СВАЙНЫЙ МОЛОТ Советский патент 1995 года по МПК E02D7/10 

Изобретение относится к строительному оборудованию для погружения в грунт свай, шпунтов и тому подобных элементов.

Цель изобретения повышение КПД молота.

На чертеже представлена принципиальная схема свайного молота.

Молот содержит цилиндрическую направляющую 1 с подвижно размещенным в ней ударником 2, наголовник 3, жестко соединенный с ним силовой цилиндр 4 со ступенчатым поршнем 5, внутренняя осевая полость 6 которого совместно с днищем 7 силового цилиндра 4 образует герметичную полость 8 аккумулятора, заполненного сжатым газом, например азотом. На внутреннем диаметре силового цилиндра 4 выполнены коаксиальные кольцевые выступы 9, 10. Нижний выступ 10 своим внутренним диаметром сопряжен с боковой поверхностью меньшей ступени поршня 5, разделяя силовой цилиндр 4 на нижнюю взводящую полость 11 и полость 12 низкого давления. Полость 12 постоянно сообщена со сливной магистралью молота через канал 13, выполненный в ее верхней части над выступом 9. Взводящая полость 11 силового цилиндра 4 каналом 14 сообщена с насосом 15 и полостями 16 переливных клапанов 17 с пружинами 18. Выходные отверстия 19 переливных клапанов 17 посредством магистрали 20 и канала 21 постоянно соединены с нижней частью полости 12 силового цилиндра 4.

Для управления работой молота установлен золотниковый распределитель 22 с подпружиненным золотником 23, управляющая полость 24 которого через пусковой золотник 25 и канал 26 сообщена со взводящей полостью 11 силового цилиндра 4, а через обратный клапан 27, магистраль 20 и канал 21 с полостью 12 низкого давления. Кроме того, управляющая полость 24 через дроссельное отверстие 28 в золотнике 23 сообщена с противоположной полостью 29 золотникового распределителя 22, которая в свою очередь через канал 30 сообщена со сливной магистралью.

Управляющие полости 31 переливных клапанов 17 посредством канала 32 и золотникового распределителя 22, каналов 33 и 34 периодически сообщаются или со сливной магистралью, или через канал 35 с гидроаккумулятором 36, а через обратный клапан 37 и канал 38 с насосом 15.

Между днищем 39 направляющей 1 и верхним торцом ударника 2 образована пневмобуферная полость А с запорным вентилем 40.

Нижний участок 41 ударника 2 имеет профилированную боковую поверхность, которая при нахождении ударника 2 в нижнем крайнем положении взаимодействует с внутренним пояском верхнего кольцевого выступа 9 силового цилиндра 4. Наголовник 3 своим нижним тоpцом опирается на верхний торец забиваемой сваи 42.

Работает свайный молот следующим образом.

Полость 8 аккумулятора заполняют упругим элементом, например сжатым газом (азотом), давление которого соответствует выбранной энергии удара. Под действием давления сжатого газа ступенчатый поршень 5 занимает крайнее верхнее положение и в верхний торец последнего под действием силы тяжести упирается нижний торец ударника 2.

