CN108457264B - 一种打夯装置及打夯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种打夯装置及打夯方法，所述装置包括：夯锤、夯板、支撑机构以及夯击力产生机构；支撑机构，用于为夯锤及夯板提供支撑，以使夯锤及夯板在支撑机构上***；夯击力产生机构包括金属通道和/或液体通道，用于利用金属通道中的金属通电气化***产生的第一冲击力、电源对液体放电产生的第二冲击力，或金属通道中的金属通电气化***及金属与液体反应所产生的第三冲击力作为打夯的驱动力，驱动夯板夯击地面，同时夯锤在所述驱动力作用下向空中运动，达到一定高度后，夯锤自由下落，二次击打夯板。本发明为地基压实提供一种结构简单、经济易行、施工便捷、效果显著、效率高、能耗小、安全可靠、无污染及适用范围广泛的打夯装置。

Description

一种打夯装置及打夯方法

技术领域

本发明属于建筑机械领域，更具体地，涉及一种打夯装置及打夯方法。

背景技术

打夯机是建筑工程领域常用的一种机械设备。在现场施工中，通常采用打夯机先将地面夯实打平，然后再进行其他工程作业。常用的打夯机主要包括火力夯、蛙式夯和振动夯等。火力夯通过可燃混合气的燃爆力作用，驱动夯锤夯击土壤，夯击力难以准确调控，排出的废气容易造成严重的环境污染，操作人员工作条件恶劣。蛙式夯结构简单，方便控制，但是工作效率较低，安全性较差，一般只适用于小面积薄铺层的初步压实工作。振动夯冲击能较小，可以实现连续冲击，但是它的工作可靠性差，关键零部件容易损坏，同时振动夯的夯实能力有限，不能满足规定要求，适用场合具有一定的局限性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种打夯装置及打夯方法，其目的在于为地基压实提供一种结构简单、经济易行、施工便捷、效果显著、效率高、能耗小、安全可靠、无污染及适用范围广泛的打夯装置，由此解决火力夯打夯所存在的环境污染大、难以调节夯击力，蛙式夯和振动夯所存在的工作效率低、可靠性差、使用场合受限等问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种打夯装置，包括：夯锤、夯板、支撑机构以及夯击力产生机构；

所述支撑机构，用于为所述夯锤及所述夯板提供支撑，以使所述夯锤及所述夯板在所述支撑机构上***；

所述夯击力产生机构包括金属通道和/或液体通道，所述夯击力产生机构用于利用所述金属通道中的金属通电气化***产生的第一冲击力、电源对所述液体通道中的液体放电产生的第二冲击力，或者所述金属通道中的金属通电气化***及金属与所述液体通道中的液体反应所产生的第三冲击力作为打夯的驱动力，驱动所述夯板夯击地面，同时所述夯锤在所述驱动力作用下向空中运动，达到一定高度后，所述夯锤自由下落，二次击打所述夯板，其中，所述夯击力产生机构的位置以保证在工作时能够对所述夯板和所述夯锤产生作用力为准。

优选地，所述支撑机构包括支撑座和滚轮，所述支撑座设立在地面上，为所述夯锤和所述夯板提供支撑，所述支撑座具有滑轨结构，以使所述夯锤和所述夯板能够在所述支撑座上***，在所述支撑座下有所述滚轮，能够带动所述打夯装置向需要打夯的方向移动，实现连续打夯作业。

优选地，所述支撑机构包括套筒、支撑板和滚轮，所述套筒安装在所述支撑板上，所述夯锤和所述夯板安装在所述套筒上，在所述套筒装设有滑轨结构，以使所述夯锤和所述夯板能够在所述套筒内***，在所述支撑板下有所述滚轮，通过所述滚轮能够带动所述打夯装置向需要打夯的方向移动，实现连续打夯作业。

优选地，所述夯锤和所述夯板之间的距离、所述夯板与地面的距离能够灵活调整，打夯开始前，所述夯锤紧贴所述夯板，所述夯板紧贴地面，或者所述夯锤与所述夯板之间保持预设间距，所述夯板与地面之间保持预设间距，以调节打夯力。

优选地，所述打夯装置还包括送丝机构，所述送丝机构用于在单次打夯结束后，自动补充金属，方便打夯作业的连续自动进行。

优选地，所述打夯装置还包括液体补充机构，所述液体补充机构用于在打夯作业结束后，根据液体的消耗情况，自动补充液体。

优选地，若金属的形状为线圈，所述夯锤和/或所述夯板能够在线圈通电后受到电磁力作用，工作时，线圈通电后产生磁场，所述夯锤和/或所述夯板受到电磁力，与所述驱动力叠加成为打夯的最终驱动力，进一步提高了单次的打夯力、打夯效率和电源的能量利用率。

