多作用密闭筒式液压打桩锤

摘要

本发明涉及一种多作用密闭筒式液压打桩锤。技术方案是主要由上部锤体、中间锤体、下部锤体和底部锤体连接组成，其中，上部锤体，中间锤体、下部锤体分别形成各自的密闭结构；下部锤体主要由锤缸筒、上锤芯、上锤芯密封装置和气体室构成，锤缸筒和上锤芯形成气体室，位于上锤芯的上部，上锤芯向下运动时，气体室的压力为锤芯提供向下的推力，锤缸筒内设有下锤芯、下锤芯密封装置和真空室，真空室的吸力为锤芯提供一个向下运动的拉力。有益效果是：通过在上锤芯上部和下部增加与向下运动方向相同的作用力，可提高锤芯的下落加速度，从而在不增加锤体重量的前提下，提高打击能量；同时由于采用密闭筒式结构，水下作业时，锤的工作效率不会受到影响。

权利要求

1.一种多作用密闭筒式液压打桩锤，其特征是：主要由上部锤体、中间锤体、下部锤体和底部锤体连接组成，上述四个部分均在一条轴线上，其中，上部锤体，中间锤体、下部锤体分别形成各自的密闭结构；所述的上部锤体主要由高压氮气室(1)、高压蓄能器(2)、单作用油缸(3)、低压蓄能器(4)组成，高压蓄能器(2)、单作用油缸(3)和低压蓄能器(4)镶嵌安装在高压氮气室(1)内；所述的中间锤体主要由进油阀(15)、配油室(16)、回油阀(17)构成，进油阀(15)和回油阀(17)安装在配油室(16)内；所述的下部锤体主要由锤缸筒(14)、上锤芯(7)、上锤芯密封装置(8)和气体室(5)构成，所述的锤缸筒(14)和上锤芯(7)形成气体室(5)，位于上锤芯(7)的上部，上锤芯(7)向下运动时，气体室的压力为锤芯提供一个向下运动的推力，所述的锤缸筒(14)内设有下锤芯(10)、下锤芯密封装置(11)和真空室(9)，真空室(9)由锤缸筒(14)、上锤芯(7)和下锤芯(10)构成，位于上锤芯(7)的下部，真空室的吸力为锤芯提供一个向下运动的拉力，下锤芯(10)直接与底部锤体中的替打块(12)接触。

2.根据权利要求1所述的多作用密闭筒式液压打桩锤，其特征是：所述的高压氮气室(1)与单作用油缸(3)的无杆腔连通。

3.根据权利要求1所述的多作用密闭筒式液压打桩锤，其特征是：所述的底部锤体由替打块(12)和桩套筒(13)构成，替打块(12)安设在桩套筒(13)内。

4.根据权利要求1所述的多作用密闭筒式液压打桩锤，其特征是：所述的气体室(5)通过连接管(18)与附加的气体储存罐(19)连通，在气体储存罐(19)内预加一定压力的空气。

5.一种多作用密闭筒式液压打桩锤，其特征是：主要由上部锤体、中间锤体、下部锤体和底部锤体连接组成，上述四个部分均在一条轴线上，其中，上部锤体，中间锤体、下部锤体分别形成各自的密闭结构；所述的下部锤体主要由锤缸筒(14)、上锤芯(7)、上锤芯密封装置(8)、下锤芯(10)、下锤芯密封装置(11)和真空室(9)构成，所述的锤缸筒(14)内设有下锤芯(10)、下锤芯密封装置(11)和真空室(9)，真空室(9)由锤缸筒(14)、上锤芯(7)和下锤芯(10)构成，位于上锤芯(7)的下部，真空室的吸力为锤芯提供一个向下运动的拉力，上锤芯上部为开式结构，下锤芯(10)直接与底部锤体中的替打块(12)接触。

6.根据权利要求5所述的多作用密闭筒式液压打桩锤，其特征是：所述的上部锤体主要由高压氮气室(1)、高压蓄能器(2)、单作用油缸(3)、低压蓄能器(4)连接组成一体，高压氮气室(1)与单作用油缸(3)的无杆腔连通，高压蓄能器(2)、低压蓄能器(4)、单作用油缸(3)镶嵌安装在高压氮气室(1)内。

