專利名稱：液力打樁裝置的制作方法
本項發明屬于建筑機械，更具體地說，屬于液力打樁裝置。
已知一種液力打樁裝置，該裝置含有殼體，在殼體內安裝能夠進行往復運動的沖頭，此沖頭和殼體內與其呈同軸線安裝的砧座相作用(DE.A，2，900，221)。在殼體上部與沖頭沿同一軸線安裝有動力液壓缸，液壓缸活塞桿的一端與沖頭相連接，而另一端與活塞相連接，活塞將動力液壓缸的空腔分成活塞桿室和活塞室。活塞桿室總是與壓力主管連通。活塞室通過滑閥式液力分配閥輪流與壓力主管和溢流主管連通。液力分配閥的控制部件包含控制缸和柱塞，控制缸由滑閥內的空腔表表面組成，該空腔通過安全閥與溢流管連通，柱塞裝在上述空腔內，并且能夠進行往復直移運動，其一端與動力液壓缸的活塞桿相作用。
已知的這種液力打樁裝置具有足夠高的可靠性和壽命。但是，在這種構造中，在下部位置進行換向時，反向時刻相對沖頭與鉆座的撞擊時刻不能精確地規定出來，而且還不能加以調節，這種情況導致換向時刻相對于沖擊是變動的，而這意味著沖頭動能的利用率，也就是打樁工作的效率將降低。
此外，調節沖擊功能可以使用附加裝置改變存儲液壓缸活塞的行程，也就是存儲液壓缸容積的電磁裝置。這種控制方法的實現要根據操作人員的指令，也就是手動的，這種情況不能保證液力打樁裝置在具有最有利沖擊動能的情況下運行，從而將降低打樁裝置的工作效率。
眾所周知，滑閥系統要求相鄰零件的相當多的表面進行精密加工，而且由于不允許增加漏泄，所以不能用于低粘度液體，首先是水作為工作介質的情況。除此以外，應用滑閥系統作為分配閥會造成動力通路的“短路”，即滑閥在一定的位置時，增加通路和溢流通路成為連通的，這將導致工作液體的損失，并且會降低液壓管路的效率達20-25%。
本項發明的基本任務是要研制一種液力打樁裝置，該裝置中的液力分配閥在結構上要這樣制作，使得它可以顯著提高打樁工作的效率，并且還要保證能夠利用低粘度液體作為工作介質，最好是用水，以及提高打樁裝置的效率。
所提出的任務是這樣解決的，在液力打樁裝置中包含有殼體和在殼體上部與沖頭沿一軸線安裝的勸力液壓缸，安裝在殼體內的沖頭能夠進行往復直移運動，并且與沿同一軸線安裝在殼體內的砧座作用，動力液壓缸的活塞桿一端與沖頭相連接，而另一端與活塞相連接，該活塞將動力液壓缸的空腔分成活塞桿室和活塞室，活塞桿室總是與壓力主管連通，活塞室通過液力分配閥輪流與活塞桿室和溢流主管連通，液力分配閥的控制部件包含控制缸和安裝在控制缸空腔內能夠進行往復直移運動的柱塞，控制缸的空腔通過安全閥與溢流主管連通，柱塞的一端與動力液壓缸的活塞桿相作用，依照本發明，控制部件與液力分配閥分開，并且被固定在動力液壓缸的殼體上，同時與沖頭沿同一軸線，而液力分配閥制作成兩個活門的型式，其中的第一活門將動力液壓缸的活塞室與活塞桿室連通，而第二活門與溢流主管連通，這兩個活門的每一個都有兩個控制空腔，它們成對地相互連通，同時，關閉第一活門和開啟第二活門的第一對空腔與溢流主管連通，并且通過在工作行程終端與動力液壓缸的活塞相作用的第一控制閥與壓力主管連通，而開啟第一活門和關閉第二活門的第二對空腔與控制缸的空腔連通。
將帶有柱塞的控制缸與液力分配閥分開制作可以用活門式的液力分配閥替換滑閥式的液力分配閥，這樣可以利用低粘度的液體，也就是水作為工作介質，如同在已知技術水平中所知道的那樣，使用活門較比使伯滑閥能夠提高壓力，這是由于沒有漏泄，因為壓力越大，活門在任何邊際位置都被壓得越緊。為了使活門換向，只需要一個信號脈沖。在所推薦的結構內，可以借助于動力液壓缸的活塞桿作用于柱塞時發生在控制缸內的壓力進行活門的換向。
