Захватное устройство
Изобретение относится к строительству, а именно связано с захватным устройством, используемым при забивке и извлечении материалов, именуемых шпунтовыми сваями, профилей и стальных труб. Захватное устройство, используемое при забивке и извлечении стальных материалов, в частности шпунтовых свай, профилей и стальных труб, в общем виде включает в себя по меньшей мере один захватный механизм, обхватывающий и удерживающий стальной материал, в частности шпунтовые сваи, профили и стальные трубы, а также обеспечивающий установку упомянутого материала под необходимым углом во время забивки-извлечения. По меньшей мере два захватных элемента, расположенных с двух сторон захватного механизма, которые удерживают захватываемую деталь, осуществляя синхронную работу. По меньшей мере одно отверстие, расположенное около центра захватного механизма и предназначенное для присоединения захватного элемента к захватному механизму. По меньшей мере одно упорное кольцо, расположенное в отверстии и обеспечивающее вращение захватного элемента вокруг центральной оси этого отверстия. Зубчатое колесо, расположенное около отверстия, зубчатое колесо, обеспечивающее синхронную работу захватных элементов, а также равномерное распределение силы сжимания. По меньшей мере одну накладку, обеспечивающую полное сцепление захватных элементов с захватываемым материалом. По меньшей мере один привод, устанавливаемый на один конец захватных элементов и обеспечивающий синхронное движение захватных элементов в результате приложения к ним давления. Технический результат состоит в обеспечении захвата забиваемого элемента любого типоразмера, повышении качества забивания и эффективности. 20 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение связано с захватным устройством, используемым при забивке и извлечении предметов, именуемых шпунтовыми сваями, профилей и стальных труб.
Уровень техники
Гидравлические вибропогружатели применяются во многих сферах для забивки в грунт и извлечения из него таких строительных материалов, как шпунтовые трубы и профили, к которым они предварительно присоединяются. Гидравлические вибропогружатели осуществляют забивку в грунт или извлечение труб или профилей за счет эксцентриковых грузов, входящих в их конструкцию. Благодаря вибрации, создаваемой этими грузами, шпунтовые трубы легко входят в грунт. Некоторые из данных вибропогружателей устанавливаются непосредственно на эти стальные трубы и при помощи создаваемой ими вибрации обеспечивают погружение стальных труб в грунт. Вибропогружатели другого типа захватывают стальную трубу, которую необходимо забить в грунт, из положения, параллельного поверхности земли и, приведя её в положение, перпендикулярное поверхности земли, осуществляют забивку сваи. Некоторые из захватных устройств гидравлических вибропогружателей, применяемых в наши дни, удерживают трубы за стенку при помощи захвата и при помощи него переводят стальную трубу из положения, параллельного поверхности земли в положение, перпендикулярное поверхности земли. Данные системы с захватами обеспечивают подъем только тех труб, которые обладают определенной толщиной стенки, также в них не предусмотрена возможность осуществления контроля над движениями захвата в процессе поднятия трубы. Кроме того, некоторые захватные устройства обхватывают эти элементы, обладающие, как правило, цилиндрической формой, и переводят их из горизонтального положения в вертикальное положение.
В указанном в разделе «Известный уровень техники» документе о европейском патенте номер EP2597204 говорится о захватном устройстве, используемом для размещения на поверхности земли металлических пластин. Конструкция захвата (3), имеющего удерживающие зубья (6a, 6b), установлена на гидравлический вибропогружатель. В документе об изобретении описан механизм, удерживающий детали пластин и передающих металлическим пластинам вибрацию, создаваемую вибропогружателем.
В указанном в разделе «Известный уровень техники» документе о европейском патенте номер EP0496167 говорится о конструкции управляемого дистанционно захвата, который может перемещаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Конструкция данного захвата обеспечивает подвижность при перенесении деталей.
Раскрытие изобретения
Целью данного изобретения является реализация захватного устройства, позволяющего осуществлять забивку любого желаемого элемента.
