
のエアシリンダ、２４は開閉弁作動手段としての
弁開閉シリンダを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直立したシリンダと、該シリンダ内を上下動
   可能に設けられたラムと、上記シリンダ内下部に
   嵌め込まれたアンピルと、該アンピル上に形成さ
   れた燃焼室と、該燃焼室の上方に設けられた吸排
   気口とを有するデイーゼルパイルハンマにおい
   て、上記吸排気口より更に上方へ離間させて設け
   られ、シリンダ内上部の燃焼排ガスを外部へ排気
   するための排気口と、該排気口に設けられ、シリ
   ンダ内への空気の流れを阻止するための弁と、上
   記ラムの上死点から落下移動時のみ上記弁を開く
   弁作動手段とを備えたことを特徴とするデイーゼ
   ルパイルハンマの吸排気装置。 ２ 直立したシリンダと、該シリンダ内を上下動
   可能に設けられたラムと、上記シリンダ内下部に
   嵌め込まれたアンピルと、該アンピル上に形成さ
   れた燃焼室と、該燃焼室の上方に設けられた吸排
   気口とを有するデイーゼルパイルハンマにおい
   て、上記吸排気口に設けられた開閉弁と、上記燃
   焼室内の燃焼圧力により上昇するラムが上記吸排
   気口を通過した後上死点に至る途中まで上記開閉
   弁を閉じ爾後開放させて上記シリンダ内に吸気さ
   せるための開閉弁作動手段とを備えたことを特徴
   とするデイーゼルパイルハンマの吸排気装置。