优选地，所述夯击力产生机构包括至少一条金属通道和/或至少一条液体通道。

按照本发明的另一方面，提供了一种打夯方法，包括：

设置金属通道和/或液体通道，其中，所述金属通道和/或所述液体通道的设置位置以保证在工作时能够对夯板和夯锤产生作用力为准；

对所述金属通道中的金属通入脉冲电流，以使所述金属高温气化，发生***产生第一冲击力；或者，对所述液体通道中的液体放电，产生第二冲击力；或者，对所述金属通道中的金属通入脉冲电流，以使所述金属高温气化发生***，同时，所述金属与所述液体通道中的液体发生化学反应，产生第三冲击力；

由所述第一冲击力、所述第二冲击力或者所述第三冲击力作为打夯的驱动力，驱动所述夯板夯击地面，同时所述夯锤在所述驱动力作用下向空中运动，达到一定高度后，所述夯锤自由下落，二次击打所述夯板。

优选地，若金属的形状为线圈，所述夯锤和/或所述夯板能够在线圈通电后受到电磁力作用，工作时，线圈通电后产生磁场，所述夯锤和/或所述夯板受到电磁力，与所述驱动力叠加成为打夯的最终驱动力，进一步提高了单次的打夯力、打夯效率和电源的能量利用率。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明利用金属电***、液体放电或者金属电***与金属和液体化学反应所产生的冲击力作为夯锤的驱动力，装置结构简单紧凑，操作简易，设备轻便，经济易行，易于施工和现场作业。打夯过程仅使用电能，环保无污染，安全可靠，运动及控制部件少，维护方便，使用寿命长，可以适应各类土层的夯实工作，特别适用于公路和铁路的路基夯实，也可应用于水下加固，应用范围极广。同时，本发明的装置容易实现设备的小型化和自动化，特别适合于局部作业，如地下管道、公路、机场跑道、码头等的养护。

(2)本发明采用由金属绕制而成的线圈，将电磁力与由金属通道和/或液体通道产生的驱动力叠加作为打夯的最终驱动力，增大了单次夯击力度，提高了夯实效果及电源利用率。本发明可以通过调节单次放电的总能量、单次打夯所采用的金属/液体用量以及夯锤与夯板的初始间距灵活调控夯击力、夯击能量和夯实强度，夯实质量容易控制，从而保证地基土的强度，提高土层的均匀程度，达到最优的夯实效果。单次脉冲放电时间极短，单次夯击速度快，效率高，可实现不间断自动连续作业，打夯效率高，有利于缩短施工工期。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种打夯装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种打夯装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种打夯装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种金属通道的放置方式示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种金属通道的放置方式示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

在本发明的一个方面，提供了一种打夯装置，包括：夯锤、夯板、支撑机构以及夯击力产生机构；

支撑机构，用于为夯锤及夯板提供支撑，以使夯锤及夯板在支撑机构上***；

夯击力产生机构包括金属通道和/或液体通道，夯击力产生机构用于利用金属通道中的金属通电气化***产生的第一冲击力、电源对液体通道中的液体放电产生的第二冲击力，或者金属通道中的金属通电气化***同时与液体通道中的液体反应所产生的第三冲击力作为打夯的驱动力，驱动夯板夯击地面，同时夯锤在驱动力作用下向空中运动，达到一定高度后，夯锤自由下落，二次击打夯板，其中，夯击力产生机构的位置以保证在工作时能够对夯板和夯锤产生作用力为准。

在本发明实施例中，金属在气化后，与液体的接触面大大增加，提高了金属与液体发生化学反应产生的冲击力。

在本发明实施例中，金属材料可以为铝、铁或者钨等任意一种金属材料，液体材料可以是水等任意一种液体材料，具体采用何种金属材料与何种液体材料进行化学反应，本发明实施例不作唯一性限定。

在本发明实施例中，夯击力产生机构包括至少一条金属通道和/或至少一条液体通道，具体使用的数量本发明实施例不作唯一性限定。

在本发明实施例中，金属可以是丝状，带状或者箔状等，具体采用何种形状本发明实施例不作唯一性限定。

作为一种可选的实施方式，支撑机构包括支撑座和滚轮，支撑座设立在地面上，为夯锤和夯板提供支撑，同时具有滑轨结构，以使夯锤和夯板能够在支撑座上***，支撑座下有滚轮，可以带动打夯装置向需要打夯的方向移动，实现连续打夯作业。