Другой целью данного изобретения является реализация захватного устройства, которое может полностью обхватить забиваемую деталь и применить к ней достаточную силу.
Краткое описание чертежей
Разработанное для достижения цели данного изобретения захватное устройство представлено на следующих чертежах, приложенных к данному документу.
Фигура 1. Вид захватного устройства в перспективе в режиме удерживания.
Фигура 2. Вид захватного устройства в перспективе в раскрытом положении.
Фигура 3. Вид захватного механизма в перспективе вместе с защитной пластиной.
Фигура 4. Вид захватного механизма в перспективе без защитной пластины.
Фигура 5. Вид захватного механизма в разрезе в перспективе.
Фигура 6. Вид захватного механизма в другом разрезе в перспективе.
Фигура 7. Вид сверху захватного механизма в раскрытом положении.
Фигура 8. Вид сверху захватного механизма в режиме удерживания.
Фигура 9. Вид сверху разреза накладки, на котором виден шаровой элемент, при раскрытом положении захватного механизма.
Каждой детали на рисунках присвоен номер позиции, пояснения к которым даны ниже.
Захватное устройство
Захватный механизм
Захватный элемент
Отверстие
Упорное кольцо
Защитная пластина
Зубчатое колесо
Гнездо
Накладка
Шаровой элемент
Привод
Узел подушек
Подушка
Площадки подушек
Защитная накладка
Осуществление изобретения
В общем виде захватное устройство (1), применяемое при забивке и извлечении предметов, именуемых шпунтовыми сваями, профилей и стальных труб состоит из
- не менее одного захватного механизма (2), обхватывающего и удерживающего шпунтовые сваи, профили и стальные трубы, а также обеспечивающего установку этих предметов под необходимым углом во время забивки,
- не менее двух захватных элементов (3), расположенных с двух сторон захватного механизма (2), которые удерживают захватываемую деталь, осуществляя синхронную работу,
- не менее одного отверстия (3.1), расположенного недалеко от центра захватного механизма (3) и предназначенного для присоединения захватного элемента (3) к захватному механизму (2),
- не менее одного упорного кольца (3.2), расположенного в отверстии (3.1) и обеспечивающего вращение захватного элемента (3) вокруг центральной оси этого отверстия (3.1),
- расположенного недалеко от отверстия (3.1) зубчатого колеса (3.4), обеспечивающего синхронную работу захватных элементов (3), а также равномерное распределение силы сжимания,
- не менее одной накладки (3.6), устанавливаемой для того, чтобы обеспечить полное сцепление захватных элементов (3) с захватываемой деталью,
- не менее одного привода (4), устанавливаемого на один конец захватных элементов (3) и обеспечивающего синхронное движение захватных элементов(3) в результате приложения к ним давления.
В одном из вариантов выполнения изобретения в захватном устройстве (1) расположен захватный механизм (2), используемый при захвате деталей, именуемых шпунтовыми сваями, профилей и стальных труб и удерживании их в этом положении. Захватный механизм (2) захватывает требуемую деталь, находящуюся в положении, параллельном поверхности земли и, удерживая её в таком положении, ставит её перпендикулярно поверхности земли или под другим углом, под которым будет осуществляться забивка. Так как во время операций захвата и удерживания забиваемая деталь находится под большим давлением, при воздействии на захватный механизм (2) вибрации, забиваемая деталь погружается непосредственно в грунт. Вокруг захватного механизма (2) предусмотрен узел подушек (5). Узел подушек (5) предназначен для того, чтобы предотвратить передачу сильной вибрации, возникающей в захватном механизме (2), подъемным устройствам, удерживающим захватное устройство (1). В узле подушек (5) вокруг захватного механизма (2) находятся площадки подушек (5.2), расположенные под определенным углом к захватному механизму (2). Благодаря тому, что площадки подушек (5.2) расположены под углом к захватному механизму (2), гасится большая часть вибраций, возникающих в захватывающем механизме (2). На площадках подушек (5.2) размещены несколько подушек (5.1). Данные подушки (5.1) предпочтительно должны быть изготовлены из резины. В результате этого возникающие в захватном механизме вибрации (2) передаются непосредственно данным подушкам (5.1). Благодаря использованию в качестве материала подушек (5.1) резины данные подушки (5.1), накапливая на своей поверхности все вибрации, поглощают их, это позволяет избежать возникновения