專利名稱：采用預(yù)加載落錘的打樁系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將細(xì)長(zhǎng)部件插入到地面中的方法和設(shè)備，并且更具體地說，涉及 落錘，這些落錘通過使錘升起和落下產(chǎn)生打樁力，以將驅(qū)動(dòng)力施加到樁的頂部上。
背景技術(shù)：
對(duì)于一些施工項(xiàng)目，諸如樁、錨部件、沉箱、及用于插入排水板材料的心軸之類的 細(xì)長(zhǎng)部件必須置入到地面中。熟知的是，這樣的剛性部件可能常常被打入地面中，而沒有先 前的挖掘。術(shù)語“樁”將在這里用于指典型地打入到地面中的細(xì)長(zhǎng)剛性部件。用于打樁的一種系統(tǒng)習(xí)慣上稱作柴油打樁機(jī)。柴油打樁機(jī)采用浮動(dòng)夯錘部件，該 浮動(dòng)夯錘部件既起用于打樁的夯錘的作用，又起用于壓縮柴油燃料的活塞的作用。柴油燃 料隨著夯錘部件降落而被注入到夯錘部件下方的燃料室中。下落的夯錘部件嚙合樁盔部 件，該樁盔部件將夯錘部件的載荷轉(zhuǎn)移到樁上以進(jìn)行打樁。同時(shí)，柴油燃料點(diǎn)燃，沿相反方 向給夯錘部件和樁盔部件施加作用力。樁盔部件進(jìn)一步打樁，而夯錘部件開始新的燃燒循 環(huán)。另一種這樣的系統(tǒng)是落錘，該落錘使錘重復(fù)地提升和降落到樁的上端上，以將樁打入地 面中。柴油打樁機(jī)與類似構(gòu)造的外部燃燒錘相比，似乎表現(xiàn)出較少的關(guān)于混凝土樁和打 樁樁盔中的張力裂縫的問題。本申請(qǐng)人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，柴油打樁機(jī)的燃燒室在錘沖擊之前對(duì) 系統(tǒng)預(yù)加載，并且這種預(yù)加載可以解釋與柴油打樁機(jī)相關(guān)的混凝土樁中的張力裂縫的減 少。因而存在對(duì)改進(jìn)的落錘的需要，該改進(jìn)的落錘在被打擊的樁中引起與由柴油打樁 機(jī)引起的應(yīng)力相似的應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以實(shí)施成一種用于打樁的打樁系統(tǒng)，該打樁系統(tǒng)包括外殼組件、錘、樁盔 部件、及提升系統(tǒng)。外殼組件限定驅(qū)動(dòng)軸線(driveaxi)、主腔室及多個(gè)通氣口，這些通氣口 允許流體流入和流出主腔室。至少一個(gè)通氣口布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第一通氣位置處，并且 至少一個(gè)通氣口布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第二通氣位置處。第二通氣位置沿驅(qū)動(dòng)軸線與第一通 氣位置間隔開。錘被支撐在主腔室內(nèi)用于相對(duì)于外殼組件在上部位置與下部位置之間運(yùn) 動(dòng)。第一通氣位置和第二通氣位置位于上部位置和下部位置之間。樁盔部件由外殼組件支 撐用于相對(duì)于外殼組件在第一位置與第二位置之間運(yùn)動(dòng)。提升系統(tǒng)在每個(gè)循環(huán)期間將錘從 下部位置移位到上部位置。當(dāng)錘降落并且在第一通氣位置上方時(shí)，周圍空氣從主腔室流過 在第一通氣位置和第二通氣位置處形成的通氣口。當(dāng)錘降落并且在第一通氣位置下方且在 第二通氣位置上方時(shí)，周圍空氣從主腔室流過在第二通氣位置處形成的通氣口。當(dāng)錘降落 并且在第二通氣位置下方時(shí)，在主腔室內(nèi)的空氣被壓縮，以在錘與樁盔部件之間接觸之前 對(duì)樁盔部件預(yù)加載。本發(fā)明也可以實(shí)施成一種打樁的方法，該方法包括如下步驟。提供限定驅(qū)動(dòng)軸線
