承力盤擠擴機的製作方法

2023-06-07 12:07:01 1

專利名稱：承力盤擠擴機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種形成基礎工程用樁的設備，特別是一種形成基礎工程用樁的承 力盤的擠擴機。
背景技術：
現有的基礎工程施工中，形成帶有承力盤的樁的方法是首先通過鑽孔機在基 礎內切削土體形成樁身孔，接著將承力盤擠擴機下入到樁孔的適當位置，通過成 形機構對樁孔周圍的土體施加側向擠壓力而在樁身孔側面擠出盤形的空間，可以 沿樁身孔垂直方向設置多個這樣的盤形空間，這種側面具有盤形空間樁孔內灌注 砼後形成的樁被稱為擠擴支盤樁，相比普通灌注樁，擠擴支盤樁不但可以大幅度 提高樁基的承載能力，而且在施工中節約建築材料並減少工程量50%左右。這種承力盤擠擴機的結構主要包括成形機構和液壓缸，成形機構具有壓頭和與 壓頭鉸接的兩組弓壓臂，兩組弓壓臂沿豎向對稱布置，每組弓壓臂由相互鉸接的 上下兩個支臂構成，液壓缸通過推動壓頭沿豎向移動，從而推動兩組弓壓臂向外 伸出，以便擠壓樁身孔周圍的土體形成盤形空間。現有的承力盤擠擴機中普遍使用的液壓缸的結構為包括缸體，缸體內設置往 復移動的一個活塞組件，包括活塞杆和固定安裝在活塞杆上的活塞，活塞將缸體 內分隔成前、後兩個腔室，當後腔室進油、前腔室出油時，推動活塞向前移動， 從而推動活塞杆前移，輸出推力；當前腔室進油而後腔室出油時，推動活塞向後 移動，從而推動活塞杆縮回到缸體內。這種結構存在的問題是液壓缸輸出的推力受液壓系統壓力的限制，在施工中遇到較硬或粘性較大的土質時，由於阻力過大而無法實現擠擴施工，限制了承力 盤擠擴機的應用；由於擠擴力受限，使得擠擴臂的長度受到限制，不利於增大盤 徑和有效承載面積，從而限制了擠擴支盤樁的承載能力。由於液壓缸輸出的推力受液壓系統壓力的限制，在液壓系統壓力一定的前提 下， 一方面，為了提高液壓缸輸出的推力，則必須增大活塞的工作面積，即增大 活塞直徑，因此增大了活塞及油缸的結構尺寸，導致承力盤擠擴機尺寸增大、制
造成本提高、使用不便，並給運輸和施工帶來困難；另一方面，如果不改變油缸 的結構尺寸，為了提高液壓缸輸出的推力，則需要採用壓力更高的油泵，同樣導 致生產成本提高，此外由於採用高壓泵，液壓系統的壓力提高，導致液壓缸的密 封易於發生洩露，因此對密封結構提出了更高要求。發明內容本發明的目的是提供一種承力盤擠擴機，在承力盤擠擴機外形尺寸不變以及 液壓系統壓力不變的情況下，能夠顯著提高承力盤擠擴機輸出的擠擴力。為實現本發明目的，本發明一方面提供一種承力盤擠擴機，包括機身、安裝 在機身中的成形機構和液壓缸，其中成形機構具有沿軸向對稱設置的兩組弓壓臂， 兩組弓壓臂的一端與機身一端鉸接，其另一端由設置在機身另一端的液壓缸推動， 每組弓壓臂由一對支臂相互鉸接而成；液壓缸包括缸體和可在缸體中軸嚮往復 移動的一級活塞組件，還包括可相對一級活塞組件往復移動的二級活塞組件， 二級活塞組件的活塞杆穿過一級活塞組件的活塞。