УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРЕЗКИ СВАЙ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к средствам механизации свайных работ. Полезная модель предназначена для срезки свай под водой при строительстве мостов и иных водных сооружений.
В качестве прототипа выбрано известное устройство для резки стоек (патент RU №2103438, Е01В 37/00, E02D 9/00, 04.03.1997), которое содержит раму с направляющими, смонтированную на ней с возможностью перемещения вокруг стойки и в радиальном направлении каретку с роликами и режущий диск с приводом, имеющий регулировочный винт поперечной подачи. Рама выполнена разрезной в поперечном направлении из двух секций, соединенных между собой шарниром и съемной стяжкой. Рама снабжена последовательно и поочередно расположенными по ее окружности фиксирующими и подпружиненными центрирующими винтами. На каретке укреплена с возможностью поворота платформа, на которой расположены режущий диск и его привод, соединенные между собой при помощи ременной передачи. Винт поперечной подачи соединен с кареткой и платформой посредством шарнира и шаровой опоры.
Основным недостатком прототипа является невозможность его работы с подводной частью свай, так как при контакте с водой указанный прототип придет в нерабочее состояние из-за контакта воды с его рабочими частями.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание устройства для срезки полых свай, предназначенного для работы с подводной частью свай и позволяющего достичь приведенных ниже технических результатов.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в расширении арсенала технических средств, предназначенных для срезки свай и обеспечении возможности срезки полых свай в их подводной части, в том числе ниже уровня дна.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для срезки свай, содержащем раму и режущий инструмент с приводом вращения, рама дополнительно снабжена как минимум одним неподвижным упором и как минимум одним приводом фиксации, а режущий инструмент закреплен под рамой и снабжен приводом орбитальной подачи и приводом линейной подачи.
Рама может быть выполнена в виде сварной металлоконструкции.
Рама может быть выполнена цилиндрической формы.
Рама может быть выполнена призматической формы.
Устройство для срезки свай может содержать четыре неподвижных упора, два из которых закреплены в верхней части рамы и два - в нижней части рамы.
Устройство для срезки свай может содержать два привода фиксации, один из которых закреплен в верхней части рамы и один - в нижней части рамы.
Привод фиксации может быть выполнен в виде гидроцилиндра с направляющей.
Каждый неподвижный упор может быть снабжен подушкой.
Каждый привод фиксации может быть снабжен подушкой.
Устройство для срезки свай может содержать по меньшей мере два ролика, закрепленных под режущим инструментом.
В целом суть заявляемого технического решения заключается в том, что предложенная конструкция устройства позволяет срезать сваю не снаружи, а изнутри, и, кроме того, позволяет срезать сваи и ниже уровня дна.
Заявленное устройство для срезки свай состоит из рамы с установленными на ней приводами орбитальной подачи, фиксации и вращения режущего инструмента.
Рама представляет собой сварную металлоконструкцию, с установленными на ней неподвижными упорами и приводами фиксации заявляемого технического решения внутри сваи. Рама может быть выполнена и из других материалов, обеспечивающих надлежащую прочность и надежность, однако именно металл представляется наиболее прочным и крепким материалом.
Форма рамы должна обеспечивать свободное размещение заявляемого устройства внутри сваи. Целесообразно выполнять раму цилиндрической формы или в форме призмы. Такая форма рамы позволит обеспечить ее свободное размещение внутри цилиндрической сваи, поскольку данные формы наиболее соответствуют форме самой сваи. Таким образом, рама сможет разместиться внутри сваи не просто свободно, но и с наименьшим зазором между внешней поверхностью рамы и внутренней поверхностью сваи. Это также позволяет повысить точность среза, поскольку обеспечивает надежную фиксацию заявляемого устройства внутри сваи. Кроме того, описанные предпочтительные формы рамы позволяют разместить внутри рамы некоторые приводы, что позволяет уменьшить габаритные размеры всего заявляемого устройства, что в свою очередь делает его более удобным в применении.
Для фиксации заявляемого устройства внутри сваи предусмотрены приводы фиксации и неподвижные упоры. Неподвижные упоры установлены на раме и предназначены для фиксации заявляемого технического решения внутри сваи. Они используются как распорки при нахождении устройства внутри сваи. Целесообразно выполнять заявляемое устройство для срезки свай снабженным как минимум одним неподвижным упором. Тем не менее, количество неподвижных упоров может быть любым и зависит от размера всей конструкции. При выполнении рамы призматической формы удобно располагать два неподвижных упора в верхней части рамы и два неподвижных упора в нижней части рамы, причем целесообразно располагать неподвижные упоры таким образом, чтобы в сочетании с приводами фиксации они обеспечивали фиксацию всей конструкции в шести точках - трех точках в верхней части рамы и трех точках в нижней части рамы, как бы «двумя поясами». Такая фиксация рамы внутри сваи представляется наиболее прочной при минимальном количестве неподвижных упоров.
