гидромолот

Формула изобретения

Гидромолот, включающий трубчатый корпус с верхним и нижним фланцами, размещенную внутри корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль его оси ударную массу с центральным глухим отверстием, наголовник сваи, размещенный в центральном отверстии нижнего фланца корпуса, гидропривод, содержащий насос, бак, напорную и сливную линии с аккумуляторами, гидрораспределитель и гидроцилиндр для перемещения ударной массы, закрепленный в верхнем фланце корпуса соосно ударной массе и имеющий поршень-шток, соединенный с ударной массой в области дна ее центрального глухого отверстия, причем выше поршня образуется поршневая полость, а ниже поршня, со стороны ударной массы, образуется штоковая полость, при этом поршневая и штоковая полости соединены с гидроприводом, нижняя часть гидроцилиндра расположена ниже верхнего фланца корпуса, глубина центрального глухого отверстия ударной массы превышает длину части гидроцилиндра ниже верхнего фланца корпуса, а диаметр отверстия превышает максимальный поперечный размер упомянутой части гидроцилиндра, отличающийся тем, что гидроцилиндр включает гильзу, в которой размещен поршень, и обойму, размещенную соосно гильзе с ее наружной стороны с зазором, так что между гильзой и обоймой имеется полость, верхняя часть которой сообщена с гидроприводом, а нижняя - со штоковой полостью гидроцилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительному оборудованию для погружения в грунт железобетонных свай, стальных труб, шпунта и других забивных элементов.

Известен гидромолот IHC (Нидерланды, приложение 1, сайт WWW.ihchh.com). Гидромолот содержит корпус, расположенную в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударную массу, закрепленный на корпусе гидроцилиндр для перемещения ударной массы с поршнем и штоком. Для привода молота используется гидропривод с гидроавтоматикой.

Гидромолот имеет существенный недостаток: большую габаритную длину ввиду последовательного размещения ударной массы и гидроцилиндра.

Наиболее близким по техническому решению является гидромолот по патенту РФ №2209879 Е02D 11/00. Гидромолот содержит трубчатый корпус с верхним и нижним фланцами, размещенную внутри корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль его оси ударную массу с центральным глухим отверстием, наголовник сваи, размещенный в центральном отверстии нижнего фланца корпуса, гидропривод, содержащий насос, бак, напорную и сливную линии, гидрораспределитель и гидроцилиндр для перемещения ударной массы, закрепленный в верхнем фланце корпуса соосно ударной массе и имеющий поршень-шток, соединенный с ударной массой в области дна ее центрального глухого отверстия, причем выше поршня образуется поршневая полость, а ниже поршня, со стороны ударной массы, образуется штоковая полость, при этом поршневая и штоковая полости соединены с гидроприводом, нижняя часть гидроцилиндра расположена ниже верхнего фланца корпуса, глубина центрального глухого отверстия ударной массы превышает длину части гидроцилиндра ниже верхнего фланца корпуса, а диаметр отверстия превышает поперечный размер упомянутой части гидроцилиндра.

Описываемое устройство свободно от недостатка, присущего аналогу: частичное совмещение длин гидроцилиндра и ударной массы позволяет уменьшить габаритную длину гидромолота. Однако и этот гидромолот имеет свои существенные недостатки. Конструкция предусматривает соединение штоковой полости гидроцилиндра с гидроприводом металлорезиновым рукавом или металлической трубой с применением арматуры, установленной в радиальной плоскости гидроцилиндра. Это очень габаритная конструкция, в связи с чем центральное отверстие ударной массы должно иметь большой диаметр. Например, в гидромолоте с ударной массой порядка 5 т диаметр упомянутого центрального отверстия должен быть более 360 мм. Как следствие, два недостатка: во-первых, большой объем удаляемого при обработке центрального отверстия металла уменьшает вес ударной массы на 20÷30%, и эту потерю веса приходится компенсировать увеличением длины ударной массы. Очевидно, что при этом значительно снижается степень реализации преимущества гидромолота - уменьшения его габаритной длины. Те же причины определяют второй недостаток гидромолота: большой объем выброшенного при обработке центрального отверстия ударной массы металла и большая трудоемкость этой операции увеличивают себестоимость изготовления гидромолота.

Задачей изобретения является максимально возможное уменьшение габаритной длины гидромолота, снижение себестоимости и повышение долговечности гидроцилиндра.

