專利名稱：液壓錘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向土壤中打入樁子、板樁、管子及其它建筑部件的建筑機(jī)械。
專利中ΦPΓN2900221，EO2D7/10中公開了一種打樁用的液壓裝置。它包括殼體；連到殼體上的沖擊質(zhì)量；帶動力活塞的液壓缸，活塞的連桿與沖擊質(zhì)量相連；配置于液壓缸內(nèi)并具有滑塊的液壓分配器，它包括柱塞油閥，此閥可與動力活塞的端面相互作用。柱塞油閥形成與儲液器相連的封閉容器(控制缸)，所述儲液器中配置活塞，活塞的行程受制動器的限制?？刂聘捉?jīng)安全閥與排水設(shè)備相連。
該裝置工作能力強(qiáng)，而且已在實(shí)踐中實(shí)施，但有兩個缺點(diǎn)，即液壓分配器型的柱塞油閥的精密加工成本高，和由于被稱作分流閥“短路”的緣故，以致反向動作時的液壓損耗達(dá)到全部能量的20％。
專利ΦPΓN2708512，E02D7/10公開的最新技術(shù)是打樁液壓錘，它包括殼體，裝有能相對于殼體往復(fù)運(yùn)動的沖擊質(zhì)量；連到殼體上的復(fù)式液壓缸，缸內(nèi)有構(gòu)成連桿空腔的連桿活塞，連桿空腔向著樁的一側(cè)，活塞的另一側(cè)構(gòu)成活塞腔，并且連桿與沖擊質(zhì)量相連；泵；溢流管；與連桿腔始終相通的增壓管；兩個分布在閥的殼體中的雙工位閥，它們交替地使活塞腔與加壓管或溢流管相通。其中所述閥門是根據(jù)申請ΦPΓN 2654219，F(xiàn)15B 13/042做成的，使每個閥門有兩個控制活塞，其直徑小于閥座的工作直徑。閥門換向時所打開的閥門在控制活塞的作用下先行關(guān)閉；只在活塞腔中通過加壓管或溢流管的壓力平衡后，才使被關(guān)閉的閥門打開。
該裝置的主要缺點(diǎn)在于空轉(zhuǎn)，即活塞與沖擊質(zhì)量向上運(yùn)動結(jié)束時，被關(guān)閉的閥門的動作不可靠?？辙D(zhuǎn)時打開的閥門使活塞腔與溢流管相通，而關(guān)閉的閥門使活塞腔與加壓管分開，于是，在工作壓力為關(guān)掉的的情況下，中斷加壓管中壓力相等的狀態(tài)。當(dāng)打開的閥門被關(guān)閉后，活塞腔閉合，僅靠沖擊質(zhì)量的動能使其壓力升高。由于沖擊質(zhì)量的重量阻止作用，摩擦力以及活塞腔中的壓力作用于活塞上的液壓力，使沖擊質(zhì)量暫時停不下來。為使關(guān)閉的閥門打開，應(yīng)使活塞腔內(nèi)的壓力達(dá)到工作的量值，也即等于加壓管中的壓力。但這個條件并非總能保持不變，有時活塞和沖擊質(zhì)量處于被懸置在上面的狀態(tài)，而未走完工作行程。其原因在于，為在活塞腔內(nèi)造成所需值的壓力，活塞及沖擊質(zhì)量的動能常常不夠。例如，當(dāng)落錘工作不徹底，而處于部分能量情況下，它的行程不大，因此，速度慢?，F(xiàn)代的液壓錘，沖擊質(zhì)量全程空轉(zhuǎn)最后的速度大約達(dá)到1.8米/秒，而當(dāng)沖擊能量最小時，則僅達(dá)到0.3米/秒，于是，在這兩種情況下，沖擊質(zhì)量的動能與速度平方成正比，即相差36倍。此外，空轉(zhuǎn)過程結(jié)束時，由于沖擊質(zhì)量的阻止作用，也即因活塞腔中沒有預(yù)定的漏耗，以及工作液體中有空氣存在，而使活塞腔中壓力的增長減低。
不僅工作過程的相關(guān)計算證實(shí)了該裝置的上述缺點(diǎn)，我們自己的試驗(yàn)也證實(shí)了上述缺點(diǎn)我們加工錘時，先是使用所述的類似閥門，因?yàn)椴荒苡行У叵钊c向上狀態(tài)時沖擊質(zhì)量的經(jīng)常懸停，我們不得不放棄這樣做。
