RU156215U1

RU156215U1 - PILOT HAMMER HYDRAULIC

Info

Publication number: RU156215U1
Application number: RU2014140607/03U
Authority: RU
Inventors: Андрей Генрихович Богаченков; Юрий Владимирович Салин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "РОПАТ"
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2015-11-10

Abstract

1. Гидродвигатель сваебойного молота, включающий гидроцилиндр, внутреннее пространство которого разделено перемещаемым поршнем на штоковую и поршневую полости; два двухпозиционных клапана, периодически соединяющих-разъединяющих между собой: один - поршневую полость гидроцилиндра со сливной магистралью, другой - поршневую полость гидроцилиндра со штоковой полостью; два электрогидравлических распределителя, открывающих-закрывающих клапаны; формирующий сигналы для переключения электрогидравлических распределителей контроллер; подвижный элемент, установленный на гидроцилиндре, и датчик положения, отличающийся тем, что поршневая и штоковая полости гидроцилиндра постоянно соединены дополнительной магистралью, в которой установлен неуправляемый обратный клапан, позволяющий рабочей жидкости свободно перетекать из поршневой полости в штоковую и препятствующий перемещению рабочей жидкости в обратном направлении.2. Гидродвигатель сваебойного молота по п. 1, отличающийся тем, что одна из полостей управления напорного клапана постоянно соединена со сливной магистралью, а одна из полостей управления сливного клапана с напорной магистралью.1. The hydraulic motor of the piling hammer, including a hydraulic cylinder, the inner space of which is divided by a movable piston into the rod and piston cavities; two on-off valves periodically connecting-disconnecting among themselves: one - the piston cavity of the hydraulic cylinder with a drain line, the other - the piston cavity of the hydraulic cylinder with the rod cavity; two electro-hydraulic valves, opening-closing valves; a controller generating signals for switching electro-hydraulic valves; a movable element mounted on the hydraulic cylinder and a position sensor, characterized in that the piston and rod cavities of the hydraulic cylinder are constantly connected by an additional line, in which an uncontrolled check valve is installed, which allows the working fluid to freely flow from the piston cavity into the stem and preventing the working fluid from moving in the opposite direction .2. The hydraulic motor of the piling hammer according to claim 1, characterized in that one of the control cavities of the pressure valve is constantly connected to the drain line, and one of the control cavities of the drain valve to the pressure line.

Description

ГИДРОДВИГАТЕЛЬ СВАЕБОЙНОГО МОЛОТАPILOT HAMMER HYDRAULIC

Изобретение относится к гидродвигателям для молотов, используемых для погружения в грунт железобетонных и стальных свай, шпунта и других забивных элементов.The invention relates to hydraulic motors for hammers used for immersion in reinforced concrete and steel piles, sheet piling and other driven elements.

Известен гидромолот по патенту RU 2109105, содержащий два двухпозиционных клапана, один из которых периодически сообщает поршневую полость гидроцилиндра со сливной магистралью, другой периодически сообщает поршневую полость гидроцилиндра со штоковой полостью, постоянно соединенную с напорной магистралью, причем оба клапана срабатывают практически одновременно при подаче гидравлического сигнала от электрогидравлического распределителя, который, в свою очередь, переключается за счет взаимодействия подвижного элемента молота с датчиком положения.Known hydraulic hammer according to patent RU 2109105, containing two on-off valves, one of which periodically communicates the piston cavity of the hydraulic cylinder with a drain line, the other periodically communicates the piston cavity of the hydraulic cylinder with the rod cavity, constantly connected to the pressure line, and both valves operate almost simultaneously when a hydraulic signal is applied from an electro-hydraulic distributor, which, in turn, switches due to the interaction of the moving hammer element with the sensor provisions.

Недостатком приведенного технического решения является наличие «короткого замыкания», имеющего место при срабатывании клапанов: поскольку при переключении клапаны начинают движение одновременно, неизбежна ситуация, в течение которой (от нескольких миллисекунд до сотых долей секунды) напорная и сливная магистрали оказываются сообщенными, при этом возникающая утечка может привести к существенным потерям энергии цикла.The disadvantage of the above technical solution is the presence of a “short circuit” that occurs when the valves are activated: since the valves start moving simultaneously when switching, a situation is inevitable during which (from a few milliseconds to hundredths of a second) the pressure and drain lines are communicated, leakage can result in significant energy loss to the cycle.

