RU54381U1

RU54381U1 - ELECTRIC HAMMER

Info

Publication number: RU54381U1
Application number: RU2006100317/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Петрович Малахов
Original assignee: Новосибирский государственный технический университет
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2006-06-27

Abstract

Полезная модель относится к строительной промышленности и может быть использована при возведении любых свайных фундаментов.The utility model relates to the construction industry and can be used in the construction of any pile foundations.

Электромолот состоит из цилиндрического корпуса 1 с первым статором линейного асинхронного двигателя 24, внутрь которого помещен герметично с возможностью возвратно-поступательного перемещения полый якорь-боек 3 с монолитным наконечником 4. Полый якорь-боек 3 выполнен из ферромагнитного и электропроводящего материала, например, сплава СМ-20. В этот полый якорь-боек помещен второй 5 также полый статор линейного асинхронного двигателя с катушками по внешней стороне этого второго статора, имеющего продольные прорези в ферромагнитном сердечнике. Нижняя полая часть якоря-бойка 3 частично заполнена теплоотводящей жидкостью 18, а все полые полости 8, 10, 11, 12 через обратный клапан 19 заполнены теплоотводящим газом повышенного давления. Молот снабжен системой частотнорегулируемого электропитания, датчиками положения 21, 22, шаботом и защитным предохранительным клапаном.The electric hammer consists of a cylindrical housing 1 with a first stator of a linear induction motor 24, inside of which a hollow anchor-striker 3 with a monolithic tip 4 is placed hermetically with the possibility of reciprocating. The hollow anchor-striker 3 is made of a ferromagnetic and electrically conductive material, for example, alloy SM -twenty. A second 5 also hollow stator of a linear asynchronous motor with coils on the outside of this second stator having longitudinal slots in the ferromagnetic core is placed in this hollow anchor-striker. The lower hollow part of the striker 3 is partially filled with heat transfer fluid 18, and all the hollow cavities 8, 10, 11, 12 through the check valve 19 are filled with heat pressure gas. The hammer is equipped with a frequency-controlled power supply system, position sensors 21, 22, a damp switch and a protective safety valve.

Электромолот отличается упрощенной конструкцией и имеет высокую надежность в работе, прост в управлении и изготовлении.The electric hammer is characterized by a simplified design and has high reliability in operation, is easy to manage and manufacture.

Description

Полезная модель относится к строительной промышленности и может быть использована для забивки тяжелых металлических или железобетонных труб-свай при возведении различных свайных фундаментов.The utility model relates to the construction industry and can be used for driving heavy metal or reinforced concrete pipe-piles during the construction of various pile foundations.

Известен электромолот [АС №497405 (СССР). Бюл. "Открытия, Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки." 1975, №48. Авт.: Ряшенцев Н.П., Малов А.Т., Фейгин Л.З., Носовец А.В., Черемисин Ю.В., Торбеев А.А.], содержащий цилиндрический корпус-магнитопровод с полюсами и соосно установленными электромагнитными катушками прямого и обратного хода, направляющую трубу, ферромагнитный боек, датчики верхнего и нижнего положения ферромагнитного бойка, систему электропитания и управления.Known electric hammer [AS No. 497405 (USSR). Bull. "Discoveries, Inventions. Industrial Designs. Trademarks." 1975, No. 48. Author: Ryashentsev NP, Malov AT, Feigin LZ, Nosovets AV, Cheremisin Yu.V., Torbeev AA], containing a cylindrical magnetic casing with poles and coaxially mounted forward and reverse electromagnetic coils, guide tube, ferromagnetic striker, sensors for upper and lower position of the ferromagnetic striker, power supply and control system.

Недостатком такой конструкции электромолота является его низкий К.П.Д., большое количество меди для изготовления и низкая надежность в работе из-за плохих условий теплоотвода от силовых катушек.The disadvantage of this design of the electric hammer is its low KPD, a large amount of copper for manufacturing and low reliability in operation due to poor heat removal conditions from power coils.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электромолот, являющийся прототипом и содержащий цилиндрический корпус с обмоткой статора линейного асинхронного двигателя в верхней части этого корпуса, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен якорь-боек, шабот с амортизатором, установленный в нижней части корпуса электромолота с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него [АС №927994. Бюлл.№18 от 15.05.82. Авт.: Кабачков Ю.Ф., Вайнер Б.М. "Устройство ударного действия для дробления негабарита горных пород."]Closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved result is an electric hammer, which is a prototype and contains a cylindrical housing with a stator winding of a linear induction motor in the upper part of this housing, in which, with the possibility of reciprocating movement, an anchor striker is installed, a shock absorber with a shock absorber installed in the lower part of the electric hammer body with the possibility of reciprocating movement relative to it [AS No. 927994. Bull.№18 from 05.15.82. Author: Kabachkov Yu.F., Weiner B.M. "Impact device for crushing oversized rocks."]