作为一种可选的实施方式，支撑机构包括套筒、支撑板和滚轮，套筒安装在支撑板上，夯锤和夯板安装在套筒上，套筒装设有滑轨结构，夯锤和夯板能够在套筒内***。支撑板下有滚轮，通过滚轮可以带动打夯装置向需要打夯的方向移动，实现连续打夯作业。

作为一种可选的实施方式，套筒可以是一个密封罩，或者其内部采用真空环境，或者其上面覆盖吸音材料，保证夯锤与夯板的撞击发生在套筒内部，从而消除打夯的噪声。

作为一种可选的实施方式，夯锤和夯板之间的距离、夯板与地面的距离能够灵活调整，打夯开始前，夯锤紧贴夯板，夯板紧贴地面，或者夯锤与夯板之间保持预设间距，夯板与地面之间保持预设间距，以调节打夯力。

其中，预设间距可以根据实际需要确定。

其中，通过调整金属/液体的用量、夯锤和夯板的初始距离、夯板和地面的初始距离，可以灵活控制打夯力，从而达到最佳打夯效果和夯实质量。

作为一种可选的实施方式，该装置还包括送丝机构，送丝机构用于在单次打夯结束后，自动补充金属，方便打夯作业的连续自动进行。

作为一种可选的实施方式，该装置还包括液体补充机构，液体补充机构用于在打夯作业结束后，根据液体的消耗情况，自动补充液体。

作为一种可选的实施方式，若金属的形状为线圈，夯锤和/或夯板能够在线圈通电后受到电磁力作用，工作时，线圈通电后产生磁场，夯锤和/或夯板受到电磁力，与上述金属通道和/或液体通道产生的驱动力叠加成为打夯的最终驱动力，进一步提高了单次的打夯力、打夯效率和电源的能量利用率。

其中，在金属的形状为线圈时，夯锤和/或夯板可以通过以下方式在线圈通电后受到电磁力作用，例如，夯锤和/或夯板本身具有一定电导率，或者，夯锤和/或夯板上安装导电材料或部件，或者，在夯锤和/或夯板上放置金属线圈等，具体采用何种方式本发明实施例不作唯一性限定。

其中，线圈可以是整体单独一个线圈，也可以是多个小线圈，方便扩容，灵活装配，具体采用何种方式本发明实施例不作唯一性限定。

以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明实施例的打夯装置的总体结构包括：支撑座1、夯锤2、夯板3、线圈4、滚轮5。

支撑座1为夯锤2和夯板3提供支撑，具有滑轨结构；夯锤2为具有一定质量的物体，夯锤2安装在支撑座1上，可以在支撑座1上***；线圈4嵌入夯锤2的沟槽中(如图4所示)；夯板3可以在支撑座1的滑轨上***；夯锤2紧贴夯板3，或预先持有一定间距。滚轮5安装在支撑座3，可以带动打夯装置向需要打夯的方向移动，实现连续打夯作业。

打夯方法包括如下步骤：

(1)非工作状态下，夯锤2和夯板3都位于支撑座1的上部，线圈4安装在夯锤2的沟槽中，沟槽中充满水，夯锤2和夯板3可以在支撑1上的滑轨内***；

(2)打夯开始前，夯板3下降至紧贴地面，或者与地面持有一定间距，夯锤2紧贴夯板3顶部，或预先持有一定间距。线圈4通电产生磁场，夯板3和/或夯锤2受到电磁力作用，同时，线圈4采用铝丝绕制而成，大电流下焦耳热效应显著，能量在线圈中积聚，铝丝高温气化，发生***产生巨大的冲击波，同时，铝气化后，与水的接触面大大增加，铝与水发生化学反应，产生氢气，释放巨大能量，进一步增大了冲击力。这三种力叠加成为夯击力，驱动夯板3夯击地面，同时夯锤2在冲击力作用下向空中运动，运动到一定高度后，夯锤2自由下落，驱动夯板3对地面产生二次夯击效果。