該裝置尚有其它缺點(diǎn)，比如工作過程結(jié)尾時，先關(guān)閉活塞腔與加壓管相通的閥門。在閥門行程結(jié)束時，隨著閥門與閥座之間縫隙逐漸變小，其流體阻力相應(yīng)變大，工作壓力幾乎影響閥門截面的整個范圍(除控制活塞的面積外)，而由于縫隙的節(jié)流作用，使活塞腔一側(cè)閥門的反向壓力變得可以忽略。結(jié)果，1公斤量級質(zhì)量的閥門在幾噸力的作用下速度猛增當(dāng)與閥座接觸時將要撞碎。因?yàn)槭归y門加速的壓力在大面積范圍內(nèi)有影響，為了有效地抑制它，必須有直徑能與閥座直徑相當(dāng)?shù)膸Чぷ魇业囊毫χ苿友b置，從而使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化。
本發(fā)明的目的在于，在沖擊能量的全部工作范圍內(nèi)提高液壓錘的工作可靠性。
上述目的是以如下方式實(shí)現(xiàn)的。液壓錘包括殼體；能相對于殼體往復(fù)移動而安裝的沖擊質(zhì)量；固定到殼體上的復(fù)式液壓缸，缸內(nèi)有構(gòu)成連桿空腔的連桿活塞，連桿空腔向著樁的一側(cè)，活塞的另一側(cè)構(gòu)成活塞腔，所述連桿與沖擊質(zhì)量相連；帶溢流管和加壓管的泵，恒與液壓缸的連桿空桿相連；兩個雙工位閥，用于使液壓缸的活塞腔與加壓管或溢流管相連，同時，每個閥關(guān)閉時，閥座上都有窄漲圈樣的接觸面位于向著閥座方向的閥件前端，還有兩個控制活塞，其中每一個的直徑都小于閥件接觸面的直徑，同時，活塞的控制腔可通過控制通路與加壓管或溢流管相通。按照本發(fā)明，將每個閥作成依外部直徑接近閥件接觸面直徑的尺寸，用以安置并密封于閥門殼體中的油缸形式，并且，閥件的前端方向腔室與相對于閥座的閥件后端方向腔室相通。
由于各閥件的兩側(cè)腔室相通，致使這些腔室內(nèi)的液體壓力是相等的。換向時，兩個閥件同時開始僅在控制活塞的作用下運(yùn)行，在液壓錘的任何工作狀態(tài)下，都完全保證閥件可靠的反向，并保證與閥件接觸表面相比的小直徑控制活塞的應(yīng)用能力。可借助閥件中的通道實(shí)現(xiàn)腔室與閥件前端方向及后端方向的相通。
在位于閥件端部連通腔室的通道內(nèi)適當(dāng)設(shè)置彼此同向的節(jié)流閥和反向閥，后者使液體自閥門前端流向后端。這一特點(diǎn)可以調(diào)整換向時各閥件的輸運(yùn)速度，從而實(shí)際上消除“短路”的影響。關(guān)閉閥件時，工作液體依從前端到后端的方向流經(jīng)開口、節(jié)流閥和閥件。結(jié)果在端面產(chǎn)生的阻止閥件運(yùn)動的壓力降變小，相應(yīng)地，閥件的輸送速度就高一些。閥件打開時，液體自后端向前端方向流經(jīng)節(jié)流閥的開口，從而提高節(jié)流效果，閥件端面壓力的流體壓差也相應(yīng)提高，阻滯其運(yùn)動，閥件的速度設(shè)置得比關(guān)閉時慢。
各閥件的控制活塞可能位于閥件的末端，這時具有不同的直徑。在這種情況下，閥門也能相互位于前端的位置，而閥件前端方向的腔室可與液壓缸的活塞腔相互連通，使閥件的緊湊性及結(jié)構(gòu)工藝得到改進(jìn)。
因此，本發(fā)明的第一個主要優(yōu)點(diǎn)在于，每個閥門消除液壓壓力軸向力對閥件端面的作用，這是因?yàn)槠涠嗣婷娣e值相近，作用于其端面的壓力值也相近，閥件兩側(cè)的腔室彼此相通。在僅靠控制活塞作用的液壓錘的任何工作情況下，這可以使閥門完全可靠地反向移動。