说明书

多作用密闭筒式液压打桩锤

一、技术领域：

[0001] 本发明涉及一种建筑基础打桩施工机械，特别涉及一种多作用密闭筒式液压打桩锤。二、背景技术：

[0002] 目前，国内外用于桩基础施工冲击打桩的设备分为柴油打桩锤和液压打桩锤，其中柴油打桩锤存在效率低，燃油经济性不好，对环境污染较大，没有防爆性，无法水下作业等缺点。而目前液压打桩锤分为两种，一种是在锤芯下落过程中依靠重力一个力作用的单作用锤，其可以实现的重力加速度不大于1个重力加速度，另一种是在锤芯下落过程中利用重力和举升油缸顶部附加一个作用力的双作用冲击锤，这类锤可实现的下落加速度最大一般为1.6-2倍重力加速度。

[0003] 另外，现有国内外的液压冲击锤锤芯都处于开式状态，即锤芯在空气中运动，当进行水下作业时需要在锤体运动的空间增加压缩空气，否则，由于水的阻力，将影响锤的效率。三、发明内容：

[0004] 本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种多作用密闭筒式液压打桩锤，在同等锤芯重量，同等上升高度条件下，提高了锤芯下落加速度，从而提高了打桩锤打击能量。

[0005] 其中一种技术方案是(在设计有气体室的基础上增加真空室)：主要由上部锤体、中间锤体、下部锤体和底部锤体连接组成，上述四个部分均在一条轴线上，其中，上部锤体，中间锤体、下部锤体分别形成各自的密闭结构；所述的上部锤体主要由高压氮气室、高压蓄能器、单作用油缸、低压蓄能器组成，高压蓄能器、单作用油缸和低压蓄能器镶嵌安装在高压氮气室内；所述的中间锤体主要由进油阀、配油室、回油阀构成，进油阀和回油阀安装在配油室内；所述的下部锤体主要由锤缸筒、上锤芯、上锤芯密封装置和气体室构成，所述的锤缸筒和上锤芯形成气体室，位于上锤芯的上部，上锤芯向下运动时，气体室的压力为锤芯提供一个向下运动的推力，所述的锤缸筒内设有下锤芯、下锤芯密封装置和真空室，真空室由锤缸筒、上锤芯和下锤芯构成，位于上锤芯的下部，真空室的吸力为锤芯提供一个向下运动的拉力，下锤芯直接与底部锤体中的替打块接触。

[0006] 上述的上部锤体主要由高压氮气室、高压蓄能器、单作用油缸、低压蓄能器连接组成一体，高压氮气室与单作用油缸的无杆腔连通，高压蓄能器、低压蓄能器、单作用油缸均镶嵌安装在高压氮气室内。

[0007] 上述的中间锤体主要由进油阀、配油室、回油阀构成。

[0008] 上述的底部锤体由替打块和桩套筒构成，替打块安设在桩套筒内。

[0009] 需要说明的是当需要恒定的下落加速度时，附加一组气体储存罐，通过连接管将气体储存罐和锤体上的气体室连接起来，同时在气体储存罐内预加一定压力的空气，达到锤芯上部在运动的过程中有一个变化不大的压力。

[0010] 另外，一种技术方案是(只设计有真空室)主要由上部锤体、中间锤体、下部锤体和底部锤体连接组成，上述四个部分均在一条轴线上，其中，上部锤体，中间锤体、下部锤体分别形成各自的密闭结构；所述的下部锤体主要由锤缸筒、上锤芯、上锤芯密封装置、下锤芯、下锤芯密封装置和真空室构成，所述的锤缸筒内设有下锤芯、下锤芯密封装置和真空室，真空室由锤缸筒、上锤芯和下锤芯构成，位于上锤芯的下部，真空室的吸力为锤芯提供一个向下运动的拉力，下锤芯直接与底部锤体中的替打块接触。

[0011] 上述的上部锤体主要由高压氮气室、高压蓄能器、单作用油缸、低压蓄能器连接组成一体，高压氮气室与单作用油缸的无杆腔连通，高压蓄能器、低压蓄能器、单作用油缸镶嵌安装在高压氮气室内。

[0012] 工作原理和过程描述如下：

[0013] 液压动力单元提供的液压油进入液压打桩锤，当进油阀开启，回油阀同时开启时，液压单元来油经过打桩锤回到液压单元，系统进行预热；当进油阀关闭时，高压蓄能器充油；

