Гидравлическое устройство для забивания свай

 

(В) RU (11) 2001995 Cl (51) 5 ЕО2 ЗЭ7 10

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ д„ Э

VO О

Ql (21) 5002347/33 (22) 24.07.91 (46) 30.10.93 Бюп. hh 39 — 40 (75) Кувшинов ВА. Ермопаев В.M. Русин СВ. Гопдобин ВА. (73) Акционерное общество закрытого типа

"Российская патентованная техника" (54) ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЗАБИВАНИЯ СВАЙ (S7); в строительной технике дпя погружения свай. Сущность изобретения: устройство содержит ударник шабот, гидроцилиндр двойного действия со шток-поршнем. управляющий цилиндр и двухклапанный гидрораспределитель. Гидрораспределитель имеет полости управления разного сечения, соединенные попарно с полостью управляющего цилиндра, сливной и напор— ной магистралями посредством дополнительных клапанов, один из которых. установленный в напорной магистрали, имеет возможность взаимодействия сс шток-поршнем в конце рабочего хода, при этом полость управляющего цилиндра соединена со спивной магистралью через дроссель параллельно предохранительному клапану и с напорной магистралью через клапан, взаимодействующий с шаботом. 5 зп.ф-лы,5 ип

2001995

40

Изобретение относится к строительным машинам, а именно к гидромолотам, используемым для погружения в грунт свай, шпунта, труб.

Известен гидравлический сваебойный молот. Устройство содержит цилиндр, рабочий поршень, соединенный с ударником полый шток с полым плунжером внутри, который через отверстие соединен с накопительным цилиндром, внутри которого установлен накопительный поршень.

Особенностью данного молота является то. что энергия удара изменяется в зависимости от давления насоса. Оператор может регулировать энергию удара, только изменяя частоту вращения насоса, т.к. положение накопительного штока в накопительном цилиндре зависит от рабочего давления насоса и изменяет объем накопительного цилиндра, а значит, момент реверсирования распределителя и энергию удара. Это приводит к невозможности точного регулирования энергии удара, Наиболее близким техническим решением является гидравлическое устройство для забивания свай, содержащее корпус с расположенными внутри подвижно ударником и шаботом, силовой гидроцилиндр двойного действия, смонтированный на корпусе и имеющий шток-поршень, образующий штоковую камеру, постоянно подключенную к напорной магистрали, и поршневую камеру, имеющую воэможность соединения со сливом и со штоковой камерой посредством двухпоэиционногс распределителя, узел его управления в виде управляющего цилиндра, полость которого соединена со сливом через предохранительный клапан, и плунжера, размещенного в управляющем цилиндре с возможностью перемещения посредством шток-поршня или давления жидкости в полости управляющего цилиндра.

Недостатком данного устройства является то, что момент реверсирования при переключении в нижнем положении не зафиксирован четко и не может регулироваться, Это приводит к колебаниям момента переключения относительно удара, а значит, и к снижению эффективности использования кинетической энергии ударника,т.е. эффективности сваебойных работ.

Кроме того. регулировка энергии удара производится дополнительными средствами: электромагнитным устройством путем изменения хода поршня накопителя и, следовательно, обьема накопительного цилиндра. Плунжер находится во время рабочего хода под рабочим давлением. Это приводит к тому, что возврат в исходное положение

20 этого плунжера затруднен, что влияет на четкое переключение распределительного золотника.

Золотниковые системы требуют прецизионной обработки довольно больших поверхностей сопрягаемых деталей и не предназначены для применения в качестве рабочей среды — жидкостей с низкой вязкостью, а в первую очередь воды, из-за недоступного увеличения утечек.

Применение в качестве распределителя золотниковых систем обуславливает короткое замыкание cpltloBHx каналов, т.е, в определенном положении золотника канал нагнетания и канал слива оказывается соединенным, что приводит к потере рабочей жидкости (давления) и снижению КПД гидропривода.