本發(fā)明的第二個重要優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)反向切換時，閥門移動速度可以調(diào)整，方法是在閥內(nèi)設(shè)置通道，它把每個閥的端面連通，節(jié)流閥和止回閥同時工作。在這樣的情況下，打開閥門時，從后端向前端方向流動的液體只流過節(jié)流閥開口，閥件被慢慢地打開。關(guān)閉閥門時，從前端向后端方向流動的液體流過閥件的節(jié)流閥和止回閥，即順著開口的總斷面通過；結(jié)果，使節(jié)流的比率降低，閥門的調(diào)整速度比打開時快一些。這樣，轉(zhuǎn)換閥門時，關(guān)閉一個閥門的時間總是少于另一個閥門的打開時間，所以可以忽略閥門“短路”中的泄漏(小于能量總和約1％)。
從以下的實(shí)施例和附圖可使本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)更被理解。其中

圖1表示本發(fā)明液壓錘初始狀態(tài)的縱斷面；圖2表示本發(fā)明液壓錘控制液壓缸工作的兩個雙工位閥結(jié)構(gòu)形式的縱斷面。
圖1表示用本發(fā)明液壓錘把樁1打入土壤中。它包括殼體2；可沿殼體2之導(dǎo)向桿4往復(fù)運(yùn)動的沖擊質(zhì)量3；位于沖擊質(zhì)量3與樁1之間的樁帽5；使沖擊質(zhì)量3移動的復(fù)式作用液壓缸6，它固定在殼體2中，有一個帶連桿8的活塞7，活塞7在液壓缸6內(nèi)向著樁1的方向形成連桿空腔9，活塞7的另一側(cè)布置有活塞腔10，而且，連桿8與沖擊質(zhì)量3相連；泵11；恒與連桿空腔9相接的加壓管12，溢流管13；兩個雙工位閥14和15。閥門14包括殼體16、閥件17、殼體16中閥件17的密封墊18、閥件17中的通道19與閥件17前端17a方向的腔室20及閥件17后端17b方向的腔室21相通、閥門14的閥座22、控制活塞23和24。閥門15包括殼體25、閥件26、密封墊27、閥件26中的通道28與閥件26前端26a方向的腔室29及閥件26b方向的腔室30相通、閥件15的閥座31、控制活塞32和33。雙工位分流閥34由沖擊質(zhì)量3的狀態(tài)傳感器35、36發(fā)出換向信號，并由控制通路37、38控制閥門14和15。
圖2表示雙工位閥實(shí)施例的縱斷面。在共同殼體39中布置著兩個閥件17和26，并由密封墊18、27密封。具有后端17b的閥件17帶有控制活塞40和41，控制著腔室42和43。閥件17前端17a方向的腔室20與閥件17后端17b方向的腔室21以通道19相通，所述通道中有節(jié)流閥44，它裝在帶開口46的止回閥45中。閥件26帶有控制活塞47和48，它們形成腔室49、50；還有節(jié)流閥51及帶有孔53的止回閥52。如圖所示，在共同殼體39方案中，兩個閥件的前端方向的腔室20、29是經(jīng)開口54與液壓缸6的活塞腔10相通的唯一腔室。開口55與溢流管13相通，而開口56與加壓管12相通。
本液壓錘的工作方式如下。起始時(圖1)，在傳感器36信號的作用下，控制分流閥34處于圖示的工位，在加壓管12的壓力作用下，液體經(jīng)過分壓閥34沿通道37進(jìn)入控制腔，如圖1所示，與控制活塞23和33作用之后使閥件17開啟，使閥件26關(guān)閉。與此同時，由于經(jīng)過控制通道38的腔室與溢流管13相連，所以使對置的控制活塞24及32卸壓。對閥件17的端面17a及17b作用力大小相等方向相反，因?yàn)殚y門端面的兩端流體的靜壓力彼此平衡，并且腔室20及21中的壓力相等。同樣，也減輕了對閥件26和軸向液壓力的影響。所以，僅控制活塞23及33的壓力對各閥門有相應(yīng)的影響，即可在控制活塞作用下，開啟閥件7，而關(guān)閉閥件26。
