устройство для заглубления фундаментных приспособлений, и/или труб, и/или земляных буров в грунт, используемое в качестве навесного орудия на стреле строительной машины

Формула изобретения

1. Устройство (1) для манипулирования и заглубления фундаментных приспособлений, и/или труб, и/или земляных буров (2) в грунт (3), используемое в качестве дополнительного орудия для навешивания на стреле (4) строительной машины (5) и состоящее из подвески (6), посредством которой устройство, при необходимости, также с помощью обычной быстродействующей муфты, крепится в месте (7) шарнирного соединения на стреле (4), и жестко связанной с подвеской (6) приводной головки (8) в виде привода для ввертывания, и/или бурения, и/или ударного бурения, и/или забивки, к которой может присоединяться фундаментное приспособление и/или труба и/или земляной бур (2) для манипулирования и приведения в действие, отличающееся тем, что место (7) шарнирного соединения на стреле (4) выполнено с возможностью смещения относительно приводной головки (8), по меньшей мере, в первом направлении (9) перпендикулярно продольной оси (10) фундаментного приспособления/земляного бура (2).

2. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что место (7) шарнирного соединения выполнено с возможностью смещения относительно приводной головки (8) во втором направлении (2) перпендикулярно первому направлению (9).

3. Устройство (1) по п.1 или 2, отличающееся тем, что первым направлением (9) является продольное направление (12) стрелы (4).

4. Устройство (1) по п.3, отличающееся тем, что подвеска (6) выполнена в виде карданного шарнира (13), в котором, по меньшей мере, первая ось (14) шарнира удлинена, и что первый и второй элементы (16, 17) шарнира расположены на ней с возможностью смещения относительно друг друга для смещения места (7) шарнирного соединения.

5. Устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что первая ось (14) шарнира проходит в первом направлении (9).

6. Устройство (1) по п.4 или 5, отличающееся тем, что вторая ось (15) шарнира удлинена таким образом, что второй и третий элементы (17, 18) карданного шарнира (13) расположены на ней с возможностью смещения относительно друг друга.

7. Устройство (1) по п.6, отличающееся тем, что для продольного смещения предусмотрен, по меньшей мере, один привод.

8. Устройство (1) по п.7, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один привод является управляемым/регулируемым.

9. Устройство (1) по п.8, отличающееся тем, что для управления/регулирования служит, по меньшей мере, один выключатель наклонного положения.

10. Устройство (1) по любому из пп.1, 2, 4, 5, 7-9, отличающееся тем, что предусмотрено, по меньшей мере, одно ограничение его диапазона (19) поворота, позволяющее привести устройство для подсоединения находящихся на земле фундаментных приспособлений/земляных буров (2), по существу, в горизонтальное положение или в отклоняющееся от вертикали при заглублении, соответственно наклонное положение.

Описание изобретения к патенту

Предметом заявки является устройство для манипулирования и заглубления в грунт фундаментных приспособлений, и/или труб, и/или земляных буров согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Устройства для забивки или ввертывания фундаментных приспособлений и труб, или для бурения известны. Они представлены в виде отдельных, например, самоходных устройств со всеми необходимыми направляющими (удерживающими и ориентирующими устройствами) и приводами. В качестве таковых они хотя и являются целевыми и очень комфортными, однако они относительно дорогостоящие, поскольку рассчитаны только на определенный вид заглубления (например, для забивки, или бурения, или ввертывания). Они рентабельны только в тех случаях, когда постоянно проводится большой объем одинаковых работ по заглублению.

Для пользователей со случайной потребностью в таких работах эти устройства применяются собственно только в виде навесных орудий для навешивания на известных многоцелевых строительных машинах, например, на стреле экскаватора. Только в таком случае они оказываются рентабельными для пользователя. Подобное навесное орудие описано в US 6.942.430 В1 в качестве устройства для ввертывания труб.

При использовании известного устройства является затруднительным выдерживание заданного направления ввертывания, будь то вертикальное направление или же направление под любым другим углом, фактически в течение всего процесса ввертывания.

Это объясняется, во-первых, тем, что стрела, на которой подвешено устройство для ввертывания, опускается с продвижением процесса ввертывания. При этом место шарнирного соединения инструмента для ввертывания на стреле перемещается по кривой вокруг оси поворота стрелы на экскаваторе. Это означает, что инструмент для ввертывания, а вместе с ним и ввертываемая труба, или свая, или земляной бур, на верхнем конце, при отсутствии коррекции, следует за местом шарнирного соединения и отклоняется в продольном направлении стрелы от заданного направления.

