Ударное устройство для раздельного погружения составной сваи

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГО ПОГРУЖЕНИЯ СОСТАВНОЙ СВАИ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Калита Роман Олегович Пойта Петр Степанович Пчелин Вячеслав Николаевич Чернюк Владимир Петрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Ударное устройство для раздельного погружения составной сваи с наголовником, выполненной из полого ствола с установленным в его полости с возможностью продольного осевого перемещения сердечником, содержащее корпус с вертикальными направляющими, в которых установлена ударная часть, монтированная между фрикционными роликами, один из которых выполнен с секторным выступом и соединен с приводом вращения, Фиг. 4 76302011.10.30 отличающееся тем, что наголовник сваи выполнен с соосным, открытым снизу и питающимся от гидронасоса по напорной магистрали силовым цилиндром, в котором монтирован с возможностью выдвижения поршень, а устройство снабжено распределителем рабочей жидкости со сливной магистралью, обеспечивающим периодическое нагнетание в цилиндр и слив из него рабочей жидкости, причем диаметр поршня и внутренний диаметр силового цилиндра принимаются из условия их взаимодействия с сердечником и полым стволом сваи соответственно. Полезная модель относится к ударной строительной технике и может быть использована для погружения составных свай забивкой. Известно ударное устройство для раздельного погружения составной сваи, выполненной из полого ствола с установленным в его полости с возможностью продольного осевого перемещения сердечником, содержащее корпус с вертикальными направляющими, в которых установлена ударная часть, расположенная между расположенными под углом к ее продольной оси фрикционными роликами, один из которых соединен с приводом вращения, и выполненная в сечении из четырех частей цилиндра, из которых две диаметрально противолежащие части жестко соединены между собой посредством перемычки и наружных обойм, причем прилегающие части смонтированы с возможностью продольного перемещения относительно друг друга, нижние торцы составных частей цилиндра выполнены с возможностью взаимодействия при нанесении удара с полым стволом сваи, а соединенные перемычкой диаметрально противолежащие части цилиндра снабжены соосным выступом, взаимодействующим при нанесении удара с сердечником составной сваи 1. Известное ударное устройство характеризуется незначительным соотношением масс ударной части и забиваемых частей сваи (так как ударная часть разбита на две примерно равные по массе части, соизмеримые с массами погружаемых частей составной сваи), что определяет низкий КПД нанесения удара, т.е. повышенную энергоемкость погружения свай. Кроме того, отсутствие наголовника повышает вероятность преждевременного разрушения оголовка сваи при ее погружении в грунт. Известно также ударное устройство для погружения сваи с наголовником, содержащее корпус с вертикальными направляющими, в которых установлена ударная часть, расположенная между фрикционными роликами, один из которых выполнен с секторным выступом и соединен с приводом вращения 2. Благодаря снабжению устройства наголовником снижается вероятность преждевременного разрушения оголовка сваи при ее погружении в грунт. Однако известным устройством невозможно погружение составных свай, что ограничивает область применения ударного устройства. Кроме того, известное ударное устройство характеризуется незначительным соотношением масс ударной части и забиваемой сваи (масса ударной части примерно равна массе сваи), что определяет низкий КПД нанесения удара, т.е. повышенную энергоемкость погружения свай. Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в том,чтобы обеспечить возможность погружения составных свай и снизить энергоемкость погружения составных свай за счет увеличения соотношения масс ударной части и погружаемого полого ствола или сердечника составной сваи, т.е. увеличения КПД наносимых ударов. 