5和主腔室的外殼組件。至少一個(gè)通氣口形成在外殼中在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第一通氣位置處。至 少一個(gè)通氣口形成在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第二通氣位置處。第二通氣位置沿驅(qū)動(dòng)軸線與第一通氣 位置間隔開。錘至少部分地支撐在主腔室內(nèi)用于相對(duì)于外殼組件在上部位置與下部位置之 間運(yùn)動(dòng)；第一通氣位置和第二通氣位置位于上部位置和下部位置之間。支撐樁盔部件，用于 相對(duì)于外殼組件在第一位置與第二位置之間運(yùn)動(dòng)。在每個(gè)循環(huán)期間將錘從下部位置移位到 上部位置。當(dāng)錘正在向下運(yùn)動(dòng)并且在第一通氣位置上方時(shí)，使周圍空氣從主腔室流過在第一 通氣位置和第二通氣位置處形成的通氣口。當(dāng)錘正在向下運(yùn)動(dòng)并且在第一通氣位置下方且 在第二通氣位置上方時(shí)，使周圍空氣從主腔室流過在第二通氣位置處形成的通氣口。當(dāng)錘 在第二通氣位置下方時(shí)，壓縮在主腔室內(nèi)錘下方的空氣，以在錘與樁盔部件之間接觸之前 對(duì)樁盔部件預(yù)加載。本發(fā)明也可以實(shí)施成一種用于打樁的打樁系統(tǒng)，該打樁系統(tǒng)包括外殼組件，該外 殼組件限定驅(qū)動(dòng)軸線、主腔室及多個(gè)通氣口，這些通氣口允許流體流入和流出主腔室。至 少一個(gè)通氣口布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第一通氣位置處。至少一個(gè)通氣口布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線 的第二通氣位置處；第二通氣位置沿驅(qū)動(dòng)軸線與第一通氣位置間隔開。多個(gè)孔塞中的至 少一個(gè)孔塞與通氣口中的至少一個(gè)通氣口相嚙合，以得到期望的壓縮分布(compression profile)。錘被支撐在主腔室內(nèi)，用于相對(duì)于外殼組件在上部位置與下部位置之間運(yùn)動(dòng) ’第 一通氣位置和第二通氣位置位于上部位置和下部位置之間。樁盔部件由外殼組件支撐，用 于相對(duì)于外殼組件在第一位置與第二位置之間運(yùn)動(dòng)。提升系統(tǒng)在每個(gè)循環(huán)期間將錘從下部 位置移位到上部位置。當(dāng)錘降落并且在第一通氣位置上方時(shí)，周圍空氣根據(jù)壓縮分布從主腔室流過在第 一通氣位置和第二通氣位置處形成的通氣口。當(dāng)錘降落并且在第一通氣位置下方且在第二 通氣位置上方時(shí)，周圍空氣根據(jù)壓縮分布從主腔室流過在第二通氣位置處形成的通氣口。 當(dāng)錘降落并且在第二通氣位置下方時(shí)，根據(jù)壓縮分布，在主腔室內(nèi)的空氣被壓縮，以在錘與 樁盔部件之間接觸之前對(duì)樁盔部件預(yù)加載。


圖1是本發(fā)明的打樁系統(tǒng)的示例外殼組件的一定程度示意的剖視圖；圖2是本發(fā)明的樁外殼組件的示例錘組件的一定程度示意的剖視圖；圖3是本發(fā)明的打樁系統(tǒng)的示例錘砧組件的正視圖；圖4是本發(fā)明的打樁系統(tǒng)的示例樁盔的剖視圖；圖5A-5H是本發(fā)明的示例打樁系統(tǒng)的一定程度示意圖，表明示例操作循環(huán)；及圖6A和6B是表明液壓系統(tǒng)的第一操作模式和第二操作模式的示意圖，該液壓系 統(tǒng)可以用作本發(fā)明的打樁系統(tǒng)的一部分。
具體實(shí)施例方式初始轉(zhuǎn)到附圖，在圖5A-5H中描繪的是打樁系統(tǒng)20，該打樁系統(tǒng)20按照本發(fā)明的 原理建造，并且體現(xiàn)本發(fā)明的原理。如圖5A-5H所示，打樁系統(tǒng)20構(gòu)造成打擊樁22。示例 的打樁系統(tǒng)20包括外殼組件30(圖1)、錘組件32(圖幻、錘砧組件34(圖幻、及樁盔組件36 (圖 4)。圖5A表明，打樁系統(tǒng)20限定驅(qū)動(dòng)軸線A (也表示在圖1中)，并且驅(qū)動(dòng)軸線A與由 樁22限定的樁軸線B對(duì)準(zhǔn)。圖1表明，外殼組件30限定主腔室38 ；而圖5A還表明，外殼 組件30支撐主腔室38內(nèi)的錘組件32。錘砧組件34部分地布置在主腔室38內(nèi)，并因而由 外殼組件30支撐。樁盔組件36布置在樁22的頂部上，并且適于嚙合錘砧組件34。錘組件 32、錘砧組件34、樁盔組件36、及樁22都能夠相對(duì)于外殼組件30沿驅(qū)動(dòng)軸線A運(yùn)動(dòng)。