Поставленная задача решается тем, что гидромолот включает трубчатый корпус с верхним и нижним фланцами, размещенную с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль трубчатого корпуса ударную массу с центральным глухим отверстием, наголовник сваи, размещенный в центральном отверстии нижнего фланца корпуса, гидропривод, содержащий насос, бак, напорную и сливную линии с аккумуляторами и гидрораспределитель, гидроцилиндр для перемещения ударной массы, закрепленный в верхнем фланце корпуса соосно ударной массе и имеющий поршень-шток, соединенный с ударной массой через шаровой шарнир в области дна ее центрального глухого отверстия, причем выше поршня, с противолежащей ударной массе стороны, в гидроцилиндре образуется поршневая полость, а ниже поршня, со стороны ударной массы, - штоковая полость, при этом обе полости соединены с гидроприводом.

Нижняя часть гидроцилиндра, обращенная в сторону ударной массы, расположена ниже верхнего фланца корпуса. Глубина центрального глухого отверстия превышает длину части гидроцилиндра ниже верхнего фланца корпуса, а диаметр отверстия превышает максимальный поперечный размер упомянутой части гидроцилиндра.

Гидроцилиндр включает гильзу, в которой размещен и может перемещаться поршень, и обойму, размещенную соосно гильзе с ее наружной стороны с зазором, так что между гильзой и обоймой имеется полость кольцевого поперечного сечения, верхняя часть которой соединена с гидроприводом, а нижняя - со штоковой полостью гидроцилиндра.

Сущность и преимущества предлагаемого гидромолота станут более понятны при рассмотрении примера его исполнения на чертеже, где представлен гидромолот в исходном положении в продольном разрезе.

Гидромолот для погружения в грунт забивных элементов типа свай 1 включает трубчатый корпус 2 с верхним 3 и нижним 4 фланцами, ударную массу 5, размещенную внутри корпуса 2, которая может перемещаться вдоль корпуса 2 вверх-вниз как по направляющей, наголовник 6, который установлен в центральном отверстии нижнего фланца 4 корпуса 2 и в качестве направляющих опор имеет упомянутое отверстие фланца 4 и направляющую 7 сваи 1. Гидропривод молота включает насос 8, бак 9, напорную 10 и сливную 11 линии с аккумуляторами 12, гидрораспределитель 13 и гидроцилиндр 14. Гидроцилиндр имеет поршень 15 с жестко соединенным с ним штоком 16, который в свою очередь соединен с ударной массой 5 посредством шарового шарнира 17, закрепленного в ударной массе 5 трубой 18.

В гидроцилиндре 14 выше поршня 15 образуется поршневая полость 19, ниже поршня 15 - штоковая полость 20. Поршневая полость 19 и штоковая полость 20 соединены с гидроприводом соответственно каналами 21 и 22. В ударной массе 5 со стороны гидроцилиндра 14 имеется центральное отверстие 23, к дну которого трубой 18 прижат шаровой шарнир 17, соединенный со штоком 16.

Гидроцилиндр 14 включает гильзу 24 и обойму 25, размещенные соосно и с зазором, так что между ними образуется полость 26 кольцевого поперечного сечения, которая с верхней части сообщена с гидроприводом каналом 22, а в нижней части отверстиями 27 в гильзе 24 - со штоковой полостью 20. В исходном положении корпус 2 опирается на наголовник 6 через амортизатор 28. Гидроцилиндр 14 закреплен в шарнирной опоре 29, размещенной в верхнем фланце 3 корпуса 2.

Как видно на чертеже, гидроцилиндр 14 на значительное расстояние выступает ниже верхнего фланца 3 корпуса. При этом диаметр отверстия 23 в ударной массе 4, а также диаметр отверстия трубы 18 превышают наружный диаметр обоймы 25 гидроцилиндра 14. При перемещении ударной массы 5 вверх вплоть до упора в верхний фланец 3 корпуса 2 выступающая ниже верхнего фланца часть гидроцилиндра 14 входит, таким образом, внутрь трубы 18, не мешая указанному перемещению вверх ударной массы 5.

Гидромолот работает следующим образом. Полость 26 между гильзой 24 и обоймой 25 постоянно соединена с напорной линией 9 каналом 22. Таким образом, при включении насоса 8 и системы управления (не показана) в полости 26 и в штоковой полости 20 рабочая жидкость находится под давлением. Поршневая полость 19 может поочередно соединяться через гидрораспределитель 13 с напорной линией 10 или сливной 11. В исходном положении поршневая полость 19 соединена с напорной линией 10. В результате ударная масса 5 находится в нижнем положении под действием собственного веса и избыточной гидравлической силы, действующей на поршень 15 сверху вниз со стороны поршневой полости 19 и равной произведению давления рабочей жидкости на разность площадей поперечного сечения поршневой 19 и штоковой 20 полостей.