為了保證使各活門順次動作起來以消除這些活門的“短路”，必須使得第一對空腔內，第一活門空腔的橫截面面積大于第二活門空腔的橫截面面積，而在第二對空腔內，第二活門空腔的橫截面面積大于第一活門空腔的橫截面面積。
通過與安全閥并聯安裝的第一節流閥使控制缸的空腔與溢流主管連通，而通過與砧座相作用的第二控制閥與壓力主管連通。
在結構上這樣制作，可以保證隨著沖頭的每個后續循環加大沖頭的工作行程，同時可以限制砧座最大的行程，也就是說，在增加樁的掘進量超過允許值的情況下，可以降低動力液壓缸活塞的工作行程，同時可以減少沖擊動能，在相反的情況下，則有相反的結果，而在增大樁阻力的情況下，動力液壓缸可將沖擊動能增加至最大值，也就是說，沖擊動能的大小決定于因沖擊所產生的樁的掘進量。
為了防止液力打樁裝置斷裂，必須與第二控制閥按并聯方式安裝一個與砧座相作用的緊急閥。
為了降低第二活門的換向速度，從而為了防止沖擊載荷對接觸面的破壞，在第二對空腔內，第二活門的空腔通過第二節流閥與控制缸的空腔連通是適當的。
必須在進入孔一側的控制缸的內端面上安裝彈簧，同時，必須通過反向閥將控制缸的空腔與溢流主管連通。
在結構上這樣制作，可以消除活塞桿與動力液壓缸頭部的動力沖擊，因為彈簧可以使控制缸的柱塞返回到一定的位置，并且可以通過反向閥從溢流主管吸入工作液體，從而能夠不增大活塞的工作行程。
在動力液壓缸置換到工作行程時，為了減小控制缸空腔內的壓力，因而也就是為了降低控制部件的各零件的金屬用量和減輕可動密封的工作狀況，通過第三控制閥將活門的第一對控制空腔與溢流主管連通是適宜的，上述第三控制閥的控制空腔與控制缸的空腔是連通的。
最好是使液力打樁裝置裝有按串聯方式安置的第三節流閥和第四控制閥，活門的第一對控制空腔通過以上兩個閥與動力液壓缸的活塞室連通，同時，第四控制閥的控制空腔通過第一控制控制閥與壓力主管連通。
這種情況可以保證液力打樁裝置在堅硬土壤工作時可靠地轉換到“抬起狀態”(空行程)，此時由于沖頭彈跳開，第一控制閥的開啟狀態是受限制的。
為了有效的干預液力打樁裝置的自動工作，必須通過與第一節流閥按串聯方式安裝的附加液力分配閥，將控制缸的空腔與溢流主管和壓力主管連通。
依照本發明制作的液力打樁裝置所具有的效率較比類似的，然而是使用滑閥式液力分配閥的打樁裝置高出20-25%，這樣在相同的驅動功率的情況下，可以相應地提高打樁工作的效率。所推薦的這種打樁裝置從生態學來看是很干凈的，因為用水，包括海水，而不是象已知的技術那樣，用礦物油作為工作液體，考慮到這種打樁裝置可盡先用于靠近海岸的海事建設和海洋的陸架上，因為在這些地方非常不希望或者不允許有污染周圍環境的可能性，所以上述情況是非常重要的，除此以外，所推薦的結構上制作液力打樁裝置的方法，可以保證沖擊動能調整過程的自動化，這也可提高打樁工作的效率和生產率，而在手動控制的情況下，實際上不可能實現最佳沖擊值下的打樁工作。所推薦的這種液力打樁裝置的結構在運行中具有高度的可靠性，這種可靠性是由防止事故狀況的自動作用系統來保障的，該自動作用系統在由沖擊產生的樁掘進量超過最佳值時，可以保證立即甩掉部分沖動能以達到最佳值，上述的高可靠性還由于這種裝置對工作液體的污染不敏感。與已知的技術水平相比，這種裝置制造起來比較適宜，因為它具有較好的工藝性，不需要進行高精度的精密加工。
下面用具體實施例的詳細說明和對附圖的引證來解釋這項發明，在附圖中

圖1表示依照本發明制作的處于初始位置的液力打樁裝置;
圖2表示依照本發明制作的液力分配閥;
圖3表示依照本發明制作的處于換向時刻的液力打樁裝置;
圖4表示與圖3相同的情況，只是打樁裝置處于相反的反向時刻;