如或許在圖1中最清楚表示的那樣，至少一個(gè)通氣口 40布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線A的多 個(gè)(兩個(gè)或更多個(gè))間隔開的通氣位置中。圖1也表示，外殼組件30還包括多個(gè)通氣孔塞 42，這些通氣孔塞42可以用于封閉通氣口 40中的任一個(gè)通氣口。示例的通氣口 40是在外 殼組件30中形成的螺紋孔。示例的通氣孔塞42加工有螺紋，以與螺紋通氣口 40相配合。 將通氣孔塞42之一擰到通氣口 40之一中，基本上防止諸如空氣之類的流體流過被堵塞的 通氣口 40。圖1表明，示例的外殼組件30的通氣口 40布置或形成在第一通氣位置50、第二通 氣位置52、第三通氣位置M、第四通氣位置56、及第五通氣位置58處；這些通氣位置50-58 沿驅(qū)動(dòng)軸線A彼此間隔開。典型地，多個(gè)通氣口 40在通氣位置50-58中的每一個(gè)通氣位置 處繞外殼組件30的圓周成角度地間隔開。相應(yīng)地，如下面將更詳細(xì)描述的那樣，可使用通氣口 40和孔塞42以控制流體，并 且具體地說空氣，流入和流出由外殼組件30限定的主腔室38。通過在不同的軸向間隔開的 通氣位置處控制流體流入和流出主腔室38，打樁系統(tǒng)20允許操作人員改變施加在錘砧組 件34、樁盔組件36、及樁22上的預(yù)打擊載荷。在操作期間，打樁系統(tǒng)20貫穿操作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，如現(xiàn)在參照?qǐng)D5A-5H將描述的那樣。 當(dāng)操作時(shí)，打樁系統(tǒng)20的驅(qū)動(dòng)軸線A典型地是大體豎直的，但依據(jù)被打擊的具體樁的性質(zhì) 和用途，可以相對(duì)于豎線稍微傾斜或成角度。在下面的討論中，驅(qū)動(dòng)軸線A將認(rèn)為是大體直 立或豎直的，并且任何方向術(shù)語應(yīng)該是在如描繪和描述的大體豎直或直立的驅(qū)動(dòng)軸線A的 上下文中進(jìn)行閱讀。在預(yù)降落模式下，錘組件32相對(duì)于外殼組件30處于升起位置。當(dāng)打樁系統(tǒng)20在 預(yù)降落模式下時(shí)，錘砧組件；34相對(duì)于外殼組件30處于預(yù)打擊位置。當(dāng)打樁系統(tǒng)20在自由降落模式下時(shí)，錘組件32從升起位置(圖5A)降落到第一 中間位置(圖5B)。在錘組件32從升起位置降落到第一中間位置的同時(shí)，在錘組件32下方 的空氣自由地流出在外殼組件30中形成的未堵塞的通氣口 40中的一個(gè)或多個(gè)通氣口。如 以上描述的那樣，空氣將不流出由通氣孔塞42之一堵塞的任何通氣口 40。當(dāng)錘組件32在第一中間位置上方時(shí)，空氣能夠流出全部未堵塞的通氣口 40。當(dāng)系 統(tǒng)20在自由降落模式下時(shí)，在預(yù)壓縮模式下未覆蓋和未堵塞的開口 40的累計(jì)橫截面面積 處于最大值。操作人員將典型地留下足夠的未堵塞的通氣口 40，使得錘組件32自由降落。 術(shù)語“自由降落”因而在這里用于指，由在錘組件32下方的諸如空氣之類的流體對(duì)錘組件 32的向下運(yùn)動(dòng)的阻力是可忽略的情形。因此，在自由降落模式下，在主腔室38內(nèi)錘組件32 下方的空氣的壓縮是可忽略的?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5C，描繪在預(yù)壓縮模式下的打樁系統(tǒng)20，在該預(yù)壓縮模式下，在主腔 室38內(nèi)錘組件32下方的空氣的壓力開始增加。在預(yù)壓縮模式下，錘組件32阻止空氣通過未堵塞的通氣口 40中的一個(gè)或多個(gè)通氣口。然而，至少一些通氣口 40仍然未覆蓋和未堵 塞，所以在主腔室38內(nèi)錘組件32下方的空氣能夠穿過任何這樣的未覆蓋和未堵塞的通氣 口流出主腔室38，但這樣的流動(dòng)與自由降落模式相比受到限制。未堵塞但覆蓋的通氣口在 圖中使用附圖標(biāo)記40'標(biāo)識(shí)。在預(yù)壓縮模式下未覆蓋和未堵塞的通氣口的累計(jì)橫截面面積小于在自由降落模 式下未堵塞通氣口的橫截面面積。