另一方面，本發明提供一種承力盤擠擴機，包括機身、安裝在機身中的成形 機構和液壓缸，其中成形機構具有沿軸向對稱設置的兩組弓壓臂，兩組弓壓臂的 一端與機身一端鉸接，其另一端由設置在機身另一端的液壓缸推動，每組弓壓臂 由一對支臂相互鉸接而成；液壓缸具有軸向延伸的缸體和設置在缸體內並可往復 移動的第一活塞組件，其中缸體一端密封；第一活塞組件包括第一活塞杆和設置 在第一活塞杆鄰接密封端的一端的第一活塞，液壓缸還包括設置在第一活塞組 件內的第二活塞組件，第二活塞組件包括穿過第一活塞的第二活塞杆和第二活塞， 將第二活塞組件設置成，使得當第一活塞第二活塞做相互靠近移動時，通過兩個 活塞的共同作用推動第一活塞杆沿軸向向著缸體外移動，當第一活塞和第二活塞 做相互遠離移動時，推動第一活塞杆沿軸向縮回到缸體內。特別是， 一級活塞組件具有第一主油腔和第二主油腔，二級活塞組件具有分 別與第一主油腔和第二主油腔相連的第一副油腔和第二副油腔。特別是，第一主油腔與第一副油腔之間通過設置在第一活塞組件中的輸油道 相連，第二主油腔與第二副油腔之間通過設置在第二活塞組件中的輸油道相連。每組弓壓臂的另一端鉸接壓頭，壓頭與第一活塞杆相連，以便通過第一活塞 杆的往復移動推動壓頭，從而推動弓壓臂向機身外部側向伸出。壓頭側面設置滑
塊，通過滑塊與機身的內表面接觸以便對壓頭在進行導向。壓頭通過銷軸與第一 活塞杆相連。缸體內部通過第一活塞分隔成第一主油腔和鄰接密封一端的第二主油腔；第 一活塞杆內部空腔通過第二活塞分隔成第一副油腔和第二副油腔，將其設置成當 第二主油腔和第二副油腔進油時，第一主油腔和第一副油腔出油，當第一主油腔 和第一副油腔進油，第二主油腔和第二副油腔出油。第一主油腔與第一副油腔連通，所第二主油腔與第二副油腔連通。 第一 主油腔通過貫穿第一活塞杆壁的第一輸油道實現與第一副油腔的連通，第二主油 腔通過在第二活塞杆內部延伸的第二輸油道實現所與第二副油腔的連通。第一活塞包括活塞部和位於活塞部內部的導向部，其中活塞部與缸體內壁接 觸並可沿缸體的內壁軸向滑動，導向部套在第二活塞杆上並可沿第二活塞杆滑動， 當兩活塞、進行相互靠近或遠離移動時，活塞部和導向部進行滑動。第一活塞杆包括彼此連接的第一活塞杆主體部和連接部，通過連接部封閉第 一活塞杆的一端；通過與缸體固定成一體的缸蓋形成缸體一端的密封。本發明承力盤擠擴機的具有以下優點本發明由於使用了增力油缸，該增力油缸在原有一組活塞組件或構件的內部增 設了一組新的活塞組件或構件，通過新的活塞組件增大了第一活塞組件的受力面 積，其受力面積大致等於大活塞面積和小活塞面積之和，因此在不改變液壓缸外 形尺寸和液壓系統壓力相同的情況下，可顯著提高液壓缸通過第一活塞組件輸出 的推力，避免了在施工中遇到較硬或粘性較大的土質時，由於阻力過大而使承力 盤擠擴機無法實現擠擴施工的問題；避免了由於擠擴力受限導致擠擴臂的長度受 到限制的問題，因此可通過提高擠擴臂的長度，增大承力盤盤徑和有效承載面積， 從而顯著提高擠擴支盤樁的承載能力。此外，由於發明承力盤擠擴機在不改變液壓缸外形尺寸和液壓系統壓力情況下 顯著提高液壓缸輸出的推力，因此避免了因液壓缸外形尺寸增大或液壓系統壓力 提高而導致的承力盤擠擴機製造成本提高、使用不便和給運輸和施工帶來困難的 問題。附圖簡要說明


圖1是本發明承力盤擠擴機中增力油缸的縱向剖視圖，其中大活塞杆處於收 回到缸體內部的狀態；圖2是本發明承力盤擠擴機的結構示意圖。附圖標記說明1、大活塞杆；2、大導向套；3、小活塞；4、小活塞杆；5、 缸體；6、小導向套；7、大活塞前腔；8、大活塞後腔；9、小活塞前腔；10、第 一輸油道；11、小活塞後腔；12、大活塞杆主體部；13、第二輸油道；13a、第二 輸油道的第一分段；13b、第二輸油道的第二分段；14、大活塞；15、缸蓋；16、 大活塞杆連接部；17、大活塞後腔的進出油孔；18、大活塞前腔的進出油孔；20、 增力油缸；21、壓頭；22、滑塊；23、銷軸；24、機身；25、第一弓壓臂；26、 第二弓壓臂。
