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：
本实用新型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。
技术背景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缩力和压縮温度，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。 实用新型内容针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型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。本实用新型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，本实用新型的高效柴油打桩锤，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。本实用新型用于上述高效柴油打桩锤的活塞结构，包括活塞，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。本实用新型的进一步实施方式，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。本实用新型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。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。图1是本实用新型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；图3是本实用新型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是本实用新型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，在此之前空气压縮机预先起动，压縮空气从喷气嘴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。上述仅举出了本实用新型的一些优选的实施方案，但本实用新型并不局限 于此，在不违背本实用新型基本原理的情况下，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实用新型的保护范围内。
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(l)， 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或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。
专利摘要本实用新型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E02D7/08GK201169772SQ20072004181
公开日2008年12月24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