一种单阀气液式液压打桩锤及方法.pdf

本发明涉及一种单阀气液式液压打桩锤及方法。其技术方案是：包括配油舱、单阀芯二位三通电液换向阀、储气舱、双介质液压缸、三个高压蓄能器、三个低压蓄能器、两个导油钢管、配气舱，当电磁阀控制阀芯体活塞上移时，锤的进油通道与单阀芯二位三通电液换向阀的中心连通，锤的回油通道被阀芯封闭，来自油泵和高压蓄能器的液压油通过导油钢管向下到配气舱进入双介质液压缸的油杆腔，推动液压缸活塞上行，活塞杆拉动液压锤锤芯上行；实现提锤的动作。有益效果是：简化了配油舱的结构设计，使加工更加简单；单阀芯二位三通电液换向阀的设计，利用阀芯位移隔离进油和回油的间隔，保证了两者不会瞬时连通；使锤工作更可靠，维修更方便。

1.  一种单阀气液式液压打桩锤，其特征是：包括配油舱（1）、单阀芯二位三通电液换向阀（2）、储气舱（3）、双介质液压缸（4）、三个高压蓄能器（5）、三个低压蓄能器（6）、两个导油钢管（7）、配气舱（8），其中，单阀芯二位三通电液控制阀（2）的控制阀和盖板安装于配油舱（1）上部，阀芯和阀座安装于配油舱（1）内部；三个高压蓄能器（5）、三个低压蓄能器（6），双介质工作油缸的导油钢管（7）和储气舱（3）安装于配油舱（1）和配气舱（8）之间；在储气舱（3）内，有序排列高压蓄能器（5）、低压蓄能器（6）、导油钢管（7）、双介质液压缸（4），其中高压蓄能器（5）、导油钢管（7）的轴线与储气舱（3）的轴线平行，双介质液压缸（4）的轴线与储气舱（3）的中心轴线重合；高压蓄能器（5）、低压蓄能器（6）、双介质液压缸（4）的上部通过密封件插入配油舱（1）下表面以内，它们的下部同样通过密封件插入配气舱（8）的上表面；所述的储气舱（3）内表面与配油舱（1）下表面、配气舱（8）上表面之间形成一个密封空间。

2.  根据权利要求1所述的单阀气液式液压打桩锤，其特征是：所述的单阀芯二位三通电液换向阀（2）包括阀保护盖（21）、电磁换向阀（22）、阀盖板（23）、阀芯活塞（24）、上阀座固定螺母（25）、上阀座（26）、阀芯（27）、阀座套（28）、下阀座（29）、下阀座固定螺母（210）、在阀芯（27）上设有回油孔（271）、中心导油孔（272）、进油孔（273），阀芯（27）和阀芯活塞（24）构成阀芯体，上阀座固定螺母（25），上阀座（26），下阀座（29），下阀座固定螺母（210），按由下往上顺序，同轴安装在阀座套（28）内构成阀座体；所述的阀芯体下部安装于阀座体内，阀芯体上部安装在阀盖板（23）内，然后将阀座体安装到配油舱（1）内，阀盖板（23），固定在配油舱（1）的上表面上。

3.  根据权利要求1所述的单阀气液式液压打桩锤，其特征是：所述的配油舱（1）的上表面加工有与单芯二位三通电液换向阀（2）配合的阀座孔，配油舱（1）由上到下布置四个配油平面，分别是回油层平面、进油层平面、液压缸油杆腔配油层平面和部件安装层平面，所述的部件安装层包括高压蓄能器5，低压蓄能器6，双介质液压缸4，导油钢管7， 在回油层平面内，低压蓄能器油口连通孔（12）分别与低压蓄能器6的低压蓄能器油出口（11）连通，并与单阀芯二位三通电液换向阀（2）的锤回油通道孔（13）连通；在进油层平面内，高压蓄能器油口连通孔（15）分别与高压蓄能器（5）的高压蓄能器油出口（14）连通，并与单阀芯二位三通电液换向阀（2）的锤进油通道孔（16）连通；在液压缸有杆腔配油层平面内，配油舱（1）上的液压缸油杆腔配油舱进回油通道孔（18）与导油钢管上部连通孔（17）连通，并于配油舱上单芯二位三通电液换向阀（2）的安装孔连通；在部件安装层上加工有沉孔，分别与三个高压蓄能器（5），三个低压蓄能器（6），一个双介质液压缸（4），两个导油钢管（7），满足密封配合要求。