Каждый неподвижный упор может быть снабжен подушкой, предназначенной для увеличения площади контакта неподвижного упора с внутренней поверхностью сваи. Целесообразно выполнять каждую подушку металлической, поскольку это наиболее прочный и износостойкий материал. Кроме того, целесообразно выполнять подушку с насечками, поскольку это дополнительно увеличивает надежность фиксации устройства в свае.
Привод фиксации предназначен для обеспечения фиксации заявляемого технического решения внутри сваи на необходимой высоте и представляет собой гидравлический цилиндр с направляющей. Направляющая, выдвигаясь или задвигаясь под действием гидроцилиндра позволяет обеспечить фиксацию устройства внутри сваи в необходимом месте. Другими словами, привод фиксации в совокупности с неподвижными упорами выполняет функцию распорки в момент, когда устройство для срезки свай оказывается в необходимом месте внутри сваи.
Целесообразно снабжать заявляемое устройство как минимум одним приводом фиксации, но тем не менее при значительном размере всего устройства количество приводов фиксации может быть увеличено.
Как было описано выше при выполнении рамы призматической формы удобно располагать один привод фиксации в верхней части рамы и один привод фиксации в нижней части рамы, причем целесообразно располагать приводы фиксации таким образом, чтобы в сочетании с неподвижными упорами они обеспечивали фиксацию всей конструкции в шести точках - трех точках в верхней части рамы и трех точках в нижней части рамы, как бы «двумя поясами». Такая фиксация рамы внутри сваи представляется наиболее прочной при минимальном количестве приводов фиксации.
В данном примере фиксация устройства внутри сваи осуществляется в трех точках двумя уровнями, причем три точки это минимально необходимое количество точек контакта, которое позволяет надежно закрепить все устройство внутри сваи. Возможна комбинация с двумя приводами фиксации и одним неподвижным упором на каждом уровне, но такая комбинация представляется более затратной по сравнению с предложенной выше, поскольку увеличение количества приводов фиксации неизбежно приведет к увеличению затрат на производство устройства для срезки свай. В связи с этим, наиболее оптимальной является комбинация, которая на каждом уровне предполагает наличие двух неподвижных упоров и одного привода фиксации.
Каждый привод фиксации также может быть снабжен подушкой, предназначенной для увеличения площади контакта неподвижного упора с внутренней поверхностью сваи. Указанную подушку, как и в случае с неподвижным упором, целесообразно выполнять металлической, поскольку это наиболее прочный и износостойкий материал.
Для срезки сваи в заявляемом техническом решении используется режущий инструмент. Целесообразно выполнять режущий инструмент а виде фрезы или пильного диска, поскольку это наиболее распространенные и удобные в применении режущие элементы. Кроме того, фреза или пильный диск за счет своей круглой формы позволяют обеспечить равномерный срез сваи вдоль всего кругового контура сваи, причем срез осуществляется изнутри сваи.
Режущий инструмент закреплен под рамой и работает под действием привода орбитальной подачи, привода вращения и привода линейной подачи. Размещение режущего инструмента под рамой позволяет сократить габаритные размеры заявляемого устройства, что позволяет этому устройству свободно разместиться внутри сваи.
Привод орбитальной подачи предназначен для движения узла вращения режущего инструмента по контуру сваи (круговая обкатка контура). Привод орбитальной подачи представляет собой составной редуктор, с установленным на входе героторным гидромотором. Выходной вал привода орбитальной подачи выполнен таким образом, чтобы по нему можно было передавать рабочую жидкость на узел вращения режущего инструмента.
На выходном звене привода орбитальной подачи установлен узел вращения режущего инструмента на специальном кронштейне, узел вращения включает в себя привод вращения режущего инструмента. Привод вращения режущего инструмента предназначен для вращения инструмента и радиальной подачи на прорезание сваи.
Привод вращения режущего инструмента состоит из сварной рамы с закрепленными на ней цилиндром радиальной подачи и установленным на направляющих гидромотором вращения режущего инструмента. Привод вращения режущего инструмента может быть расположен внутри рамы для обеспечения дополнительной компактности заявляемого устройства.
Узел вращения режущего инструмента может быть защищен от внешних механических повреждений защитным каркасом.
