专利名称：高效柴油打桩锤及其活塞结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑施工的桩工机械技术领域，尤其涉及柴油打桩锤结构的改进。
背景技术：
在建筑施工的桩工机械中，柴油打桩锤以其构造简单、冲击能量大、操作 维修方便且冷起动性能好的特点，广泛应用于桥梁、堤堰修建、筑路、水利工 程及工业、民用建筑等桩基工程施工中。
目前柴油打桩锤，尤其是导杆式柴油打桩锤，主要包括固定在导杆下端的 活塞、冲击部件缸锤、固定在导杆上端的横梁、横梁上的起落架以及导杆等部 件，其工作原理类似于二冲程柴油机。柴油打桩锤工作时，打桩锤起落架的锤 钩松开，缸锤自由下落，当缸锤降到套住活塞位置时，活塞及其上的活塞环便 将缸锤的气缸腔封闭，这时活塞及气缸间的空气便受到压縮使其压力和温度快 速升高，当压縮到一定程度时，柴油经喷油嘴呈雾化状喷入燃烧室内，雾化燃 料喷入后立即自燃爆炸，爆炸产生的爆发力通过活塞及固定于活塞上的桩帽座 传至桩上，使桩下沉；同时该爆发力也作用于缸锤上使缸锤沿导杆向上跳起， 以准备下一工作循环。
尽管现有的柴油打桩锤在实际施工中具有上述明显的使用优势，但同时也 存在着一些严重不足 一方面现有的柴油打桩锤在施工中遇到软土层时，由于 活塞及桩体沉降速度较快且不易控制，缸锤套及活塞的有效压縮行程大幅度减 少，难以在瞬间形成较高的油气压縮力和压縮温度，导致缸锤压縮腔内的燃料 不能完全燃烧，甚至无法点燃引爆；即使能够起爆工作也会出现极浓的燃烟， 产生较高的油耗，既污染环境，又浪费燃油资源，而且缸锤会越跳越低，打击
无力，直至停止正常工作。因此，柴油打桩锤普遍存在软土层施工中无法正常 工作或根本不起爆的现象，从而长期困扰着桩基施工。另一方面，由于缸锤上 的气缸腔是一开口向下的倒扣杯状凹腔，爆炸弹跳起的缸锤，很难依靠自身弹 跳而将该凹腔中的燃料废气顺利排出并补充入新鲜空气；换言之，缸锤气缸腔 和活塞构成的封闭压縮气腔中总是残留着极高的废气比例，这就直接导致燃油 燃烧不充分，耗油高，工作效率低等缺陷。
发明内容
针对现有技术所存在的上述不足，木发明所要解决的技术问题是提供一种 高效柴油打桩锤，它不仅能保证在软土层中进行可靠施工作业，而且能顺利排 除气缸腔中燃烧废气，并充入新鲜空气。本发明另一个要解决的技术问题是要 提供一种用于上述高效柴油打桩锤的活塞结构。
为了解决上述技术问题，本发明的高效柴油打桩锤，包括活塞、缸锤及导 杆，该导杆固定安装于活塞体上，缸锤可沿导杆往复运动，所述活塞上设置有 喷气嘴。
采用上述结构后，由于在活塞上设置有喷气嘴，当缸锤自由下落而套住活塞 顶端位置时， 一方面随着缸锤的继续下降，封闭气缸腔体积变小，压力升高， 另一方面，喷气嘴同时又向该封闭气缸腔喷入带压空气，共同使封闭气缸腔内 的空气压力和温度快速增高，而迅速地使雾化燃油自燃爆炸，爆炸产生的爆发 力打击桩使桩下沉，即使是在松软的不利土层上进行打桩作业，也能保证柴油 打桩锤可靠地施工作业，有效地拓展了柴油打桩锤的使用范围。又由于在活塞 上设置有喷气嘴，当缸锤下落接近活塞时，喷气嘴喷出的带压空气，不仅彻底 吹除气缸腔中的燃烧废气，而且快速地向燃烧室内补入新鲜空气，具有排气性 能优越，燃料燃烧完全、充分的显著优势，既大大提高了打桩锤的工作效率， 节省了燃油，也避免了腔内积碳以及擦缸卡环等事故的发生，延长了打桩锤的 使用寿命。还由于活塞上设置有喷气嘴，喷气嘴以带压气流吹向下落中的缸锤，