Аналогичная ошибка происходит и в боковом направлении, когда продольная ось ввертываемой трубы не совпадает с плоскостью движения стрелы экскаватора, например, вследствие того, что экскаватор, а вместе с ним и его стрела (при вертикальном направлении ввертывания), располагается косо или, если даже экскаватор и стоит прямо, направление ввертывания отличается от вертикального. Наложения таких, а также указанных выше, источников ошибок могут приводить к ошибочным отклонениям ввертываемой трубы в любом направлении.

К этому следует добавить и другие источники ошибок, как, например, сопротивление грунта, под действием которого ввертываемая труба отклоняется от заданного направления, и наконец погрешности, допускаемые водителем строительной машины, которые могут возникать, в частности, во время попытки исправления описанных выше ошибок ориентации.

Однако описанные ошибочные ориентации, согласно уровню техники, компенсируются преимущественно посредством управления строительной машиной или его стрелой, причем водитель строительной машины, в зависимости от ситуации, подает ее вперед или назад или разворачивает, или же укорачивает, или удлиняет вылет стрелы, или поворачивает ее.

Такой порядок действий скрывает в себе естественно серьезные источники ошибок, так как характер и размер коррекции определяются оператором на глаз и точностью его движений управления, а также техникой (точностью управления). То обстоятельство, что эта точность, прежде всего в условиях пересеченной местности и с учетом предусмотренных для такой работы оборудования, вообще часто оставляет желать много лучшего, является очевидным.

Частичное решение этих проблем предложено в US 3,746,104. Здесь стрела бурового устройства выполнена с возможностью гидравлической регулировки по длине. В результате отпадает необходимость в коррекции ориентировки путем движений строительной машины вперед или назад, которые обычно необходимы, например, для предупреждения смещения места шарнирного соединения от продольной оси бурового устройства при опускании стрелы. Необходимая коррекция производится посредством гидравлического изменения длины стрелы вместо с трудом обеспечиваемого точного управления перемещениями строительной машины. Правда благодаря этому решается только задача, связанная с исправлением ошибок отклонения в продольном направлении стрелы, и то не полностью, так как в том случае, когда стрела располагается под другим, нежели прямым, углом к направлению ввертывания бура, всякое изменение длины стрелы сопряжено одновременно с изменением положения по высоте. Это приводит, в зависимости от направления движения, к нежелательному извлечению или вдавливанию бура. Другие погрешности ориентации необходимо компенсировать при данном решении за счет соответствующих маневров экскаватора, в случае необходимости поворотными движениями корпуса экскаватора с учетом всех связанных с этим недостатков, или же компенсация не является возможной и с этим приходится мириться. Прежде всего это решение является довольно затратным, так как оно предполагает наличие стрелы, совершенно отличной от обычной стрелы.

Другое частичное решение проблемы приводится в AT 387424 В, в котором описана комбинация карданной подвески бурового устройства с гидравлическим устройством для регулировки его длины, чем исключаются движения стрелы и, следовательно, связанные с этим проблемы.

Правда этим предметом изобретения устраняются только проблемы, вызываемые движениями стрелы. Для предупреждения других ошибок ориентации, которые делают необходимой дополнительную регулировку устройства, этот источник информации решения не содержит. И в данном случае также сохраняется дополнительная регулировка посредством перемещений строительной машины или установочных движений стрелы или же приходится мириться с ошибочными ориентациями.

К тому же это устройство является также довольно дорогостоящим и почти не применяется прежде всего для длинномерных фундаментных приспособлений/труб/земляных буров, так как оно требует монтажной высоты стрелы, которая почти невозможна в распространенных типах строительных машин.

Поэтому задача изобретения заключается в создании устройства для манипулирования и заглубления фундаментных приспособлений, и/или труб, и/или для бурения, используемого в качестве навесного орудия для навешивания на стреле строительной машины, которое простым способом исключает или исправляет ошибки ориентации при забивке, и/или ввертывании, и/или бурении.

Согласно изобретению эта задача решается устройством по пункту 1 формулы изобретения.

Это устройство отличается от известных устройств тем, что место его шарнирного соединения выполнено с возможностью смещения относительно приводной головки забивного, и/или ввертывающего, и/или бурового устройства, по меньшей мере в первом направлении перпендикулярно продольной оси фундаментного приспособления/трубы/земляного бура. Благодаря этому стрела или, точнее говоря, место шарнирного соединения стрелы, расположенное между стрелой и приводной головкой, приобретает свободу смещения, по меньшей мере, в первом направлении от оси фундаментного приспособления/трубы/бура, не создавая для них боковую нагрузку и тем самым не перекашивая их. Следовательно, компенсация достигается не в самой стреле и не за счет изменения ее длины, а в устройстве заглубления, точнее на каком-то участке между местом шарнирного соединения на стреле и приводной головкой.