Золотник 23 распределителя 22 под действием пружины занимает крайнее нижнее положение. При этом рабочая жидкость от насоса 15 по каналу 14 поступает во взводящую полость 11 силового цилиндра 4, а через канал 38, обратный клапан 37 в гидроаккумулятор 36. Кроме того, рабочая жидкость через золотниковый распределитель 22 и канал 32 поступает в управляющие полости 31 клапанов 17. В результате чего клапаны 17 занимают левое положение, идет зарядка гидроаккумулятора 36, а ступенчатый поршень 5, преодолевая давление сжатого газа в полости 8, опускается совместно с ударником 2 до упора в днище 7 силового цилиндра 4, дополнительно сжимая газ в полости 8. Для запуска молота в работу кратковременно нажимают на шток пускового золотника 25 и жидкость под давлением из взводящей полости 11 молота поступает в управляющую полость 24 распределителя 22 и перемещает его золотник 23 в крайнее верхнее положение. При этом управляющие полости 31 клапанов 17 через канал 32, золотниковый распределитель 22, каналы 33 и 34 сообщаются со сливной магистралью. В результате чего давление в полостях 31 становится близким к давлению в сливной магистрали и клапаны 17 под действием давления жидкости перемещаются в правое положение (крайнее), тем самым сообщая полость 11 силового цилиндра 4 через каналы 14 и магистраль 20 с полостью 12 низкого давления. Давление во взводящей полости 11 резко падает и становится близким к давлению в полости 12, т.е. давлению в сливной магистрали, вследствие чего ступенчатый поршень 5 и соприкасающийся с ним ударник 2 под действием давления сжатого газа в полости 8 разгоняются, приобретая определенную скорость на пути рабочего хода ступенчатого поршня 5. Одновременно через наголовник 3 на сваю 42 действует импульс силы, обеспечивающий погружение ее в грунт. Достигнув крайнего верхнего положения, поршень 5 затормаживается и останавливается, а ударник 2, отрываясь от поршня 5, продолжает движение вверх по инерции до тех пор, пока его кинетическая энергия не перейдет в потенциальную энергию силы тяжести и энергию упругого сжатия газа в пневмобуферной полости А. После переключения золотника 23 распределителя 22 в крайнее верхнее положение пусковой золотник 25 под действием его пружины возвращается в исходное положение. Однако золотник 23 распределителя 22 продолжает оставаться в крайнем верхнем положении под действием перепада давления, возникающего при перетекании жидкости из полости 11 в полость 12, гидравлического сопротивления переливных клапанов 17 и магистрали 20. Это положение сохраняется до тех пор, пока происходит движение ступенчатого поршня 5. После остановки последнего в крайнем верхнем положении поток жидкости через клапаны 17 и магистраль 20 уменьшается в несколько десятков раз и становится равным расходу от источника давления. Перепад давления на этом участке пропорционален квадрату скорости перетекания жидкости. В связи с этим перепад давления между управляющей полостью 24 и полостью 29 золотникового распределителя 22 становится незначительным и золотник 23 под действием пружины возвращается в исходное положение. Управляющие полости 31 переливных клапанов 17 через канал 32, золотниковый распределитель 22, канал 35 сообщаются с гидроаккумулятором 36, а через обратный клапан 37, канал 38 с насосом 15. Клапаны 17 под действием пружин 18 и давления от гидроаккумулятора 36 закрываются и жидкость от насоса 15 поступает в полость 11, перемещая ступенчатый поршень 5 в нижнее положение.

Производительность насоса 15 подобрана таким образом, чтобы к моменту возвращения ударника 2 в нижнее положение поршень 5 успевал вновь занять свое крайнее нижнее положение. Ударник 2 после достижения своего крайнего верхнего положения в направляющей 1 под действием собственного веса и давления газа в полости А начинает движение вниз и в нижнем положении достигает примерно той же скорости, до которой он был разогнан при своем движении вверх. В нижнем положении профильный участок 41 ударника 2 входит в контакт с поверхностью внутреннего пояска кольцевого выступа 9, разделяя полость 12 низкого давления на нижнюю и верхнюю части. При дальнейшем движении ударника 2 вниз жидкость из нижней части полости 12 вытесняется в ее верхнюю часть через узкую кольцевую щель, образованную между пояском кольцевого выступа 9 и поверхностью профилированного участка 41 ударника 2. За счет высокого гидравлического сопротивления вышеупомянутой щели под торцом ударника 2 возникает давление жидкости, величина которого определяется скоростью ударника 2 и величиной зазора между поверхностью кольцевого выступа 9 и наружной поверхностью профилированного участка 41 ударника 2. Давление жидкости в полости 12 под торцом ударника 2 в этот момент с одной стороны вызывает затормаживание ударника 2, а с другой через наголовник 3 воздействует на сваю 42, погружая ее в грунт. Это второй импульс погружения сваи в грунт за один рабочий цикл.

Профилированный участок 41 ударника 2 рассчитан таким образом, чтобы обеспечить наиболее эффективный процесс погружения сваи.