沖擊質(zhì)量上工位傳感器35的信號控制分流閥34換至第二工位。這時，控制通路37與溢流管13相連，而控制通路38與加壓管12相連。在這種情況下，工作壓力(加壓管12中的壓力)作用在控制活塞24和32上，而由于活塞的腔室與控制通路37的溢流管13相連，因此減輕了活塞23和33來自工作壓力的作用。最初換向時，每個閥端面的壓力相等，所以，各閥以a＝F/m加速度而起動，其中力F等于閥件17，26相對應(yīng)的控制活塞24和32的面積與其壓強(qiáng)的乘積而m是閥的質(zhì)量。隨著閥門速度的提高，通道19和28中的流體阻力將增大，結(jié)果閥門停止加速，進(jìn)行勻速運(yùn)動，這時通道19，28的流動阻力的值等于流阻壓降與其面積的乘積，該值與控制活塞24，32的作用力相平衡。
在圖2所示方案的初態(tài)時，在與控制通路37相連的控制腔室42中壓力作用下，使閥件17被打開。而且，這個打開閥件的力等于腔室42環(huán)狀面積上產(chǎn)生的力，所述腔室環(huán)狀面積等于控制活塞40與41的斷面面積差。閥件17兩邊的腔室20和21中的壓力相等，并與溢流管13中的壓力相等，這是因?yàn)樗銮皇覂?nèi)通道19和節(jié)流閥44連通。由于控制腔室50經(jīng)控制通路37與加壓管12相連，以致在作用于活塞48面積上的工作壓力下使閥件26關(guān)閉。由于控制腔室49經(jīng)控制通路38與溢流管13相連，所以控制腔室49中的反壓力為零。腔室29與30中的壓力相等，并等于溢流管13中的壓力，因?yàn)樗銮皇乙酝ǖ?8及節(jié)流閥51相通。在沖擊質(zhì)量3的上端位置處(圖1)，當(dāng)控制通路37與溢流管13相連，而通路38與加壓管12相連時，在傳感器35的作用下，控制閥換向。結(jié)果，使腔室43中作用于活塞41上的工作壓力，以及關(guān)閉閥件17形成的力得到調(diào)整。在這種情況下，腔室42經(jīng)控制通路37與溢流管13相連。在閥件17開始移動時，腔室20與21中的壓力相等，等于溢流管13中的壓力，而且恰如上述，以由活塞41上的力及閥門質(zhì)量確定的加速度，使閥門開始加速。隨著閥門速度加快，使從腔室20經(jīng)通道19到腔室21的液流速度加快。如圖2所示，在止回閥45上產(chǎn)生的流體壓差使該止回閥偏向左邊位置，液流通過節(jié)流閥44和開口46的總斷面。于是，在活塞41面積(超過腔室42的環(huán)狀面積)上的工作壓力作用下，閥件關(guān)閥，而通過通道19的液流平行地通過節(jié)流閥44和開口46，保證了閥件17被快速關(guān)閉。以此類推，在同一時刻，隨著閥件17的關(guān)閉，使閥件26開始打開，只是其速度要低于閥件17的移動速度。這決定于在作用于活塞48的環(huán)狀面積腔室49中的工作壓力作用下打開閥件26，也即打開閥件26的力小于關(guān)閉閥件17的力。此外，當(dāng)打開閥件26時，液流從腔室30經(jīng)通道28的孔流出到腔室29，壓緊處于左方的止回閥52，該止回閥52中的開口53閉鎖，液流只能經(jīng)節(jié)流閥51通過，而且，由于它的截面小，所以腔室30與29間的流體壓差要高。由于上述兩種作用，當(dāng)閥件26的流體阻力移動力等于腔室49中活塞48上的作用力時，閥件26勻速移動的速度明顯低于關(guān)閉閥件17的速度。