[0014] 打桩作业时，首先为高压蓄能器充油，当蓄能器充油到系统压力时，进油阀开启，回油阀关闭，高压油进入单作用油缸有杆腔，液压油提供的能量，克服单作用油缸活塞上部氮气室产生的压力，上锤芯上部气体室的压力，上锤芯下部真空室的吸力，以及摩擦力和其他机械阻力，提升上锤芯上行，由控制单元控制上锤芯的上升高度。当上锤芯上升到设定高度时，关闭进油阀。此时进油阀、出油阀均处在关闭状态，上锤芯悬停在设定位置。当上锤芯悬停在设定位置时，打开出油阀，上锤芯在自身重力，单作用油缸活塞上部氮气压力、上锤芯上部空气压力，以及上活塞下部真空室真空吸力的作用下，克服单作用油缸有杆腔内排油阻力，以及密封摩擦力和其他机械阻力的影响，向下运动。上锤芯向下运动过程中低压蓄能器吸收从单作用油缸有杆腔内排出的液压油，从而减小由于长管路对排油速度的影响，减小排油阻力。当上锤芯运动到下锤芯时，发生碰撞，下锤芯向下运动，带动与之接触的替打块和桩管向下运动。

[0015] 另外本发明采用密闭式结构，在水下作业时与在空气中作业一样，无需附加其他装置。

[0016] 本发明的有益效果是：通过在上锤芯上部和下部增加与向下运动方向相同的作用力，可提高锤芯的下落加速度，从而在不增加锤体重量的前提下，提高打击能量；同时由于采用密闭筒式结构，水下作业时，锤的工作效率不会受到影响。四、附图说明：

[0017] 附图1是本发明的系统原理图；

[0018] 附图2是本发明的实施例1的结构示意图；

[0019] 附图3是本发明的实施例2结构示意图；

[0020] 附图4是本发明的实施例3结构示意图；

[0021] 附图5是本发明的实施例4结构示意图；

[0022] 上图中：高压氮气室(1)、高压蓄能器(2)、单作用油缸(3)、低压蓄能器(4)、气体室(5)、传感器(6)、上锤芯(7)、上锤芯密封装置(8)、真空室(9)、下锤芯(10)、下锤芯密封装置(11)、替打块(12)、桩套筒(13)、锤缸筒(14)、进油阀(15)、配油室(16)、回油阀(17)、连接管(18)、气体储存罐(19)、液压单元(20)。五、具体实施方式：

[0023] 实施例1：(设计有气体室和真空室)

[0024] 参照附图1和2，本发明应用的液压打桩锤系统包括：液压动力单元HPU，液压胶管绞车(可选)，液压打桩锤PHD，控制单元CSU组成。

[0025] 本发明液压打桩锤锤体的组成：由高压氮气室1、高压蓄能器2、单作用油缸3、低压蓄能器4、气体室5、传感器6、上锤芯7、上锤芯密封装置8、真空室9、下锤芯10、下锤芯密封装置11、替打块12、桩套筒13、锤缸筒14、进油阀15、配油室16、回油阀17组成。对于有使用桩架条件的工况，可省略桩套筒。其中上部锤体、中间锤体、下部锤体和底部锤体连接组成一体，上述四个部分均在一条轴线上，其中，上部锤体，中间锤体、下部锤体三部分分别形成各自的密闭结构；所述的下部锤体主要由锤缸体14、上锤芯7、上锤芯密封装置8、下锤芯10、下锤芯密封装置11、低压气体室5，真空室9、传感器6构成，所述的锤缸筒14和上锤芯7形成气体室5，位于上锤芯7的上部，上锤芯7向下运动时，气体室的压力为锤芯提供一个向下运动的推力；锤缸筒14内设有下锤芯10、下锤芯密封装置11和真空室9，真空室9由锤缸筒14、上锤芯7和下锤芯10构成，位于上锤芯7的下部，真空室的吸力为上锤芯7提供一个向下运动的拉力。

[0026] 上部锤体主要由高压氮气室1、高压蓄能器2、单作用油缸3、低压蓄能器4连接组成一体，高压氮气室1与单作用油缸3的无杆腔连通，高压蓄能器2、低压蓄能器4、单作用油缸3均镶嵌安装在高压氮气室1内。中间锤体主要由进油阀15、配油室16、回油阀17构成。底部锤体由替打块12和桩套筒13构成，替打块12安设在桩套筒13内。

