Устройство для погружения полой сваи Советский патент 1984 года по МПК E02D7/02 

(Л

с

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ ПОЛОЙ СВАИ, содержащее соосно расположенные в свае молот и полый цилиндр с подвижно установленным в нем поршнем, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе, оно снабжено закрепленным на верхней торцовой поверхности поршня штоком с набором грузов, упругим элементом, охватывающим наружную поверхность цилиндра и образующим с ним замкнутую полость, которая через радиальные отверстия, выполненные в боковых стенках цилиндра, соединена с его внутренней полостью, и направляющим стержнем с охватывающей его торообразной манжетой, причем стержень нижним концом соединен с молотом, а его верхняя часть свободно смонтирована в цилиндре.

со

о

Од

СО Изобретение относится к строительству и может быть использовано в устройствах для погружения полых свай. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для погружения полой сваи, включающее соосно расположенные в свае молот и полый цилиндр с подвижно установленным в нем поршнем 1. Известное устройство недостаточно эффективно при Погружении полых свай, так как большая часть энергии единичного удара молота расходуется сначала на преодоление сопротивления вьтходу раствора в грунт, а затем на инерционное сопротивление поршня и пружины, и только оставшаяся часть энергии - на погружение сваи, Низкая эффективность забивки сваи обусловлена и тем, что ударная нагрузка молота приходится на нижнюю часть сваи и не распространяется на другие ее части, что приводит к неизбежной концентрации напряжений в отдельных элементах устройства и преждевременному их выходу из строя. Наконец, эффективность удара молота по поршню невысока ввиду жесткого соударения их поверхностей и отсутствия устройств, исключающих отскок молота., Цель изобретения - повышение эффективности в работе устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для погружения полой сваи, содержащее соосно расположённые в свае молот и полый цилиндр с подвижно установленным в нем поршнем, снабжено закрепленными на верхней торцовой поверхности поршня штоком с набором грузов, упругим элементом, охватывающим наружную поверхность цилиндра и образующим с ним замкнутую полость, которая через радиальные отверстия, выполненные в боковых стенках цилиндра, соединена с его внутренней полостью, и направляющим стержнем с охватывающей его торообразной манжетой, причем стержень нижним концом соединен с молотом, а его верхняя часть свободно смонтирована в цилиндре. - На фиг. 1 изображено устройство для погружения полой сваи, общий вид; на фиг. 2 - то же, в момент завершения удара; на фиг. 3 - то же, в момент подъема молота. Устройство для погружения полой сваи 1 свободно расположено в ее полости, а свая 1 имеет башмак 2 и надетый сверху наголовник 3, на котором размещен амортизатор 4. Устройство для погружения полых свай 1 состоит из полого цилиндра 5, внутри которого размещен шток 6 с порщнем 7. Шток 6 имеет сквозной осевой канал 8, закрытый снизу обратным клапаном 9, а сверху пробкой 10, ввинченной в захватываемый элемент 11. Последний закреплен на верхнем конце штока 6. Шток 6 утяжелен грузилами 12, выполненными в форме дисков с осевыми отверстиями, что позволяет свободно нанизывать их в необходимом количестве на верхний участок штока 6. Между грузилами расположены амортизаторы 13. Нижний диск грузила опирается на втулки 14, которые, в свою очередь, опираются на выступ штока 6. Комплект грузил 12 с амортизаторами 13 расположен внутри корпуса, стакана 15, жестко соединенного с верхним торцом 16 полого цилиндра 5. Сверху стакан 15 перекрыт ограничительным фланцем 17, а внутри стакана 15 на верхнем торце 16 расположен амортизатор 18. Шток 6 пропущен через осевое отверстие, выполненное в верхнем торце 16 цилиндра 5, в котором расположен сальник 19. Упругий элемент 20 охватывает снаружи полый цилиндр 5 и закреплен на большей части его длины сверху крепежным поясом 21, а снизу при помощи обруча 22 так, что между внутренней поверхностью упругого элемента 20 и наружной поверхностью полого цилиндра 5 образуется замкнутая полость, в которую может поступать жидкость 23 из полого цилиндра 5 через радиальные отверстия 24, выполненные в боковых стенках полого цилиндра 5. В нижний торец полого цилиндра 5 ввинчена втулка 25 с сальником 26, через осевое отверстие которой проходит стержень 27 с расширенным верхним концом. На нижнем конце стержня 27 жестко закреплен молот 28, а между верхней торцовой поверхностью молота 28 и нижним торцом полого цилиндра 5 размещена торообразная упругая манжета 29 с выполненной внутри ее фигурной кольцевой полостью. 30. Упругий элемент 20 может быть выполнен со стенками, толщина которых увеличивается к верхней его части. Устройство работает следующим образом. С момента отсоединения захватываемого элемента 11 от подъемного механизма сваебойного копра и во время свободного падения устройства внутри сваи 1 вся его гидромеханическая система находится в уравновешенном состоянии. При этом наружные диаметры всех элементов устройства меньше внутреннего диаметра полой сваи 1. Тем самым обеспечивается беспрепятственное перемещение устройства. Но в первый же момент соприкосновения молота 28 с башмаком 2 вся система начинает претерпевать продольное сжатие. Прежде всего сжимается упругая манжета 29, которая за счет увеличения своего диаметра в радиальном направлении распирается во внутренние стенки полой сваи 1, вступая с ними во фрикционное взаимодействие, чему способствует армированный абразивным материалом поверхностный слой манжеты 29. Таким образом, уже в начальной стадии удара часть энергии падающей массы пере. дается не только башмаку 2, но и нижнему участку корпуса сваи 1 через ее стенки. Упругий отскок молота 28 даже на незначительную высоту при этом исключен благодаря препятствию сильно раскрепленной к этому моменту упругой м,анжеты 29 в стенки сваи 1. Движение полого цилиндра 5 резко замедляется, в результате чего жидкость 23 под действием сил инерции начинает выходить через радиальные отверстия 24 в замкнутую полость упругого элемента 20, повышая в нем давление. Этому процессу способствует также выход в полость цилиндра 5 части стержня 27, а затем опускание под влиянием сил инерции штока 6 с поршнем 7 с закрепленными на нем грузилами 12. Прооисходит сильное сжатие жидкости 23 и резкое повышение давления, которое воздействует на внутренние стенки упругого элемента 20. Причем волна давления распространяется в полости упругого элемента снизу вверх. Благодаря этому, а также тому, что толщина стенок упругого элемента 20 в нижней части меньше и постепенно увеличивается к верхней его части, обеспечивается распределение энергии единичного удара по всей длине сваи последовательным вводом в ударнофрикционное взаимодействие элементов падающей массы со сваей 1 в направлении от ее нижнего до верхнего участков. В этот же момент происходит и завершающий удар нижнего торца стакана 15 по наголовнику 3 сваи 1 через амортизатор 4. Однако ввиду того, что основная энергия падающей массы была до того в основном израсходована на ударно-фрикционное взаимодействие молота 28 с бащмаком 2, а также манжеты 29 и упругого элемента 20 с внутренними стенками полой сваи I, резкого завершающего удара не происходит. Остаток энергии падающей массы производит скорее динамическое вдавливание полой сваи 1 в грунт до расчетного «отказа. После израсходования всей запасенной за один цикл подъема и сбрасывания энергии падающей массы на забивку, устройство извлекают из полости сваи 1 на 3/4- 4/5 его длины. В момент извлечения все узлы и элементы устройства перемещаются в исходное состояние, способствующее беспрепятственному его подъему. После чего цикл повторяется. Использование предлагаемого устройства позволит повысить производительность и надежность работ при погружении полых свай.