Недостатком такого электромолота также является низкая надежность в работе из-за сложности конструкции и плохих условий охлаждения якоря-бойка и статора линейного асинхронного двигателя.The disadvantage of this electric hammer is also its low reliability due to the complexity of the design and poor cooling conditions of the armature and stator of a linear induction motor.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции и повышение надежности его работы.The objective of the utility model is to simplify the design and increase the reliability of its operation.

Указанная задача достигается тем, что электромолот, содержащий цилиндрический корпус с трехфазной обмоткой статора линейного асинхронного двигателя, якорь-боек, шабот с амортизатором, в котором трубчатый якорь-боек, выполненный из ферромагнитного и электропроводного материала и сплошной в нижней части герметично помещен в нижнюю часть и во внутрь цилиндрического корпуса электромолота со статором линейного асинхронного двигателя по внутренней его поверхности с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него в верх на величину его хода, а внутрь этого якоря-бойка помещен второй также трубчатый статор линейного асинхронного двигателя с обмотками по внешней его поверхности с продольными прорезями с возможностью свободного возвратно-поступательного перемещения относительно внутренней поверхности в верхней части якоря-бойка, верхняя часть этого второго статора связана неподвижно с верхней частью цилиндрического корпуса, образуя полую камеру на величину хода якоря-бойка, эта полая камера связана с полой камерой якоря-бойка в нижней его части, эта камера якоря-бойка частично заполнена охлаждающей нетокопроводящей жидкостью, а все полые камеры заполнены нетокопроводящим охлаждающим газом повышенного давления, цилиндрический корпус электромолота снабжен датчиками верхнего и нижнего положений якоря-бойка и пригрузочной массой, шабот установлен герметично относительно нижней части цилиндрического корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него и нижней монолитной частью якоря-бойка, образуя вакуумную камеру, This problem is achieved in that the electric hammer containing a cylindrical housing with a three-phase stator winding of a linear induction motor, an anchor striker, dampers with a shock absorber, in which a tubular anchor striker made of ferromagnetic and electrically conductive material and solid in the lower part is hermetically placed in the lower part and inside the cylindrical body of the electric hammer with the stator of a linear induction motor along its inner surface with the possibility of reciprocating movement relative to it in the top of its stroke, and inside this anchor striker is placed the second also tubular stator of a linear induction motor with windings on its outer surface with longitudinal slots with the possibility of free reciprocating movement relative to the inner surface in the upper part of the anchor striker, the upper part of this second the stator is connected motionlessly with the upper part of the cylindrical body, forming a hollow chamber by the magnitude of the stroke of the anchor-striker, this hollow chamber is connected with the hollow chamber of the anchor-striker in its lower part, and the chamber of the anchor-striker is partially filled with cooling non-conductive liquid, and all hollow chambers are filled with non-conductive cooling gas of increased pressure, the cylindrical body of the electric hammer is equipped with sensors for the upper and lower positions of the anchor-striker and the loading mass, the shabot is sealed against the bottom of the cylindrical body with the possibility of return translational movement relative to it and the lower monolithic part of the anchor-striker, forming a vacuum chamber,

электромолот снабжен частотнорегулируемой системой питания и управления, верхняя полая камера цилиндрического корпуса электромолота снабжена трубопроводами с обратным и защитным клапанами.the electric hammer is equipped with a frequency-regulated power and control system, the upper hollow chamber of the cylindrical body of the electric hammer is equipped with pipelines with check and protective valves.

На чертеже изображен предложенный электромолот.The drawing shows the proposed electric hammer.