具體實施方式
下面參照具體實施例對本發明進行詳細描述。如圖1所示，圖1為本發明承力盤擠擴機中的增力油缸的縱向剖視圖。增力油缸包括圓筒形缸體5，缸體5具有沿軸向彼此相對的兩端，其中一端通過與缸蓋 5焊接成一體而由缸蓋15封閉，另一端設置與其固定成一體的大導向套2，大導 向套2的外表面與缸體5內表面之間設置O環擋圈a4和O形密封圈a5。缸體5內設置與其大體同軸的大活塞杆1，大活塞杆1包括大活塞杆主體部12 和連接部16，大活塞杆主體部12呈內部具有圓柱形空腔的圓筒形。大活塞杆主體 部12的空腔內設置與其大體同軸的圓柱形小活塞杆4。大活塞杆主體部12的外表 面與缸體5的內表面之間具有一定間距，使得缸體5與大活塞主體部12之間形成 軸向圓筒形空腔；大活塞杆主體部12的內表面與小活塞杆4的內表面之間具有一 定間距，使得大活塞杆主體部12與小活塞杆4之間形成軸向圓筒形空腔。大活塞杆主體部12具有沿軸向相對的第一端和第二端，其中，第一端與大活 塞杆12的連接部16之間固定連接，例如通過焊接連接，且連接部16的外徑與大 活塞杆主體部12的外徑相同，從而形成一體的大活塞杆1，大導向套2內部沿軸 向依次設置聚氨酯材料的活塞杆用密封al、聚甲醛材料的支撐環a2、聚氨酯材料 的斯特封a3，使得大活塞杆1外表面與大導向套2內表面之間形成密封；第二端 設置與其固定連接的大活塞14，大活塞14整體呈圓筒形結構，大活塞14可通過 焊接固定在大活塞杆主體部12的第二端，大活塞14的外徑與缸體5的內徑相等， 並可在缸體內往復移動以便帶動大活塞杆1往復移動，大活塞14的外表面與缸體5的內表面之間設置密封圈al6和導向帶a17，該密封圈al6可採用由聚氨酯材料 製成的格來圈。大活塞14大體呈圓筒形結構，其內部安置小導向套6，小導向套6可通過螺 釘與大活塞14固定。小導向套6套裝在小活塞杆4上，並可在小活塞杆4上相對 其沿軸嚮往復移動。小導向套6的外表面沿軸向依次設置O環擋圈a14、 O形密封 圈al5,使得小導向套6與大活塞14的內表面之間形成密封；小導向套6的內表 面設置支承環a12、活塞杆用密封a13、斯特封al9、 形密封圈a20，使得小導向 套內表面和小活塞杆4的外表面之間形成密封。小活塞杆4具有沿軸向相對的第一端和第二端，其中，第一端的外表面固定有 小活塞3，小活塞3的外表面依次沿軸向布置導向帶a8和格來圈a9，使得小活塞 3可在大活塞杆主體部12內部的圓柱形腔內相對於大活塞杆沿軸嚮往復移動，同 時小活塞3的外表面與大活塞杆主體部12的內表面之間形成密封。小導向套6套 裝在小活塞杆4的第二端。固定成一體的大活塞14和小導向套6的同一側與封閉缸體5—端的缸蓋15之 間形成大活塞後腔8;大活塞14的另一側與大導向套2的內側將缸體5內表面和 大活塞杆主體部12外表面之間形成的空腔封閉成的圓柱形空腔7，可稱之為大活 塞前腔7;小導向套6的另一側與小活塞3的一側將大活塞杆主體部12內表面和 小活塞杆4外表面之間的空隙封閉成的圓柱形空腔9，可稱之為小活塞前腔9;小 活塞3另一側與連接部16的內側之間形成的圓柱形空腔稱為小活塞後腔11。大活塞杆主體部12的杆壁上靠近大活塞14的位置設置第一輸油道10，大活 塞前腔7與小活塞前腔9之間通過第一輸油道10連通。