在預(yù)壓縮模式下，在錘組件32內(nèi)諸如空氣之類的流體開 始?jí)嚎s，因?yàn)榇┻^通氣口 40的流動(dòng)受到限制。相應(yīng)地，在預(yù)壓縮模式下，在主腔室38內(nèi)錘 組件32下方的壓力增加，使錘砧組件34和樁盔組件36向樁22運(yùn)動(dòng)。隨著錘組件32在預(yù)壓縮模式下在圖5B和5D中描繪的位置之間運(yùn)動(dòng)，流體可以通 過的通氣口 40的累計(jì)橫截面面積逐漸減小。隨著錘組件32繼續(xù)降落，打樁系統(tǒng)20進(jìn)入壓縮模式，如圖5D中所示。在壓縮模 式下，錘組件32通過并因而覆蓋全部未堵塞的通氣口 40，防止空氣通過通氣口 40中的任何 通氣口流出主腔室38。相應(yīng)地，在壓縮模式下，在主腔室38內(nèi)錘組件32下方的流體只能壓 縮，從而顯著地增加在主腔室38的這部分內(nèi)的壓力。在主腔室38內(nèi)錘組件32下方的增加 的壓力使錘砧組件34和樁盔組件36向樁22運(yùn)動(dòng)并且緊壓樁22。錘組件32繼續(xù)降落，最終完全壓縮在主腔室38內(nèi)錘組件32下方的空氣并且撞擊 錘砧組件34，如圖5E中所示。當(dāng)錘組件32開始與錘砧組件34相接觸時(shí)，打樁系統(tǒng)20進(jìn)入 驅(qū)動(dòng)模式。到錘組件32撞擊錘砧組件34的時(shí)候，在主腔室38內(nèi)的壓縮流體已經(jīng)完全使錘 砧組件34抵靠樁盔組件36壓緊和使樁盔組件36抵靠樁22壓緊。在驅(qū)動(dòng)模式下錘組件32的繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)通過錘砧組件34和樁盔組件36轉(zhuǎn)移到 樁22，從而使樁22移位，如通過圖5E和5F的比較表示的那樣。錘砧組件34在驅(qū)動(dòng)模式開 始時(shí)相對(duì)于外殼組件30處于上部位置(圖5E)，并且在驅(qū)動(dòng)模式結(jié)束時(shí)相對(duì)于外殼組件30 處于下部位置(圖5F)。如圖5G和5H所示，打樁系統(tǒng)20接下來進(jìn)入返回模式，在該返回模式下，錘組件32 相對(duì)于外殼組件30返回到預(yù)降落模式。隨著錘組件32升起，錘砧組件34從下部位置運(yùn)動(dòng) 到上部位置，如圖5G所示。在圖5H中，打樁系統(tǒng)20被描繪成處于與圖5A中描繪的相同的 預(yù)降落模式，除了打樁系統(tǒng)20貼靠在其上的樁22已經(jīng)向下移位之外。壓縮模式的使用將錘砧組件34和樁盔組件36與樁22對(duì)準(zhǔn)，并且也在錘組件32 撞擊錘砧組件34之前，也幾乎去除在這些不同元件之間的全部游隙或溢出(slop)。當(dāng)錘組 件32最終撞擊錘砧組件34時(shí)，噪聲減小。而且，因?yàn)轵?qū)動(dòng)力按減小諧振振動(dòng)和在形成樁盔 組件36和樁22的材料內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力的方式，被施加到樁盔組件36和樁22上，因此對(duì)于樁 盔組件36和樁22的損害也減小。預(yù)壓縮模式的使用允許操作人員對(duì)于具體樁類型和土壤條件，調(diào)整或調(diào)節(jié)打樁系 統(tǒng)20。并且使用提供的位于不同通氣位置50-58的通氣口 40和通氣孔塞42，向操作人員 提供調(diào)整或調(diào)節(jié)打樁系統(tǒng)20的顯著較大的靈活性。操作人員因而對(duì)于具體操作條件集，通 過選擇將被堵塞或?qū)⒈３治炊氯耐饪?40的數(shù)量和位置，產(chǎn)生期望的壓縮分布。期望的 壓縮分布可由操作人員在現(xiàn)場(chǎng)按經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)建，或者可預(yù)先計(jì)算?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1_5、6A、及6B，將更詳細(xì)地解釋示例的打樁系統(tǒng)20的構(gòu)造和操作的細(xì) 節(jié)。如圖1所示，外殼組件30包括第一段60、第二段62、第三段64、缸組件66、及支撐板68。第一段60和第二段62接合在一起，以限定主腔室38。