Электромолот состоит из цилиндрического корпуса 1 с первым статором 24 линейного асинхронного двигателя, внутрь которого герметично помещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в уплотнителях 2 полый цилиндрический якорь-боек 3 со сплошной нижней частью 4. Цилиндрическая полая часть якоря-бойка 3 выполнена из ферромагнитного и токопроводящего материала, например, сплава СМ-20. В верхней части, внутри якоря-бойка размещен полый статор 5 второго линейного асинхронного двигателя с кольцевыми трехфазными обмотками и продольными на глубину, превышающую глубину пазов, прорезями (на чертеже не показаны). Причем, верхний торец статора смещен вниз относительно верхнего торца якоря-бойка на величину его максимального хода вниз после удара по шаботу 6, а верхний торец якоря-бойка установлен относительно верхней крышки 7 цилиндрического корпуса электромолота на величину максимального хода в верх якоря-бойка. Между верхним торцом якоря-бойка и крышкой 7 образована полая камера 8. Верхний торец внутреннего статора линейного асинхронного двигателя жестко связан с верхней крышкой 7 корпуса 1 полым цилиндром 9 с поперечными отверстиями 10, осуществляющими свободную связь внутренней полости 11 статора с камерой 8. Между нижним торцом статора и верхним торцом монолитной части якоря-бойка образована полость 12 с высотой равной величине максимального хода якоря-бойка вверх. Якорь-боек своей сплошной частью оперт на верх шабота 6, который выполнен подвижным относительно цилиндрического корпуса молота, но герметичным относительно него с помощью уплотнений 2 и цилиндрической части 13 шабота. В исходном состоянии шабот прижат к корпусу молота пружинами The electric hammer consists of a cylindrical housing 1 with a first stator 24 of a linear induction motor, inside of which is hermetically placed with the possibility of reciprocating movement in the seals 2, a hollow cylindrical anchor-striker 3 with a continuous lower part 4. The cylindrical hollow part of the anchor-striker 3 is made of ferromagnetic and conductive material, for example, alloy SM-20. In the upper part, inside the striking armature, a hollow stator 5 of the second linear induction motor with three-phase ring windings and longitudinal to the depth exceeding the depth of the grooves, with slots (not shown) is placed. Moreover, the upper end of the stator is shifted downward relative to the upper end of the anchor-striker by the value of its maximum stroke down after impact on the Shabot 6, and the upper end of the anchor-striker is installed relative to the top cover 7 of the cylindrical body of the electric hammer by the value of the maximum stroke to the top of the anchor-striker. A hollow chamber 8 is formed between the upper end of the anchor-striker and cover 7. The upper end of the internal stator of the linear induction motor is rigidly connected to the upper cover 7 of the housing 1 by a hollow cylinder 9 with transverse holes 10 that freely connect the internal cavity 11 of the stator with the camera 8. Between the lower end of the stator and the upper end of the monolithic part of the anchor-striker formed cavity 12 with a height equal to the value of the maximum stroke of the armature-striker up. The solid anchor with its solid part is supported on the top of the cap 6, which is movable relative to the cylindrical body of the hammer, but sealed against it using seals 2 and the cylindrical part 13 of the cap. In the initial state, the shabot is pressed against the hammer case by springs

14. Цилиндрический корпус молота снабжен дополнительной пригрузочной массой 15, жестко связанной с этим корпусом. Шабот 6 электромолота в нижней части снабжен, условно показанной, упругой прокладкой 16, которая шаботом установлена на свае 17. Полость 12 якоря-бойка частично заполнена негорючей теплоотводящей и нетокопроводящей жидкостью 18. Все полости 8, 10, 11, 12 с помощью трубопровода с обратным клапаном 19 заполнены теплопроводящим газом повышенного давления. Кроме того, верхняя полость снабжена трубопроводом с защитным клапаном 20. Молот снабжен частотнорегулируемой системой электропитания и управления (на чертеже не показаны) с кабелем 25, подключенным к статорам 5, 24. Система управления и сам электромолот снабжены датчиками верхнего 21 и нижнего 22 положений якоря-бойка. Между монолитной частью якоря-бойка и шаботом образована вакуумная камера 23. Внутренняя часть цилиндрического корпуса 1 на высоту статора 5 выполнена ферромагнитной и снабжена катушками 24 первого линейного асинхронного двигателя, идентичными катушкам второго статора 5.14. The cylindrical body of the hammer is equipped with an additional loading mass 15, rigidly connected with this body. Shabot 6 of the electric hammer in the lower part is equipped with, conditionally shown, an elastic gasket 16, which is installed on the pile 17. The cavity 12 of the anchor-striker is partially filled with a non-combustible heat-conducting and non-conductive fluid 18. All cavities 8, 10, 11, 12 with a return pipe valve 19 is filled with heat-conducting gas of high pressure. In addition, the upper cavity is equipped with a pipeline with a protective valve 20. The hammer is equipped with a frequency-controlled power supply and control system (not shown in the drawing) with a cable 25 connected to the stators 5, 24. The control system and the electric hammer are equipped with sensors of the upper 21 and lower 22 anchor positions -brake. A vacuum chamber 23 is formed between the monolithic part of the striking armature and the ramparts. The inner part of the cylindrical body 1 to the height of the stator 5 is made ferromagnetic and provided with coils 24 of the first linear induction motor identical to the coils of the second stator 5.