Наиболее близким к заявляемому является техническое решение по заявке на патент RU 2012134898, включающее два двухпозиционных клапана, один из которых периодически сообщает поршневую полость гидроцилиндра со сливной магистралью, другой периодически сообщает поршневую полость гидроцилиндра со штоковой полостью, каждый клапан управляется от отдельного электрогидравлического распределителя, сигналы для переключений которых формируется контроллером при взаимодействии подвижного элемента молота с датчиком положения, при этом открытие любого клапана начинается при полном или частичном закрытии другого клапана, причем указанная последовательность переключения клапанов обеспечивается временными задержками срабатывания электрогидравлических распределителей, задаваемых контроллером от момента взаимодействия подвижного элемента молота с датчиком положения. Данное техническое решение минимизирует или совсем исключает утечку «короткого замыкания», тем самым уменьшая потери энергии цикла, но содержит следующий недостаток: при таком способе управления, в случае, когда оба клапана закрыты (это может иметь место в течение нескольких миллисекунд или десятков миллисекунд), поршневая полость оказывается разобщенной как с напорной, так и со сливной магистралью. Если при этом ударная масса движется, сжимая рабочую жидкость в поршневой полости, то это может вызвать (пока оба клапана закрыты) возникновение скачков (импульсов) давления в указанной полости, существенно превышающих номинальное давление гидродвигателя. В силу кратковременности данного процесса, это не приводит к потере устойчивости цикла, но вызывает повышенные нагрузки на детали гидродвигателя, прежде всего, на уплотнения, что уменьшит ресурс работы гидродвигателя и молота в целом.Closest to the claimed one is the technical solution for patent application RU 2012134898, including two on-off valves, one of which periodically communicates the piston cavity of the hydraulic cylinder with a drain line, the other periodically communicates the piston cavity of the hydraulic cylinder with the rod cavity, each valve is controlled from a separate electro-hydraulic distributor, signals for switching which is formed by the controller during the interaction of the moving hammer element with the position sensor, while opening any of the valve begins at a full or partial closure of the other valve, said sequence valve switching provides a time delay tripping solenoid valves, defined by the time controller interaction with the movable hammer element position sensor. This technical solution minimizes or completely eliminates the leakage of a “short circuit”, thereby reducing cycle energy losses, but contains the following drawback: with this control method, when both valves are closed (this can take place for several milliseconds or tens of milliseconds) , the piston cavity is disconnected from both the pressure and the drain line. If at the same time the shock mass moves, compressing the working fluid in the piston cavity, this can cause (while both valves are closed) the occurrence of pressure surges (pulses) in this cavity, significantly exceeding the nominal pressure of the hydraulic motor. Due to the short duration of this process, this does not lead to a loss of cycle stability, but causes increased loads on the hydraulic motor parts, first of all, on the seals, which will reduce the life of the hydraulic motor and the hammer as a whole.

Задачей изобретения является повышение долговечности деталей и узлов гидродвигателя путем исключения скачков давления в его поршневой полости.The objective of the invention is to increase the durability of parts and components of the hydraulic motor by eliminating pressure surges in its piston cavity.

Сущность изобретения заключается в том, что в гидродвигателе сваебойного молота, включающем гидроцилиндр, внутреннее пространство которого разделено перемещаемым поршнем на штоковую и поршневую полости; два двухпозиционных клапана, периодически соединяющих-разъединяющих между собой: один - поршневую полость гидроцилиндра со сливной магистралью, другой - поршневую полость гидроцилиндра со штоковой полостью; два электрогидравлических распределителя, открывающих-закрывающих клапаны; формирующий сигналы для переключения электрогидравлических распределителей контроллер; подвижный элемент, установленный на гидроцилиндре, и датчик положения, поршневая и штоковая полости гидроцилиндра постоянно соединены дополнительной магистралью, в которой установлен неуправляемый обратный клапан, позволяющий рабочей жидкости свободно перетекать из поршневой полости в штоковую и препятствующий перемещению рабочей жидкости в обратном направлении.The essence of the invention lies in the fact that in the hydraulic motor of a piling hammer, including a hydraulic cylinder, the inner space of which is divided by a movable piston into a rod and piston cavity; two on-off valves periodically connecting-disconnecting among themselves: one - the piston cavity of the hydraulic cylinder with a drain line, the other - the piston cavity of the hydraulic cylinder with the rod cavity; two electro-hydraulic valves, opening-closing valves; a controller generating signals for switching electro-hydraulic valves; a movable element mounted on the hydraulic cylinder, and the position sensor, the piston and rod cavities of the hydraulic cylinder are constantly connected by an additional line, in which an uncontrolled check valve is installed, which allows the working fluid to freely flow from the piston cavity into the rod and preventing the working fluid from moving in the opposite direction.