小活塞杆4內部設置第二輸油道，第二輸油道由彼此連通的兩分段組成，包括 沿小活塞杆4軸向延伸的第一分段13a和垂直於軸向延伸的第二分段13b，第一分 段13a與小活塞後腔ll連通，而第二分段13b位於小活塞杆4的第二端，並與大 活塞後腔8連通。因此，大活塞後腔8與小活塞後腔ll之間通過第二輸油道13a、 3b連通。下面描述本發明承力盤擠擴機中增力油缸的工作過程。再參見圖l,油缸處於圖1所示的狀態時，當油缸的換向閥切換到使大活塞後 腔8內進油而大活塞塞前腔7出油的工作位置，則大活塞後腔8內進油，大活塞 前腔7和通過第一輸油道10與大活塞前腔7連通的小活塞前腔9出油，通過推動
成一體的大活塞14的活塞部和小導向套6分別沿缸體5內表面和小活塞杆4外表 面向著遠離缸蓋15的方向(即，向著圖示的左方)軸向滑動，由此推動大活塞杆 1沿軸向向著缸體的軸向外部(即，向著圖示的左方)也做遠離缸蓋15的移動， 同時大活塞後腔8內的油通過第二輸油道13a、 13b進入小活塞後腔11，使得小活 塞後腔11進油，由此通過推動大活塞杆1的連接部16而推動大活塞杆1沿軸向 向前移動。由此可見，在油壓不變的情況下，本發明通過增大活塞的作用面積(現有技術 僅為大活塞面積，而本發明包括大活塞面積和小活塞面積)，增大了大活塞杆輸出 的推力。即，通過使大活塞杆主體部12第二端的大活塞14和小導向套6和位於 其第一端的連接部16同時受向前(圖示的左方)的推力作用，使得大活塞杆l在 雙重作用力的作用下向前移動而伸出缸體，最終移動到圖2所示的位置，由此使 得液壓缸在液壓缸外形尺寸和系統壓力不變的情況下，實現了增力的效果。當大活塞後腔8進油推動大活塞杆1向前移動到處於伸出缸體外的極限位置 時，為了使大活塞杆1向缸體5內縮回，將油缸的換向閥切換到使大活塞前腔7 進油而大活塞後腔8出油的工作位置，大活塞前腔7和與大活塞前腔7通過第一 輸油道10連通的小活塞前腔9進油，同時大活塞後腔8和通過第二輸油道13a、 13b與大活塞後腔8連通的小活塞後腔11出油，由此推動成一體的大活塞14的活 塞部和小導向套6分別沿缸體5內表面和小活塞杆4外表面向著缸蓋15軸向滑動， 推動大活塞杆1沿軸向移動縮回到缸體5內部，最終回到圖1所示的位置。儘管上述本發明增力油缸採用的驅動介質可以為壓力油，但是本領域的技術人 員可以理解驅動介質也可採用壓縮空氣。圖2為本發明承力盤擠擴機的結構示意圖，參照圖2說明本發明本承力盤擠擴 機的結構及其工作過程。本發明承力盤擠擴機包括機身24、成形機構和固定在機身24右端並向成形機 構施加推力的增力油缸20。機身24呈圓筒狀，成形機構安置在擠擴機的機身24內部，包括沿垂直方向設 置對稱的兩組弓壓臂，每組弓壓臂包括一端相互鉸鏈的第一壓臂25和第二弓壓臂 26，第一弓壓臂25的另一端與壓頭21鉸連，第二弓壓臂26的另一端固定於機身 24的左端。擠擴機不工作時，第一、第二弓壓臂25、 26處於收回機身24中的的 位置，如圖2中實線所示。