Электромолот работает следующим образом.The electric hammer operates as follows.

При подаче от системы управления молотом силового напряжения необходимой частоты на катушки 5 и 24 статора линейного асинхронного двигателя между этим статором и якорем-бойком 3 возникает бегущее магнитное поле со скоростью перемещения V=2*τ*f, (где τ (м) - полюсное деление, f(1/c) - частота выходного напряжения системы частотнорегулируемого электропитания). Это поле в ферромагнитном и токопроводящем якоре-бойке 3 создает тянущее усилие большее усилий вакуумной камеры 23, камеры 12 с повышенным давлением газа и веса якоря-бойка. Якорь-боек 3, 4 начинает перемещаться вверх, доходит до датчика верхнего положения 21. Сигналом этого датчика система частотнорегулируемого электропитания отключается от статора 5 и реверсируется. Якорь-боек тормозится усилиями вакуумной камеры 23, камерами повышенного давления 8, 11, 12, When the required voltage is supplied from the hammer control system to the coils 5 and 24 of the stator of a linear induction motor between this stator and the fastening arm 3, a traveling magnetic field arises with a speed of movement V = 2 * τ * f, (where τ (m) is the pole division, f (1 / c) - frequency of the output voltage of the system of variable frequency power supply). This field in the ferromagnetic and conductive anchor-striker 3 creates a pulling force greater than the efforts of the vacuum chamber 23, chamber 12 with increased gas pressure and the weight of the anchor-striker. Anchor striker 3, 4 begins to move upward, reaches the upper position sensor 21. By the signal of this sensor, the frequency-controlled power supply system is disconnected from the stator 5 and reversed. The anchor striker is inhibited by the efforts of the vacuum chamber 23, pressure chambers 8, 11, 12,

электромагнитным усилием бегущего поля статоров и затем интенсивно разгоняется в обратном направлении и, пройдя датчик нижнего положения 22, наносит удар по верху шабота 6, который через упругую прокладку 16 прикладывает большое ударное усилие на сваю 17. Ход шабота при этом ударе рассчитывается таким образом, чтобы за счет уплотнительного цилиндра 13 шабот не вышел из нижней части цилиндрического корпуса 1 электромолота. Затем боек отскакивает от шабота. Цилиндрический корпус 1 вместе с пригрузом 15 опускается на шабот. Одновременно сигналом датчика 22 подается сигнал на очередное включение частотнорегулируемого электропитания и якорь-боек вновь начинает движение вверх. Пружина 14 надежно прижимает шабот к корпусу молота. Перед началом работы через обратный клапан 19 полость 18 заполняется теплоотводящей жидкостью, а полости 8, 10, 11, 12 заполняются теплоотводящим газом. Комбинированное газожидкостное охлаждение интенсивно передает тепло от катушек статора и якоря-бойка к цилиндрическому корпусу 1 с развитой внешней поверхностью. При очень больших ПВ и интенсивной работе молота пары жидкости 18 при превышении установленного давления могут быть сброшены в окружающую среду через защитный клапан 20.electromagnetic force of the traveling field of the stators and then intensively accelerates in the opposite direction and, having passed the lower position sensor 22, strikes the top of the shabot 6, which, through the elastic gasket 16, exerts a large shock force on the pile 17. The stroke of the shabot is calculated in such a way that due to the sealing cylinder 13, the shabot did not leave the lower part of the cylindrical body 1 of the electric hammer. Then the striker bounces off the Shabot. The cylindrical housing 1 together with the load 15 is lowered to the Shabbot. At the same time, the signal from the sensor 22 gives a signal for the next switching on of the frequency-regulated power supply and the anchor striker starts moving up again. The spring 14 reliably presses the scabbard against the hammer body. Before starting work through the check valve 19, the cavity 18 is filled with heat-transfer fluid, and the cavities 8, 10, 11, 12 are filled with heat-transfer gas. Combined gas-liquid cooling intensively transfers heat from the stator coils and the fastening armature to the cylindrical body 1 with a developed external surface. With very large airflows and intensive hammer operation, fluid vapors 18, when the set pressure is exceeded, can be released into the environment through a safety valve 20.