4.  根据权利要求1所述的单阀气液式液压打桩锤，其特征是：所述的储气舱（3）为圆筒形结构，上部和下部均为内法兰分别加工有密封柱面，并通过螺栓与配油舱（1）、储气舱（3）和配气舱（8）连接，形成一个密闭空间，用于储存氮气或压缩空气。

5.  根据权利要求1所述的单阀气液式液压打桩锤，其特征是：所述的双介质液压缸（4）为双介质的工作油缸，在活塞上部无杆腔的工作介质为氮气或压缩空气，下部有杆腔为液压油，无杆腔上部开有圆孔，与储气舱（3）连通。

6.  根据权利要求1所述的单阀气液式液压打桩锤，其特征是：所述的配气舱（8）加工有与蓄能器、双介质液压缸（4）、导油钢管（7）配合的沉孔，配油层面设有的通孔将导油钢管（7）导通，并与双介质液压缸（4）的油杆腔连通，配气层面设有两个通孔，一个将高压蓄能器（5）的气口连通使三个高压蓄能器有相同的充气压力，另一个将低压蓄能器（6）的气口连通，使三个低压蓄能器有相同的充气压力。

7.  根据权利要求1所述的单阀气液式液压打桩锤，其特征是：所述的两个导油钢管（7）上端插入到与之配合的配油舱（1）沉孔内，下端插入到配气舱（8）与之配合的沉孔内，在配气舱（8）将双介质液压缸（4）的有杆腔的液压油引导到配油舱（1）内的单阀芯二位三通电液换向阀（2）的阀芯中心孔内。

8.  一种如权利要求1-7中任一项所述的单阀气液式液压打桩锤的使用方法，其特征是：
（1）在单阀芯二位三通电液换向阀（2）中，阀盖板、阀芯体、阀座体构成一个小型液压缸，阀芯体的上面构成液压缸的活塞部分，阀芯体的下面构成小型液压缸的活塞杆部分，阀盖板构成小型液压缸的缸体部分和后部端盖；阀座体上部构成液压缸的前端盖，阀芯体的下面部分与阀座体的下面部分配合实现二位三通阀的功能；当电磁阀控制阀芯体活塞上移时，锤的进油通道（16）与单阀芯二位三通电液换向阀（2）的中心连通，锤的回油通道（13）被阀芯封闭，来自油泵和高压蓄能器的液压油通过导油钢管（7）向下到配气舱（8）进入双介质液压缸（4）的油杆腔，推动液压缸活塞上行，活塞杆拉动液压锤锤芯上行；实现提锤的动作。

9.  （2）当电磁阀控制阀芯体下移时，锤的回油通道（13）与单阀芯二位三通电液换向阀（2）的中心孔连通，液压缸油杆腔内的液压油通过配气舱（8）的配油层，导油钢管（7）进入配油舱（1）中，单阀芯二位三通电液换向阀（2）的中心孔，然后经锤的回油通道（13），排到低压蓄能器（6）内，以及锤外的油箱内，此时锤的活塞在氮气或压缩空气的作用下，推动活塞杆下行，给重力作用下的锤芯一个附加的推力，同时锤的进油通道被封闭，来自油泵的液压油被储存在高压蓄能器，由此通过控制电磁换向阀的通电和控制单阀芯二位三通电液换向阀（2）的阀芯的上下移动，实现双介质液压缸有杆腔的充油和放油，达到提升液压锤锤芯的提升和下落。