增力油缸20的第一活塞杆連接部16具有突出部，連接部16的突出部設與軸 向垂直的軸孔，通過穿過軸孔的銷軸23使其與成形機構的壓頭21相連，壓頭21 上通過螺釘固定安裝有滑塊22，當第一活塞杆1往復移動而帶動壓頭移動時，滑 塊22沿著機身24右端的內壁滑動。施工時，首先通過鑽孔裝置在地基土體中鑽出樁孔，然後將承力盤擠擴機(左 端在下、右端在上垂直放入樁孔內。當通過油泵向大活塞後腔8和小活塞後腔11 壓入油時，大活塞前腔7和小活塞前腔9出油，第一活塞杆1在大活塞後腔8和 小活塞後腔ll內油壓共同作用下，沿垂直方向向下移動，從而推動兩組第一、第 二弓壓臂25、 26向機身外部壓出，處於如圖2虛線所示的位置，從而在垂直樁孔 的側部形成承力盤槽孔。在樁孔側部的地基土體內形成承力盤槽孔之後，通過換 向閥將切換到使油泵向大活塞前腔7供油，大活塞前腔7進油，小活塞前腔9通 過與大活塞前腔7相通的第一輸油道10進油，大活塞後腔8和通過第二輸油道13a、 13b與大活塞後腔8相通的小活塞後腔11出油，由此使第一活塞杆1在大活塞前 腔7和小活塞前腔9內油壓力共同作用下，沿垂直方向向上移動，從而推動兩組 第一、第二弓壓臂25、 26收回到機身內外部，最終回到如圖2實線所示的位置。
權利要求
1、一種承力盤擠擴機，包括機身(24)、安裝在機身中的成形機構(25、26)和液壓缸(20)，其中成形機構具有沿軸向對稱設置的兩組弓壓臂，兩組弓壓臂的一端與機身一端鉸接，其另一端由設置在機身另一端的液壓缸推動，每組弓壓臂由一對支臂(25、26)相互鉸接而成；液壓缸包括缸體(5)和可在缸體(5)中軸嚮往復移動的一級活塞組件(14、1)，其特徵在於還包括可相對一級活塞組件往復移動的二級活塞組件(3、4)，二級活塞組件(3、4)的活塞杆(4)穿過一級活塞組件的活塞(14)。
2、 如權利要求1所述的承力盤擠擴機，其特徵在於所述一級活塞組件具有第一 主油腔(7)和第二主油腔(8)，所述二級活塞組件具有分別與第一主油腔(7) 和第二主油腔(8)相連的第一副油腔(9)和第二副油腔(11)。
3、 如權利要求2所述的承力盤擠擴機，其特徵在於所述第一主油腔(7)與所 述第一副油腔(9)之間通過設置在第一活塞組件中的輸油道(10)相連，所述第 二主油腔(8)與所述第二副油腔(11)之間通過設置在第二活塞組件中的輸油道(13)相連。
4、 如權利要求1至3任一所述的承力盤擠擴機，其特徵在於每組弓壓臂的另一 端鉸接壓頭(21)，所述壓頭(21)與第一活塞杆(1)相連，以便通過所述第一 活塞杆的往復移動推動壓頭，從而推動弓壓臂向機身外部側向伸出。
5、 如權利要求4所述的承力盤擠擴機，其特徵在於所述壓頭(21)側面設置滑 塊(22)，通過所述滑塊與機身的內表面接觸以便對壓頭(21)在進行導向。
6、 如權利要求4或5所述的承力盤擠擴機，其特徵在於所述壓頭(21)通過銷 軸(23)與所述第一活塞杆(1)相連。
7、 一種承力盤擠擴機，包括機身(24)、安裝在機身中的成形機構(25、 26)和 液壓缸(20)，其中成形機構具有沿軸向對稱設置的兩組弓壓臂，兩組弓壓臂的一端與機身一端 鉸接，其另一端由設置在機身另一端的液壓缸推動，每組弓壓臂由一對支臂(25、 26)相互鉸接而成；液壓缸具有軸向延伸的缸體(5)和設置在缸體(5)內並可往復移動的第一 活塞組件，其中缸體(5) —端密封；第一活塞組件(14、 1)包括第一活塞杆(1) 和設置在第一活塞杆鄰接密封端的一端的第一活塞(14)，其特徵是還包括設置在第一活塞組件內(14、 1)內的第二活塞組件(3、 4)，具有穿過第一 活塞的第二活塞杆(4)和第二活塞(3)，將第二活塞組件設置成，使得當第一活 塞(14)、第二活塞(3)做相互靠近移動時，通過兩個活塞(14、 3)的共同作用 推動第一活塞杆(1)沿軸向向著缸體(5)外移動，當第一活塞(14)和第二活 塞(3)做相互遠離移動時，推動第一活塞杆(1)沿軸向縮回到缸體(5)內。