По сравнению с решениями из уровня техники здесь достигаются разные преимущества. Для компенсации ошибок не требуется переустройство строительной машины или ее стрелы, а также более не требуется применение совершенно недостаточных средств управления строительной машиной. Компенсация обеспечивается уже присутствующей дополнительной частью устройства заглубления, его подвеской, при относительно незначительном переоборудовании. Это переоборудование относительно простое, например, по сравнению с регулировкой длины известного гидравлического бурового устройства. Однако прежде всего смещение, если таковое должно приводиться в действие и управляться, может происходить с помощью (гидравлических) приводов и их устройства управления, предусмотренных и без того в современных строительных машинах и предназначенных для вспомогательных орудий. Так, например, управление смещением может производиться оператором самым простым ручным способом.

В другом варианте выполнения место шарнирного соединения может быть выполнено с возможностью смещения относительно приводной головки и во втором направлении, которое перпендикулярно первому. В этом случае могут компенсироваться не только ошибки ориентации в первом направлении, но также и ошибки во втором направлении, в результате чего возможно одновременно компенсировать все наложения ошибок по обоим направлениям.

Поскольку основным источником ошибок при ориентации служит перемещение места шарнирного соединения в продольном направлении стрелы, то первым направлением для свободной подвижности будет предпочтительно продольное направление стрелы.

Особенно просто и конструктивно компактно достигается подвижность в том случае, когда подвеска, известная по устройствам для ввертывания, выполнена в виде карданного шарнира и, иначе, чем в известном уровне техники, по меньшей мере, первая ось шарнира удлинена для обеспечения подвижности в первом направлении таким образом, что первый и второй элементы карданного шарнира выполнены подвижными относительно друг друга по этой оси шарнира.

В этом случае первая ось шарнира будет ориентирована предпочтительно в первом направлении, в сомнительном случае - в продольном направлении стрелы.

Однако более совершенная дополнительная регулировка обеспечивается в том случае, когда и вторая ось карданного шарнира удлиняется таким образом, что второй и третий элементы карданного шарнира располагаются на ней с возможностью смещения относительно друг друга. В этом случае наложением обоих видов подвижности может компенсироваться любое отклонение места шарнирного соединения от оси фундаментного приспособления/трубы/бура, в каком бы то ни было направлении.

Если же речь идет только об обеспечении подвижности места шарнирного соединения, которая необходима для того, чтобы стрела не перекашивала во время своих движений фундаментное приспособление/трубу/бур, то для этого достаточно свободной подвижности карданных шарниров по осям. Наличие привода в этом случае не обязательно.

Конечно, необходимая легкость хода шарниров в тяжелых условиях эксплуатации не всегда может быть обеспечена, вследствие чего уже по одной этой причине оптимально предусмотреть соответствующий привод для перемещения. Кроме того, такой привод может использоваться и для других целей. Так, например, он позволит производить активную коррекцию ориентировки, установку устройства заглубления в ином, нежели вертикальном, направлении или же установку, которая позволит подсоединить лежащее фундаментное приспособление/трубу/бур в этом положении.

В этом случае приведение в действие может обеспечиваться посредством и без того содержащихся в современных строительных машинах, в большинстве случаев, гидравлических приводов для дополнительных механизмов и, следовательно, без конструктивных изменений строительной машины или ее стрелы.

Также привод или приводы могут управляться вручную с помощью связанных с ними устройств управления.

Регулирование или автоматическое управление может производиться в наиболее простом случае с помощью выключателя наклонного положения.

Для того чтобы показать оператору текущее угловое положение устройства заглубления по отношению к фундаментному приспособлению/трубе/буру, на устройстве заглубления может быть предусмотрен инклинометр.

Устройство заглубления может иметь, по меньшей мере, одно ограничение по своему диапазону поворота, которое позволяет привести устройство в соответствующее наклонное положение для присоединения лежащего на земле фундаментного приспособления/трубы/бура по существу в горизонтальном положении или в положении, отклоняющемся от вертикального при заглублении.

Без значительного переоборудования устройство может быть альтернативно или совокупно выполнено для забивки и/или ввертывания фундаментных приспособлений, или труб, и/или для бурения в грунте и/или горных породах. В случае выполнения для бурения в грунте устройство предназначено и для перемещения земляной массы.