第三段64通過支撐板68接合 到第二段62上，以限定液壓腔室70。支撐板68支撐部分地在主腔室38內(nèi)和部分地在液壓 腔室70內(nèi)的缸組件66。缸組件66包括同軸支撐的外部缸72和內(nèi)部缸74，以限定外部腔室76和活塞腔 室78。外部缸72限定桿端口 80和入口端口 82。內(nèi)部缸74限定桿端口 84、入口端口 86、 及排出端口 88。密封部件90布置在由外部缸72限定的桿端口 80處。第一外殼段60限定通氣口 40和錘砧端口 92。一個(gè)或多個(gè)單向閥94布置在外殼組件30中主腔室38的底部處。單向閥94當(dāng)打 樁系統(tǒng)20處在壓縮模式下時(shí)防止空氣離開主腔室38，但當(dāng)打樁系統(tǒng)20處在返回模式下時(shí) 允許空氣被抽吸到主腔室38中?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述示例的錘組件32。示例的錘組件32包括錘部 件120、活塞部件122、活塞桿(piston shaft) 124、第一組環(huán)密封件126、及活塞密封件128。 錘部件120限定外表面130和內(nèi)表面132。內(nèi)表面132限定缸空腔136。第一組環(huán)密封件 126布置在錘部件120上，而活塞密封件1 布置在活塞部件122上。如圖3所示，示例的錘砧組件34包括錘砧部件140，該錘砧部件140限定內(nèi)部部分 142、外部部分144、及橋接部分146。第二組環(huán)密封件148布置在內(nèi)部部分142上。圖4表明示例的樁盔組件36包括樁盔部件150，該樁盔部件150具有板部分152、 裙部分154、及凸緣部分156。裙部分巧4構(gòu)造成接納樁22的上端，而凸緣部分156適于接 納錘砧部件140的外部部分144。圖1還表明由外殼組件30的第三段64限定的液壓腔室70包含液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的 元件，如下面將更詳細(xì)描述的那樣。如由圖5A-5H表示的那樣，外殼組件30支撐錘組件32，使得錘部件120處在主腔 室38內(nèi)并且活塞部件122處在由內(nèi)部缸74限定的活塞腔室78內(nèi)。如或許在圖5B中最清 楚表示的那樣，活塞部件122將活塞腔室78劃分成驅(qū)動(dòng)部分170和排出部分172?；钊考?22和缸組件66因而形成能夠使錘組件32移位的液壓致動(dòng)器174。為 了升起錘組件32，迫使流體穿過由外部缸72限定的入口端口 82進(jìn)入環(huán)形外部腔室76中。 流過外部腔室76的流體流過由內(nèi)部缸74限定的入口端口 86，并且流入到活塞腔室78的驅(qū) 動(dòng)部分170中。在活塞腔室78的驅(qū)動(dòng)部分170內(nèi)的加壓的流體作用在活塞部件122上，以 向上移位錘組件32，如通過圖5G和5H的比較表示的那樣。示例的液壓致動(dòng)器174是單作用裝置，該單作用裝置沿一個(gè)方向(向下)采用重 力移位錘組件32，并且沿相反方向(向上)采用液壓流體移位錘組件32。為了允許重力使 錘組件32移位，去除在活塞腔室78的驅(qū)動(dòng)部分170內(nèi)的液壓流體上的壓力。為了方便升 起錘組件32，在主腔室38內(nèi)在錘部件120的頂部上或在活塞腔室78的排出部分172內(nèi)在 活塞部件122的頂部上應(yīng)該施加很小壓力或不施加壓力。瞬時(shí)再參照?qǐng)D1，其中描繪的是安裝在外殼組件30上的行程組件(trip assembly) 180。行程組件 180 包括行程機(jī)構(gòu)(trip mechanism) 182、切斷閥(trip valve) 184、及移位系統(tǒng)186。行程機(jī)構(gòu)182包括行程部件(trip member) 188，該行程部件 188能夠隨著錘組件32在主腔室38內(nèi)運(yùn)動(dòng)而嚙合錘組件32。