一种单阀气液式液压打桩锤及方法
技术领域
本发明涉及一种液压打桩锤及方法，特别涉及一种单阀气液式液压打桩锤及方法。
背景技术
    目前，液压打桩锤主要分两种形式：全液压式液压打桩锤和气液式液压打桩锤，其中气液式液压打桩锤工作时液压缸活塞上端为压缩氮气或压缩空气，锤芯上升时，低压蓄能器回油，打桩时，液压缸活塞上端压缩氮气或压缩空气，与锤芯重量一起推动锤芯下落，同时强制回油。这种锤目前均采用进油阀和回油阀的方式构成，在大型液压锤中采用两个以上的进油阀和两个以上的回油阀的形式满足液压锤瞬时高压大流量的工作要求。正常工作时，两个阀不能同时打开，但是由于电气控制与阀开关特性的原因，会出现瞬时同时打开的现象，使工作能量有所损失，并且多阀的设计使加工阀座和油路尤其复杂，出现故障时，诊断故障也十分困难。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种单阀气液式液压打桩锤及方法，单阀将进油阀和回油阀的功能整合为一体，避免了进油阀和回油阀同时打开的现象，同时减少阀座的加工数量和管路数量，使加工更容易、工作更可靠。
本发明提到的一种单阀气液式液压打桩锤，包括配油舱（1）、单阀芯二位三通电液换向阀（2）、储气舱（3）、双介质液压缸（4）、三个高压蓄能器（5）、三个低压蓄能器（6）、两个导油钢管（7）、配气舱（8），其中，单阀芯二位三通电液控制阀（2）的控制阀和盖板安装于配油舱（1）上部，阀芯和阀座安装于配油舱（1）内部；三个高压蓄能器（5）、三个低压蓄能器（6），双介质工作油缸的导油钢管（7）和储气舱（3）安装于配油舱（1）和配气舱（8）之间；在储气舱（3）内，有序排列高压蓄能器（5）、低压蓄能器（6）、导油钢管（7）、双介质液压缸（4），其中高压蓄能器（5）、导油钢管（7）的轴线与储气舱（3）的轴线平行，双介质液压缸（4）的轴线与储气舱（3）的中心轴线重合；高压蓄能器（5）、低压蓄能器（6）、双介质液压缸（4）的上部通过密封件插入配油舱（1）下表面以内，它们的下部同样通过密封件插入配气舱（8）的上表面；所述的储气舱（3）内表面与配油舱（1）下表面、配气舱（8）上表面之间形成一个密封空间。
上述的单阀芯二位三通电液换向阀（2）包括阀保护盖（21）、电磁换向阀（22）、阀盖板（23）、阀芯活塞（24）、上阀座固定螺母（25）、上阀座（26）、阀芯（27）、阀座套（28）、下阀座（29）、下阀座固定螺母（210）、在阀芯（27）上设有回油孔（271）、中心导油孔（272）、进油孔（273），阀芯（27）和阀芯活塞（24）构成阀芯体，上阀座固定螺母（25），上阀座（26），下阀座（29），下阀座固定螺母（210），按由下往上顺序，同轴安装在阀座套（28）内构成阀座体；所述的阀芯体下部安装于阀座体内，阀芯体上部安装在阀盖板（23）内，然后将阀座体安装到配油舱（1）内，阀盖板（23），固定在配油舱（1）的上表面上。