2 76302011.10.30 Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном ударном устройстве для раздельного погружения составной сваи с наголовником, выполненной из полого ствола с установленным в его полости с возможностью продольного осевого перемещения сердечником, содержащем корпус с вертикальными направляющими, в которых установлена ударная часть, монтированная между фрикционными роликами, один из которых выполнен с секторным выступом и соединен с приводом вращения, наголовник сваи выполнен с соосным, открытым снизу и питающимся от гидронасоса по напорной магистрали силовым цилиндром, в котором монтирован с возможностью выдвижения поршень. Причем устройство снабжено распределителем рабочей жидкости со сливной магистралью, обеспечивающим периодическое нагнетание в цилиндр и слив из него рабочей жидкости, а диаметр поршня и внутренний диаметр силового цилиндра принимаются из условия их взаимодействия с сердечником и полым стволом сваи соответственно. Благодаря выполнению наголовника сваи с соосным, открытым снизу и питающимся от гидронасоса по напорной магистрали силовым цилиндром, в котором монтирован с возможностью выдвижения поршень, снабжению устройства распределителем рабочей жидкости со сливной магистралью, обеспечивающим периодическое нагнетание в цилиндр и слив из него рабочей жидкости, а также назначению диаметра поршня и внутреннего диаметра силового цилиндра из условия их взаимодействия с сердечником и полым стволом сваи соответственно обеспечивается возможность погружения составных свай со снижением энергоемкости погружения за счет увеличения примерно в два раза соотношения масс ударной части и погружаемой части составной сваи (благодаря нанесению удара всей ударной частью по одной из составных частей сваи) и, тем самым, КПД наносимых ударов. Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено ударное устройство в начальный момент в разрезе на фиг. 2 - узел А на фиг. 1 на фиг. 3 - ударное устройство в момент подъема ударной части и выдвижения поршня в разрезе на фиг. 4 - то же, в момент погружения сердечника составной сваи в разрезе фиг. 5 - узел Б на фиг. 4 на фиг. 6 ударное устройство в момент втягивания поршня в разрезе на фиг. 7 - узел В на фиг. 6. Обозначения 1 - составная свая 2 - полый ствол 3 - сердечник 4 - вертикальные направляющие 5 - ударная часть 6 - наголовник 7 - опорный фрикционный ролик 8 - приводной фрикционный ролик 9 - радиальный секторный выступ 10 - гидронасос 11 - напорная магистраль 12 - силовой цилиндр 13 - поршень 14 - кольцевой уступ 15 - кольцевой упор 16 - сливная магистраль 17 - трехходовой кран 18 - одноходовой кран 19 - обводная магистраль 20 - упоры 21, 22, 23 - пускатели 24 - емкость для рабочей жидкости. Устройство предназначено для погружения составной сваи 1, выполненной из полого ствола 2 с установленным в его полости с возможностью продольного осевого перемещения сердечником 3 (фиг. 1, 3, 4, 6). Нижний торец сваи 1 выполнен заостренным. Ударное устройство состоит из корпуса с вертикальными направляющими 4, в которых установлена с возможностью продольного перемещения ударная часть 5. На оголовок сваи 1 надет наголовник 6 (фиг. 1, 3, 4, 6). На корпусе ударного устройства закреплен механизм подъема ударной части 5 в виде диаметрально расположенных относительно ударной части 5 опорного 7 и приводного 8 фрикционных роликов, причем приводной ролик 8 выполнен с радиальным секторным выступом 9 и соединен с приводом вращения (фиг. 1, 3, 4, 6). Наголовник 6 сваи 1 выполнен с соосным, открытым снизу и питающимся от гидронасоса 10 по напорной магистрали 11 силовым цилиндром 12, в котором монтирован с возможностью выдвижения поршень 13 с кольцевым уступом 14, упирающимся при максимальном выдвижении поршня 13 в кольцевой упор 15 наголовника 6 (фиг. 1-7). Устройство снабжено распределителем рабочей жидкости с напорной 11 и сливной 16 магистралями, обеспечивающим периодическое нагнетание в цилиндр 12 и слив из него 3 76302011.10.30 рабочей жидкости, причем диаметр поршня 13 и внутренний диаметр силового цилиндра 12 принимаются из условия их взаимодействия с сердечником 3 и полым стволом 2 сваи 1 соответственно. Распределитель рабочей жидкости состоит из установленных на напорной магистрали двух трехходовых кранов 17, размещенных за гидронасосом 10, и одноходового крана 18,размещенного перед гидронасосом 10. Верхний кран 17 соединен посредством обводной магистрали 19 с участком напорной магистрали 11, расположенным между гидронасосом 10 и краном 18, а нижний кран 17 - со сливной магистралью 16. Для упрощения подачи рабочей жидкости в цилиндр 12 поршень 13 в верхней части оборудован упорами 20, взаимодействующими в крайнем верхнем положении поршня 13 с дном цилиндра 12. Для автоматической подачи и слива рабочей жидкости в цилиндр 12 и из него соответственно наголовник 6 может быть снабжен тремя пускателями первый 21 установлен на дне цилиндра 12 и взаимодействует с одним из упоров 21 второй 22 (двойного действия) установлен в нижней части цилиндра 12 и взаимодействует