Конструктивная схема предложенного молота отличается простотой и содержит всего 5 укрупненных конструктивных элементов: корпус с пригрузом, якорь-боек, статор, шабот, систему частотнорегулируемого электропитания и поэтому имеет большую надежность в работе. Из-за однократного преобразования электроэнергии имеет высокий кпд. Применение комбинированного охлаждения обеспечивает высокие тепловые характеристики молота, особенно, при работе в подводных условиях, а полная герметичность молота дает также идеальные условия для его работы на больших морских глубинах. Кроме этих высоких эксплуатационных характеристик молот имеет идеальные условия для его хранения на открытых строительных площадках и, в том числе, под дождем и снегом, что The structural scheme of the proposed hammer is simple and contains only 5 enlarged structural elements: a case with a load, an anchor-striker, a stator, a dummy, a frequency-controlled power supply system and therefore has great reliability in operation. Due to a single conversion of electricity, it has a high efficiency. The use of combined cooling provides high thermal characteristics of the hammer, especially when working in underwater conditions, and the complete tightness of the hammer also provides ideal conditions for its operation at great depths of the sea. In addition to these high performance characteristics, the hammer has ideal conditions for its storage on open construction sites and, including, in rain and snow, which

является практически постоянным обстоятельством при строительных работах. При работах на открытых строительных площадках необходимо только постоянно поддерживать и контролировать повышенное давление охлаждающего газа внутри электромолота через обратный клапан 19. Таким образом, предлагаемая конструкция электромолота обеспечивает выполнение поставленной задачи.is an almost constant circumstance during construction work. When working on open construction sites, it is only necessary to constantly maintain and control the increased pressure of the cooling gas inside the electric hammer through the check valve 19. Thus, the proposed design of the electric hammer ensures the fulfillment of the task.

Конструкция электромолота позволяет создавать высокоэффективные ударные машины с массами бойков от нескольких килограмм до сотен тонн и производить работы по забивке свай (железобетонных и металлических) любых требуемых типоразмеров. Кроме перечисленных выше положительных качеств предложенная конструкция электромолота имеет наименьшую стоимость по сравнению с любыми другими ударными машинами, в том числе и по сравнению с иностранными производителями. Выполнение обмотки статора 24 линейного асинхронного двигателя и по внутренней поверхности цилиндрического ферромагнитного корпуса статора уменьшает габариты электромолота и улучшает коэффициент использование его активных материалов.The design of the electric hammer allows you to create highly efficient percussion machines with masses of strikers from several kilograms to hundreds of tons and perform work on driving piles (reinforced concrete and metal) of any required size. In addition to the above qualities, the proposed design of the electric hammer has the lowest cost in comparison with any other percussion machines, including in comparison with foreign manufacturers. Performing the stator winding 24 of the linear induction motor and along the inner surface of the cylindrical ferromagnetic stator housing reduces the dimensions of the electric hammer and improves the utilization of its active materials.

Claims

An electric hammer containing a cylindrical body with a three-phase winding of the stator of a linear induction motor, an anchor-striker, dampers with a shock absorber, characterized in that the tubular anchor-striker made of ferromagnetic and electrically conductive material and solid in the lower part is hermetically placed in the lower part and inside the cylindrical the case of an electric hammer with a stator of a linear induction motor on its inner surface with the possibility of reciprocating movement relative to it upwards by the magnitude of its stroke, and a second tubular stator of a linear induction motor with windings along its outer surface with longitudinal slots with the possibility of free reciprocating movement relative to the inner surface in the upper part of the anchor-striker is placed inside this anchor-striker, the upper part of this second stator is fixedly connected with the upper part of the cylindrical hull, forming a hollow chamber by the value of the stroke of the anchor-striker, this hollow chamber is connected with the hollow chamber of the anchor-striker in its lower part, this chamber of the anchor-striker of the part but it is filled with non-conductive cooling liquid, and all the hollow chambers are filled with non-conductive high pressure cooling gas, the cylindrical body of the electric hammer is equipped with sensors for the upper and lower positions of the armature-striker and the loading mass, the scabs are sealed relative to the lower part of the cylindrical body with the possibility of reciprocating movement relative to it and the lower monolithic part of the striking anchor, forming a vacuum chamber, the electric hammer is equipped with a frequency-regulated power system and control, the upper hollow chamber of the cylindrical body of the electric hammer is equipped with pipelines with check and protective valves.