因此，在上述切換后，閥件17關(guān)閉，而閥件26打開，并且腔室21、20、29及30中的壓力相同，都等于加壓管12中的工作壓力。這時，在工作行程中(沖擊質(zhì)量3向下的行程)，各閥門保持于指定的位置閥件17保持于活塞41與40面積差值上工作壓力的作用力關(guān)閉狀態(tài)，而閥件26保持于活塞48面積上工作壓力的作用力打開狀態(tài)(腔室49的環(huán)狀面積與活塞47的面積之和，工作壓力從腔室29一側(cè)作用于此面積上)。
如上所述，在沖擊質(zhì)量3的低位處，腔室50和42處于工作壓力下，而腔室49及43與溢流管13相通。這時，除作用在活塞47范圍內(nèi)的腔室29中的工作壓力外，閥件26在與活塞48面積相等的腔室50中的工作壓力作用下開始運(yùn)轉(zhuǎn)的時候關(guān)閉。在閥件26的移動范圍內(nèi)，由于閥件26與閥座31之間的空隙區(qū)使分流作用降低，并且由于活塞7的向下移動而使液壓缸6的活塞腔10的體積增大，腔室29內(nèi)的壓力下降，在閥件26行程的末尾，關(guān)閉閥件26所產(chǎn)生的力大約等于活塞48的面積與工作壓力的乘積。在這種情況下，液流經(jīng)閥件26的通道28從腔室29流向腔室30，壓緊在右位邊緣的止回閥52，在這個位置處，開口53打開。結(jié)果，經(jīng)節(jié)流閥51及開口53面積總和的液流的液壓阻力比閥件26打開時小，相應(yīng)地，關(guān)閉要快些。閥件17打開得要慢些，因?yàn)閺那皇?1到腔室20的液流只流過節(jié)流閥44。這時，止回閥45被液流壓在右位邊緣，并蓋住開口46。
于是，所給的液壓錘具有實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。第一，在所給的裝置中，自動調(diào)整各閥門兩端的壓力，減輕液壓力對閥門端面的作用。這就可以保證除對作用在閥門端面壓力值的依賴之外，僅在控制活塞作用下閥門即可換向的可能性，而這些活塞的面積比閥門端面小幾倍。在這種情況下，兩個閥門同時開始反向。第二，使所述閥門兩側(cè)腔室相通的閥門開口處，使用同樣安裝的分流閥和止回閥，這可在反向時調(diào)整閥門的最大移動速度，其中開著的閥門的關(guān)閉速度總是快于關(guān)著的閥門的打開速度。閥門的這種換向運(yùn)行與液壓錘的運(yùn)行(全部沖擊能量或部分沖擊能量)無關(guān)，與沖擊質(zhì)量的移動速度無關(guān)，與作用于閥上的壓力值無關(guān)，與其它條件也無關(guān)。由此，表面看似閥門在同一時刻開始換向有“短路”的地方，實(shí)際上，在保證閥門最大移動速度的同時，這種作用可被忽略。例如，在我們加工的打樁用MΓ型液壓錘中，閥門的整個行程達(dá)8毫米，閥門的勻速移動速度打開的閥門為4米/秒，關(guān)閉的閥門為2米/秒；起動路程的量值為約0.5毫米；換向時間打開的閥門為2.5毫秒，關(guān)閉的閥門為5毫秒。同時，由于“短路”而泄漏的能量小于能量總和的1％。
當(dāng)需指出的是，控制活塞23、24、32、33(圖1)的直徑并非要相同，控制活塞41、48及40、47(圖2)的直徑也可以不同。
權(quán)利要求
1.一種用于向土壤中打樁的液壓錘，包括殼體(2)；裝有導(dǎo)向桿(4)往復(fù)移動的沖擊質(zhì)量(3)；用于使沖擊質(zhì)量(3)移動的復(fù)式液壓缸(6)，它固定在殼體(2)中，有一個帶連桿(8)的活塞(7)，此活塞在液壓缸(6)內(nèi)向著樁(1)的方向形成連桿空腔(9)，活塞(7)的另一側(cè)構(gòu)成活塞腔(10)，而且，連桿(8)與沖擊質(zhì)量(3)相連；帶溢流管(13)和加壓管(12)的泵(11)，所述加壓管恒與液壓缸(6)的連桿空腔(9)相連；兩個雙工位閥(14和15)，用于通過加壓管(12)或溢流管(13)與