CN208415251U - 差动式液压打桩锤 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种差动式液压打桩锤，其锤芯滑动支承于锤芯导向件上，液压缸与锤芯导向件固定连接，液压缸的活塞杆与锤芯相连接，液压缸内缸套和外缸套的两端分别固定设置有缸底和缸盖，在内缸套和外缸套之间形成进油通道；与活塞固定连接的活塞杆沿轴向穿过缸盖和静压支承套而支承于静压支承套上，静压支承套固定安装于缸盖上，在静压支承套上设置有静压进油孔和静压回油孔；在缸底上设置有缸体进油口和缸体回油口，缸体进油口与进油通道相连通，该进油通道又通过内缸套上的进油孔通向液压缸的有杆腔，缸体回油口与液压缸的无杆腔连通。该液压打桩锤结构简单合理，对周围环境影响小，能实现高频次大能量打桩，特别适用大型基桩施工。

Description

差动式液压打桩锤

技术领域

本实用新型涉及一种用于建筑工程基础施工的桩工机械，尤其涉及能实现液压回路差动连接的液压打桩锤。

背景技术

桩工机械是将桩贯入地层以加强地基承载能力的必备设备，随着建筑工程的大型化以及桩基础工程系数的复杂化，使得桩基施工难度变得越来越高，基桩长度和直径也变得越来越大，这就要求用于将基桩贯入地层的桩工机械具有更高的打击能量和更高的打击频率。

现有的桩工机械主要有振动式、静压式和锤击式桩工机械。由于静压沉桩机需要巨大的压载配重，因而静压沉桩无法适用于大型基桩的沉桩施工。振动沉桩具有施工范围广，能进行沉、拔桩作业，可进行管桩、全套管灌注桩、钢板桩等多种桩型的施工，但振动桩锤克服桩尖端阻力的能力较弱，尤其是当基桩顶端尺寸较大，振动锤难以克服桩端阻力而实现沉桩；在对大直径基桩施工中，振动锤仅能先将大口径圆筒振沉而***深厚软土地基中形成一个隔水的围护结构，然后在这个排空水的围护空间中借助其他桩锤向地基植桩或构筑承载桩，因此，振动锤并不能直接对大型基桩进行沉桩作业，而只是完成了一个围护工艺结构的***。故而大型基桩的沉桩施工往往只能使用锤击式打桩机进行作业。

现有的锤击式打桩机主要有柴油锤和液压锤。其中柴油打桩锤是重要的桩工机械之一，它的结构形式主要有导杆式柴油打桩锤和筒式柴油打桩锤，它们都是以燃烧柴油为能量来源，因此不管是导杆式柴油打桩锤，还是筒式柴油打桩锤，工作时总是存在大量的燃油化学能未被转换为有用的打击动能而是被转化为热能，有效能量转换率低，容易造成燃烧恶化，燃油燃烧不完全，排气烟度高，会冒出滚滚黑烟，产生大量的有害烟气和烟灰颗粒物；加之缸腔结构粗放，冲击震动强烈，还会产生剧烈的燃爆震动和***冲击，引起强烈的低频、高强噪声。噪声、振动和油烟污染是柴油锤无法解决的问题，而且柴油锤由于热容积和效率的限制，理论上讲最大的柴油锤的冲击锤芯质量也只能达到15吨，这与大型基桩数百千焦甚至成千千焦的打击能量要求明显相距甚远，根本不能满足大型预制桩的施工要求。