上述的配油舱（1）的上表面加工有与单芯二位三通电液换向阀（2）配合的阀座孔，配油舱（1）由上到下布置四个配油平面，分别是回油层平面、进油层平面、液压缸油杆腔配油层平面和部件安装层平面，所述的部件安装层包括高压蓄能器5，低压蓄能器6，双介质液压缸4，导油钢管7， 在回油层平面内，低压蓄能器油口连通孔（12）分别与低压蓄能器6的低压蓄能器油出口（11）连通，并与单阀芯二位三通电液换向阀（2）的锤回油通道孔（13）连通；在进油层平面内，高压蓄能器油口连通孔（15）分别与高压蓄能器（5）的高压蓄能器油出口（14）连通，并与单阀芯二位三通电液换向阀（2）的锤进油通道孔（16）连通；在液压缸有杆腔配油层平面内，配油舱（1）上的液压缸油杆腔配油舱进回油通道孔（18）与导油钢管上部连通孔（17）连通，并于配油舱上单芯二位三通电液换向阀（2）的安装孔连通；在部件安装层上加工有沉孔，分别与三个高压蓄能器（5），三个低压蓄能器（6），一个双介质液压缸（4），两个导油钢管（7），满足密封配合要求。
上述的储气舱（3）为圆筒形结构，上部和下部均为内法兰分别加工有密封柱面，并通过螺栓与配油舱（1）、储气舱（3）和配气舱（8）连接，形成一个密闭空间，用于储存氮气或压缩空气。
上述的双介质液压缸（4）为双介质的工作油缸，在活塞上部无杆腔的工作介质为氮气或压缩空气，下部有杆腔为液压油，无杆腔上部开有圆孔，与储气舱（3）连通。
上述的配气舱（8）加工有与蓄能器、双介质液压缸（4）、导油钢管（7）配合的沉孔，配油层面设有的通孔将导油钢管（7）导通，并与双介质液压缸（4）的油杆腔连通，配气层面设有两个通孔，一个将高压蓄能器（5）的气口连通使三个高压蓄能器有相同的充气压力，另一个将低压蓄能器（6）的气口连通，使三个低压蓄能器有相同的充气压力。
上述的两个导油钢管（7）上端插入到与之配合的配油舱（1）沉孔内，下端插入到配气舱（8）与之配合的沉孔内，在配气舱（8）将双介质液压缸（4）的有杆腔的液压油引导到配油舱（1）内的单阀芯二位三通电液换向阀（2）的阀芯中心孔内。
本发明提到的一种单阀气液式液压打桩锤的使用方法，包括以下步骤：
（1）在单阀芯二位三通电液换向阀（2）中，阀盖板、阀芯体、阀座体构成一个小型液压缸，阀芯体的上面构成液压缸的活塞部分，阀芯体的下面构成小型液压缸的活塞杆部分，阀盖板构成小型液压缸的缸体部分和后部端盖；阀座体上部构成液压缸的前端盖，阀芯体的下面部分与阀座体的下面部分配合实现二位三通阀的功能；当电磁阀控制阀芯体活塞上移时，锤的进油通道（16）与单阀芯二位三通电液换向阀（2）的中心连通，锤的回油通道（13）被阀芯封闭，来自油泵和高压蓄能器的液压油通过导油钢管（7）向下到配气舱（8）进入双介质液压缸（4）的油杆腔，推动液压缸活塞上行，活塞杆拉动液压锤锤芯上行；实现提锤的动作。
（2）当电磁阀控制阀芯体下移时，锤的回油通道（13）与单阀芯二位三通电液换向阀（2）的中心孔连通，液压缸油杆腔内的液压油通过配气舱（8）的配油层，导油钢管（7）进入配油舱（1）中，单阀芯二位三通电液换向阀（2）的中心孔，然后经锤的回油通道（13），排到低压蓄能器（6）内，以及锤外的油箱内，此时锤的活塞在氮气或压缩空气的作用下，推动活塞杆下行，给重力作用下的锤芯一个附加的推力，同时锤的进油通道被封闭，来自油泵的液压油被储存在高压蓄能器，由此通过控制电磁换向阀的通电和控制单阀芯二位三通电液换向阀（2）的阀芯的上下移动，实现双介质液压缸有杆腔的充油和放油，达到提升液压锤锤芯的提升和下落。
本发明的有益效果是：通过采用单阀芯二位三通电液换向阀上下移动过程中利用阀芯结构将进油口和回油口互相封闭，使两者在物理上不能连通，避免了两者连通造成的能量损失；简化了配油舱的结构设计，使加工更加简单；单阀芯二位三通电液换向阀的设计，利用阀芯位移隔离进油和回油的间隔，保证了两者不会瞬时连通；单阀设计减少了工作元件数量使锤工作更可靠，维修更方便。