Ниже предмет изобретения подробнее поясняется с помощью чертежей, при этом изображено:

фиг.1a - строительная машина с подвешенным на стреле устройством заглубления согласно изобретению, содержащим карданную подвеску с удлиненной первой осью карданного шарнира, приводной головкой и фундаментным приспособлением/трубой/ земляным буром, вид в перспективе;

фиг.1b - подвеска согласно изобретению на фиг.1, детальное изображение;

фиг.2 - строительная машина на фиг.1 с изображением этапов движения стрелы, вид сбоку;

фиг.3а - подвеска на фиг.1a, b и 2, вид сбоку;

фиг.3b - подвеска на фиг.1a, b и 2, при рассмотрении по или против продольного направления стрелы;

фиг.3c - подвеска на фиг.1a, b и 2, вид сверху;

фиг.4а - строительная машина с подвешенным на стреле устройством заглубления согласно изобретению с карданной подвеской и удлиненными первой и второй осями карданного шарнира, с приводной головкой и фундаментным приспособлением/трубой/ земляным буром, вид в перспективе;

фиг.4b - подвеска согласно изобретению на фиг.4а в детальном изображении;

фиг.5а - строительная машина на фиг.1а в положении для присоединения лежащего фундаментного приспособления/трубы/земляного бура;

фиг.5b - деталь на фиг.5а с упором для ограничения диапазона поворота устройства заглубления для присоединения лежащего фундаментного приспособления/ трубы/земляного бура.

На фиг.1а показана в перспективе строительная машина (5) с подвешенным на стреле (4) в месте (7) шарнирного соединения устройством (1) заглубления согласно изобретению, содержащим карданную (13) подвеску (6) с ориентированной в продольном направлении (12) стрелы (4) с удлиненной первой осью (14) карданного шарнира (13), и приводную головку (8) с закрепленным на ней фундаментным приспособлением/трубой/земляным буром (2).

На фиг.1b показано в виде детали на фиг.1а устройство (1) заглубления согласно изобретению, шарнирно соединенное со стрелой (4) в месте (7) шарнирного соединения и содержащее закрепленное на нем фундаментное приспособление/трубу/земляной бур (2), приводную головку (8) и выполненную в виде карданного шарнира (13) с элементами (16, 17, 18) подвеску (6), а также первую и вторую оси (14, 15) карданного шарнира (13), при этом первая ось (14) шарнира, ориентированная в первом направлении (9) перпендикулярно продольной оси (10) фундаментного приспособления/тубы/земляного бура (2), удлинена таким образом, что первый и второй элементы (16, 17) карданного шарнира выполнены с возможностью смещения на ней относительно друг друга для смещения места (7) шарнирного соединения.

На фиг.2 показан вид сбоку на строительную машину (6) согласно фиг.1, содержащую подвешенное на стреле (4) в месте (7) шарнирного соединения устройство (1) заглубления согласно изобретению с приводной головкой (8) и закрепленным на ней, частично ввернутым в грунт (3) фундаментным приспособлением/трубой/земляным буром (2). Подвеска (6) выполнена в виде карданного шарнира (13) с первой и второй осями (14, 15) и первым, вторым и третьим элементами (16, 17, 18) шарнира. Первая ось (14) карданного шарнира (13), проходящая в первом направлении (9), совпадающем с продольным направлением (12) стрелы (4), удлинена. На фигуре показано, в частности, как место (7) шарнирного соединения отклоняется при опускании стрелы (4) во время заглубления фундаментного приспособления/трубы/земляного бура (2) от продольной оси (10) и как это отклонение компенсируется путем смещения первого и второго элементов (16, 17) шарнира встречно друг другу на первой оси (14) карданного шарнира (13) таким образом, что ориентация фундаментного приспособления/трубы/земляного бура (2) сохраняется постоянной.

На фиг.3a-3c изображено устройство (1) заглубления согласно фиг.1a, b и 2 в разных видах. На фиг.3a показан вид сбоку на приводную головку (8) и подвеску (6) в виде карданного шарнира (13) с первой и второй осями (14, 15) и первым, вторым и третьим элементами (16, 17, 18) карданного шарнира (13), а также место (7) шарнирного соединения со стрелой (4). Дополнительно показаны первое направление (9) и упор (19) для ограничения диапазона поворота устройства (1) заглубления, позволяющий привести это устройство в горизонтальное или подобное положение для соединения с лежащим фундаментным приспособлением/трубой/земляным буром.