液压打桩锤按其结构和工作原理主要有单作用式和双作用式两种，虽然液压打桩锤具有打桩效率高、噪声低振动小、无油烟污染的特点，但由于现有液压控制回路的通流量小，压力损失大，抗油污能力弱，动作灵敏度不高，存在冲击速度低、响应速度慢、锤击作用时间长以及结构刚性差的不足，这些结构的液压打桩锤随着打击速度和打击能量的提高，不可避免地会在液压缸油腔中形成背压，打击能量和速度均受到严重限制，同样无法满足大型基桩数百千焦甚至成千千焦的打击能量要求。随着建筑工程向大型化方向发展，施工环境要求日益严格的条件下，桩工机械需要有更大的打击能量和更简捷的结构设计，以及更为可靠的工作性能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种差动式液压打桩锤，不仅无燃油烟气颗粒物排放，对施工环境影响小，而且打击能量大，打击速度快，能实现大型基桩的沉桩施工。

为了解决上述技术问题，本实用新型的差动式液压打桩锤，包括液压缸和锤芯，锤芯滑动支承于锤芯导向件上，液压缸与锤芯导向件固定连接，液压缸的活塞杆与锤芯相连接，所述液压缸包括相互间隔套装的内缸套和外缸套，内缸套和外缸套的两端分别固定设置有缸底和缸盖，在内缸套和外缸套之间形成进油通道；所述内缸套内活动设置有活塞，与活塞固定连接的活塞杆沿轴向穿过缸盖和静压支承套而支承于静压支承套上，静压支承套固定安装于缸盖上，在静压支承套上设置有静压进油孔和静压回油孔；在缸底上设置有缸体进油口和缸体回油口，缸体进油口与进油通道相连通，该进油通道又通过内缸套上的进油孔通向液压缸的有杆腔，缸体回油口与液压缸的无杆腔连通。

在上述结构中，由于采用液压缸作为提锤的动力源，工作过程中既不会产生剧烈的燃爆震动和***冲击所引起的高强度噪声，更不会产生有害烟气颗粒等污染物所引起的大气污染，能够实现洁净施工，对周围环境影响小，容易满足日益严格的环保要求；采用液压缸作为动力源还具有高能效的特点，液压泵所产生的液压能大部分被转换为打击锤体的势能，且油路液压损失小，其能效率达到80%以上，远高于不足30%的柴油打桩锤的能效率，具有打击能量大、能效率高的优势。又由于液压缸的缸体采用了内、外缸套相互套装的缸体结构，从而大大提高了液压缸的整体强度和刚性，以及结构稳定性，有效地增强了液压缸的抗冲击、抗震动能力，更适用于高频次大能量的冲击打桩锤；将进油通道设置在内、外缸套间，简化了液压缸油路结构，便于将进、出油路集中于主控制阀块，结构紧凑合理，控制更加可靠，减少液压缸与高压油管的连接点，避免漏油、泄油等故障的发生机率，使用更加安全可靠，也有效地减少了连接油管的长度和占用空间，避免打桩锤使用中因油管缠绕、碰撞和冲击而形成的使用故障，因此套缸结构不仅结构合理紧凑，使用安全可靠，而且便于实现液压缸大流量、高频次工作，抗冲击性能好，故障率低。还由于本实用新型中的液压缸便于构成差动液压***，在打桩锤提锤时，液压泵所产生的高压油直接进入到液压缸的有杆腔，而无杆腔的回油又可直接地回流到油箱中，进油和回油流道顺畅；打桩锤落锤时液压缸的进油口和回油口通过插装阀相互连通，而形成差动连接，使得有杆腔和无杆腔相互连通，无杆腔的流量除了液压泵的供油外，还多了从有杆腔补入的回油，液压泵的供油和有杆腔的油液汇合一起流向无杆腔，流量增大，使得活塞带动活塞杆快速向下落锤。同时由于液压缸有杆腔和无杆腔活塞面积差，带来了活塞两端的受力差，落锤时锤芯除受到重力作用外，还增加了活塞向下的液压推力，使得锤芯对基桩的打击力更大，不仅打击能量大，而且往复运动速度快。活塞杆沿轴向穿过缸盖和静压支承套而支承于静压支承套上，该结构能使得活塞杆与静压支承套之间形成静压油膜，活塞杆在高速往复运动中均被压力油膜与支承套隔开，滑动阻力大大减少，摩擦系数大为降低，使得液压缸的使用寿命和可靠性均得到极大保证，工作稳定，使用寿命长。在静压支承套上设置静压进油口和静压回油口，不仅保证了静压油膜的可靠稳定，支承效果好，而且能够避免打桩锤高频打击过程中所产生的热量积聚，使得油膜温度分布均匀稳定；内、外缸套之间形成的进油通道通过内缸套上的进油孔通向液压缸的有杆腔，这种结构还便于形成活塞缓冲结构，避免落锤时活塞下行对缸体和缸盖的冲击破坏。