Целью изобретения является повышение эффективности сваебойных работ и возможности использования в качестве рабочей среды маловязких жидкостей, преимущественно воды, повышение КПД устройства, надежности и возможности автоматического регулирования энергии удара, Цель достигается тем, что в гидравлическом устройстве для забивания свай, содержащем корпус с расположенными внутри перемешивающимся ударником, шаботом, силовой гидроцилиндр двойного действия, смонтированный на корпусе и имеющий шток-поршень, образующий штоковую камеру. постоянно подключенную к напорной магистрали и поршневую камеру, имеющую возможность соединения со сливом и со штоковой камерой посредством двухпоэиционного гидрорасределителя. узел его управления в виде управляющего цилиндра, полость которого соединена со сливом через предохранительный клапан и плунжера. размещенного в управляющем цилиндре с воэможностью перемещения посредством шток-поршня или давления жидкости в полости управляющего цилиндра, управляющий цилиндр отделен от гидрораспределителя и закреплен неподвижно на корпусе, в гидрораспределитель выполнен в виде двух клапанов с управляющими полостями разновеликого сечения, соединенными попарно с полостью управляющего цилиндра, сливной и напорной магистралями посредством дополнительных клапанов, один из которых. установленный в напорной магистрали. имеет воэможность взаимодействия со шток-поршнем в конце, при этом полость управляющего цилиндра соединена со сливной магистралью через дроссель параллельно предохранительному клапану и с

2001995

5 .10

35

50

55 напорной магистраг ью через клапан, взаимодействующий с и.аботом, Устройство может быть снабжено клапаном управления и дросселем, посредством которых поршневая камера соединена с гидрораспределителем, причем управляющая полость клапана управления соединена с клапаном, взаимодействующим со штокпоршнем. Полость управляющего цилиндра соединена с гидрораспределителем через дроссель, а управляющий цилиндр в верхней части снабжен пружиной и соединен со сливом через обратный клапан Полость управляющего цилиндра соединена со сливом и напорной магистралью через коммутирущее приспособление последовательно дросселю. Устройство может быть снабжено аварийным клапаном, установленным параллельно клапану, взаимодействующему с шаботом, На фиг.1 изображено гидравлическое устройство для забивания свай в исходном положении; на фиг,2 — устройство в момент реверсирования; на фиг.3 — устройство в момент обратного реверсирования; на фиг.4 — распределитель; на фиг.5 — гидравлическое устройство, работающее в режиме ручного управления, в исходном положении, Гидравлическое устройство содержит корпус 1, внутри которого перемещается ударник 2, шабот 3, размещенный между ударником 2 и сваей 4. На корпусе 1 смонтирован силовой гидроцилиндр 5 двойного действия, имеющий шток-поршень 6, Шток-поршень 6 образует две камеры гидроцилиндра 5: штоковую 7, обращенную в сторону ударника 2, и поршневую 8, Штоковая камера 7 постоянно соединена с насосом 9 трубопроводом 10. Поршневая камера 8 через трубопровод 11 соединена с гидрораспределителем 12, который может соединять ее в первом положении со сливом 13 или во втором положении со штоковой камерой 7, Гидравлическое устройство снабжено узлом управления гидрораспределителем 12, выполненным в виде управляющего цилиндра 14 с плунжером 15, Управляющий цилиндр 14 представляет собой быстросъемный блок, снабженный пружиной 16. QH входит в расточку 17 силового шток-поршня 6 и образует с ней скользящую герметизированную пару. Расточка 17 соединена с окружающей средой дренажHblM отверстием 18, Управляющий цилиндр

14 крепится неподвижно к верхней головке силового гидроцилиндра 5. Он может быть также установлен вне силового цилиндра, главное, чтобы плунжер 15 взаимодействовал с силовым шток-поршнем б, а управляющий цилиндр 14 был неподвижно закреплен относительно корпуса 1.

Гидрораспределитель 12 предстадляет собой два силовых клапана: перепускной 19 и сливной 20, имеющие штоки с поршнями и пружинами, удерживающие их в исходных положениях. Штоки силовых клапанов имеют меньший диаметр сечения. чем седла, поэтому в закрытом положении оба клапана удерживаются силой. равной произведению рабочего давления на разность площадей поперечного сечения штока и седла. Поршни делят охватывающие их цилиндры на полости гидроуправления, переключающие их в первое положение (холостой ход). когда поршневая камера 8 силового гидроцилиндра 5 соединена со сливом 13, и полости гидроуправления, переключающие их во второе положение (рабочий ход), когда поршневая камера 8 соединена со штокой камерой 7.

