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Title:
PILE DRIVER WITH AIR PRESSURE BUFFER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/124090
Kind Code:
A1
Abstract:
A pile driver with an air pressure buffer comprises a pile following moving part, a rebound part, and an air pressure buffer. The pile following moving part comprises a pile cap (2) contacting the pile (1) and a piston lever (7), and the rebound part is the other part except the moving part. An air pressure buffer provided between the moving part and the rebound part is composed of a buffer piston (3), a buffer cylinder (4) and a vessel (5). The buffer cylinder (4) and the vessel (5) are intercommunicated with each other. Compressed gas (8) is filled in the vessel (5). The buffer piston (3) can slide in the buffer cylinder (4). The pile driver can save energy and accelerate the frequency of driving pile.

Inventors:
GUO DAVID WEI (CN)
JIANG XI (US)
GUO XINSHENG (US)
Application Number:
PCT/CN2011/000602
Publication Date:
October 13, 2011
Filing Date:
April 07, 2011
Export Citation:
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Assignee:
GUO DAVID WEI (CN)
JIANG XI (US)
GUO XINSHENG (US)
International Classes:
E02D7/10; E02D7/14; F16F7/09; F16F9/00; F16F15/023; F16F15/04
Domestic Patent References:
WO2009147698A12009-12-10
Foreign References:
CN1033532A1989-06-28
CN1389630A2003-01-08
KR100932662B12009-12-21
JP2003082663A2003-03-19
Attorney, Agent or Firm:
CHINA TRADEMARK & PATENT LAW OFFICE CO., LTD. (CN)
中国商标专利事务所有限公司 (CN)
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Claims:
权利 要求

1.一种以液体火药为动力的打桩机, 其特征在于所述打桩机的下部有一个气 压缓冲器或压缩气弹簧; 气压缓冲器或压缩气弹簧位于打桩机的反跳部分和 随桩运动部分之间; 所述的随桩运动部分由与桩 (1 ) 接触的活塞帽 (2) 及 活塞杆 (7) 等与桩 (1 ) 无相对运动的零件组成; 所述的反跳部分为打桩机 上能上下运动的除随桩运动部分之外的零件组成; 所述的气压缓冲器或压缩 气弹簧由缓冲活塞(3)、 缓冲缸体 (4)和容器 (5) 组成, 缓冲缸体 (4)和容器

( 5 )相连通; 所述容器 (5)内充有压缩气体 (8), 或有充有气体的气囊; 缓冲 活塞(3)可在缓冲缸体 (4)中滑动。

2.一种根据权利要求 1所述的打桩机, 其特征在于所述的气压缓冲器或压缩 气弹簧的缓冲活塞 (3 ) 下部有防碰撞开口气缸 (9)。

Description:
具有气压缓冲器的打桩机

技术领域 本发明涉及以液体火药为动力的打桩机的设计 , 是对其打桩原理和缓冲 器结构的改进。 背景技术 本发明是在原 《以液体火药为动力的打桩机》 发明专利 (申请号 : CN87108193. 8 ) 上的改进。 原发明采用液体火药作为打桩的能源, 利用液体 火药在燃烧室燃烧产生的压力通过活塞杆推动 桩进入土中,形成第一次打桩, 利用液压缓冲器来吸收反跳部分的下落能量并 产生打桩力,形成第二次打桩。 其不足之处是: 液压缓冲器吸收反跳部分的下落能量时产生较 大的热量, 造 成能源的浪费。 发明的公开 本发明的目的是克服原《以液体火药为动力的 打桩机》设计的不足之处, 避免液压缓冲器在吸收反跳部分的下落能量时 产生的热量和造成的能源浪 费。 本发明采用了气压缓冲代替了原液压缓冲。 在打桩原理上用接近于完全 弹性碰撞的缓冲和打桩方式替代了接近于完全 塑性碰撞的缓冲和打桩方式。 从而使采用了气压缓冲器的以液体火药为动力 的打桩机更省能量, 打桩频率 更快。 气压缓冲器的结构这样的: 打桩机下部有一个可在缓冲缸体中上下活动 的缓冲活塞, 缓冲活塞、 缓冲缸体及与缸体相连通的容器形成一个密封 的空 间, 其内充有压縮气体, 或具有充有气体的气囊, 能够推动缓冲活塞向下, 形成一个压縮气弹簧。 当反跳部分落下时, 压缩压缩气弹簧, 使动能消耗在 压缩压缩气弹簧的过程中, 避免了刚性碰撞。 由于压缩气弹簧的反弹力远大 于反跳部分的重量, 当压縮气弹簧复原时又推动反跳部分向上运动 , 使压缩 气弹簧的压缩势能再次传到反跳部分, 为下一次下落打桩储备了能量。 由于 作用力与反作用力大小相等方向相反, 当压缩气弹簧被压缩时及复位时, 产 W