Под действием давления, возникающего в нижней части полости 12 при входе в нее ударника 2, жидкость из полости 12 через обратный клапан 27 поступает в управляющую полость 24 золотникового распределителя 22 и перемещает золотник 23 в крайнее верхнее положение, обеспечивая сообщение управляющих полостей 31 переливных клапанов 17 со сливной магистралью. Клапаны 17 под действием повышенного давления во взводящей полости 11 молота открываются, снова сообщая между собой полости 11 и 12. Однако поршень 5 продолжает при этом оставаться в крайнем нижнем положении до полной остановки ударника 2, т.к. при движении последнего давление жидкости в нижней части полости 12 превышает давление упругого элемента (газа) в полости 8, а площади сечения профилированного участка 41 ударника 2 и большей ступени поршня 5 примерно одинаковы. В момент касания нижнего торца ударника 2 с верхним торцом ступенчатого поршня 5 скорость ударника 2 близка к нулю. После остановки ударника 2 давление жидкости в полости 12 становится равным давлению слива. В результате поршень 5 вместе с ударником 2 под действием упругого элемента в полости 8 начинают ускоренное движение вверх, а на сваю в этот момент действует силовой импульс.

Далее цикл автоматически повторяется, оба силовых импульса следуют друг за другом, обеспечивая эффективное погружение сваи в грунт.

Герметичная полость А в направляющей 1 служит для уменьшения высоты подъема ударника 2 и, следовательно, повышения его рабочей частоты и сокращения габаритов молота. При движении ударника 2 вверх в полости А происходит сжатие находящегося в ней газа и на верхнем торце ударника 2 возникает дополнительная сила, сокращая высоту его подъема. Та же сила сообщает ударнику 2 дополнительное ускорение при его движении вниз.

Изобретение относится к строительному оборудованию для погружения в грунт железобетонных свай, шпунтов. Цель изобретения - повышение КПД молота. Свайный молот включает направляющую 1, ударник 2, силовой цилиндр 4 со ступенчатым поршнем 5. В силовом цилиндре 4 образована взводящая полость 11 и полость 12 низкого давления, сообщенные между собой через переливные клапаны 17. Взводящая полость 11 силового целиндра 4 непосредственно соединена с насосом 15. Между золотниковым распределителем 22 и насосом 15 установлен дополнительный гидроаккумулятор 36, который подсоединен к управляющим полостям 31 переливных клапанов 17 и через обратный клапан 37 с насосом 15. Управляющие полости 31 переливных клапанов 17 изолированы от взводящей полости 11 и через золотниковый распределитель 22 периодически соединены с насосом 15 или с полостью низкого давления силового цилиндра 4. Жидкость от насоса 15 поступает во взводящую полость 11 и одновременно через распределитель 22 в управляющие полости 31 переливных клапанов 17, надежно удерживая последние в закрытом положении. Происходит взвод поршня 5, одновременно происходит зарядка гидроаккумулятора 36. При поступлении импульса давления в управляющую полость 24 золотник 23 переключается отсекая управляющие полости 31 переливных клапанов 17 от насоса 15 и соединяя их со сливом. Переливные клапаны 17 под действием давления жидкости взводящей полости 11 и поступающей от насоса 15 открываются, сообщая полость 11 молота с полостью 12, происходит разгон поршня 15, после остановки которого золотник переключается, снова сообщая управляющие полости 31 клапанов 17 с насосом и отсекая их от слива. Надежность открытия и удерживания клапанов 17 в открытом состоянии при малых проходных сечениях гидравлической линии обеспечивается тем, что через распределитель 22 во время открытия клапанов 17 поступает на слив незначительный объем жидкости из управляющих полостей 31. Наличие гидроаккумулятора 36 способствует быстрому закрытию клапанов 17 после разгона поршня, что повышает КПД поршня. 1 ил.

СВАЙНЫЙ МОЛОТ, включающий направляющую, размещенный в ней ударник, наголовник, жестко соединенный с ним силовой цилиндр со ступенчатым подпружиненным поршнем и с соединенными между собой через переливные клапаны полостями взводящей и низкого давления, последняя из них сообщена со сливом, газовый аккумулятор, насос, золотниковый распределитель, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД молота, он снабжен размещенным между насосом и золотниковым распределителем дополнительным аккумулятором, сообщенным через последний с управляющими полостями переливных клапанов и через обратный клапан с насосом, который непосредственно подсоединен к взводящей полости силового цилиндра, при этом управляющие полости переливных клапанов изолированы от последней и посредством золотникового распределителя периодически соединены с насосом или с полостью низкого давления силового цилиндра.