Полость 21 гидроуправления второго положения сливного клапана 20 имеет большую площадь поперечного сечения, чем полость 22 гидроуправления второго положения перепускного клапана 19. Полость 23 первого положения сливного клапана 20 имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем аналогичная полость 24 перепускного клапана 19. Эти полости попарно соединены между собой так, что полость 22 гидроуправления второго положения перепускного клапана 19 соединена через дроссель 25 с полостью 2 1 гидроуправления второго положения сливного клапана 20 и с полостью управляющего цилиндра, Поло ги 23 и 24 гидроуправления первого положения сообщаются в напорной магистралью или со сливом. С напорной магистралью полости 23 и 24 сообщаются:ерез клапан 26 положения, который установлен на корпусе с возможностью взаимодействия со штоком-поршнем 6 в нижнем положении, а со сливом — через клапан

27 сброса, управляющая полость которого соединена с полостью управляющего цилиндра 14, Для регулирования скорости и надежности срабатывания клапанов гидрораспределителя 12 полости 23 и 24 гидроуправления первого положения сообщаются с поршневой камерой 8 через дроссель 28 и клапан 29 управления, срабатывающий под действием клапана 26 положения и с гидроаккумулятором 30.

Для предохранения плунжера 15 от поломок полость управляюще о циличдра соединена со сливной магистралью через предо ран тельный клапан 31.

2001995

Автоматическое изменение энергии удара осуществляется за счет того, что полость управляющего цилиндра 14 соединена с напорной магистралью через клапан 32 разрешенного хода, который установлен в шаботной секции корпуса с возможностью взаимодействия с шаботом или другой подвижной деталью устройства, а предохранительный клапан 31 запараллелен дросселем 33, Для регулирования энергии удара оператором имеется система управления энергией удара, состоящая из гидравлического коммутирующего устройства 34, соединяющего напорную 10 или сливную 13 магистрали через дроссель 33 с полостью управляющего цилиндра 14.

Режим максимального хода обеспечивается тем, что полость управляющего цилиндра 14 соединена обратным клапаном

35 со сливом 13, Для предупреждения аварийных ситуаций клапан 32 разрешенного хода эапараллелен аварийным клапаном 36.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении силовой штокпоршень 6 (молот работает в вертикальном положении или близком к нему находится в нижнем положении, Силовые клапаны 19 и

20 под действием пружин находятся в исходном положении (клапан 19 закрыт, клапан 20 открыт). таким образом поршневая камера 8 силового гидроцилиндра 5 через сливной клапан 20 соединена со сливной магистралью. Клапаны управления 29 и сброса 27 закрыты, клапан 26 положения открыт, Гидроаккумулятор 30 не заряжен, При подаче рабочего давления жидкость от насоса 9 через напорную магистраль 10 подается в штоковую камеру 7 силового гидроцилиндра 5 и к гидропружинам (на фиг, не показано) силовых клапанов

19 и 20, придерживая их в исходном положении, Кроме того, рабочая жидкость через открытый клапан 26 положения подается в полости 23 и 24 гидроуправления первого положения клапанов 19 и 20 гидрораспределителя 12 и принудительно ставит их в исходное положение (если по каким-либо причинам оказались не в исходном положении). Перепускной клапан 19 блокируется в закрытом положении.

Под действием давления в штоковой камере 7 силовой шток-поршень 6 начинает подниматься, вытесняя жидкость из поршневой камеры 8 гидроцилиндра 5 через сливной клапан 20 в бак, пока плунжер 15 управляющего цилиндра 14 не упрется s дно расточки 17 силового шток-поршня 6. Далее шток-поршень 6 и плунжер 15 управляюще5

rn цилиндра 14 поднимаются вместе, Двигаясь вверх, плунжер 15 управляющего цилиндра 14 вытесняет находящуюся в нем жидкость в полости гидроуправления второго положения гидрораспределителя 12 и управляющую полость клапана 27 сброса.