本实用新型的一种优选实施方式，所述锤芯导向件采用筒式导向结构，锤芯滑动设置于该导向筒内。导向性能好，落锤打击准确，能有效保护锤芯。

本实用新型的进一步实施方式，所述液压缸的下端通过缸盖支承于下支承法兰上，液压缸的上端支承于上支承法兰上，上支承法兰和下支承法兰通过支撑件相互固定连接；下支承法兰通过连接套筒固定安装于锤芯导向件的上端。结构紧凑简单，整体刚性好，便于安装维护。

本实用新型的一种优选实施方式，所述活塞杆的外伸端固定连接有连轴节，该连轴节的一端铰连有锤芯连杆，该锤芯连杆的另一端通过蝶簧与锤芯相连接。所述蝶簧包括上蝶簧和下蝶簧，锤芯连杆上设有连杆凸肩，在连杆凸肩上下两侧分别安装有上蝶簧和下蝶簧，该上蝶簧和下蝶簧通过蝶簧压盖压装于锤芯所对应的蝶簧安装孔中。所述上蝶簧和下蝶簧通过蝶簧安装座安装于锤芯所对应的蝶簧安装孔中。采用连轴节和锤芯连杆结构使锤芯连杆与连轴节铰连，避免了锤芯运动冲击偏心对液压缸和活塞杆所产生的扭弯作用而所形成的破坏作用，保证液压缸正常工作；锤芯连杆通过蝶簧与锤芯相连，不仅减轻锤芯冲击对液压缸的负面影响，而且防止了因冲击振动所带来的连接件松动，保证液压锤长期稳定工作。

本实用新型的一种优选实施方式，所述静压支承套嵌装于缸盖上，在静压支承套和活塞杆之间设置有静压油隙；静压进油孔和静压回油孔与静压油隙连通。所述静压支承套上还设置有泄油孔，在静压油隙的两端外侧均设置有静压密封件，在泄油孔的两侧也设置静压密封件。实现了对活塞杆可靠的静压支承，使之在静压支承套和活塞杆之间形成稳定的支承油膜，具有摩擦阻力和摩擦功耗小的优点。

本实用新型的一种优选实施方式，所述锤芯导向件下端安装有活动的替打活塞。所述锤芯导向件下端固定安装有活塞套筒，替打活塞活动设置于活塞套筒内，替打活塞的下端面为弧形面，替打活塞通过活塞卡接件活动卡接于活塞套筒内。该结构能有效保护桩头，避免锤芯巨大的落锤冲击力对基桩头部的破坏，替打活塞下端面的弧形面，能有效减轻锤芯对基桩的偏打，使基桩受力更加均匀，打桩效率高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型差动式液压打桩锤作进一步详细说明。

