CN1192794A - 打桩机 - Google Patents

Abstract

为了有选择地按内燃机模式和压缩空气模式工作,在打桩机内附设一压缩空气瓶(68),后者可通过一伺服阀(64、70、74)与缸(10)的工作腔(62)连通。

Description

打桩机

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的打桩机。

在此类已知的打桩机中，工作气体供应装置有用于将燃油和空气供入工作腔的设施。通过这些设施在工作腔内产生可点燃的混合气，此混合气在冲击活塞落下时点燃。

在这类内燃机式打桩机中，人们可通过喷入的燃油量调整冲击活塞的下降距离。由冲击件施加在要夯入土壤中的物体上的冲击一般来说是刚硬的。

还已知其它一些打桩机，其中，冲击活塞例如借助于使用一个在导引缸外部所设的液压油缸提升，然后自由下落在冲击件上。此类柔和地工作的打桩机尤其应用于必须将桩或类似物打入较软的地基内的场合，或应用于不允许有象在内燃机式夯锤中所产生的那种严重的噪声的场合。

内燃机式打桩机和液压式打桩机在它们的基本结构方面就已经有显著的差别。若在同一个施工现场既希望有刚硬式打桩机的优点又希望有柔和式打桩机的优点，则人们必须提供两种类型的打桩机。这意味着昂贵的费用支出。

本发明的目的是进一步改进按权利要求1前序部分所述的打桩机，它的工作方式可在硬式和软式打桩机之间转换。

按本发明此目的通过一种具有在权利要求1中所述特征的打桩机来达到。

按本发明的打桩机可根据选择由至少两个工作气体供应装置之一供应增压的工作气体，工作气体通过膨胀提升在缸内的冲击活塞。一个这类的工作气体供应装置与一台打桩机相比结构简单，所以采用本发明与同时提供两台类型不同的打桩机相比显著地节省费用。此外人们可以在连续的工作过程中和在夯入同一根桩或其它被打入物时，从一种工作方式转换为另一种。因此可以在无需对打桩机作改装工作的情况下方便地考虑到在地基不同深度处的不同性质。

在从属权利要求中说明了本发明有利的进一步改进。

若作为工作气体供应装置之一选用一个压缩空气瓶，则在其有效作用时形成的打桩机工作方式是一种特别柔和的以及谨慎的打桩模式。这种工作气体供应装置是在一种内燃机式打桩机上附加的并且只需采取少量的和用低的费用便能实现的措施。为充填压缩空气瓶所需的压缩机一般在施工现场反正是存在的。

采用按照权利要求3的本发明的进一步改进，可以使压缩空气瓶在空气很少节流的情况下瞬息间排入打桩机的缸内。其结果是有利于冲击活塞迅速和有效的加速。

若按权利要求4设计在压缩空气瓶与缸之间所设的伺服阀，则一方面有一个大的流通截面，另一方面尽管如此在密封件上只有很小的总弯曲负荷。

在按权利要求5的打桩机中，冲击活塞首先通过打开一个配属于工作腔下部连通机构的伺服阀从静止位置起加速，然后通过打开另一个伺服阀加入在压缩空气瓶内所含的压缩空气主量。其结果是有利于最佳地提升冲击活塞。

通过按权利要求6的本发明的进一步改进，可用简便的方法在时间上延迟控制配属于位于更上部的缸连通机构的伺服阀。

在按权利要求7的打桩机中，压力介质从伺服阀的伺服马达中的流出可以无阻碍地实现，所以此伺服阀在活塞达到所期望的加速度后重新迅速关闭。

在按权利要求8的打桩机中，上述伺服阀的关闭可以准确地延迟，但不会影响其开启运动。

按权利要求9可用简单的方法达到这两个伺服阀所期望的同步化，通过这两个伺服阀将压缩空气在缸的沿轴向隔开距离的位置处供入打桩机。

若按权利要求10设计主控制伺服阀并按所说明的方式连接，则可用简单的方式获得一种流体的多谐振荡控制，它保证在压缩空气工作模式时打桩机的周期性工作。

在这种情况下便可按权利要求11所述调整冲击活塞的落程。

在按权利要求12的打桩机中，在伺服阀的静止位置，从配属于上部输入位置的伺服阀的伺服马达流出的空气排入周围大气，在这种情况下同时还保证了没有任何处于压力状态的气体从打桩机的工作腔回流到伺服阀去。