Ilo мере подъема движения в перечисленных элементах начинается их поочередное срабатывание. Первым срабатывает клапан 27 сброса, соединяя полости гидроуправления первого положения силовых клапанов гидрораспределителя 12 со сливной магистралью. По достижении достаточного давления срабатывает сливной клапан .

20, изолируя поршневую камеру 8 силового гидроцилиндра 5 со сливом 13, Шток-поршень 6, продолжая движение, сжимает запеотую в поршневой камере 8 жидкость, которая блокирует сливной клапан 20 гидрораспределителя 12 в закрытом положении и действует на лобовую поверхность перепускного клапана 19. Как только суммарная ила от этого давления и давления в полости гидроуправления второго положения клапан 19 достигает достаточной величины, перепускной клапан 19 срабатывает (открывается) и соединяет поршневую каме-. ру с напорной магистралью 10(со штоковой камерой). Жидкость под давлением поступает в поршневую камеру 8 силового гидроцилиндра 5 и блокирует перепускной клапан

19 гидрораспределителя 12 в открытом положении. Вследствие разницы площадей (штоковой и поршневой) шток-поршень 6 тормозится и останавливается. Начинается рабочий ход, Жидкость из управляющего цилиндра

14 при перебеге силового шток-поршня 6 вытесняется через предохранительный клапан 31 и сбрасывается в сливную магистраль.

Во время рабочего хода шток-поршень

6 опускается и отрывается от плунжера 15, который остается в достигнутом во время подьема силового шток -поршня положении. Давлении в полости управляющего цилиндра 14 падает, и клапан 27 сброса возвращается в исходное положение под действием пружины.

Таки» образом, система реверсирования возвращается в ждущий режим, готовая к очередному срабатыванию.

Обратное реверсирование гидрораспределителя 12 происходит при срабатывании клапана 26 положения. Силовой шток-поршень 6, двигаясь вниз, перед ударом ударника 2 о шабот 3 взаимодействует с клапаном 26 положения, который в результате соединяет напорную магистраль 10 с управляющей полостью клапана 29 управ2001995

5

20

35

55 ления, открывая его, и через дроссель 28 с полостями 23 и 24 .гидроуправления первого положения силовых клапанов 19 и 20, к которым подсоединен гидроаккумулятор

ЗО.

Таким образом, полости 23 и 24 гидроуправления оказываются подсоединены одновременно к напорной магистрали 10 через клапан 26 положения и к поршневой камере 8 через клапан 29 управления, где в данный момент — рабочее давление, блокирующее клапан 29 управления в открытом положении. Если при отскоке силового шток-поршня 6 клапан 26 положения закроется, полости 23,24 гидроуправления первого положения, силовых клапанов 19 и 20 останутся под давлением. что обеспечивает их переключение независимо от положения силового шток-поршня 6. После зарядки гидроаккумулятора 30 до определенного давления происходит поочередное срабатывание силовых клапанов 19 и 20 за счет разности площадей полостей 23 и 24 гидроуправления и разных усилий блокировки клапанов. Разрядка гидроаккумулятора 30 происходит после срабатывания силовых клапанов по цепи: дроссель 28 — клапан 29 управления - сливной клапан 20, а после срабатывания клапана 27 сброса — непосредственно через него.

Подбором сечения дросселя 28 и емкости гидроаккумулятора 30 регулируется момент переключения силовых клапанов 19 и

20 в первое положение, а скорость переклк чения сливного клапана 20 определяется сечением дросселя 25.

Гидравлическое устройство работает и в автоматическом режиме регулирования энергии удара. Из полости управляющего цилиндра 14 во время верхнего реверсирования часть жидкости сливается через дроссель ЗЗ. В результате с каждым циклом плунжер 15 управляющего цилиндра 14 занимает положение выше предыдущего, значит, силовой шток-поршень 6 с каждым циклом поднимается выше, увеличивая энергию удара. Это происходит до тех пор, пока гидравлическое устройство не выйдет на режим максимальной энергии удара или проходка сваи достигает оптимальной величины, При работе на максимальной энергии плунжер 15 управляющего цилиндра 14 сжимает пружину 16, вытесняя жидкость из полости управляющего цилиндра 14. При движении силового шток-поршня 6 вниз плунжер 15 под действием сжатой пружины