8、 如權利要求7所述的承力盤擠擴機，其特徵在於每組弓壓臂的另一端鉸接壓 頭(21)，所述壓頭(21)與第一活塞杆(12)相連，以便通過所述第一活塞杆的 往復移動推動壓頭，從而推動弓壓臂向機身外部側向伸出。
9、 如權利要求8所述的承力盤擠擴機，其特徵在於所述壓頭(21)側面設置滑 塊(22)，通過所述滑塊與機身的內表面接觸以便對壓頭(21)在進行導向。
10、 如權利要求8或9所述的承力盤擠擴機，其特徵在於所述壓頭(21)通過 銷軸(23)與所述第一活塞杆(1)相連。
11、 如權利要求7至10任一所述的承力盤擠擴機，其特徵是所述缸體(5)內 部通過所述第一活塞(14)分隔成第一主油腔(7)和鄰接所述密封一端的第二主 油腔(8);第一活塞杆(1)內部空腔通過所述第二活塞(3)分隔成第一副油腔(9)和第二副油腔(11)，將其設置成當第二主油腔(8)和第二副油腔(11)進 油時，第一主油腔(7)和第一副油腔(9)出油，當第一主油腔(7)和第一副油 腔(9)進油時，第二主油腔(8)和第二副油腔(11)出油。
12、 如權利要求11所述的承力盤擠擴機，其特徵是所述第一主油腔(7)與所述第一副油腔(9)連通，所第二主油腔(8)與第二副油腔(11)連通。
13、 如權利要求12所述的承力盤擠擴機，其特徵是第一主油腔(7)通過貫穿 所述第一活塞杆(1)壁的第一輸油道(10)實現與所述第一副油腔(9)的連通， 第二主油腔(8)通過在第二活塞杆(4)內部延伸的第二輸油道(13)實現與所 述第二副油腔(11)的連通。
14、 如權利要求7至10任一所述的承力盤擠擴機，其特徵是所述第一活塞(14) 包括活塞部和位於活塞部內部的導向部(6)，其中所述活塞部與缸體(5)內壁接 觸並可沿缸體(5)的內壁軸向滑動，所述導向部(6)套在第二活塞杆(4)上並 可沿第二活塞杆(4)滑動，當兩活塞(14、 3)進行所述相互靠近或遠離移動時， 所述活塞部和導向部(6)進行所述滑動。
15、 如權利要求7至IO任一所述的承力盤擠擴機，其特徵是所述第一活塞杆(l) 包括彼此連接的第一活塞杆主體部(12)和連接部(16)，通過所述連接部(16) 封閉所述第一活塞杆(1)的一端；通過與缸體固定成一體的缸蓋(15)形成所述 缸體一端的密封。
全文摘要
本發明提供一種承力盤擠擴機，包括支架、成形機構和液壓缸，成形機構具有沿軸向對稱設置的兩組弓壓臂，每組弓壓臂一端與支架底端鉸接，另一端由液壓缸推動，每組弓壓臂由一對支臂相互鉸接而成，液壓缸包括缸體(5)、可在缸體中軸嚮往復移動的一級活塞組件(14、1)和可相對一級活塞組件往復移動的二級活塞組件(3、4)，一級活塞組件具有第一主油腔(7)和第二主油腔(8)，二級活塞組件具有分別與第一主油腔(7)和第二主油腔(8)相連的第一副油腔(9)和第二副油腔(11)，二級活塞組件的活塞杆(4)穿過一級活塞組件的活塞(14)，本發明承力盤擠擴機在外形尺寸不變以及液壓系統壓力不變的情況下，顯著提高成形機構的擠擴力。
文檔編號E02D5/34GK101130977SQ200710119638
公開日2008年2月27日 申請日期2007年7月27日 優先權日2007年7月27日
發明者張曉玲, 韓順和 申請人:韓順和;張曉玲