каких-либо повреждений в таких подъемных устройствах, поднимающих захватное устройство (1), как экскаватор. В то время как одна сторона подушек (5.1) смотрит в сторону площадок подушек (5.2), другая сторона направлена в сторону защитной накладки (5.3). Защитная накладка (5.3) в свою очередь обеспечивает сцепление и подушек (5.1), и захватного механизма (2). Предусмотренный в захватном устройстве (1) захватный механизм (2) состоит, как правило, из двух захватных элементов (3). На один конец захватного элемента (3) установлен привод (4), обеспечивающий движение элемента, на другой конец захватного элемента (4) для более эффективного захвата установлена накладка (3.6). Посередине захватного элемента (3) расположено отверстие (3.1), в котором находится упорное кольцо (3.2). При помощи соединительного элемента, пропускаемого через данное отверстие (3.1) захватного элемента (3), захватный элемент (3) соединяется с вибрационной установкой, создающей вибрацию. Благодаря установке в данное отверстие (3.1) упорного кольца (3.2) отверстие (3.1) приобретает значительную прочность на разрыв. В верхней части отверстий (3.1) захватного элемента (3) находится защитная пластина (3.3). При помощи этой защитной пластины (3.3) каждые два захватных элемента (3) соединяются друг с другом и благодаря защитной пластине (3.3) синхронно отвечают на возникающую разрывную нагрузку. Кроме того, при помощи защитной пластины (3.3) расположенные напротив друг друга два захватных элемента (3) соединяются друг с другом. Около отверстия (3.1) захватного элемента (3) расположено зубчатое колесо (3.4), а также гнездо (3.5), в которое помещены эти зубчатые колеса (3.4) и из которого их легко можно демонтировать и извлечь. Предусмотренные в каждом захватном элементе (3) зубчатые колеса (3.4), находятся в зацеплении друг с другом и приходят в движение во время вращения захватного элемента (3) вокруг центральной оси отверстия (3.1). Так эти зубчатые колеса размещены (3.4) недалеко от отверстия (3.1), большая часть возникающего при движении привода (4) давления передается этим зубчатым колесам (3.4), в результате этого уменьшается нагрузка на расположенное в отверстии (3.1) упорное кольцо (3.2) и соединительный элемент. Находящееся на захватном элементе (3) зубчатое колесо (3.4) здесь размещено внутри гнезда (3.5), желательно предусмотреть возможность легкого извлечения этого зубчатого колеса (3.4) из гнезда (3.5) в любое время. Это позволит в случае повреждения зубчатого колеса (3.4) демонтировать и извлечь зубчатое колесо (3.4) из гнезда (3.5) и легко заменить его на новое. На конце захватного элемента (3) также имеется накладка (3.6). Эта накладка (3.6), предпочтительно изготавливаемая из стали SAE 4140, соприкасается с забиваемой деталью и благодаря характеристикам стали SAE 4140, обеспечивает износостойкость и препятствует выскальзыванию данной детали из захватного элемента. Помимо стали SAE 4140 накладка (3.6) может быть изготовлена из любой марки стали, обладающей аналогичными свойствами. Внутри накладки (3.6) находится шаровой элемент (3.7), который может совершать свободное движение. Шаровой элемент (3.7) обеспечивает вращение накладки (3.6) в определенных пределах и, в результате, обеспечивает полный контакт с забиваемой деталью. На другой конец захватного элемента (3), на котором отсутствует накладка (3.6), устанавливается привод (4). Предпочтительно использовать в качестве привода (4) гидравлический поршень. Один конец привода (4) прикреплен к одному захватному элементу (3), а другой конец привода (4) – к другому захватному элементу (3). При движении привода (4) в направлении раскрытия захвата концы соединенных с приводом (4) захватных элементов (3) удаляются друг от друга, в то время как другие концы, соединенные с накладками (3.6) приближаются друг к другу. В тех случаях, когда необходимо произвести операцию захватывания, привод (4) движется в направлении раскрытия захвата, и в результате этого движения накладки (3.6), приближаясь друг к другу, удерживают захватываемый предмет. Если необходимо выпустить захватываемый предмет, привод (4) осуществляет движение в направлении закрытия захвата, соединенные с приводом (4) концы захватных элементов (3) приближаются друг к другу, а соединенные с накладкой (3.6) концы осуществляют движение в противоположном направлении. В результате выполнения данной операции захватываемый предмет снова может быть выпущен.