图1是本实用新型差动式液压打桩锤一种具体实施方式的结构示意图；

图2是图1所示实施方式中液压缸的剖面结构示意图；

图3是图2所示结构中的Ⅰ部局部结构放大示意图；

图4是图1所示实施方式中锤芯连接结构示意图；

图5是图4所示结构的Ⅱ部局部结构放大示意图；

图6是图4所示结构的连轴节和锤芯连杆的连接结构示意图；

图7是图4所示结构中锤芯连杆的结构示意图。

图中，1—提锤筒、2—集成主阀块、3—上支承法兰、4—蓄能器、5—支撑件、6—下支承法兰、7—连接套筒、8—套筒连接法兰、9—连轴节、10—锤芯连接杆、11—蝶簧压盖、12—上蝶簧、13—蝶簧安装座、14—下蝶簧、15—蝶簧底座、16—锤芯导向件、17—锤芯、18—导向件连接法兰、19—替打活塞、20—活塞套筒、21—活塞卡接件、22—缸体进油口、23—缸体回油口、24—缸底、25—缸体座、26—内缸套、27—进油通道、28—外缸套、29—进油孔、30—缸盖、31—静压支承套、32—泄油孔、33—静压进油孔、34—静压回油孔、35—活塞杆、36—活塞、37—铰支垫片、38—铰支隔套、39—铰支垫圈、40—铰支压盖、41—连杆球头、42—连杆凸肩、43—静压油隙、44—静压密封件。

具体实施方式

如图1所示的差动式液压打桩锤（锤芯处于打桩位置），该液压打桩锤的锤芯17为一呈圆柱状重达五十吨的合金钢铸件，该圆柱锤芯的外径1.5米，高5.1米；锤芯导向件16采用筒式导向结构，即锤芯导向件16呈钢质圆柱筒状结构，锤芯17可以沿筒状锤芯导向件轴心线上下往复滑动地置于锤芯导向件16的筒管内。在筒状的锤芯导向件16的下端通过导向件连接法兰18固定连接有活塞套筒20，该活塞套筒20同样采用筒管状结构，在活塞套筒20内活动放置有替打活塞19，打击时该替打活塞19的上顶面直接受锤芯17的落锤打击，替打活塞19的下底面则为弧形面，替打活塞19通过弧形面支承于基桩的桩顶上；锤芯17的落锤打击力通过替打活塞19传递给基桩，从而有效保护桩头不被击伤击坏。替打活塞19的腰部采用缩腰结构，活塞卡接件21采用剖分式卡接环结构，活塞卡接件21的卡接环活动卡插于替打活塞19的缩腰部位置，该活塞卡接件21固定安装于活塞套筒20上，这种结构使得替打活塞19在活塞套筒20内沿轴向可以在有限行程内运动，而不致与活塞套筒20脱落分离。

打桩锤的液压缸下端的缸盖30固定连接而支承于下支承法兰6上，液压缸上端通过缸底24和缸体座25固定支承于上支承法兰3上；上支承法兰3和下支承法兰6通过支撑件5相互固定连接，从而构成一稳定的框架结构，液压缸位于该刚性框架的中心位置。在液压缸外侧面还套装有液压缸护套，该液压缸护套固定设置于上支承法兰3和下支承法兰6之间，液压缸护套不仅有效保护了液压缸，而且增强了液压缸的支承结构稳定性。在液压缸护套的外周还固定安装有蓄能器4，该蓄能器4包括液压控制***的高压蓄能器和回油蓄能器等蓄能器，这种结构使得蓄能器更接近液压缸，便于蓄能器在工作时快速反应和吸收脉动。

下支承法兰6通过连接套筒7和套筒连接法兰9固定安装于呈筒状结构的锤芯导向件16的上端，这种结构有利于液压缸的安装和维护。在上支承法兰3上固定连接有提锤筒1，在提锤筒1内设置有集成主阀块2，该集成主阀块2可以减少液压***的连接油管和油路泄漏点。在提锤筒1的顶部设置提锤吊耳，以便起吊整个打桩。