16 уходит вниз, пока на него действует сила пружины 16, забирая жидкость из сливной магистрали через обратный клапан 35. И плунжер 15 устанавливается в определенном положении. После каждого цикла плунжер 15 возвращается в это положение, Если проходка сваи за удар достигает оптимальной величины, срабатывает клапан 32 разрешенного хода, подавая в полость управляющего цилиндра 14 порцию жидкости и перемещая плунжер управляющего цилиндра 14 вниз. В результате уменьшается ход шток-поршня 6 и, значит, энергия удара, Далее опять жидкость иэ полости управляющего цилиндра 14 сливается, пока не достигается положение, при котором обьемы сливаемой и подаваемой жидкости уравниваются, т.в. устанавливается оптимальная энергия удара для данной сваи, В случае превышения допустимой проходки сваи вместе с клапаном 32 разрешенного хода срабатывает аварийный клапан 36 и полость управляющего цилиндра 14 полностью заполняется рабочей жидкостью, чем достигается переход гидравлического устройства на режим работы с минимальной энергией удара.

При обьединении схем ручного и автоматического управления энергией удара оператор может в любой момент вмеши-. ваться в режим работы гидравлического устройства, изменяя энергию удара в сторону уменьшения ил увеличения.

Таким образом, гидравлическое устройство экологично, работает на воде, позволяет регулировать энергию удара (в автоматическом режиме проходка сваи управляет устройством) и получить наиболее полную отдачу падающего ударника. Система управления распределителем в гидроустройстве дает возможность последовательного переключения клапанов, что исключает короткое замыкание нагнетательной и сливной магистралей, что, в свою очередь, повышает КПД устройства. (56) Патент ФРГ l+ 2708512, кл. Е 02 0 7/10, 1982.

Патент Ф РГ М 2900221, кл. Е 02 0 7/10, 1983.

11 2

Формула изобретения

1. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЗАБИВАНИЯ СВАЙ, содержащее корпус с расположенными внутри подвижно ударником и шаботом, силовой гидроцилиндр двойного действия, смонтированный на корпусе и имеющий шток-поршень, образующий ц(токовую камеру, постоянно подключенную к напорной магистрали, и поршневую камеру, имеющую возможность соединения со сливом и со штоковой камерой посредством двухпозиционного гидрораспределителя, узел его управления в аиде управляющего цилиндра, полость которого соединена со сливом через предохранительный клапан, и плунжера, размещенного в управляющем цилиндре с возможностью перемещения посредством шток-поршня или давления жидкости в полости управляющего цилиндра, отличающееся тем, что управляющий цилиндр отделен от гидрораспределителя и закреплен неподвижно нв корпусе, а гидрораспределитель выполнен в виде двух клапанов с управляющими полостями разновеликого сечения, соединенными попарно с полостью управляющего цилиндра, сливной и напориой магистралями посредством дополнительных клапанов, один из которых, установленный в напорной магистрали. имеет возможность взаимодействия со шток-поршнем в конце рабочего хода, при атом полость управляющего цилиндра сое001995 12 динена со сливной магистралью через дроссель параллельно предохранительному клапану и с напорной магистралью через клапан, взаимодействующий с шаботом, 5 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено клапаном управления и дросселем, посредством которых поршневая камера соединена с гидрорасп10 ределителем, причем управляющая полость клапана управления соединена с клапайом, взаимодействующим со штокпоршнем. .3. Устройство по пп.1 и 2, отличающее-!

15 ся тем, что полость управляющего цилинд- ре соединена с гидрораспределителем . через дроссель.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что управляющий цилиндр в верх ней части снабжен пружиной и соединен со сливной магистралью через обратный клапан, 5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что полость управляющего цилиндра соединена со сливной и напорной магистралями через коммутирукицее приспособление последовательно дроссел ю.

6. Устройство по пп.1 - 5, отличающее30 ся тем, что оно снабжено аварийным клапаном, установленным параллельно клапану, взаимодействующему с шаботом.

Т (l ((н ! !

I " (.т ( зт (! (1

I

2001995

2001995

2001995

2001995

Составитель НЗаболоцкая

Редактор Т.Лошкарева Техред М,Моргентал Корректор С.Юско

Заказ 3158

Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101