На чертеже Фиг. 1 приведена схема гидродвигателя, поясняющая сущность изобретения, на Фиг. 2 - вариант исполнения схемы.In the drawing of FIG. 1 is a hydraulic motor diagram explaining the invention, FIG. 2 - embodiment of the circuit.

Гидродвигатель содержит закрепленный на корпусе молота гидроцилиндр 1, шток 2 которого соединен с ударной массой 3. Поршень 4, соединенный со штоком 2, разделяет внутреннее пространство гидроцилиндра 1 на штоковую полость 5 и поршневую 6. В состав гидродвигателя входят также: напорный клапан 7, полости управления которого 8 и 9 периодически сообщаются с напорной (Р) и сливной (Т) магистралями посредством электрогидравлического распределителя 10, сливной клапан 11, имеющий полости управления 12 и 13, управляемый с помощью электрогидравлического распределителя 14 аналогичным образом. Гидродвигатель включает датчик положения 15, взаимодействующий с подвижным элементом гидродвигателя, например, дополнительным штоком 16 и контроллер 17, обеспечивающий переключение электрогидравлических распределителей 10 и 14 по команде датчика 15. Поршневая 6 и штоковая 5 полости постоянно соединены между собой неуправляемым обратным клапаном 18, позволяющим перемещаться рабочей жидкости из полости 6 в полость 5 и препятствующим ее движению в обратном направлении.The hydraulic motor contains a hydraulic cylinder 1 mounted on the hammer case, the rod 2 of which is connected to the shock mass 3. A piston 4 connected to the rod 2 divides the internal space of the hydraulic cylinder 1 into the rod cavity 5 and piston 6. The hydraulic motor also includes: pressure valve 7, cavities the control of which 8 and 9 periodically communicate with the pressure (P) and drain (T) lines by means of an electro-hydraulic distributor 10, a drain valve 11 having control cavities 12 and 13, controlled by an electro-hydraulic circuit redelitelya 14 similarly. The hydraulic motor includes a position sensor 15, interacting with the movable element of the hydraulic motor, for example, an additional rod 16 and a controller 17, which switches the electro-hydraulic valves 10 and 14 at the command of the sensor 15. The piston 6 and the rod 5 of the cavity are constantly interconnected by an uncontrolled non-return valve 18, which allows movement working fluid from the cavity 6 to the cavity 5 and preventing its movement in the opposite direction.

Гидродвигатель работает следующим образом.The hydraulic motor operates as follows.