圖5表示依照本發明制作的工作在手動控制工況下，并且處于初始位置的液力打樁裝置。
依照本發明制作的液力打樁裝置含有殼體1(圖1)，在殼體1內裝有能夠進行進行直移往復運動的沖頭2，該沖頭和殼體1內與其沿同一軸線安置的砧座3相作用。在殼體1的上部，與沖頭2沿同一軸線安裝有動力液壓缸4。動力液壓缸4的活塞桿5一端與沖頭2相連接，而另一端與活塞6相連接，活塞6將動力液壓缸4的空腔分成活塞桿室7和活塞室8。活塞桿室7總是用壓力主管9與泵10連通。活塞室8用導管11與液力分配閥12連通，該液力分配閥將使活塞室或者與活塞桿室7連通，或者與溢流主管13連通。
液力打樁裝置裝有用液力分配閥12控制的部件14，該部件14由控制缸15和安裝在缸內的能夠進行往復直移運動的柱塞組成。控制部件14與液力分配閥12分開，是一個易卸的組合體，該組合體與沖頭2沿同一軸線，并且固定在動力液壓缸4的殼體17上，此外，控制缸15插入內搪孔18，該內搪孔制作在動力副(活塞桿5-活塞6)內，控制缸15還與搪孔組成密封的滑動副。內搪孔18利用排流孔19與周圍介質連通。柱塞16的一端與動力液壓缸4活塞桿5相作用。為了消除活塞桿5與動力液壓缸4的頭部的動力沖擊，在控制缸15的進入孔一側的內端面上安裝彈簧20。
液力分配閥12制作成兩個活門21和22的型式，其中第一活門21將動力液壓缸4的活塞室8與活塞桿室7連通，而第二活門22將活塞室8與溢流主管13連通。活門21和22分別具有活塞桿23，24(圖2)和活塞25，26以及液力彈簧27，28。活塞桿23，24所具有的直徑分別小于桿座29和30，因此，兩個活門21，22在關閉位置被這樣的力控制住，其大小等于工作壓力P乘以桿座29(30)和活塞桿23(24)的橫截面的面積差。活塞25和26將包圍它們的缸腔分成控制空腔31，32和33，34;這些控制空腔成對地彼此連通。此外，關閉第一活門21和開啟第二活門22的第一對空腔31和34與溢流主管13(圖1)連通，交且通過工作行程(終端)與動力液壓缸4的活塞6相作用的第一控制閥35和壓力主管9連通。開啟第一活門21和關閉第二活門22的第二對空腔32，33(圖2)與控制缸15的空腔36(圖1)連通。
為了保證在第一對空腔31，34(圖2)內順次起動活門21和22，第一活門21的空腔31的橫載面面積要制作成大于第二活門22空腔34的橫截面面積。在第二對空腔32，33內，第二活門22空腔33的橫截面面積要制作成大于第一活門21空腔32的橫截面面積。
自動改變沖擊功能可以這樣來實現的，控制缸15的空腔36(圖1)通過第二控制閥37與壓力主管9連通，該控制閥安裝在殼體1的砧座區段，而且要能與砧座3或者打樁裝置的其它可動零件作用，此外，控制缸15的空腔36通過與安全閥39按并聯方式安裝的第一節流閥38與溢流主管13連通。
為了防止事故狀況的發生，第二控制閥37要和砧座3相作用的緊急閥40相并聯。
保護活門21，22的接觸面不被沖擊載荷損壞，可以通過降低第二活門22的換向速度來實現，這是由于在第二對空32，33(圖2)內，第二活門22的空腔33通過第二節流閥41與控制缸15的空腔36(圖1)連通。而第一對空腔31，34(圖2)通過節流閥44與壓力主管9(圖1)和活塞室8連通。
動力液壓缸4的活塞6的最大行程工況，可以這樣來保證，使控制缸15的空腔36通過反向閥42與溢流主管13連通。
為了減少在動力液壓缸4轉換為“工作行程”時控制缸15空腔16內的壓力，并且進而保證減少控制部件14各零件的金屬用量，以及減輕動密封的工作條件，活門21，22的第一對控制空腔31，34(圖2)通過第三控制閥43與溢流主管13(圖1)連通。而該第三控制閥的控制空腔與控制缸15的空腔36連通。