(3)单次脉冲放电完成后，填装新的线圈，夯锤2、夯板3位置复位，通过滚轮5带动打夯装置向需要打夯的方向移动，实现连续打夯作业。

(4)重复步骤(2)和(3)，直到全部打夯作业完成。

在一个可选的实施方式中，可根据单次打夯的结果，调节夯锤2和夯板3的初始间距或者夯板3与地面的初始间距，灵活调控夯击力度。

在一个可选的实施方式中，可以增设送丝机构，用于在单次打夯结束后，自动补充消耗的金属线圈，方便打夯作业的连续自动进行。

在一个可选的实施方式中，可以增设补水机构，自动补充化学反应所消耗掉的水量。

实施例2

如图2所示，本发明实施例的打夯装置的总体结构包括：夯锤2、夯板3、滚轮5、支撑板6、铝丝7、套筒8。

夯锤2和夯板3安装在套筒8上；夯板3上开设有水槽，铝丝7成条状平行分布在水槽中(如图5所示)，水槽中充满水；套筒8装设有滑轨结构，套筒8可以整体向上或者向下移动，并且可以旋转任意角度；夯锤2和夯板3可以在套筒8内上下移动；夯锤2紧贴夯板3，或者与夯板3具有一定初始间距；夯板3可以紧贴地面，或者与地面具有一定初始间距，以保证合适的夯击力。

打夯方法包括如下步骤：

(1)将夯锤2和夯板3安装在套筒8的内部；

(2)夯板3上开设有水槽，将铝丝7沿条状平行排布在水槽内，将水槽充满水。

(3)打夯开始前，夯锤2紧贴夯板3，或预先持有一定间距。夯板3紧贴地面，或预先持有一定间距。铝丝7通电，焦耳热效应使得能量迅速在铝丝中积聚，铝丝高温气化，发生***产生巨大的冲击波，同时，铝丝气化后，与水的接触面大大增加，铝丝与水发生化学反应，产生氢气，同时释放巨大能量，进一步增大了冲击力。这两种力叠加成为夯击力，驱动夯板3夯击地面，同时夯锤2在冲击力作用下向空中运动，运动到一定高度后，夯锤2自由下落，驱动夯板3对地面产生二次夯击效果。

(4)单次放电完成后，重新填装铝丝，通过滚轮5带动打夯装置向需要打夯的方向移动，实现连续打夯作业。

(5)重复步骤(3)和(4)，直至全部打夯作业完成。

在一个可选的实施方式中，可根据单次夯击的结果，调节夯锤2和夯板3的初始间距、夯板3与地面的初始间距以及铝丝的用量，从而灵活调控夯击力度。

在一个可选的实施方式中，可以增设送丝机构和补水机构，自动补充消耗的铝丝和水。

在一个可选的实施方式中，套筒8可采用密封罩结构，或内部为真空环境，或装设有吸音材料，保证夯锤2击打夯板3、以及夯板3夯击地面的的过程在密封罩内进行，从而大大消除打夯的噪声。

实施例3

如图3所示，本发明实施例的打夯装置的总体结构包括：支撑座1、夯锤2、夯板3、滚轮5、夯锤线圈9、夯板线圈10。

支撑座1为夯锤2和夯板3提供支撑，具有滑轨结构；夯锤2上开设有水槽，夯锤线圈9嵌入在水槽中，水槽充满水；夯板3顶部开设有水槽，夯板线圈10安装在水槽内部，水槽中充满水；夯锤2和夯板3可在支撑座1内上下移动；夯锤2紧贴夯板3，或者与夯板3具有一定初始间距；夯板3紧贴地面，或者与地面具有一定初始间距，以保证合适的夯击力。

打夯方法包括如下步骤：

(1)将夯锤2和夯板3安装在支撑座1上；

(2)夯锤2上开设有水槽，夯锤线圈9装设在水槽内，将水槽充满水；

(3)夯板线圈10装设在夯板3的顶部水槽中，水槽充满水；

(4)打夯开始前，夯锤2紧贴夯板3，或预先持有一定间距。夯板3紧贴地面，或预先持有一定间距。对夯锤线圈9和夯板线圈10通入极性相反的脉冲电流，在空间产生磁场，电流与磁场相互作用使得线圈之间产生巨大的排斥力。同时，夯锤线圈9和夯板线圈10均采用铝材料绕制而成，大电流下焦耳热效应显著，能量在线圈中积聚，铝丝高温气化，发生***产生巨大的冲击波，同时，铝气化后，与水的接触面大大增加，铝与水发生化学反应，产生氢气，释放巨大能量，进一步增大了冲击力。这三种力叠加成为夯击力，驱动夯板3夯击地面，同时夯锤2在冲击力作用下向空中运动，运动到一定高度后，夯锤2自由下落，驱动夯板3对地面产生二次夯击效果。