移位系統(tǒng)186包括支撐行程機(jī)構(gòu)182的行程滑板(trip sled) 190、傳動(dòng)部件(gear member) 192、及滑板馬達(dá)(sled motor) 194?；羼R達(dá)194的操作能夠引起傳動(dòng)部件192的 軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)部件192又嚙合行程滑板190，使得行程滑板可通過滑板馬達(dá)194的操作而 沿驅(qū)動(dòng)軸線A運(yùn)動(dòng)。移位系統(tǒng)186因而允許行程機(jī)構(gòu)182定位在沿驅(qū)動(dòng)軸線A的期望行程位置(trip position)處。如下面將更詳細(xì)描述的那樣，當(dāng)打樁系統(tǒng)處在預(yù)降落模式(即，錘組件32的 最上部位置)時(shí)，行程位置確定錘組件32的高度。現(xiàn)在參照附圖的圖6A和6B，其中描繪的是示例的液壓系統(tǒng)220，該液壓系統(tǒng)220 可以由示例的打樁系統(tǒng)20使用。液壓系統(tǒng)220包括主控制閥222、動(dòng)力蓄能器(power accumulator) 224、及排出蓄能器(exhaust accumulator) 226。在液壓系統(tǒng)的上下文中， 也在圖6A和6B中描繪了切斷閥184和滑板馬達(dá)194。單向閥230和232以及插裝閥 (cartridge valve) 234和236如表示的那樣布置，以提供下面描述的功能。由驅(qū)動(dòng)閥240代表的常規(guī)動(dòng)力單元形成供給到系統(tǒng)220的加壓流體的源。動(dòng)力單 元還提供通過滑板馬達(dá)閥242的加壓流體的源用于致動(dòng)滑板馬達(dá)194 ；滑板馬達(dá)194獨(dú)立 于液壓系統(tǒng)220的其余部分被致動(dòng)。滑板馬達(dá)閥242可以使用常規(guī)動(dòng)力單元的對(duì)夾式閥 (clamp valve)來實(shí)施。主控制閥222按第一配置(圖6A)和第二配置(圖6B)操作。在第一配置中，加 壓的流體連續(xù)地供給到外部腔室76的入口端口 82。這種加壓的流體如以上描述的那樣流 入活塞腔室78的驅(qū)動(dòng)部分170中，以升起錘組件32，如在圖6A中由箭頭C表示的那樣。當(dāng) 錘組件32嚙合行程部件188時(shí)，切斷閥184被致動(dòng)，以去除施加到主控制閥222上的升起 信號(hào)或使其無效。當(dāng)去除該升起信號(hào)時(shí)，主控制閥222變化到第二配置，如圖6B所示。在該第二配 置中，主控制閥222使活塞腔室78的驅(qū)動(dòng)部分170與加壓的流體源脫開。作用在錘組件32 上的重力使錘組件32向下移位，迫使流體流出活塞腔室78的驅(qū)動(dòng)部分170。主控制閥222基于傳感器、時(shí)間延遲、或在活塞腔室的驅(qū)動(dòng)部分170內(nèi)的流體上的 壓力水平，可手動(dòng)地或自動(dòng)地被置回第一配置中，該壓力水平指示錘組件32相對(duì)于外殼組 件30處于其最低位置。給定上文，本申請(qǐng)人已經(jīng)斷定，通過在沖擊之前建立大致與柴油打樁機(jī)的壓縮狀 態(tài)相似的預(yù)加載狀態(tài)，可改進(jìn)常規(guī)落錘系統(tǒng)的操作。本申請(qǐng)人相信，預(yù)加載狀態(tài)將強(qiáng)化 (stretch out)應(yīng)力波式的壓縮力，并由此顯著地降低在混凝土樁中的張力裂縫和損壞的 可能性。
10
權(quán)利要求
1.一種用于打樁的打樁系統(tǒng)，包括外殼組件，限定驅(qū)動(dòng)軸線、主腔室及多個(gè)通氣口，這些通氣口允許流體流入和流出主腔 室，其中至少一個(gè)通氣口布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第一通氣位置處，并且 至少一個(gè)通氣口布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第二通氣位置處，其中， 第二通氣位置沿驅(qū)動(dòng)軸線與第一通氣位置間隔開；錘，支撐在主腔室內(nèi)，用于相對(duì)于外殼組件在上部位置與下部位置之間運(yùn)動(dòng)，其中，第 一通氣位置和第二通氣位置位于上部位置和下部位置之間；樁盔部件，由外殼組件支撐，用于相對(duì)于外殼組件在第一位置與第二位置之間運(yùn)動(dòng)；及 提升系統(tǒng)，用于在每個(gè)循環(huán)期間將錘從下部位置移位到上部位置；借此 