Захватное устройство (1) функционирует следующим образом. В тех случаях, когда требуется забить в грунт или извлечь из грунта изделия, именуемые шпунтовыми сваями, профили и трубы, захватное устройство (1) при помощи подъемной машины перемещается в направлении предмета, который необходимо удерживать, затем привод (4) приводится в движение в направлении закрытия захвата. Во время движения привода (4) в направлении закрытия захвата накладки (3.6) удаляются друг от друга, и их движение продолжается до тех пор, пока расстояние между накладками (3.6) не станет больше диаметра удерживаемого предмета. После того как расстояние между накладками (3.6) достигнет требуемого значения, предмет, который необходимо захватить, размещается между захватными элементами (3), а затем привод (4) осуществляет движение в сторону раскрытия захвата. Во время данного процесса накладки (3.6) приближаются друг другу и через определенное время захватывают требуемый предмет. Затем на привод (4) оказывается ещё небольшое давление, в результате этого данный предмет плотно зажимается между накладками (3.6), теперь в отношении удерживаемого изделия может выполняться операция забивки/извлечения. После этого под действием вибрации, передаваемой захватному устройству (1), производится операция забивки/извлечений. После завершения операции забивки/извлечения привод (4) снова приходит в движение в направлении закрытия захвата, накладки (3.6) отдаляются друг от друга, в результате удерживаемый предмет выпускается. Таким способом производится операция забивки/извлечения свай, профилей и труб.
1. Захватное устройство, используемое при забивке и извлечении стальных материалов, в частности шпунтовых свай, профилей и стальных труб, в общем виде включающее в себя:
- по меньшей мере один захватный механизм, обхватывающий и удерживающий стальной материал, в частности шпунтовые сваи, профили и стальные трубы, а также обеспечивающий установку упомянутого материала под необходимым углом во время забивки-извлечения,
- по меньшей мере два захватных элемента, расположенных с двух сторон захватного механизма, которые удерживают захватываемую деталь, осуществляя синхронную работу,
- по меньшей мере одно отверстие, расположенное около центра захватного механизма и предназначенное для присоединения захватного элемента к захватному механизму,
- по меньшей мере одно упорное кольцо, расположенное в отверстии и обеспечивающее вращение захватного элемента вокруг центральной оси этого отверстия,
- зубчатое колесо, расположенное около отверстия, зубчатое колесо, обеспечивающее синхронную работу захватных элементов, а также равномерное распределение силы сжимания,
- по меньшей мере одну накладку, обеспечивающую полное сцепление захватных элементов с захватываемым материалом,
- по меньшей мере один привод, устанавливаемый на один конец захватных элементов и обеспечивающий синхронное движение захватных элементов в результате приложения к ним давления.
2. Устройство по п. 1, в котором захватный механизм, используемый при захвате стальных материалов, в частности шпунтовых свай, профилей и стальных труб и удерживании их в этом положении, который захватывает требуемый материал, находящийся в положении, параллельном поверхности земли и, удерживая его в таком положении, ставит его перпендикулярно поверхности земли или под другим углом, под которым будет осуществляться забивка.