В исходном положении ударная масса 3 оперта на забиваемый элемент, при соответствующих положениях электрогидравлических распределителей 10 и 14, напорный клапан 7 открыт (коммутация полости управления 8 клапана 7 с линией (Р), а полости управления 9 с линией (Т)), сливной клапан 11 закрыт (коммутация полости управления 13 клапана 11 с линией (Р), а полости управления 12 с линией (Т)). Давление напорной линии, воздействуя на поршень с обеих сторон, удерживает поршень 4 и, соответственно, ударную массу в данном положении. При включении молота, срабатывает электрогидравлический распределитель 10, сообщая полость управления 9 напорного клапана 7 с линией (Р), а полость управления 8 - с линией (Т). Под действием разницы давлений клапан 7 закрывается, разобщая поршневую полость 6 гидродвигателя со штоковой полостью и, соответственно, с напорной линией (Р). Далее, с некоторой задержкой, срабатывает электрогидравлический распределитель 14, сообщая полость управления 13 сливного клапана 11 с линией (Т), а полость управления 12 - с линией (Р), вследствие разности давлений, действующих на клапан 11, последний открывается, сообщая поршневую полость 6 гидродвигателя с линией слива (Т). Давление в поршневой полости 6 гидродвигателя падает и, под действием разности давлений, действующей на поршень 4, ударная масса 3 перемещается от забиваемого элемента, совершая холостой ход. На части хода дополнительный шток 16 пересекает створ датчика положения 15, что является сигналом для срабатывания электрогидравлических распределителей 10 и 14 и соответствующих клапанов 7 и 11 (срабатывание клапанов, как это описано выше и в последующем описании, заключается в движении клапанов в направлении открытия или закрытия под действием разности давлений в полостях управления). Команда на срабатывание электрогидравлических распределителей подается контроллером 17 от сигнала датчика 15 с некоторой задержкой, задаваемой оператором молота, чем регулируется высота подъема ударной массы, и, соответственно, энергия удара. В программе управления заложено, что распределитель 14, управляющий сливным клапаном 11, срабатывает раньше, чем распределитель 10, управляющий напорным клапаном 7 вследствие меньшей задержки срабатывания, задаваемой контроллером 17 для распределителя 14, нежели распределителя 10. Соответственно, сливной клапан 11 закрывается раньше, чем открывается напорный клапан 7, при определенном смещении по времени срабатывания распределителей, сливной клапан 11 может полностью закрыться к моменту начала движения напорного клапана 7, тем самым полностью исключив утечку «короткого замыкания». В течение весьма непродолжительного времени, оцениваемого несколькими миллисекундами, оба клапана - напорный 7 и сливной 11 могут оказаться закрытыми, поршневая полость 6, фактически, будет герметичной, а ударная масса 3 и, соответственно, поршень 4, будут продолжать движение по инерции. Даже кратковременное сжатие герметичной полости могло бы вызвать скачок давления в ней, однако, неуправляемый обратный клапан 18 обеспечивает сброс жидкости из поршневой полости 6 в штковую 5 (фактически, в линию (Р)), обеспечивая поддержание давления в полости 6, близким к номинальному.In the initial position, the shock mass 3 is supported on the driven element, at the corresponding positions of the electro-hydraulic valves 10 and 14, the pressure valve 7 is open (switching control cavity 8 of valve 7 with line (P), and control cavity 9 with line (T)), drain valve 11 is closed (switching control cavity 13 of valve 11 with line (P), and control cavity 12 with line (T)). The pressure of the pressure line, acting on the piston on both sides, holds the piston 4 and, accordingly, the shock mass in this position. When the hammer is turned on, the electro-hydraulic distributor 10 is activated, reporting the control cavity 9 of the pressure valve 7 with a line (P), and the control cavity 8 with a line (T). Under the action of the pressure difference, the valve 7 closes, separating the piston cavity 6 of the hydraulic motor with the rod cavity and, accordingly, with the pressure line (P). Further, with a certain delay, the electro-hydraulic distributor 14 is activated, communicating the control cavity 13 of the drain valve 11 with a line (T), and the control cavity 12 with a line (P), due to the pressure difference acting on the valve 11, the latter opens, informing the piston cavity 6 hydraulic motors with drain line (T). The pressure in the piston cavity 6 of the hydraulic motor drops and, under the action of the pressure difference acting on the piston 4, the shock mass 3 moves from the driven element, idling. On the part of the stroke, an additional stem 16 crosses the target of the position sensor 15, which is a signal for the actuation of the electro-hydraulic valves 10 and 14 and the corresponding valves 7 and 11 (actuation of the valves, as described above and in the following description, consists in the movement of the valves in the direction of opening or closing under the action of the pressure difference in the control cavities). The command to actuate the electro-hydraulic valves is given by the controller 17 from the signal of the sensor 15 with a certain delay specified by the hammer operator, which controls the height of the shock mass, and, accordingly, the impact energy. The control program stipulates that the distributor 14, which controls the drain valve 11, is activated earlier than the distributor 10, which controls the pressure valve 7 due to the lower response delay set by the controller 17 for the distributor 14 than the distributor 10. Accordingly, the drain valve 11 closes earlier than the pressure valve 7 opens, at a certain offset in the response time of the valves, the drain valve 11 can completely close by the time the pressure valve 7 begins to move, thereby fully Exclude leakage "short circuit". For a very short time, estimated by a few milliseconds, both the pressure valve 7 and the drain 11 can be closed, the piston cavity 6 will actually be tight, and the shock mass 3 and, accordingly, the piston 4 will continue to move by inertia. Even a short-term compression of the sealed cavity could cause a pressure jump in it, however, uncontrolled check valve 18 provides a discharge of fluid from the piston cavity 6 into the rod 5 (in fact, in line (P)), ensuring that the pressure in the cavity 6 is close to the nominal.