(5)单次脉冲放电完成后，换入新的夯锤线圈9和夯板线圈10。通过滚轮5带动打夯装置向需要打夯的方向移动，实现连续打夯作业。

(6)重复步骤(4)和(5)，直至全部打夯作业完成。

在一个可选的实施方式中，可根据单次夯击的结果，调节夯锤2和夯板3的初始间距、夯板3与地面的初始间距以及线圈的匝数、尺寸和形状等参数，从而灵活调控夯击力度。

在一个可选的实施方式中，可以增设送丝机构和补水机构，自动补充消耗的线圈和水。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种打夯装置，其特征在于，包括：夯锤、夯板、支撑机构以及夯击力产生机构；

所述支撑机构，用于为所述夯锤及所述夯板提供支撑，以使所述夯锤及所述夯板在所述支撑机构上***；

所述夯击力产生机构包括金属通道和液体通道，所述夯击力产生机构用于利用所述金属通道中的金属通电气化***产生的第一冲击力、电源对所述液体通道中的液体放电产生的第二冲击力以及所述金属通道中的金属通电气化***及金属与所述液体通道中的液体反应所产生的第三冲击力作为打夯的驱动力，驱动所述夯板夯击地面，同时所述夯锤在所述驱动力作用下向空中运动，达到一定高度后，所述夯锤自由下落，二次击打所述夯板，其中，所述夯击力产生机构的位置以保证在工作时能够对所述夯板和所述夯锤产生作用力为准。

2.根据权利要求1所述的打夯装置，其特征在于，所述支撑机构包括支撑座和滚轮，所述支撑座设立在地面上，为所述夯锤和所述夯板提供支撑，所述支撑座具有滑轨结构，以使所述夯锤和所述夯板能够在所述支撑座上***，在所述支撑座下有所述滚轮，能够带动所述打夯装置向需要打夯的方向移动，实现连续打夯作业。

3.根据权利要求1所述的打夯装置，其特征在于，所述支撑机构包括套筒、支撑板和滚轮，所述套筒安装在所述支撑板上，所述夯锤和所述夯板安装在所述套筒上，在所述套筒装设有滑轨结构，以使所述夯锤和所述夯板能够在所述套筒内***，在所述支撑板下有所述滚轮，通过所述滚轮能够带动所述打夯装置向需要打夯的方向移动，实现连续打夯作业。

4.根据权利要求2或3所述的打夯装置，其特征在于，所述夯锤和所述夯板之间的距离、所述夯板与地面的距离能够灵活调整，打夯开始前，所述夯锤紧贴所述夯板，所述夯板紧贴地面，或者所述夯锤与所述夯板之间保持预设间距，所述夯板与地面之间保持预设间距，以调节打夯力。

5.根据权利要求4所述的打夯装置，其特征在于，所述打夯装置还包括送丝机构，所述送丝机构用于在单次打夯结束后，自动补充金属，方便打夯作业的连续自动进行。

6.根据权利要求5所述的打夯装置，其特征在于，所述打夯装置还包括液体补充机构，所述液体补充机构用于在打夯作业结束后，根据液体的消耗情况，自动补充液体。

7.根据权利要求4所述的打夯装置，其特征在于，若金属的形状为线圈，所述夯锤和/或所述夯板能够在线圈通电后受到电磁力作用，工作时，线圈通电后产生磁场，所述夯锤和/或所述夯板受到电磁力，与所述驱动力叠加成为打夯的最终驱动力，进一步提高了单次的打夯力、打夯效率和电源的能量利用率。

8.根据权利要求4所述的打夯装置，其特征在于，所述夯击力产生机构包括至少一条金属通道和至少一条液体通道。

9.一种打夯方法，其特征在于，包括：

设置金属通道和液体通道，其中，所述金属通道和所述液体通道的设置位置以保证在工作时能够对夯板和夯锤产生作用力为准；

对所述金属通道中的金属通入脉冲电流，以使所述金属高温气化，发生***产生第一冲击力；以及对所述液体通道中的液体放电，产生第二冲击力；以及对所述金属通道中的金属通入脉冲电流，以使所述金属高温气化发生***，同时，所述金属与所述液体通道中的液体发生化学反应，产生第三冲击力；

由所述第一冲击力、所述第二冲击力和所述第三冲击力作为打夯的驱动力，驱动所述夯板夯击地面，同时所述夯锤在所述驱动力作用下向空中运动，达到一定高度后，所述夯锤自由下落，二次击打所述夯板。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，若金属的形状为线圈，所述夯锤和所述夯板能够在线圈通电后受到电磁力作用，工作时，线圈通电后产生磁场，所述夯锤和/或所述夯板受到电磁力，与所述驱动力叠加成为打夯的最终驱动力，进一步提高了单次的打夯力、打夯效率和电源的能量利用率。