液壓缸(6)的活塞腔(10)相連；在固定于閥座(22及對應(yīng)的31)上的情況下，每個閥件(17及26)有一個作為墊圈的接觸面，它們位于閥件(17及相應(yīng)的26)前端(17a及相應(yīng)的26a)向著閥座(22及對應(yīng)的31)一側(cè)，并裝有兩個控制活塞(23、24及對應(yīng)的32、33)，它們每一個的直徑都小于閥件(17及對應(yīng)的26)的接觸面直徑；控制活塞(23，24)的腔室經(jīng)控制通路與加壓管(12)或溢流管(13)相通，其特征在于，各閥件(17及對應(yīng)的26)被做成油缸形式，安置并被密封在閥門(14及相應(yīng)15)的殼體(16及相應(yīng)25)內(nèi)，其外徑與閥門(17及相應(yīng)26)的接觸面直徑相近，閥件(17及對應(yīng)的26)前端(17a及對應(yīng)的26a)的腔室(20及對應(yīng)的29)與對著閥座(22及對應(yīng)的31)的閥件(17及對應(yīng)的26)后端(17b及對應(yīng)的26b)的腔室(21及對應(yīng)的30)相通。
2.一種如權(quán)利要求1所述的液壓錘，其特征在于，借助閥件(17及對應(yīng)的26)中的通道(19及對應(yīng)的28)使閥件(17及對應(yīng)的26)前端及后端(17a、17b；26a、26b)腔室(20、21；29、30)彼此相通。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的液壓錘，其特征在于，在連通閥件(17及對應(yīng)的26)端面(17a、17b；26a、26b)腔室(20、21；29、30)的通道內(nèi)(19及對應(yīng)的28)彼此一樣地安置一個節(jié)流閥(44及對應(yīng)的51)和一個止回閥(45及對應(yīng)的52)，使液流從閥件(17及對應(yīng)的26)前端(17a及相應(yīng)的26a)流向后端(17b及對應(yīng)的26b)。
4.一種如權(quán)利要求1所述的液壓錘，其特征在于，每個閥件(17及對應(yīng)的26)的控制活塞(40、41及對應(yīng)的47、48)位于閥件(17及對應(yīng)的26)后端(17b及對應(yīng)的26b)，并有不同的直徑尺寸，而閥件(17、26)前端(17a及對應(yīng)的26a)的腔室(20及對應(yīng)的29)與液壓缸(6)的活塞腔(10)相通。
全文摘要
一種液壓錘,包括殼體(2);裝有導(dǎo)向桿(4)往復(fù)移動的沖擊質(zhì)量(3);用于使沖擊質(zhì)量(3)移動的液壓缸(6),它固定在殼體(2)中,帶連桿(8)的活塞(7)在液壓缸(6)內(nèi)向著樁(1)的方向形成連桿空腔(9),另一側(cè)構(gòu)成活塞腔(10)。連桿(8)與沖擊質(zhì)量(3)相連,帶溢流管(13)和加壓管(12)的泵(11),所述加壓管與液壓缸(6)的連桿空腔(9)相連,還包括兩個雙工位閥(14,15),用于通過加壓管(12)或溢流管(13)與液壓錘(6)的活塞腔(10)相連;每個閥件(17,26)做成油缸形式,安置并被密封在閥門的殼體內(nèi),其外徑與閥的接觸面直徑相近。其中閥件前端的腔室與對著閥座的閥件后端的腔室相通。
文檔編號E02D7/00GK1183498SQ9712258
公開日1998年6月3日 申請日期1997年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月14日
發(fā)明者維克托·亞歷山德羅維奇·庫夫申諾夫 申請人:俄羅斯專利技術(shù)內(nèi)部股份公司