形成一种强制空气对流的外凉放热，缸锤体的散热效果十分理想，冷却速度快， 既减轻了因缸锤过热而引起气缸腔与活塞的相互磨损，提高了气缸活塞的气密 性能，缸锤工作温度的降低还使气缸腔内的空气密度提高，更有利于燃油在缸 内的充分燃烧和打桩锤工作效率的提高。
本发明的进一步实施方式，所述喷气嘴为设有单向阀的的带压吹气嘴。单向 阀喷气嘴结构，有效阻止封闭气缸腔高压气体的外泄，既能向气缸腔喷入带压 空气，又可以阻止气缸腔内高压空气的回流。
本发明的再进一步实施方式，所述活塞的工作端面上至少设置有一喷气嘴， 喷油嘴也设置于活塞的该工作端面上。至少一个喷气嘴及其喷油嘴均设置于活 塞工作端面上，不仅有利于空气向目标件准确喷出，而且具有结构简单、布局 合理的特点。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。 图1是本发明高效柴油打桩锤一种具体实施方式
的结构示意图； 图2是图1所示结构中的活塞结构示意图3是本发明高效柴油打桩锤另一种具体实施方式
的结构示意图；
具体实施例方式
在图1所示的高效柴油打桩锤中，打桩锤包括活塞1和缸锤2，活塞1的 座体上固定连接有两根相互平行的导杆3，两导杆3均采用外径相同的圆柱空 心圆管，缸锤2通过固装其上的滑动轴瓦可往复弹跳地套接于两导杆3上。缸 锤2上的气缸腔套接于活塞1上时，就构成了封闭的气缸腔，以形成燃油燃烧 室。活塞1的底部依次固定连接有桩帽座、桩帽及护桩器。
在活塞1顶部工作面上设有喷气嘴4和喷油嘴5，喷油嘴5位于活塞1的 中心线位置，喷气嘴4则位于喷油嘴5的外侧。喷油嘴5与油管7相连，喷气 嘴4通过压縮空气气管6连向压力气源10，本实施例中的压力气源10采用常
见的空气压縮机。在该空气压縮机出口处的压縮空气气管6上还分别设有截止 阀9和单向节流阀8，以便控制压縮空气的流量、流向及其安全打开与关闭。
图2所示的活塞结构中，在活塞1的底座上设置有两个导杆安装孔(图中 未示出)，该导杆安装孔的中心线均与活塞1的中心线相互平行。在活塞1顶部 的工作面上分别设有喷气嘴4和喷油嘴5;喷气嘴4为设有单向阀的带压吹气 嘴，该喷气嘴4中的单向阀使得压縮空气只能向外喷出，而不能反向回流。
图3是本发明的另一种具体实施结构，该实施例中除喷气嘴4及导杆3数 量及位置与上述实施例不同外，其它结构相同。本实施例中，在活塞1顶部的 工作面上分别设有喷气嘴4和喷油嘴5，喷油嘴5仍位于活塞1的中心线位置， 喷气嘴4有两个且对称地位于喷油嘴5两侧，两喷气嘴4通过气道6并接后连 向压力气源IO。本实施例中，活塞1的底座上固定安装有三根相互平行的导杆 3，该三根导杆3呈等边三角形布置，该结构具有结构稳定、受力合理的特点。
工作时，巻扬机通过起落架将缸锤2吊起，拉动并脱开缸锤锤钩，使缸锤 2在重力作用下自由落下，在此之前空气压缩机预先起动，压缩空气从喷气嘴4 中不断喷出。喷气嘴4喷出的压縮空气吹向下落中的缸锤2的气缸腔，吹除气 缸腔中的燃烧废气并对缸锤2进行冷却。当缸锤2落至并套及活塞1的活塞顶 部位时， 一方面喷气嘴4向封闭的气缸腔继续注入带压空气，以获得较高的初 始气压和升压速度；另一方面，随着缸锤2的下落，封闭腔体积减小，封闭腔 中的空气压力随之增高，该封闭气缸腔中的空气压力和温度快速增高，即使在 软土质中植桩，由于喷气嘴的作用，气缸腔中的压力仍能快速升至燃油燃点。 当封闭气缸腔压力温度达到一定程度时，喷油嘴4将柴油呈雾化状喷入缸内， 雾状柴油与高压高温空气混合而燃烧爆炸，对活塞1产生冲击作用力，使桩下 沉，缸锤2则跳到一定高度重新落下，以便另一工作循环。