生压桩的力,使桩进入土中。由于压縮气弹 簧在压縮时较接近完全弹性碰撞, 能量损失较小, 发热量也较小。 减少了打桩的能量消耗。 另外的优点是可以 实现一次点火多次打桩。 压缩气弹簧缓冲力的大小可以调节。 方法之一是通过气泵泵入或泵出缓 冲器内的压缩气体来调整压縮气体的预压力。 方法之二是通过液体泵泵入或 泵出缓冲器内的液体来调整压缩气体的预压力 , 缓冲器中的液体还起到密封 和润滑作用。 附图的简要说明 图 1是以液体火药为动力的打桩机和桩的总体图 用于表示打桩机缓冲 器的位置。 图 2是本发明的一个具体缓冲器的结构图。 图中: 1. 桩、 2. 桩帽、 3. 缓冲活塞、 4. 缓冲缸体、 5.容器、 6.液 体、 7.活塞杆、 8.压缩气体、 9.防碰撞幵口气缸。 实现本发明的最佳方式 在以液体火药为动力的打桩机的下部, 活塞杆 (7)、 桩帽 (2)、 和桩(1) 连接在一起由其下的土壤支持。 打桩机的其余部分均属于反跳部分。 图 2所 示为静止时各部分的平衡位置。容器 (5)中的压缩气体 (8)把缓冲活塞 (3)推至 下死点, 反跳部分的重量通过缓冲活塞 (3)中的防碰撞开口气缸 (9)的端面传 递到桩帽 (2)和桩(1)上。 第一次打桩与原设计相同, 仍然是利用液体火药在燃烧室内燃烧产生的 压力通过活塞杆 (7)将桩(1)压向土中, 同时推动反跳部分向上运动。 第二次 ' ' 打桩则是采用本设计完成的: 当反跳部分从高处落下时,缓冲活塞 (3)与桩帽 (2)上的凸台接触, 其运动速度很快与桩帽 (2)的速度相同, 由于反跳部分的 下落速度大于桩帽(2)和桩(1)的速度,缓冲 塞 (3)脱离下死点的支撑面, 开 始在缓冲缸体 (4)中滑动,进一步压缩了压縮气体 (8),压缩气体 (8)所产生的 压力向下推动桩(1)进入土中, 向上推反跳部分, 使其下落速度降低, 避免刚 性碰撞。 反跳部分的下落动能被转化成压缩气弹簧的压 縮势能, 当反跳部分 -的速度与精漏速资相同-时丁缓 -冲活塞- ^ 大值, 然后压缩气弹簧开始伸张, 推动反跳部分向上运动, 同时仍通过缓冲 活塞 (3)将气压力传到桩帽(2)上和桩(1)上, 使桩(1)进入土中。 当压缩气弹 簧完全复位时,缓冲活塞 (3)运动到下死点停止,反跳部分在惯性的作用 下继 续向上运动,缓冲活塞 (3)与桩帽 (2)的上部凸台脱离接触,气压打桩力消失, 第二次打桩结束。 采用气压缓冲的优点是节省能源, 缓冲器发热量较小。 由于气体弹簧在 快速压缩和回弹时热散失很小, 回弹率很大, 是很好的弹性体, 它将打桩机 冲击部分下落的动能一部分转化为使桩下沉的 有用功, 一部分又返还给冲击 部分, 使其上升, 可以在下一次下落时再次利用, 消耗在发热上的能量很小。 