為了控制液力分配閥12的活門21，22的起動速度和起動可靠性，活門21，22的第一對控制空腔31，34(圖2)通過串聯方式安裝的第三節流閥44和第四控制閥45與活塞室8連通，并且該對控制空腔還與液力蓄能器46連通。第四控制閥45的空腔通過與第一控制閥35與壓力主管9連通。
依照本發明制作的液力打樁裝置按下列方式工作。
在初始位置，活塞6與活塞桿5(液力打樁裝置在垂直狀態或者似近垂直狀態下進行工作)處于下部位置。活門21和22在液力彈簧27，28(圖2)作用下分別處于初始位置(活門21關閉，而活門22開啟)，這樣一來，動力液壓缸4的活塞室8通過液力分配閥12的活門22與溢流主管13連通。第三控制閥43和第四控制閥45關閉，而第一控制閥35開啟，液力蓄能器46不充液體。
當油泵10通過壓力主管9供給壓力時，該壓力傳送到動力液壓缸4的活塞桿室7和液力分配閥12的活門21和22的液力彈簧27，28(圖2)，并且將彈簧按住在初始位置，除此以外，工作液體通過第一控制閥35(圖1)輸送到活門21，22的第一對控制空腔31，34(圖2)，并且強迫上述活門處于初始位置(如果它們因某種原因未處于初始位置)。第一活門21被閉鎖于關閉狀態。
在活塞桿室7(圖1)內的壓力作用下，活塞6和活塞桿5開始上升，將液體從動力液壓缸4的活塞室8通過第二活門22擠入儲液槽，直至控制缸15的柱塞16頂到活塞桿5的內搪孔18的底部為止。然后，活塞桿5，活塞6和控制缸15的柱塞16一起上升。控制缸15的柱塞16向上運動的同時，將位于控制缸15空腔36內的液體擠入活門21，22的第二對控制空腔32，33(圖2)和第三控制閥43的控制空腔。
隨著以上列舉的這些零件內壓力升高，它們順次起動。第三控制閥43首先起動，并且將活門21，22的第一對控制空腔31，34(圖2)與溢流主管13連通(圖1)。每當達到足夠的壓力，第二活門22便起動，將動力液壓缸4活塞室8與溢流主管13隔開。活塞6繼續運動，同時壓縮封閉在活塞室8內的液體，該液體將液力分配閥12的第二活門22鎖閉在關閉狀態，并且作用在第一活門21的端面上，由這個壓力所產生的合力和第一活門21的空腔32(圖2)內的壓力一達到足夠的值，第一活門21就起動(就開啟)，并且將活塞室8(圖3)與壓力主管9(與活塞桿室7)連通。液體在壓力作用下進入動力液壓缸4的活塞室8，并且將液力分配閥12的第一活門21鎖閉在開啟狀態。由于活塞桿和活塞的面積差，活塞6和活塞桿5被制動，然后停止。接著開始工作行程。
當著動力液壓缸4的活塞6超越距離時，液體從控制缸15通過安全閥39被擠出，并且被排至溢流主管13。
在工作行程期間，活塞6下降，并且脫離開柱塞16，該柱塞將留在活塞6上升時所達到的位置。控制缸15的空腔36內的壓力將下降，并且第三控制閥43在彈簧的作用下返回到初始位置。
在第一控制閥35動作時，液力分配閥12進行相反的換向(圖4)。活塞6向下運動，并且在沖頭2與砧座3沖擊之前和第一控制閥35相作用，因此，該控制閥將壓力主管9與第四控制閥45的控制空腔連通，開啟該第四控制閥，并且通過第三節流閥44與活門21，22的第一對控制空腔31，34連通，而液力蓄能器46連接于這對控制空腔(圖4)。