附图说明
图1为本发明的外形图
图2为本发明的俯视图
图3为本发明的A-A向剖视图
图4为本发明的B-B向剖视图
图5为本发明配气舱俯视图
图6为配油舱回油层剖视图
图7为配油舱进油层剖视图
图8为配油舱油缸油杆腔配油层剖视图
图9为配油舱部件安装层剖视图
图10为配气舱部件安装层剖视图
图11为配气舱配气层剖视图
图12为配气舱配油层剖视图
图13为单阀芯二位三通电液换向阀结构图
上图中：配油舱1、单阀芯二位三通电液换向阀2、储气舱3、双介质液压缸4、高压蓄能器5、低压蓄能器6、导油钢管7、配气舱8，
低压蓄能器油出口11、低压蓄能器油口连通孔12、锤回油通道孔13、高压蓄能器油出口14、高压蓄能器油口连通孔15、锤进油通道孔16、导油钢管上部连通孔17、液压缸油杆腔配油舱进回油通道孔18，
阀保护盖21、电磁换向阀22、阀盖板23、阀芯活塞24、上阀座螺母25、上阀座26、  阀芯27、阀座28、下阀座29、下阀座螺母210，回油孔271、中心导油孔272、进油孔273；
高压蓄能器气出口81、低压蓄能器气出口82、低压蓄能器充气孔83、高压蓄能器充气孔84、导油钢管下部连通孔85、液压缸有杆腔配气舱进回油通道孔86。
具体实施方式
参照附图1-4，本发明提到的一种单阀气液式液压打桩锤，包括配油舱1、单阀芯二位三通电液换向阀2、储气舱3、双介质液压缸4、三个高压蓄能器5、三个低压蓄能器6、两个导油钢管7、配气舱8，其中，单阀芯二位三通电液控制阀2的控制阀和盖板安装于配油舱1上部，阀芯和阀座安装于配油舱1内部；三个高压蓄能器5、三个低压蓄能器6，双介质工作油缸的导油钢管7和储气舱3安装于配油舱1和配气舱8之间；在储气舱3内，有序排列高压蓄能器5、低压蓄能器6、导油钢管7、双介质液压缸4，其中高压蓄能器5、导油钢管7的轴线与储气舱3的轴线平行，双介质液压缸4的轴线与储气舱3的中心轴线重合；高压蓄能器5、低压蓄能器6、双介质液压缸4的上部通过密封件插入配油舱1下表面以内，它们的下部同样通过密封件插入配气舱8的上表面；所述的储气舱3内表面与配油舱1下表面、配气舱8上表面之间形成一个密封空间。
参照附图13，单阀芯二位三通电液换向阀2包括阀保护盖21、电磁换向阀22、阀盖板23、阀芯活塞24、上阀座固定螺母25、上阀座26、阀芯27、阀座套28、下阀座29、下阀座固定螺母210、在阀芯27上设有回油孔271、中心导油孔272、进油孔273，阀芯27和阀芯活塞24构成阀芯体，上阀座固定螺母25，上阀座26，下阀座29，下阀座固定螺母210，按由下往上顺序，同轴安装在阀座套28内构成阀座体；所述的阀芯体下部安装于阀座体内，阀芯体上部安装在阀盖板23内，然后将阀座体安装到配油舱1内，阀盖板23，固定在配油舱1的上表面上。
参照附图6-9，配油舱1的上表面加工有与单芯二位三通电液换向阀2配合的阀座孔，配油舱1由上到下布置四个配油平面，分别是回油层平面、进油层平面、液压缸油杆腔配油层平面和部件安装层平面，所述的部件安装层包括高压蓄能器5，低压蓄能器6，双介质液压缸4，导油钢管7， 在回油层平面内，低压蓄能器油口连通孔12分别与低压蓄能器6的低压蓄能器油出口11连通，并与单阀芯二位三通电液换向阀2的锤回油通道孔13连通；在进油层平面内，高压蓄能器油口连通孔15分别与高压蓄能器5的高压蓄能器油出口14连通，并与单阀芯二位三通电液换向阀2的锤进油通道孔16连通；在液压缸有杆腔配油层平面内，配油舱1上的液压缸油杆腔配油舱进回油通道孔18与导油钢管上部连通孔17连通，并于配油舱上单芯二位三通电液换向阀2的安装孔连通；在部件安装层上加工有沉孔，分别与三个高压蓄能器5，三个低压蓄能器6，一个双介质液压缸4，两个导油钢管7，满足密封配合要求。