с кольцевым уступом 14 поршня 13 и оголовком полого ствола 2 третий 23 установлен в торце наголовника 6 и взаимодействует с оголовком полого ствола 2. Слив и забор рабочей жидкости производится из емкости 24. Ударное устройство работает следующим образом. Над точкой погружения устанавливается составная свая 1, на оголовок которой надевается наголовник 6. В начальный момент поршень 13 находится в крайнем верхнем положении, оголовки сердечника 3 и полого ствола 2 - в одном уровне, пускатели 21, 22, 23 в полном рабочем положении, а краны 17, 18 обеспечивают прямое сообщение напорной магистрали 11 с емкостью 24 и цилиндром 12 через гидронасос 10 (фиг. 1, 2). При этом включается гидронасос 10 и в цилиндр 12 подается рабочая жидкость, благодаря чему поршень 13 выдвигается из цилиндра 12, с параллельным выключением пускателей 21, 23 и взаимодействующей с оголовком полого ствола 2 части пускателя 22, до упора уступа 14 в кольцевой упор 15, после чего включается часть пускателя 22 за счет его взаимодействия с уступом 14 (фиг. 3). Параллельно с выдвижением поршня 13 поднимаются вверх относительно сваи 1 цилиндр 12 и ударная часть 5. При выключенных пускателях 21, 23 и взаимодействующей с оголовком полого ствола 2 части пускателя 22 в момент включения части пускателя 22, взаимодействующего с уступом 14, производится отключение гидронасоса 10 и верхним трехходовым краном 17 запирается напорная магистраль 11 (фиг. 5). Подъем ударной части 5 происходит при ее контакте с секторным выступом 9 приводного фрикционного постоянно вращающегося ролика 8 за счет сил трения между ударной частью 5 и опорным 7 и приводным 8 фрикционными роликами (фиг. 3). После выхода из зацепления с ударной частью 5 секторного выступа 9 приводного ролика 8 ударная часть 5 падает вниз, нанося удар по наголовнику 6, при этом удар передается через цилиндр 12, рабочую жидкость в цилиндре 12 и поршень 13 на сердечник 3,который погружается в грунт (фиг. 4, 5). Погружение сердечника 3 производится до упора нижнего торца цилиндра 12 в оголовок полого ствола 2, при этом полностью включаются пускатели 22, 23. В момент полного включения пускателей 22, 23 верхний кран 17 соединяет напорную магистраль 11 с обводной магистралью 19, нижний кран 17 - напорную 11 и сливную 16 магистрали, кран 18 отключает напорную магистраль 11 от емкости 24 и включается гидронасос 10, при этом рабочая жидкость из цилиндра 12 откачивается (сливается) в емкость 24 с параллельным втягиванием поршня 13 в цилиндр 12 и выключается часть пускателя 22, взаимодействующего с уступом 14. Втягивание поршня 13 осуществляется до контакта упоров 20 с дном цилиндра 12 и включения пускателя 21, после чего производится отключение гидронасоса 10 и запирается напорная магистраль 11 верхним краном 17 (фиг. 5). 4 76302011.10.30 При дальнейшем нанесении ударов происходит погружение в грунт только полого ствола 2 сваи 1 вследствие передачи ударных нагрузок через цилиндр 12 на оголовок полого ствола 2. Погружение в грунт полого ствола 2 сваи 1 осуществляется до упора поршня 13 в оголовок сердечника 3 и полного включения всех пускателей 21, 22, 23, при этом устройство приводится в первоначальное положение (фиг. 1, 2), и далее повторяется новый цикл его работы. После погружения полого ствола 2 на проектную отметку и максимального выдвижения из него сердечника 3 снимается наголовник 6 и сердечник 3 погружается на проектную отметку посредством нанесения ударов по установленному на сердечник переходнику (на фигурах не показано). При погружении обычных свай достаточно заменить наголовник 6 с выдвижным поршнем 13 на обычный наголовник. Благодаря выполнению наголовника сваи с соосным, открытым снизу и питающимся от гидронасоса по напорной магистрали силовым цилиндром, в котором монтирован с возможностью выдвижения поршень, снабжению устройства распределителем рабочей жидкости со сливной магистралью, обеспечивающим периодическое нагнетание в цилиндр и слив из него рабочей жидкости, а также назначению диаметра поршня и внутреннего диаметра силового цилиндра из условия их взаимодействия с сердечником и полым стволом сваи соответственно, обеспечивается возможность погружения составных свай со снижением энергоемкости погружения за счет увеличения примерно в два раза соотношения масс ударной части и погружаемой части составной сваи (благодаря нанесению удара всей ударной частью по одной из составных частей сваи) и, тем самым, КПД наносимых ударов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6