При нажатии кнопки "ПУСК" системы управления гидрораспределитель 13 поршневую полость 19 соединяет со сливной линией 11. Давление в поршневой полости падает, и ударная масса 5 перемещается вверх (холостой ход) под действием на поршень 15 давления жидкости в штоковой полости 20. В корпусе 2, например, вдоль хода ударной массы установлены несколько электромагнитных датчиков (не показаны), каждый из которых может включаться оператором при выборе величины хода ударной массы 5. Когда при подъеме ударной массы ее металл перекрывает упомянутый датчик, по его сигналу гидрораспределитель 13 переключается, соединяя поршневую полость 19 с напорной линией 10. Под действием своего веса и упомянутой избыточной гидравлической силы ударная масса тормозится в своем движении вверх, останавливается, а затем разгоняется вниз (рабочий ход). При достижении нижнего положения металл ударной массы 5 "открывает" нижний датчик, и по его сигналу гидрораспределитель 13 вновь переключается, соединяя поршневую полость 19 со сливной линией 11. Цикл повторяется, и молот работает в автоматическом режиме. Оператор лишь управляет величиной хода ударной массы 5, периодически включая в работу тот или иной датчик верхнего переключения.

Первое очень важное преимущество предлагаемого гидромолота заключается в том, что значительно сокращается его габаритная длина. Это очень важно потому, что на конкретном копре можно предлагаемым молотом забивать более длинные сваи, чем аналогами. Кроме того, при уменьшении габаритной длины очевидно уменьшается и масса молота.

Однако следует учитывать, что уменьшение габаритной длины молота путем применения, как предусматривает изобретение, глубокого центрального отверстия в ударной массе и выдвижения гидроцилиндра на значительную длину ниже верхнего фланца корпуса практически возможно только в случае, когда гидроцилиндр выполнен в виде гильзы и обоймы и рабочая жидкость подводится в штоковую полость по межтрубному пространству между ними. В этом случае наружный диаметр обоймы минимален. Кроме того, гильза и обойма конструктивно легко проводятся через шарнирную опору 29 гидроцилиндра.

Например, в гидромолоте в ударной массой около 5 т наружный диаметр обоймы равен 145 мм. Это значит, что объем центрального отверстия ударной массы в предлагаемом гидромолоте при его одинаковой глубине в сравнении с ближайшим аналогом уменьшается в (360:145)² =6 раз.

Ниже для наглядности приведены данные по габаритным длинам предлагаемого гидромолота и аналогов с ударными массами порядка 5 т.

Марка молота, производитель	Ударная масса, т	Габаритная длина (с наголовником), мм	Источник информации
Предлагаемое изобретение	5,4	4582	Опытный образец
ННКА (Junttan)	5,0	5900	WWW.iunttan.com
SC-75 (IHC)	5,7	6115	WWW.ihchh.com
NH-70-2 (Nissha)	7,0	5730	WWW.n-shazuo.co.jp

Второе важное преимущество предлагаемого гидромолота - повышение безотказности и долговечности гидроцилиндра. Для обеспечения этих показателей уплотняемый диаметральный зазор между поршнем и цилиндром не должен превышать определенной величины - для современных эластичных уплотнений это примерно 0,2 мм. В аналогах, в гидроцилиндрах традиционной конструкции упомянутый зазор при работе молота складывается из двух величин: монтажного зазора, величина которого определяется допусками на изготовление поршня и цилиндра, плюс зазор от растяжения цилиндра внутренним рабочим давлением. С увеличением размеров молотов проблема усугубляется. Суммарный зазор 0,2 мм получается уже в молотах с ударной массой порядка 15 т. А ведь в мире производятся гидромолоты с ударной массой на порядок большей. Конечно, и в тяжелых молотах упомянутая проблема уплотнения поршень-цилиндр решается, но сложными методами и с большими затратами.

Изобретение решает эту проблему самым кардинальным образом, практически вообще устраняя ее. Так как гильза постоянно находится под воздействием рабочего давления и снаружи, и изнутри из штоковой полости, то диаметр ее отверстия не изменяется от воздействия давления, и при работе молота в соединении поршень-гильза практически сохраняется монтажный зазор.