在上述的工作过程中，当封闭气缸腔内的空气压力大于喷气嘴4供气压力 时，喷气嘴4中的单向阀自动关闭供气气路。缸锤2爆炸弹跳后气缸腔内的压
力随之迅速下降，来自压力气源10的压縮空气又迅速打开单向阀，喷气嘴继续
向外喷出压縮空气。如此循环往复，直到打桩作业结束。
使用时，还可以根据植桩土质的松软状况，通过单向节流阀而调节压縮空
气压力和供气速度；在硬质土层等具有较好作业条件的施工中，则可以通过截 止阀关闭压力气源，使之停止供气，使用非常方便，能获得最佳的打桩工作效率。
上述仅举出了本发明的一些优选的实施方案，但本发明并不局限于此，在 不违背本发明基本原理的情况下，还可以作出许多的改进和变换。如活塞顶部 工作面上的喷气嘴不限于一个、两个，还可以三个或更多个，喷气嘴甚至可以 和喷油嘴连为一体，压力气源也不限于空气压縮机，还可以是压縮气站等型式， 等等。这些变换和改进均应视为落入本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种高效柴油打桩锤，包括活塞(1)、缸锤(2)及导杆(3)，该导杆(3)固定安装于活塞(1)上，缸锤(2)可沿导杆(3)往复运动，其特征在于所述活塞(1)上设置有喷气嘴(4)。
2、 根据权利要求1所述的高效柴油打桩锤，其特征在于所述喷气嘴(4) 为设有单向阀的带压吹气嘴。
3、 根据权利要求2所述的高效柴油打桩锤，其特征在于所述活塞(1) 的工作端面上至少设置有一喷气嘴(4)，喷油嘴(5)也设置于活塞(1)的 该工作端面上。
4、 根据权利要求1、 2或3所述的高效柴油打桩锤，其特征在于所述 喷气嘴(4)与压力气源(10)相连通。
5、 根据权利要求1、 2或3所述的高效柴油打桩锤，其特征在于所述 活塞(1)座体上固定安装有二或三根相互平行的导杆(3)。
6、 根据权利要求4所述的高效柴油打桩锤，其特征在于所述压力气源 (10)为空气压縮机。
7、 一种用于权利要求1所述的高效柴油打桩锤的活塞结构，包括活塞(O， 其特征在于所述活塞(1)上设置有喷气嘴(4)。
8、 根据权利要求7所述的高效柴油打桩锤的活塞结构，其特征在于所 述喷气嘴(4)为设有单向阀的带压吹气嘴。
9、 根据权利要求8所述的活塞结构，其特征在于所述活塞(1)的工作端面上至少设有一喷气嘴(4)，喷油嘴(5)也设置于活塞(1)的该工作 端面上。
10、 根据权利要求7、 8、 9所述的活塞结构,其特征在于所述喷气嘴 (4)与压力气源相连通。
全文摘要
本发明公开了一种高效柴油打桩锤，它包括活塞、缸锤及导杆，该导杆固定安装于活塞体上，缸锤可沿导杆往复运动，所述活塞上设置有喷气嘴。所述喷气嘴为设有单向阀的带压气嘴。所述活塞的工作端面上至少设置有一喷气嘴，喷油嘴也设置于活塞的该工作端面上。该柴油打桩锤及其活塞结构，不仅能保证打桩锤在软土层等不利土质上进行可靠施工作业，而且能顺利排气缸腔中的燃烧废气，起爆有力，散热条件好，打桩效率得以大幅提高，广泛适用各种规格类型的柴油打桩锤中。
文档编号E02D7/08GK101182714SQ20071019028
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月26日 优先权日2007年11月26日
发明者丁从云, 丁兴元, 彬 冯, 冯亚明, 鹏 朱 申请人:江苏东达工程机械股份有限公司