當(dāng)錘降落并且在第一通氣位置上方時(shí)，周圍空氣從主腔室流過在第一通氣位置和第二 通氣位置處形成的通氣口；當(dāng)錘降落并且在第一通氣位置下方且在第二通氣位置上方時(shí)，周圍空氣從主腔室流過 在第二通氣位置處形成的通氣口 ；及當(dāng)錘降落并且在第二通氣位置下方時(shí)，在主腔室內(nèi)的空氣被壓縮，以在錘與樁盔部件 之間接觸之前對(duì)樁盔部件預(yù)加載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打樁系統(tǒng)，還包括用于堵塞通氣口中的至少一個(gè)通氣口的至 少一個(gè)孔塞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打樁系統(tǒng)，還包括用于堵塞多個(gè)通氣口的多個(gè)孔塞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打樁系統(tǒng)，其中，提升系統(tǒng)包括至少部分地布置在主腔室內(nèi) 的液壓致動(dòng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的打樁系統(tǒng)，其中，錘限定缸空腔，其中，當(dāng)錘處于上部位置時(shí)， 液壓致動(dòng)器至少部分地布置在缸空腔內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打樁系統(tǒng)，其中，外殼組件還限定液壓腔室，其中，液壓元件 布置在液壓腔室內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打樁系統(tǒng)，還包括樁盔，其中，在樁盔與錘砧之間接觸之前， 在主腔室內(nèi)的壓縮空氣對(duì)樁盔預(yù)加載。
8.—種打樁的方法，包括以下步驟 提供限定驅(qū)動(dòng)軸線和主腔室的外殼組件；在外殼中在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第一通氣位置處形成至少一個(gè)通氣口，及 在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第二通氣位置處形成至少一個(gè)通氣口，其中，第二通氣位置沿驅(qū)動(dòng)軸 線與第一通氣位置間隔開；將錘至少部分地支撐在主腔室內(nèi)，用于相對(duì)于外殼組件在上部位置與下部位置之間運(yùn) 動(dòng)，其中，第一通氣位置和第二通氣位置位于上部位置和下部位置之間；支撐樁盔部件，用于相對(duì)于外殼組件在第一位置與第二位置之間運(yùn)動(dòng)；及 在每個(gè)循環(huán)期間將錘從下部位置移位到上部位置；當(dāng)錘正在向下運(yùn)動(dòng)并且在第一通氣位置上方時(shí)，使周圍空氣從主腔室流過在第一通氣 位置和第二通氣位置處形成的通氣口；當(dāng)錘正在向下運(yùn)動(dòng)并且在第一通氣位置下方且在第二通氣位置上方時(shí)，使周圍空氣從主腔室流過在第二通氣位置處形成的通氣口 ；及當(dāng)錘在第二通氣位置下方時(shí)，壓縮在主腔室內(nèi)錘下方的空氣，以在錘與樁盔部件之間 接觸之前對(duì)樁盔部件預(yù)加載。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括堵塞通氣口中的至少一個(gè)通氣口的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括堵塞多個(gè)通氣口的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將錘從下部位置移位到上部位置的步驟包括將 液壓致動(dòng)器至少部分地布置在主腔室內(nèi)的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括以下步驟 在錘內(nèi)形成缸空腔；和當(dāng)錘處于上部位置時(shí)，將液壓致動(dòng)器至少部分地布置在缸空腔內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括將液壓元件布置在由外殼組件限定的液壓腔 室內(nèi)的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括以下步驟布置樁盔使得在錘與錘砧之間接觸 之前在主腔室內(nèi)的壓縮空氣對(duì)樁盔預(yù)加載。