如图2所示，液压缸包括相互同心间隔套装的内缸套26和外缸套28，在内缸套26和外缸套28的间隙之间形成了进油通道27。内缸套26和外缸套28的上端固定焊接有缸体座25，在缸体座25上固定连接有缸底24，缸底24上设置有缸体进油口22和缸体回油口23。在内缸套26内活动设置有活塞36，该活塞36的下端固连有活塞杆35，缸底24上的缸体进油口22经缸体座25上的对应流道与内缸套26和外缸套28之间的进油通道27相连通，该进油通道27经内缸套26下端位置的进油孔29连向内缸套26的有杆腔；缸底24上的缸体回油口23与液压缸的无杆腔相连通。内缸套26和外缸套28的下端固定连接于连接隔套上，内缸套3和外缸套4下端通过连接隔套与缸盖30固定连接。在缸盖30上还固定安装有静压支承套31，活塞杆35穿过缸盖30和静压支承套31而支承于静压支承套31上。

如图3所示，在静压支承套31上设置有静压进油孔33的静压回油孔34，在静压支承套31和活塞杆35之间形成静压油隙43，静压油隙43的两端外侧均设置有静压密封件44，静压进油孔33和静压回油孔34均与静压油隙43相连通，静压回油孔34位于静压进油孔33的上侧。在静压支承套31上还设有泄油孔32，该泄油孔32的两侧也设置有静压密封件44，泄油孔32位于静压进油孔33的下方，泄油孔32用于将泄漏油引向油箱，以避免对施工环境的影响。静压密封件44嵌装于静压支承套31的密封槽中，该密封件采用常用的橡胶密封件。

如图4所示，液压缸的活塞杆35外伸下端与连轴节9通过螺纹相互固定连接，活塞杆35连接于连轴节9的上端。连轴节9的下端与锤芯连接杆10相互绞连，锤芯连接杆10的下端通过蝶簧结构固定连接于锤芯17上，该蝶簧结构包括上蝶簧12和下蝶簧14。

如图5、图7所示，锤芯连接杆10上设有连杆凸肩42，在连杆凸肩42的上下两侧分别套装有上蝶簧12和下蝶簧14，上蝶簧12和下蝶簧14均由多片蝶簧片叠置而成。上蝶簧12和下蝶簧14又通过蝶簧安装座13安装于锤芯17所对应的蝶簧安装孔中，通过螺栓连接于蝶簧安装孔孔口的蝶簧压盖11将上蝶簧12和下蝶簧14压装于锤芯17的蝶簧安装孔中，下蝶簧12支承于蝶簧底座15上，蝶簧底座15安装于锤芯17上的蝶簧安装孔的孔底。

如图6、图7所示，锤芯连接杆10的顶端为连杆球头41，连杆球头41的上下支承面处于同一圆球面上，连杆球头41的上支承球面支承于铰支垫片37上，连杆球头41的下支承球面上套有铰支垫圈39，在铰支垫片37和铰支垫圈39之间设置有铰支隔套38，铰支垫圈39和铰支垫片37通过铰支压盖40被压装于连轴节9下端的铰连安装孔中，位于铰支压盖40中心位置的连杆孔孔径大于锤芯连接杆10的杆径，铰支压盖40通过螺纹旋接于连轴节9的铰连安装孔的孔口位置。

当缸体进油口22和缸体回油口23经过液压阀相连通时，液压缸形成差动连接，液压泵的液压油推动活塞快速下行。当缸体进油口22和缸体回油口23处于断开状态时，液压泵的液压油直接进入缸体进油口22后，再经进油通道27和进油孔29进入到液压缸的有杆腔中推动活塞36上行，而实现提锤，此时液压缸无杆腔中的压力油经缸体回油口23与油箱相连而实现回流，从而实现快速进油和快速回油。

