[发明专利]柴油打桩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油打桩机，该柴油打桩机具有：

a)气缸；

b)在气缸内可移动地被引导的活塞；

c)在气缸内可移动地被引导的冲击件/撞击件，在柴油打桩机的工作位置该冲击件设置在活塞下方；

d)工作腔，该工作腔在轴向上由冲击件的位于气缸内部的端面和活塞端面围成；

e)燃料供给装置，通过该燃料供给装置可在每个工作循环内向工作腔输入预定量的燃料，特别是柴油。

背景技术

这种也被称为柴油打桩锤的柴油打桩机用于特别是在建筑工业的地基施工中将各种类型的桩如混凝土桩、铁梁、板桩墙元件等打入地基内。

为了起动这种柴油打桩机，借助于释放装置将活塞向上拉并在特定高度处释放，接着活塞在重力作用下下落。活塞在下落时操纵一燃料泵，由此向一个或多个喷嘴供给燃料，特别是柴油，所述喷嘴将燃料喷入气缸的工作腔。

在活塞下落时气缸工作腔内的空气受到压缩并由此这样被加热，使得存在于工作腔中的燃料/空气混合物点燃，随之爆炸式地燃烧。

此时释放的爆炸能量一方面将活塞重新向上甩至新的工作循环，另一方面将桩打入地下。

对于这种柴油打桩机，已知两种以不同方式将燃料喷入工作腔的类型。

对于第一种喷射方式——高压喷射，在空气被下落的活塞压缩期间燃料通常以精细雾化的燃料雾的形式在高压下喷入气缸的工作腔。这种雾和空气一起形成可点燃的混合物。在高压喷射时，燃料早在压缩过程期间、一旦被压缩空气达到足以点燃燃料混合物的温度时便已点燃。

通过爆炸式的燃烧在工作腔内产生高的压力，通过该高的压力一方面使活塞制动。另一方面这个燃烧压力作用在冲击件上，冲击件对桩施加力，由此将桩打入地下。

压缩过程最迟在活塞碰到冲击件时终止，其中在撞到冲击件上之前已经由膨胀的燃烧产物制动的活塞没有以全部动能撞击到冲击件上。有时，特别是在地基较硬时，甚至可能出现这样的情况，即活塞根本没有碰到冲击件，并且没有事先与冲击件接触便在燃烧气体的作用下被重新向上抛。在这种条件下仅仅通过燃烧气垫使冲击件作用在桩上。

因此，采用高压喷射的柴油打桩机不太适于对重的桩进行打桩或不适用于具有硬土层的难处理的地壤条件。

此外，这种柴油打桩机在工作时温度非常高，并且在过热时高压喷射系统可能发生误点燃。另外，这种系统需要经常维修且具有比较复杂的结构。这带来这样的缺点，即采用高压喷射的柴油打桩机在建筑工地现场很难或甚至根本不能进行维修。

高压喷射的优点在于良好的比较无残留物的燃烧和柴油打桩机的良好的起动性能，以及在土层软时具有良好的打桩效果。

第二种喷射方式是所谓的冲击雾化，与高压喷射相对它也可以称为低压喷射。

在这种情况下，燃料在压缩过程开始时通常以燃料射束的形式以较低压力喷入工作腔，然后首先作为燃料面(Kraftstofflache)置于冲击件的上端面上。

工作腔内的空气通过下落的活塞被压缩，直至活塞撞到冲击件上为止。在这个瞬时液态燃料通过碰撞的活塞面雾化并在这种状态下点燃高温的压缩空气。然后通过爆炸把活塞向上抛，随之可开始下一个工作循环。

直到撞击在冲击件上为止活塞的下落仅仅通过处于工作腔内并由活塞压缩的空气来制动。这意味着，活塞的动能大部分传递到冲击件上，因此在活塞重量相同的情况下可在桩上施加比在上述高压喷射的情况下高得多的冲击力。活塞对冲击件的撞击在时间上发生在燃料燃烧之前。

采用低压喷射的柴油打桩机不太适用于地壤阻力小的场合。在这种情况下由于地层阻力较小所以压缩减小，这是因为所建立的压缩压力已通过向下运动的冲击件传递到桩上。因此工作腔实际上扩大，而这又会付出压缩压力减小的代价。

因此在地壤软时燃烧仅仅以有所降低的质量进行，这可能导致不希望出现的残留物(炭黑，在燃烧气体中未燃烧的燃料)的产生，这些残留物会加重环境负担。

冲击雾化的优点在于有效利用了活塞的动能，因为活塞硬性撞击在冲击件上。此外采用冲击雾化的柴油打桩机不易于过热，相比高压喷射柴油打桩机不易出故障且更容易操作。

迄今为止对于柴油打桩机而言不得不接受这样的缺陷，即根据两种工作原理之一工作的柴油打桩机始终只能考虑特定的场地条件。如果在现场断定地壤性质与预先计划的不同，则要不必须使用非最佳的设备继续工作，要不必须购置其它的柴油打桩机，这造成时间损失和更高的成本。

发明内容

本发明的目的是发明一种柴油打桩机，该柴油打桩机可在良好的燃烧质量条件下以良好的冲击效果用于不同的地壤条件。