[发明专利]增力型密闭筒式液压打桩锤

说明书

技术领域

本发明属于液压打桩锤技术领域，尤其涉及海洋石油工程中使用的一种增力型密闭筒式液压打桩锤。

背景技术

液压打桩锤是海洋石油平台海上安装阶段的重要施工设备，在石油平台桩基工程中不可或缺，液压打桩锤主要由锤体、动力站和控制系统等几个部分组成，其中，控制系统负责的部分包括控制打桩锤锤芯的起落，从而完成打桩过程。通过与动力站内的控制系统相互通讯，完成对控制系统内必要参数的监控以及调整，保证整个打桩锤系统工作的协调性。目前，国内外的液压打桩锤主要分为几种形式：

第一种型式是在锤芯下落过程中利用锤芯自身重力和用于提升锤芯的提升油缸的高压油推力的双作用冲击锤，这类锤可实现的下落加速度一般在1.6-2个重力加速度；

第二种形式是双缸双作用液压打桩锤，国内外普遍使用的双缸双作用液压打桩锤均是采用双液压油缸左右对称布置，用于共同提升锤芯，所述液压油缸上装有二通插装阀、外控顺序阀、两位三通电磁阀等多个控制阀元件，这些控制阀的开启与关闭均需要时间，由于两个油缸上彼此各配设有一套控制阀元件，因此会有阀体在工作一段时间后彼此的阀芯磨损不一样，进而会造成两油缸活塞杆换向时间不同步，此时油液通过上述不同步的阀分别进入两个油缸将会分流不匀造成双缸不同步现象，该现象将延长双缸同步上升下降时间，换向时间的长短会直接影响油缸活塞杆上下运动速度，在连续工作状态下的一段时间内锤芯打击次数会受到影响，使得打桩锤的工作效率严重降低；

另外，中国专利“多作用密闭筒式液压打桩锤”（公告号为CN101748730B），其作用原理为：除在锤芯下落过程中利用自身重力和提升油缸顶部附加一个作用力外还分别在密闭的锤缸筒内上锤芯的上部设置一气室用于增加一个压缩空气推力和上锤芯下部设置一真空室用于增加一个真空吸力，共计有四个与锤芯运动方向相同的作用力作用于锤芯，使得锤芯在下落的过程中获得更大的下落加速度。

但是，在制造和使用过程中该“多作用密闭筒式液压打桩锤”存在以下缺陷：（1）上锤芯下部设置的真空实际上无法实现，因为，要实现真空必须要保证锤缸筒与上、下锤芯之间的密封性，现阶段，对于较大直径800～1800mm和长距离长度达7～8m的筒体国内外无法加工出0.4-0.2的光洁度及要求很高的同轴度；（2）上、下锤芯之间易形成气垫效应，进而导致上、下锤芯接触不上和锤缸筒涨裂现象的发生，因为，如果上、下锤芯与锤缸筒之间的密封性没有得到保证或者在使用过程中由于上锤芯与锤缸筒之间摩擦而使得真空环境不存在，上锤芯上部带压力的气体随上锤芯运动逐渐进入上、下锤芯之间，无法排出，较短时间内会积聚大量气体形成气垫，气垫会形成气阻影响锤芯下落速度，严重时重量较大的锤芯下落会通过气垫将锤缸筒逐渐涨裂；（3）上锤芯上、下运动摩擦阻力大，影响锤芯运动速度及加速度，因此，若要实现上锤芯下部的真空室要求，往往需要增加密封件数量，对大直径锤缸筒来说，密封件使用数量越多，即意味着与缸筒的接触面积越大，使得摩擦阻力非常大，不可忽视，在打桩锤锤芯常用次数为每分钟42次的高速运动中，摩擦还产生大量的热量影响筒体强度，筒体加工精度将发生变化，造成筒体变形，密封失效，真空失效。

发明内容

为了克服背景技术中的问题，本发明的目的是提供一种增力型密闭筒式液压打桩锤，在同等锤芯重量，同等上升高度条件下，能够较大程度的提高锤芯下落加速度，且降低了大直径锤筒与运动锤芯对高密封性的设计及加工要求。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种增力型密闭筒式液压打桩锤，包括液压动力站、液压打桩锤体和电控系统，所述的液压打桩锤体由上部锤体、中部锤体、下部锤体和底部锤体连接组成，上述四个部分均在一条轴线上，其中，上部锤体、中间锤体和下部锤体分别形成各自的密闭结构；

上部锤体由高压氮气室和安装在高压氮气室内部的高压蓄能器、单作用提升油缸、两个单作用气缸以及低压蓄能器组成，所述单作用提升油缸的无杆腔与高压氮气室连通，所述单作用气缸的无杆腔内预充有3～4MPA的中压空气，单作用气缸的有杆腔为真空腔；

中间锤体由液压集成块总成、进油控制阀和回油控制阀组成，进油控制阀和回油控制阀均安装在液压集成块总成上；