上述举出了本实用新型的一种具体实施方式，但本实用新型并不限于此，在不违背本实用新型基本原理的前提下还有许多的改进和变换。如锤芯导向件除采用筒式结构外，还可以是导杆式等常用的打桩锤导向结构；筒式的锤芯导向件不仅可以是圆筒状，还可以是矩筒状等筒管式结构。在液压缸外周侧既可以套装液压缸护套，也可以不套装液压缸护套。液压缸在锤芯导向件上方的固定支承方法，更不局限于本实施例的结构，其支撑件同样可以采用筒式结构。静压支承套既可以是固定连接于缸盖上，也可以是嵌装于缸盖内。这些变换和改进均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种差动式液压打桩锤，包括液压缸和锤芯（17），锤芯（17）滑动支承于锤芯导向件（16）上，液压缸与锤芯导向件（16）固定连接，液压缸的活塞杆（35）与锤芯（17）相连接，其特征在于：所述液压缸包括相互间隔套装的内缸套（26）和外缸套（28），内缸套（26）和外缸套（28）的两端分别固定设置有缸底（24）和缸盖（30），在内缸套（26）和外缸套（28）之间形成进油通道（27）；所述内缸套（26）内活动设置有活塞（36），与活塞（36）固定连接的活塞杆（35）沿轴向穿过缸盖（30）和静压支承套（31）而支承于静压支承套（31）上，静压支承套（31）固定安装于缸盖（30）上，在静压支承套（31）上设置有静压进油孔（33）和静压回油孔（34）；在缸底（24）上设置有缸体进油口（22）和缸体回油口（23），缸体进油口（22）与进油通道（27）相连通，该进油通道（27）又通过内缸套（26）上的进油孔（29）通向液压缸的有杆腔，缸体回油口（23）与液压缸的无杆腔连通。

2.根据权利要求1所述的差动式液压打桩锤，其特征在于：所述锤芯导向件（16）采用筒式导向结构，锤芯（17）滑动设置于该导向筒内。

3.根据权利要求1或2所述的差动式液压打桩锤，其特征在于：所述液压缸的下端通过缸盖（30）支承于下支承法兰（6）上，液压缸的上端支承于上支承法兰（3）上，上支承法兰（3）和下支承法兰（6）通过支撑件（5）相互固定连接；下支承法兰（6）通过连接套筒（7）固定安装于锤芯导向件（16）的上端。

4.根据权利要求1所述的差动式液压打桩锤，其特征在于：所述活塞杆（35）的外伸端固定连接有连轴节（9），该连轴节（9）的一端铰连有锤芯连杆（10），该锤芯连杆（10）的另一端通过蝶簧与锤芯（17）相连接。

5.根据权利要求4所述的差动式液压打桩锤，其特征在于：所述蝶簧包括上蝶簧（12）和下蝶簧（14），锤芯连杆（10）上设有连杆凸肩（42），在连杆凸肩（42）上下两侧分别安装有上蝶簧（12）和下蝶簧（14），该上蝶簧（12）和下蝶簧（14）通过蝶簧压盖（11）压装于锤芯（17）所对应的蝶簧安装孔中。

6.根据权利要求4或5所述的差动式液压打桩锤，其特征在于：所述上蝶簧（12）和下蝶簧（14）通过蝶簧安装座（13）安装于锤芯（17）所对应的蝶簧安装孔中。

7.根据权利要求1所述的差动式液压打桩锤，其特征在于：所述静压支承套（31）嵌装于缸盖（30）上，在静压支承套（31）和活塞杆（35）之间设置有静压油隙（43）；静压进油孔（33）和静压回油孔（34）与静压油隙（43）连通。

8.根据权利要求7所述的差动式液压打桩锤，其特征在于：所述静压支承套（31）上还设置有泄油孔（32），在静压油隙（43）的两端外侧均设置有静压密封件（44），在泄油孔（32）的两侧也设置静压密封件（44）。

9.根据权利要求1所述的差动式液压打桩锤，其特征在于：所述锤芯导向件（16）下端安装有活动的替打活塞（19）。

10.根据权利要求9所述的差动式液压打桩锤，其特征在于：所述锤芯导向件（16）下端固定安装有活塞套筒（20），替打活塞（19）活动设置于活塞套筒（20）内，替打活塞（19）的下端面为弧形面，替打活塞（19）通过活塞卡接件（21）活动卡接于活塞套筒（20）内。