另外，储气舱3为圆筒形结构，上部和下部均为内法兰分别加工有密封柱面，并通过螺栓与配油舱1、储气舱3和配气舱8连接，形成一个密闭空间，用于储存氮气或压缩空气。
还有：双介质液压缸4为双介质的工作油缸，在活塞上部无杆腔的工作介质为氮气或压缩空气，下部有杆腔为液压油，无杆腔上部开有圆孔，与储气舱3连通。
参照附图10-12，配气舱8加工有与蓄能器、双介质液压缸4、导油钢管7配合的沉孔，配油层面设有的通孔将导油钢管7导通，并与双介质液压缸4的油杆腔连通，配气层面设有两个通孔，一个将高压蓄能器5的气口连通使三个高压蓄能器有相同的充气压力，另一个将低压蓄能器6的气口连通，使三个低压蓄能器有相同的充气压力。
其中，两个导油钢管7上端插入到与之配合的配油舱1沉孔内，下端插入到配气舱8与之配合的沉孔内，在配气舱8将双介质液压缸4的有杆腔的液压油引导到配油舱1内的单阀芯二位三通电液换向阀2的阀芯中心孔内。
本发明提到的一种单阀气液式液压打桩锤的使用方法，包括以下步骤：
a在单阀芯二位三通电液换向阀2中，阀盖板、阀芯体、阀座体构成一个小型液压缸，阀芯体的上面构成液压缸的活塞部分，阀芯体的下面构成小型液压缸的活塞杆部分，阀盖板构成小型液压缸的缸体部分和后部端盖；阀座体上部构成液压缸的前端盖，阀芯体的下面部分与阀座体的下面部分配合实现二位三通阀的功能；当电磁阀控制阀芯体活塞上移时，锤的进油通道16与单阀芯二位三通电液换向阀2的中心连通，锤的回油通道13被阀芯封闭，来自油泵和高压蓄能器的液压油通过导油钢管7向下到配气舱8进入双介质液压缸4的油杆腔，推动液压缸活塞上行，活塞杆拉动液压锤锤芯上行；实现提锤的动作。
b当电磁阀控制阀芯体下移时，锤的回油通道13与单阀芯二位三通电液换向阀2的中心孔连通，液压缸油杆腔内的液压油通过配气舱8的配油层，导油钢管7进入配油舱1中，单阀芯二位三通电液换向阀2的中心孔，然后经锤的回油通道13，排到低压蓄能器6内，以及锤外的油箱内，此时锤的活塞在氮气或压缩空气的作用下，推动活塞杆下行，给重力作用下的锤芯一个附加的推力，同时锤的进油通道被封闭，来自油泵的液压油被储存在高压蓄能器，由此通过控制电磁换向阀的通电和控制单阀芯二位三通电液换向阀2的阀芯的上下移动，实现双介质液压缸有杆腔的充油和放油，达到提升液压锤锤芯的提升和下落。
本发明提到的单阀气液打桩锤的优点是
单阀芯二位三通电液换向阀上下移动过程中利用阀芯结构将进油口和回油口互相封闭，使两者在物理上不能连通，避免了两者连通造成的能量损失，
单阀的设计使配油舱的设计、制造、安装都简单化，降低了加工难度和加工安装成本，同时使维护简单。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非本发明形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做简单修改、等同变化与修饰，均属本发明技术方案的范围。