而原设计的液压缓冲器是把动能转化为热能, 将冲击部分的动能吸收, 不再 反弹, 当桩的阻力越来越大时, 消耗在液压缓冲器上的能量也越来越大, 使 液体的温度上升过快过高而不能正常工作。由 于采用了这种弹性缓冲的方法, 使打桩所消耗的燃料大为减少, 最大的燃料喷入量只有原设计的 1/3, 燃烧 室的压力也有所降低, 也减少了燃烧室的发热。 打桩力的作用时间较长, 由 于这种弹性缓冲的方法在压缩时和恢复时均对 桩产生压力, 使力的作用时间 比液压缓冲的作用时间增加了一倍, 冲量增加了一倍, 使打桩的惯入度增加 了一倍以上。 对桩的作用力也更为稳定, 打桩力较为平均, 打桩力的大小只 与容器(5 ) 中压縮气体(8 ) 的体积、 压力及缓冲活塞(3) 的压缩行程有关, 与地质条件及桩的重量、 弹性和入土深度无直接关系, 气体压力可以根据打 桩要求调整设定, 在最佳的状态下打桩, 加快打桩速度並保证打桩质量。 而 液压缓冲器所产生的打桩力受打桩状况及地质 条件的影响较大,且较难调节。 打桩频率较高, 由于冲击部分落下后立即反弹回去, 中间没有停留时间, 然 后是在重力的作用下自由上抛和自由下落, 不像原设计中冲击部分落下后有 个静止和停顿时间, 在此时间注入液体推进剂並再次点火, 需要较长时间且 每次点火只能实现 2次打桩。 本设计采用了气压缓冲代替了原液压缓冲 -还可 以实现一次点火多次打桩。 当桩的阻力很大时, 打桩所消耗在桩上的能量较 小, 冲击部分大部分动能又给反弹回来, 如果每次都喷入燃料点火, 会使打 桩机的冲击部分越跳越高, 最终超出许可范围, 在此情况下将停止喷入液体 推进剂, 不点火, 直到反跳高度逐次降低到设定值时再开始喷药 点火, 这就 是一次点火多次打桩。 这对节省燃料、 改善燃烧室的冷却和润滑、 减少排气 噪声、 提高元器件的使¾娜 随帮 Ju—..采.用 压缓.冲—器旦以 I供-比常-规弹- 簧大得多的打桩力, 且不会产生疲劳破坏。 打桩机缓冲活塞 (3)下部的防碰撞开口气缸 (9)的作用是为了避免缓冲活 塞 (3)与桩帽凸台之间的刚性碰撞。 防碰撞开口气缸 (9)中的空气起到气垫作 用, 在缓冲活塞(3)与桩帽凸台接触之前, 压縮了防碰撞开口气缸 (9)中的空 气,,产生足够大的力推动缓冲活塞 (3)开始在缓冲缸体 (4)中运动。 为了安全, 本设计采用的气压缓冲器可仍保留部分液压缓 冲器的功能。 当气压缓冲在预定的距离上未能完全吸收反跳 部分的能量时, 液压缓冲器就 开始起作用, 吸收反跳部分过多的能量, 避免造成破坏, 保持正常工作。 工业应用性 本发明的打桩机采用了气压缓冲代替了原液压 缓冲。 在打桩原理上用接 近于完全弹性碰撞的缓冲和打桩方式替代了接 近于完全塑性碰撞的缓冲和打 桩方式。 从而省能量, 打桩频率更快。 本发明的打桩机适合于工业应用。