[0027] 高压蓄能器2、低压蓄能器4、单作用油缸3均镶嵌安装在高压氮气室1内，高压氮气室1与单作用油缸3的无杆腔连通，形成容积较大的氮气室，保证在工作过程中，高压氮气室1压力内保持在较小的脉动范围内，单作用油缸3的活塞杆穿过配油室15与上锤芯7连接；安装有进油阀15和回油阀17的配油室16与高压氮气室1的下部连接，同时与锤缸体14的上部连接。上锤芯7安装在锤缸体14内，上锤芯7通过上锤芯密封装置8与锤缸体14之间形成密封。配油室16与上锤芯7之间在锤缸体14内形成气体室5。下锤芯10也安装在锤缸体14内，下锤芯10通过下锤芯密封装置11与锤缸体14之间形成密封，下锤芯10与上锤芯7之间在锤缸体14内形成真空室9。替打块12安装在桩套筒13内，然后通过螺栓安装到锤缸体14的下部。打桩作业时，当控制单元控制上锤芯在锤芯重力作用向下运动时，一方面单作用油缸3无杆腔上的高压氮气的压力推动活塞向下运动，活塞通过活塞杆将高压氮气的压力传递到上锤芯7上，另一方面气体室5上的压力也作用在上锤芯7上部，推动上锤芯7向下运动。再一方面真空室9在上锤芯7的下部形成真空吸力，拉动上锤芯7向下运动。上锤芯7在重力，高压氮气推力，低压气体推力，真空吸力的共同作用下高速向下运动。

[0028] 本发明除在锤芯下落过程中利用重力和举升油缸顶部附加一个作用力外在锤芯的上部和下部分别施加一个作用力，使得锤芯在下落的过程中在锤芯运动方向上比目前的液压打桩锤多两个作用力，共计有4个与锤芯运动方向相同的作用力作用于锤芯，从而有大于两个以上的与运动方向相同的力作用在锤芯上，使锤芯下落的过程中获得更大的下落加速度。在同等锤芯重量同等下落高度的前提下获得的打击能量是现有液压冲击锤的1.5-2倍。按照目前的技术条件该发明可以较经济地实现锤芯下落加速度3-4倍的重力加速度。

[0029] 实施例2：

[0030] 参照附图3，本发明的另一种结构形式(增加储气罐)：其他结构同实施例1，不同之处是当打桩工作需要较高和和固定加速度时，可以增加气体储存罐19，用胶管18将气体储存罐19与低压气体室5连接起来，形成容积较大的气体室，预加一定的压力，当上锤芯7往复运动时由于储气罐和气体室形成的空间大大的大于锤缸体内的低压气体室5，因此当上锤芯7往复运动时由于相对体积变化较小，因此低压气室内5的压力不会由于上锤芯7的往复运动会产生大的变化，由此保证作用在上锤芯7上的作用力保持恒定。

[0031] 实施例3：

[0032] 参照附图4，本发明多作用密闭筒式液压打桩锤锤体结构的一种结构形式(设计有真空室)，在这种实施例的结构中，没有气体室5，当上锤芯7向下运动时，与运动方向相同的力有三个，分别是上锤芯7的重力，单作用油缸3活塞上部气体的压力形成的推力，上锤芯7下部真空室9的真空吸力形成的拉力。

[0033] 本发明的其他结构参照实施例1，不同之处是上锤芯上部为开式结构，设有一个以上的开孔，锤缸筒14内设有下锤芯10、下锤芯密封装置11和真空室9，真空室9由锤缸筒14、上锤芯7和下锤芯10构成，位于上锤芯7的下部，真空室的吸力为锤芯提供一个向下运动的拉力。

[0034] 本方案除在锤芯下落过程中利用重力和举升油缸顶部附加一个与锤芯运动方向相同的作用力外，在锤芯的下部施加一个与锤芯运动方向相同的作用力，使得锤芯在下落的过程中在锤芯运动方向上比目前的液压打桩锤多一个作用力，共计有3个与锤芯运动方向相同的作用力作用于锤芯，使锤芯下落的过程中获得更大的下落加速度。

[0035] 实施例4：

[0036] 参照附图5，本发明多作用密闭筒式液压打桩锤锤体结构的一种结构形式(设计有气体室)，在这种实施结构中，没有真空室9，当上锤芯7向下运动时，与运动方向相同的力有三个，分别是上锤芯7的重力，单作用油缸3活塞上部气体的压力形成的推力，上锤芯7上部气体室5的压力形成的推力。

[0037] 本发明的结构参照实施例1，不同之处是锤缸筒14的内部设有上锤芯7和上锤芯密封装置8，上锤芯7直接与替打块12接触，由于没有下锤芯10、下锤芯密封装置11，因此没有形成真空室9。

[0038] 本方案除在锤芯下落过程中利用重力和举升油缸顶部附加一个与锤芯运动方向相同的作用力外，在锤芯的上部施加一个与锤芯运动方向相同的作用力，使得锤芯在下落的过程中在锤芯运动方向上比目前的液压打桩锤多一个作用力，共计有3个与锤芯运动方向相同的作用力作用于锤芯，使锤芯下落的过程中获得更大的下落加速度。