На фиг.3b показано устройство (1) заглубления с видом в или против продольного направления (12) стрелы (4) с подвеской (6) и приводной головкой (8) с ориентированными в первом и втором направлениях (9, 11) осями (14, 15) шарнира, а также с первым, вторым и третьим элементами (16, 17, 18) шарнира.

На фиг.3c показано устройство (1) заглубления на виде сверху, содержащее приводную головку (8) и подвеску (6) в виде карданного шарнира (13), третий элемент (18) шарнира, ориентированную в первом направлении (9) первую ось (14) карданного шарнира (13) и вторую ось (15) шарнира.

На фиг.4а показана в перспективе строительная машина (5) с подвешенным на стреле (4) в месте (7) шарнирного соединения устройством (1) заглубления согласно изобретению, состоящим из приводной головки (8) и подвески (6), а также содержащим закрепленное на приводной головке (8) фундаментное приспособление/трубу/земляной бур (2). Подвеска (2) выполнена в виде карданного шарнира (13) и содержит первую и вторую удлиненные оси (14, 15) карданного шарнира (13).

На фиг.4b детально показано шарнирно соединенное со стрелой (4) в месте (7) шарнирного соединения устройство (1) заглубления согласно изобретению на фиг.4а, содержащее приводную головку (8) и выполненную в виде карданного шарнира (13) подвеску (6), состоящую из первого, второго и третьего элементов (16, 17, 18) шарнира, расположенных на удлиненных первой и второй осях (14, 15) шарнира с возможностью поворотного движения относительно друг друга, а также расположенных с возможностью продольного смещения относительно друг друга в первом и втором направлениях (9, 11).

На фиг.5а показана строительная машина согласно фиг.1а в положении для присоединения лежащего фундаментного приспособления/трубы/земляного бура (2) с вытянутой в продольном направлении (12) стрелой (4), содержащая расположенное в месте (7) шарнирного соединения устройство (1) заглубления, состоящее из приводной головки (8) и подвески (6) в виде карданного шарнира (13) с элементами (16, 17, 18) и осями (14, 15). Подвеска ориентирована таким образом, что первая (удлиненная) ось (14) шарнира проходит в первом направлении (9), являющемся более или менее вертикальным. В результате приводная головка (8), продольная ось которой проходит перпендикулярно первой оси (14) карданного шарнира, занимает более или менее горизонтальное положение, в результате чего приводная головка может соединяться без труда с расположенным также горизонтально на земле, например, в качестве запасного фундаментным приспособлением/трубой/земляным буром (2).

На фиг.5b показана деталь согласно фиг.5а, а именно стрела (4) с расположенным в месте (7) шарнирного соединения устройством (1) заглубления, состоящим из приводной головки (8) и подвески (6), выполненной в виде карданного шарнира (13) с элементами (16, 17, 18) и осями (14, 15). Подвеска ориентирована таким образом, что первая (удлиненная) ось (14) шарнира проходит в первом направлении (9), проходящем более или менее вертикально. В результате этого приводная головка (8), продольная ось которой располагается перпендикулярно первой оси (14) карданного шарнира (13), занимает более или менее горизонтальное положение, вследствие чего эта головка может без труда соединяться с расположенным горизонтально своей продольной осью (10), лежащим на земле запасным фундаментным приспособлением/трубой/земляным буром (2). Дополнительно на фиг.5b показано простое средство, обеспечивающее такое положение подвески, а именно упор (19), которым ограничивается диапазон поворота устройства заглубления таким образом, что оно будет следовать соответствующим настройкам стрелы.

Такое ограничение диапазона поворота может быть также использовано для приведения устройства заглубления в отклоняющееся от вертикали, наклонное положение заглубления,

Само собой разумеется, что соответствующий результат может быть достигнут также посредством соответствующего управления подвеской (6) с помощью ее приводов и ее устройства управления.

Перечень позиций

1 - устройство (для) заглубления

2 - фундаментное приспособление/труба/земляной бур

3 - грунт

4 - стрела

5 - строительная машина

6 - подвеска

7 - место шарнирного соединения

8 - приводная головка

9 - первое направление

10 - продольная ось фундаментного приспособления/трубы/земляного бура

11 - второе направление

12 - продольное направление стрелы

13 - карданный шарнир

14 - первая ось карданного шарнира

15 - вторая ось карданного шарнира

16 - первый элемент карданного шарнира

17 - второй элемент карданного шарнира

18 - третий элемент карданного шарнира

19 - ограничение диапазона поворота устройства заглубления