После переключения клапанов 7 и 11 ударная масса 3, под действием собственного веса и гидравлической силы, обусловленной разницей площадей поршневой 6 и штоковой 5 полостей, затормаживается, останавливается и начинает движение в сторону забиваемого элемента, совершая рабочий ход. В предударный период, при прохождении дополнительным штоком 16 уровня датчика положения 15, контроллером 17 формируется сигнал для последующего переключения. Переключение, которое может состояться как в самом конце рабочего хода, так и в начале следующего холостого, осуществляется в обратной последовательности: по аналогичному алгоритму, сначала закрывается напорный клапан 7, затем открывается сливной клапан 11 и далее цикл повторяется. В случае, когда переключение происходит в начале холостого хода (при подъеме ударной массы 3), при одновременно закрытых напорном и сливном клапанах, неуправляемый обратный клапан 18, как и в конце холостого хода, осуществляет сброс рабочей жидкости из поршневой полости 6, препятствуя возникновению скачков давления в указанной полости.After switching valves 7 and 11, the shock mass 3, under the influence of its own weight and hydraulic force, due to the difference in the area of the piston 6 and the rod 5 of the cavities, brakes, stops and starts moving towards the driven element, making a working stroke. In the pre-shock period, when the additional rod 16 passes the level of the position sensor 15, the controller 17 generates a signal for subsequent switching. Switching, which can take place both at the very end of the stroke and at the beginning of the next idle, is carried out in the reverse order: according to a similar algorithm, the pressure valve 7 is first closed, then the drain valve 11 is opened, and then the cycle repeats. In the case when switching occurs at the beginning of idling (when lifting the shock mass 3), while the pressure and drain valves are simultaneously closed, the uncontrolled check valve 18, like at the end of idling, discharges the working fluid from the piston cavity 6, preventing the occurrence of jumps pressure in the specified cavity.

Таким образом, благодаря наличию неуправляемого обратного клапана, обеспечивающего сброс рабочей жидкости из поршневой полости при закрытых напорном и сливном клапанах, обеспечивается поддержание номинального давления в полостях гидродвигателя и исключаются пики давления, разрушительно воздействующие на его детали и узлы.Thus, due to the presence of an uncontrolled non-return valve, which ensures the discharge of working fluid from the piston cavity when the pressure and drain valves are closed, the nominal pressure in the hydraulic motor cavities is maintained and pressure peaks that destructively affect its parts and assemblies are eliminated.

Вариант гидросхемы, представленной на Фиг. 2, представляет собой решение, позволяющее упростить конструкцию гидродвигателя, уменьшив число коммутирующих линии управления каналов: вместо распределителей 4/2 (четырехлинейных, двухпозиционных) предлагается использовать распределители 3/2 (трехлинейные, двухпозиционные) и управлять только одной полостью клапанов: у напорного - полостью 9, у сливного - полостью 13. Полость управления 8 напорного клапана при этом соединяется со сливной магистралью (линия (Т)), а полость управления 12 сливного клапанаThe hydraulic circuit shown in FIG. 2, is a solution to simplify the design of the hydraulic motor by reducing the number of switching control lines for the channels: instead of 4/2 valves (four-line, two-position), it is proposed to use 3/2 directional valves (three-line, two-position) and control only one valve cavity: for a pressure valve, a cavity 9, in the drain - cavity 13. The control cavity 8 of the pressure valve is connected to the drain line (line (T)), and the control cavity 12 of the drain valve

- с напорной магистралью (линия (Р)). Такое решение оказывается возможным, поскольку на рабочий торец напорного клапана 7 постоянно действует давление напорной линии, а на рабочий торец сливного клапана 11- with a pressure head highway (line (P)). This solution is possible, since the pressure of the pressure line is constantly acting on the working end of the pressure valve 7, and on the working end of the drain valve 11

- давление сливной линии. Пружины, прижимающие клапаны 7 и 11 к седлу, служат только для начального позиционирования клапанов (особенно это касается сливного клапана, для обоих вариантов исполнения схемы) и не являются значимым фактором в сумме сил, действующих на клапан при срабатывании.- drain line pressure. The springs pressing the valves 7 and 11 to the seat serve only for the initial positioning of the valves (especially for the drain valve, for both versions of the circuit) and are not a significant factor in the sum of the forces acting on the valve during operation.

Claims

1. The hydraulic motor of the piling hammer, including a hydraulic cylinder, the inner space of which is divided by a movable piston into the rod and piston cavities; two on-off valves periodically connecting-disconnecting among themselves: one - the piston cavity of the hydraulic cylinder with a drain line, the other - the piston cavity of the hydraulic cylinder with the rod cavity; two electro-hydraulic valves, opening-closing valves; a controller generating signals for switching electro-hydraulic valves; a movable element mounted on the hydraulic cylinder and a position sensor, characterized in that the piston and rod cavities of the hydraulic cylinder are constantly connected by an additional line, in which an uncontrolled non-return valve is installed, which allows the working fluid to freely flow from the piston cavity into the rod and preventing the working fluid from moving in the opposite direction .

2. The hydraulic motor of the piling hammer according to claim 1, characterized in that one of the control cavities of the pressure valve is constantly connected to the drain line, and one of the control cavities of the drain valve with the pressure line.