這樣一來，液力分配閥12(圖4)的上述空腔31，34(圖2)通過第一控制閥35同時與壓力主管9連通，第一控制閥內在該瞬時的工作壓力將第四控制閥45鎖閉在開啟位置。如果在活塞6具有邊坡的情況下，第一控制閥35關閉，活門21，22的第一對控制空腔31，34(圖2)在壓力作用下將停止，這樣，就可保證活門21，22的轉換與動力液壓缸4活塞6的位置(圖4)無關。在液力蓄能器46充至一定壓力以后，由于活門21，22的第一對控制空腔31(圖2)，34的橫截面面積差和活門21，22具有不同的鎖閉力。活門21，22將順次起動。按照回路第三節流閥44-第四控制閥45-第二活門22起動各閥以后，液力蓄能器46(圖4)進行卸壓，而第三控制閥43起動后，直接從該閥卸壓。
利用選擇第三節流閥44的截面和液力蓄能器46的容量來調節在活塞室8(圖1)與溢流主管13處于連通位置的情況下第一和第二活門21和22的轉換時刻，而第二活門22的轉換速度由第二節流閥41的截面來決定。
利用與第一節流閥38并聯的安全閥39來實現調節沖擊動能的自動工況，在這種情況下，部分液體在上面反向時從控制缸15的空腔36通過第一節流閥38排出。結果，控制缸15的柱塞16隨每一循環將占據比前一循環較高的位置，也就是說，活塞6和活塞桿5隨每一循環都上升得高一些，從而增大沖擊動能。這種情況一直進行到液力打樁裝置達到最大沖擊動能工況或者樁47的掘進量達到最大值時為止。
當工作在最大沖擊動能的情況下，控制缸15的柱塞16壓縮彈簧20，將液體從控制缸15的空腔36內擠出。當著活塞桿5與活塞6向下運動時，柱塞16在壓縮彈簧20的作用下向下離去，直到彈簧20的力不再作用到柱塞16為止，同時通過反向閥42從溢流主管13取得液體。于是柱塞16穩定在一定的位置。在每一循環之后，柱塞16增返回到這個位置。
如果由沖擊產生的樁47的掘進量到最佳值，第二控制閥37發生動作，向控制缸15的空腔36供給部分液體，并且使控制缸15的柱塞16向下移動。結果，活塞6的行程，即沖擊動能減小。其次，液體再一次從控制缸15的空腔36排出，一直達到排出的液體容積和供給的液體容積處于平衡時的狀況為止，也就是該樁47的最佳沖擊動能達到穩定狀態。
在樁47的掘進量超過允許值的情況下，緊急閥40與第二控制閥37一起動作，并且控制缸15的空腔36完全為工作液體所充滿，因而可使液力打樁裝置過渡到最小沖擊動能的工作狀況。
液力打樁裝置裝有附加的液力分配閥48(圖5)，該閥串聯方式裝在第一節流閥38的后面，并且將控制缸15的空腔36分別與溢流主管13和壓力主管9連通。
在沖擊動能的自動控制系統和手動控制系統聯合使用的情況下，操作人員在任一時刻都可干預液力打樁裝置的工作狀況，向減小或增加的方面改變沖擊動能。
本項發明使用在靠近海岸的海事建設和海洋的陸架上是最有效的，因為在這些地方非常不希望或者不允許有污染周圍環境的可能性。
權利要求
1.液力打樁裝置含有殼體(1)和在殼體(1)上部與沖頭(2)沿同一軸線安裝的動力液壓缸(4)，在殼體(1)內裝有能夠進行往復直移運動的沖頭(2)，該沖頭與沿同一軸線安裝在殼體(1)內的砧座(3)相作用，動力液壓缸(4)的活塞桿(5)一端與沖頭(2)相連接，而另一端與活塞(6)相連接，該活塞將動力液壓缸(4)的空腔分成活塞桿室(7)和活塞室(8)，活塞桿室總是與壓力主管(9)連通，活塞室(8)通過液力分配閥(12)輪流與活塞桿室(7)和溢流主管(13)連通，液力分配閥(12)的控制部件(14)包含控制缸(15)和安裝在控制缸(15)空腔(36)內的能夠進行往復直移運動的柱塞(16)，控制缸(15)的空腔(36)通過安全閥(39)與溢流主管(13)連通，柱塞(16)的一端與動力液壓缸(4)的活塞桿(5)相作用，本項發明的特點是，控制部件(14)與液力分配閥(12)分開，并且被固定在動力液壓缸(4)的殼體(17)上，同時