在按权利要求14的打桩机中，人们可以根据选择调整到“按内燃机原理的硬式打桩机”的工作模式，此时燃油喷入燃料槽内，燃料槽制在冲压件的上侧。

在按权利要求15的打桩机中，人们可以根据选择调整到“按内燃机原理的软式打桩机”的工作模式，此时高压喷油装置进入工作状态，它在工作腔内喷入在高压下雾化的燃油。

在按权利要求16的打桩机中必然保证总是只有其中一个工作气体供应装置是被活化的。

下面借助于附图表示的实施例详细说明本发明。唯一的图表示了打桩机的局部剖切示意图，打桩机可借助于压缩空气和按两种不同的内燃机原理工作。

在附图中所表示的打桩机有一个缸10，冲击件12可在缸10的下端密封地移动。冲击件12有一个上部活塞段14，活塞段14的上端面内制有一燃料槽16。冲击件12的圆柱形中段18在一个孔20内导引，孔20制在缸10的一块下端板22中。中段18上带有一个具有凸的弯曲的下端面的盘形冲击段24。

冲击活塞26在缸10的上部导引，它有一个下部活塞段28、一个上部活塞段30以及一个中央活塞段32，后者有略为减小的直径。活塞段28的下端面上带有一个扁平的隆凸34，它可以插入燃料槽16内。

缸10设有一工作槽36，在按内燃机模式工作时，打桩机通过此工作槽36吸入空气和排出燃烧气体。在缸壁上还装有两个总体上用38和40表示的并只是示意性描述的喷油装置。每一个这种喷油装置有一个操纵杆42或44，它们与冲击活塞26的圆周面协同工作。喷油装置38、40的没有详细表示的喷嘴，喷出燃油射流46或燃油雾48。

燃油射流46由喷油装置38在低压的情况下提供，并定向为使燃油射流46进入燃料槽16内。然后，在冲击活塞26下落时，在燃料槽中的燃油雾化在因压缩而被加热的空气内。

燃油雾48由喷油装置40在高压的情况下喷出，并直接引入被压缩加热的空气中。因此，在高压喷油时，与低压喷油相比，燃烧(相对于冲击活塞的下止点而言)开始得更早一些。其结果是使冲击活塞26在冲击件12上施加一种比较柔和的冲击。反之，在低压喷油时只有在冲击活塞26与冲击头硬性碰撞后混合气才能点燃。

为了能更好的表示，喷油装置38和40表示在缸10沿轴向隔开距离的地方。应当指出，实际上它们也可以沿周向错开(在相同的轴向位置)，或也可以沿轴向和周向错开。此外应当指出，喷油装置也可以分别由在空间上分开的泵和喷嘴组成，在这种情况下一台泵也可以供应多个沿周向和/或沿轴向错开的喷嘴。

喷油装置38、40通过电磁阀50、52与燃油泵54的出口连接。后者从油箱56抽吸柴油。

两个喷油装置38、40人们可通过操纵配属于它们的电磁阀50、52之一有选择地活化。这可以借助于选择带工作模式选择开关60的控制回路58来实现。

控制回路58在其第三个出口端输出另一个活化信号“a”，它用于建立打桩机的压缩空气工作模式，如下面详细说明的那样。

在工作腔62下部的缸10上连接有一个连通件64，后者有多个连接通道66，上述工作腔62以缸壁、冲击件12和冲击活塞26为界。连接通道66通入一个大的压缩空气瓶68的内部。连通件64位于压缩空气瓶68内的端面含有一些由连接通道66的端部构成的控制孔，它们与板状滑阀70位于图1中左边的端面协同工作。

滑阀70与伺服马达74的活塞杆72连接，伺服马达74装在压缩空气瓶68端板76上面。活塞78可在伺服马达74的圆柱形孔内移动，活塞78在弹簧80作用下处于下部终端位置并受有预压力。

伺服马达74以活塞下端面为界的工作腔，通过两个可调式串联节流器82、84与伺服阀86的出口相连。一个朝伺服马达方向打开的单向阀88与节流阀82跨接，而节流器84则通过一个朝伺服马达方向截止的单向阀90跨接。以此方式，节流器84扼制供入伺服马达74的工作流体，节流器82扼制卸压时从伺服马达74流出的工作流体，以及，通过调整节流器84人们可以调整滑阀70的开启速度，通过调整节流器82人们可以调整滑阀70的关闭速度。

在伺服阀86如图中所表示的静止位置下，它的出口与卸压管路92连接，管路92处于大气压力状态。伺服阀86的第二个出口经管路93与压缩空气瓶68内部连通。

伺服阀86的伺服马达94可经由一个2/2电磁阀96与压缩空气瓶68的内部连接，而且连接在一个远离管路93连接点的位置上，所以伺服马达94的加压是在与管路93出口处的动态效应无关的情况下进行的。电磁阀96的控制通过从控制回路58输出的活化信号“a”实现。