3. Устройство по п. 1, в котором вокруг захватного механизма расположен узел подушек, предназначенный для того, чтобы предотвратить передачу сильной вибрации, возникающей в захватном механизме, подъемным устройствам, удерживающим захватное устройство.
4. Устройство по п. 3, в котором площадки подушек, расположенные в узле подушек вокруг захватного механизма, установлены под определенным углом к захватному механизму, которые благодаря такому расположению гасят большую часть вибраций, возникающих в захватном механизме.
5. Устройство по п. 3, в котором подушки, расположенные на площадках подушек, предпочтительно изготовлены из резины.
6. Устройство по п. 3, в котором подушки, которые изготовлены из резины, накапливают на своей поверхности и поглощают все вибрации, это позволяет избежать возникновения каких-либо повреждений в таких подъемных устройствах, поднимающих захватное устройство, как экскаватор.
7. Устройство по п. 1, в котором на один конец захватного элемента установлен привод, обеспечивающий движение элемента, на другой конец - накладка, позволяющая произвести более эффективный захват.
8. Устройство по п. 1, в котором в средней части захватного элемента выполнено отверстие, внутри которого установлено упорное кольцо, которое при помощи соединительного элемента, пропускаемого через данное отверстие, обеспечивает соединение захватного элемента с вибрационным устройством, создающим вибрацию.
9. Устройство по п. 1, в котором отверстие приобретает значительную прочность на разрыв за счет упорного кольца, установленного в данное отверстие.
10. Устройство по п. 1, в котором в верхней части отверстий захватного элемента установлена защитная пластина, соединяющая каждые два захватывающих элемента и обеспечивающая синхронный ответ на возникающие вибрации.
11. Устройство по п. 1, в котором зубчатое колесо расположено около отверстия захватного элемента и приводится в движение во время вращения захватного элемента вокруг центральной оси отверстия.
12. Устройство по п. 1, в котором зубчатое колесо расположено около отверстия, и принимает большую часть возникающего при движении привода давления, в результате этого уменьшается нагрузка на расположенное в отверстии упорное кольцо и соединительный элемент.
13. Устройство по п. 1, в котором в захватном элементе расположено гнездо, в котором размещено зубчатое колесо и из которого в любое время может быть извлечено зубчатое колесо.
14. Устройство по п. 1, в котором зубчатое колесо выполнено с возможностью демонтажа путем извлечения из гнезда, в случае возникновения какого-либо повреждения, и легко может быть заменено на новое.
15. Устройство по п. 1, в котором накладка, установленная на конце захватного элемента, предпочтительно изготавливаемая из стали SAE 4140, которая соприкасается с забиваемой деталью и благодаря характеристикам стали SAE 4140 обеспечивает износостойкость и препятствует выскальзыванию данной детали из захватного элемента.
16. Устройство по п. 1, в котором внутри накладки расположен шаровой элемент, который выполнен с возможностью совершать свободное движение и благодаря этому обеспечивает вращение накладки в определенных пределах и полный контакт с забиваемой деталью.
17. Устройство по п. 1, в котором привод, установленный на другом конце захватного элемента, на котором отсутствует накладка, предпочтительно представляет собой гидравлический поршень.
18. Устройство по п. 1, в котором один конец привода прикреплен к одному захватному элементу, а другой конец - к другому захватному элементу.
19. Устройство по п. 1, в котором при перемещении привода одни концы захватного элемента, соединенные с приводом, выполнены с возможностью удаляться друг от друга в направлении раскрытия захвата, в то время как другие концы захватного элемента, соединенные с накладками, выполнены с возможностью приближаться друг к другу.
20. Устройство по п. 1, в котором привод выполнен с возможностью перемещения в направлении раскрытия, когда необходимо произвести операцию захватывания, и в результате этого движения накладки, приближаясь друг к другу, удерживают захватываемый предмет.
21. Устройство по п. 1, в котором привод выполнен с возможностью перемещения в направлении закрытия, когда необходимо выпустить захватываемый предмет, и концы захватных элементов, присоединенные к накладке, осуществляют движение в противоположном направлении.