15.一種用于打樁的打樁系統(tǒng)，包括外殼組件，限定驅(qū)動(dòng)軸線、主腔室及多個(gè)通氣口，這些通氣口允許流體流入和流出主腔 室，其中至少一個(gè)通氣口布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第一通氣位置處，并且 至少一個(gè)通氣口布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第二通氣位置處，其中， 第二通氣位置沿驅(qū)動(dòng)軸線與第一通氣位置間隔開；多個(gè)孔塞，其中，孔塞中的至少一個(gè)孔塞與通氣口中的至少一個(gè)通氣口相嚙合，以得到 期望的壓縮分布；錘，支撐在主腔室內(nèi)，用于相對(duì)于外殼組件在上部位置與下部位置之間運(yùn)動(dòng)，其中，第 一通氣位置和第二通氣位置位于上部位置和下部位置之間；樁盔部件，由外殼組件支撐，用于相對(duì)于外殼組件在第一位置與第二位置之間運(yùn)動(dòng)；及 提升系統(tǒng)，用于在每個(gè)循環(huán)期間將錘從下部位置移位到上部位置；借此 當(dāng)錘降落并且在第一通氣位置上方時(shí)，周圍空氣根據(jù)壓縮分布從主腔室流過在第一通 氣位置和第二通氣位置處形成的通氣口；當(dāng)錘降落并且在第一通氣位置下方且在第二通氣位置上方時(shí)，周圍空氣根據(jù)壓縮分布 從主腔室流過在第二通氣位置處形成的通氣口 ；及當(dāng)錘降落并且在第二通氣位置下方時(shí)，根據(jù)壓縮分布，在主腔室內(nèi)的空氣被壓縮，以在 錘與樁盔部件之間接觸之前對(duì)樁盔部件預(yù)加載。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的打樁系統(tǒng)，其中，提升系統(tǒng)包括至少部分地布置在主腔室 內(nèi)的液壓致動(dòng)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的打樁系統(tǒng)，其中，錘限定缸空腔，其中，當(dāng)錘處于上部位置 時(shí)，液壓致動(dòng)器至少部分地布置在缸空腔內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的打樁系統(tǒng)，其中，外殼組件還限定液壓腔室，其中，液壓元 件布置在液壓腔室內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的打樁系統(tǒng)，還包括樁盔，其中，在錘與錘砧之間接觸之前，在主腔室內(nèi)的壓縮空氣對(duì)樁盔預(yù)加載。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用預(yù)加載落錘的打樁系統(tǒng)和方法。本發(fā)明提供一種用于打樁的打樁系統(tǒng)。該打樁系統(tǒng)包括外殼組件、錘、樁盔部件、及提升系統(tǒng)。外殼組件限定驅(qū)動(dòng)軸線和多個(gè)通氣口。至少一個(gè)通氣口布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第一通氣位置處，并且至少一個(gè)通氣口布置在沿驅(qū)動(dòng)軸線的第二通氣位置處。提升系統(tǒng)在每個(gè)循環(huán)期間將錘升起。當(dāng)錘降落并且在第一通氣位置上方時(shí)，周圍空氣從主腔室流過在第一通氣位置和第二通氣位置處形成的通氣口。當(dāng)錘降落并且在第一通氣位置下方且在第二通氣位置上方時(shí)，周圍空氣從主腔室流過在第二通氣位置處形成的通氣口。當(dāng)錘降落并且在第二通氣位置下方時(shí)，在主腔室內(nèi)的空氣被壓縮，以在錘與樁盔部件之間接觸之前對(duì)樁盔部件預(yù)加載。
文檔編號(hào)E02D7/08GK102116026SQ20111000141
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月6日
發(fā)明者J·L·懷特 申請(qǐng)人:美國打樁設(shè)備公司