與沖頭(2)沿同一軸線，而液力分配閥(12)制作成兩個活門的型式(21，22)，其中的第一活門(21)將動力液壓缸(4)的活塞室(8)與活塞桿室(7)連通，而第二活門(22)與溢流主管(13)連通，并且這兩個活門的每一個都有兩個控制空腔(31，32和33，34)，它們成對地相互連通，同時，關閉第一活塞(21)和開啟第二活門(22)的第一對空腔(31，34)與溢流主管(13)連通，并且通過在工作行程終端與動力液壓缸(4)的活塞(6)相作用的第一控制閥(35)和壓力主管(9)連通，而開啟第一活門(21)和并閉第二活門(22)的第二對空腔(32，33)與控制缸(15)的空腔(36)連通。
2.依照權利要求1，液力打樁裝置的特點是，在第一對空腔(31，34)內，第一活門(21)空腔(31)的橫截面面積大于第二活門(22)空腔(34)的橫截面面積，而在第二對空腔(32，33)內，第二活門(22)空腔(33)有橫截面面積大于第一活門(21)空腔(32)有橫截面面積。
3.依照權利要求1，液力打樁裝置的特點是，通過與安全閥(39)并聯安裝的第一節流閥(38)，控制缸(15)的空腔(36)與溢流主管(13)連通，而通過與砧座(3)相作用的第二控制閥(37)與壓力主管(9)連通。
4.依照權利要求3，液力打樁裝置的特點是，與第二控制閥(37)按并聯方式安裝一個與砧座(3)相作用的緊急閥(40)。
5.依照權利要求1，液力打樁裝置的特點是，在第二對空腔(32，33)內，第二活門(22)的空腔(33)通過第二節流閥(41)與控制缸(15)的空腔(36)連通。
6.依照權利要求1，液力打樁裝置的特點是，在進入孔一側的控制缸(15)的內端面上安裝彈簧(20)，同時，控制缸(15)的空腔(36)通過反向閥(42)與溢流主管(13)連通。
7.依照權利要求1，液力打樁裝置的特點是，活門(21，22)的第一對控制空腔(31，34)，通過第三控制閥(43)與溢流主管(13)連通，而第三控制閥(43)的控制空腔與控制缸(15)的空腔(36)連通。
8.依照權利要求1，液力打樁裝置的特點是，液力打樁裝置裝有按串聯方式安置的第三節流閥(44)的第四控制閥(45)，活門(21，22)的第一對控制空腔(31，34)通過以上兩個閥與動力液壓缸(4)的活塞室(8)連通，同時，第四控制閥(45)的控制空腔通過第一控制閥(35)與壓力主管(9)連通。
9.依照權利要求1，液力打樁裝置的特點是，控制缸(15)的空腔(36)通過與第一節流閥(38)按串聯方式安裝的附加液力分配閥(48)和溢流主管(13)和壓力主管(9)連通。
全文摘要
液力打樁裝置含有殼體(1)和液力分配閥(12)。在殼體(1)內安裝沖頭(2)和砧座(3)，動力液壓缸(4)的活塞桿(5)與沖頭(2)相連接。控制部件(14)與液力分配閥(12)分開，并且固定在動力液壓缸(4)的殼體(17)上，同時和沖頭(2)沿同一軸線。液力分配閥(12)制作成兩個活門(21，22)，其中的每一個活門都有兩個控制空腔，它們成對地相互連通。第一活門(21)將動力液壓缸(4)的活塞室(8)與其活塞桿室(7)連通，而第二活塞門(22)將活塞室(8)與溢流主管(13)連通。
文檔編號E02D7/06GK1087396SQ9211366
公開日1994年6月1日 申請日期1992年11月27日 優先權日1992年11月27日
發明者庫夫希諾夫·維克托·亞歷山德羅維奇, 葉爾莫拉耶夫·弗拉基米爾·米哈伊洛維奇, 魯辛·謝爾蓋·瓦西里耶維奇, 戈爾多賓·維亞切斯拉夫·安德烈耶維奇 申請人:俄羅斯專利技術股份有限公司