伺服马达94企图建立伺服阀86的工作位置。伺服阀86的另一个伺服马达98以及同样地还有一个平行于它连接的预压力弹簧100则沿反方向作用。伺服马达98通过一个可调式调压器102与输送管路104连接，压缩机106通过单向阀108输送到此管路中，以及此管路104经由另一个管路110与压缩空气瓶68连接。

此外，伺服阀86的工作接口通过一个其中包含一个朝缸10的方向打开的单向阀114的工作管路112，与缸的连接孔116连接，后者是与工作腔26的最下部连通的。

上述打桩机按压缩空气工作模式(选择开关60处于相应的位置以及在控制回路58的出口处输出控制信号“a”)时的工作情况如下：

在循环的一开始冲击活塞26坐落在冲击件12上。压缩机106连续地将空气输入压缩空气瓶68内。在压缩空气瓶68开始充填时，具有小的横截面的伺服马达98和预压力弹簧100在伺服阀86的滑阀上施加的力大于伺服马达94产生的力。因此，伺服阀86起先停留在图1所示的静止位置。

若压缩空气瓶68内部的压力已增至足够大，则由伺服马达94提供的力将大于伺服马达98和预压力弹簧100的合力，从而使伺服阀转变为其工作位置。在这一位置下，现缸10的下部压缩空气连接孔116经由此时打开着的单向阀114和伺服阀86与压缩空气瓶68连通，冲击活塞26由于加入了压缩空气而提升第一段距离，在这种情况下连接通道66在缸侧的端部现在被释放。

直至这一时刻所经过的时间间隔，与在伺服阀86的出口处建立起能经节流器84和单向阀88克服弹簧80的力提升活塞78的压力所需要的时间间隔是一致的。现在，随着连接通道66在压缩空气瓶一侧的端部的被释放，包含在压缩空气瓶68内的压缩空气瞬息地排空到缸10的工作腔内，因此冲击活塞26被向上弹射。

冲击活塞26提升的距离显然取决于在压缩空气瓶68内存在的压力，此压力又取决于伺服阀86的转换压力。后者可通过可调式调压器102调整。

在压缩空气瓶68内的压力以此方式下降后，伺服阀86在伺服马达98和预压力弹簧100现在重新占优势的合力作用下，移回到图中所表示的静止位置。于是，在这一位置下，处于活塞78下方的压缩空气可经节流器82和单向阀90排入大气，所以滑阀70重新关闭连接通道66。

在冲击活塞26掉落在冲击件12上，以及冲击件和一个与之接触的被夯入体向下运动之后，重新开始以上所说明的工作循环。

在完成了预定的压缩空气循环数之后人们可以将选择开关60移到中央的工作位置，在这一位置通过控制打开电磁阀52实施一种按内燃机原理的柔和式打桩。现在，每当冲击活塞26邻近冲击件12时，在缸的工作腔内喷入燃油雾48。如此产生的混合气的点燃在到达冲击活塞26下止点之前不久进行，由于点燃混合气，冲击活塞26重新提升，燃烧气体经工作槽36排出。在进一步向上运动时，冲击活塞26便通过工作槽36吸入新鲜空气，在缸内的空气当冲击活塞向下掉落并一旦经过了工作槽之后便被冲击活塞26压缩。然后，冲击活塞26操纵喷油装置38，以及以上所说明的循环重新从头开始。

若选择开关60调至按内燃机原理工作的硬式打桩机的位置上，则喷油装置40取代喷油装置38供应燃油，因为现在电磁阀50已被控制打开。此内燃机循环类似于上面对高压喷油所阐明的那样进行，只有唯一的例外是，燃油喷入燃料槽16内以及混合气的点燃要在冲击活塞26碰撞在冲击件12上之后才进行。

如上所述，人们可以有选择地按三种不同的工作模式使用按本发明的打桩机，以产生不同强度和不同时间历程的冲击。不同工作模式之间的转换也可以在打桩机的连续工作过程中进行。

应当指出，人们也可以利用打桩机的压缩空气工作模式作为起动的辅助手段，以便引发内燃机式工作。

Claims (16)

1.打桩机有一缸(10)；有一个在缸(10)内导引的冲击活塞(26)和一个在缸(10)下端部内导引的冲击件(12)，它们与缸(10)一起共同构成工作腔(62)的边界；以及有一个装置用于间歇性地向工作腔(62)供入高压的工作气体，其特征为：工作腔(62)至少与两种工作气体供应装置(38、50、54；40、52、54；68)相连，它们在由它们所产生的工作气体压力方面和/或由它们造成的在工作腔(62)内压力升高的时间特征方面互不相同。

2.按照权利要求1所述的打桩机，其特征为：第一种工作气体供应装置包括一个压缩空气瓶(68)，它通过阀门装置(64、70、86、114)可与缸(10)的下部连通。

3.按照权利要求2所述的打桩机，其特征为：压缩空气瓶(68)紧邻缸(10)，阀门装置包括一伺服阀(64、70、74)，伺服阀的密封件(70)安置在压缩空气瓶(68)的内部并至少与一个控制孔(66)配合工作，控制孔(66)制在一个连接压缩空气瓶(68)与缸(10)的短的连通件(64)中。

4.按照权利要求3所述的打桩机，其特征为：密封件设计为板状滑阀(70)，连接件(64)有多个平行的连接通道(66)。

5.按照权利要求2至4之一所述的打桩机，其特征为：阀门装置至少有两个伺服阀(86；64、70、74)，它们有时间间隔地从关闭位置被控制移向打开位置；以及，首先被控制打开的伺服阀(86)与工作腔(62)的第一点(116)连通，第一点(116)的位置低于工作腔的第二点(64)，晚些时候被控制打开的伺服阀(64、70、74)与第二点(64)连通。

6.按照权利要求5所述的打桩机，其特征为：晚些时候被控制打开的伺服阀(64、70、74)的压力介质伺服马达(74)通过节流器(84)供入压力介质。

7.按照权利要求6所述的打桩机，其特征为：一个朝伺服马达(74)的方向截止的单向阀(90)与节流器(84)跨接。

8.按照权利要求6或7所述的打桩机，其特征为：伺服阀-伺服马达(74)是一个在弹簧(80)作用下处于一个终端位置并受预压力的简单作用式伺服马达，以及在其工作管路中与控制延迟打开的节流器(84)串联一个抑制工作流体排出的节流器(82)，一个朝伺服马达(74)方向打开的单向阀(88)跨接与节流器(82)跨接。

9.按照权利要求6至8之一所述的打桩机，其特征为：伺服马达(74)与伺服阀(86)的出口连接，通过伺服阀(86)可以使工作腔(62)的最下部(116)与压缩空气瓶(68)连接。

10.按照权利要求9所述的打桩机，其特征为：伺服阀(86)有两个反方向作用的压力介质伺服马达(94、98)，其中朝打开方向起作用的一个有较大的压力作用面并被施加在压缩空气瓶(68)内存在的全部压力，而另一个朝关闭方向作用的伺服马达只被施加在压缩空气瓶(68)内存在的部分压力并受一个平行连接的弹簧(100)的协助。

11.按照权利要求10所述的打桩机，其特征为：第二个伺服马达(98)通过一个可调的调压器(102)供入压缩气。

12.按照权利要求9至11之一所述的打桩机，其特征为：伺服马达(86)在其静止位置它的工作孔与一卸压管路(92)连通；以及，在其工作孔与缸(10)之间的一条连接管路(112)中，装入一个朝缸(10)的方向打开的单向阀(114)。

13.按照权利要求2至12之一所述的打桩机，其特征为：压缩空气瓶(68)的供气孔通过单向阀(106)与压缩机(108)的出口连接。

14.按照权利要求1至13之一所述的打桩机，其特征为：工作气体供应装置之一包括一个制在冲击件(12)上侧的燃料槽(16)和一个低压喷油装置(38、50、54)，通过后者根据冲击活塞(26)的运动在燃料槽(16)内喷入最好能调节的燃油量。

15.按照权利要求1至14之一所述的打桩机，其特征为：工作气体供应装置之一有一个高压喷油装置(40、52、54)，它最好可调地根据冲击活塞(26)的运动在工作腔(62)的下部喷入在高压下雾化的最好可调的燃油量(48)。

16.按照权利要求1至15之一所述的打桩机，其特征为：工作气体供应装置各至少包括一个伺服部件(50；52；96)，它们可借助于此伺服部件活化；以及，不同的伺服部件(50；52；96)的控制端与一个控制器(58)的一些出口连接，控制器(58)根据选择开关(60)选择的位置，总是只在其一些出口中的唯一的一个处提供一个用于伺服部件(50；52；96)之一的活化信号。