Для управления режущим инструментом используется привод линейной подачи режущего инструмента, который позволяет режущему инструменту в необходимый момент времени взаимодействовать со сваей. Привод линейной подачи режущего инструмента представляет собой гидроцилиндр, под действием которого режущий инструмент соприкасается с боковой поверхностью сваи или наоборот отходит от нее.
Под режущим инструментом закреплены ролики, которые предназначены для фиксации среза. Целесообразно закреплять ролики на раме или на отдельных кронштейнах, которые жестко связаны с рамой, поскольку такое крепление обеспечивает необходимую прочность конструкции.
В заявляемой конструкции устройства для срезки свай место среза жестко фиксируется во избежание неровностей и сдвигов в месте среза. Если указанная фиксация не будет обеспечена должным образом, то при работе режущего инструмента часть сваи, расположенная над местом среза, может сместиться относительно части, расположенной ниже места среза. Это объясняется тем, что при работе по срезу сваи ниже уровня дна или на уровне дна часть, расположенная ниже среза, будет прочно зафиксирована грунтом, а часть, расположенная выше среза, как правило, ничем не зафиксирована, и в момент среза может сместиться. В результате может получиться неровный срез или, в случае сильного смещения, заявляемое техническое решение может быть повреждено. Для обеспечения точности и безопасности при работе заявляемого устройства необходимо обеспечивать фиксацию части сваи, расположенной над уровнем среза, относительно самого заявляемого устройства и части сваи, расположенной ниже уровня среза. Ролики необходимы для того, чтобы при выполнении среза режущим инструментом фиксировать часть сваи, расположенную ниже среза. Таким образом, фиксация обеих частей сваи фиксируется заявляемым устройством - нижняя часть (под срезом) фиксируется роликами, а верхняя часть (над срезом) фиксируется неподвижными упорами и приводами фиксации. Все указанные элементы объединены жесткой рамой, что не дает разрезанным частям сваи смещаться относительно друг друга.
Количество роликов может быть любым, однако целесообразно использовать как минимум три ролика, поскольку это наименьшее количество, которое требуется для жесткой фиксации сваи, имеющей круг в продольном сечении.
Для обеспечения надежной фиксации целесообразно выполнять ролики из жесткой резины или металла.
Для удобства эксплуатации устройства для срезки свай оно может быть дополнительно снабжено устройством для подвеса, закрепленным на раме. Указанное устройство для подвеса может быть выполнено в виде металлического крюка, закрепленного на раме, например, при помощи сварки. Это наиболее простой и быстрый способ исполнения устройства для подвеса.
Гидростанция предназначена для обеспечения работы исполнительных узлов и механизмов заявляемого устройства. Гидростанция представляет собой сварную металлоконструкцию, с расположенными на ней элементами гидравлической схемы, органами управления и присоединительными устройствами. Электроснабжение гидростанции осуществляется от дизельной электростанции или стационарного источника, для чего предусмотрен соответствующий разъем.
Таким образом, заявляемое техническое устройство позволяет расширить арсенал технических средств, предназначенных для срезки свай. А, кроме того, оно позволяет обеспечить возможность срезки полых свай в их подводной части ниже уровня дна. Данный технический результат достигается за счет особой конструкции заявляемого устройства - оно способно срезать сваю изнутри. Рама и другие элементы, закрепленные на раме или связанные с ней, выполнены таким образом, чтобы обеспечить возможность расположения заявляемого устройства именно внутри сваи и осуществить срез именно внутри сваи, поэтому заявляемое устройство может работать, в том числе и под водой, срезая сваи даже ниже уровня дна.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 показан общий вид заявляемого устройства для срезки свай.
На фиг. 2 показан общий вид заявляемого устройства для срезки свай снизу.
Согласно рисункам, устройство для срезки свай включает в себя раму 1, которая состоит из сварной металлоконструкции и выполнена в форме шестигранной призмы.
В верхней части рамы 1 закреплены два неподвижных упора 2 и один привод фиксации 3, который состоит из гидроцилиндра и направляющей. Под действием гидроцилиндра направляющая выдвигается или задвигается.
В нижней части рамы 1 закреплены два неподвижных упора 4 и один привод фиксации 5, который также состоит из гидроцилиндра и направляющей. Под действием гидроцилиндра направляющая выдвигается или задвигается.
Привод фиксации 3 закреплен под приводом фиксации 5. Неподвижные упоры 2 закреплены соответственно под неподвижными упорами 4.
Под рамой закреплен режущий инструмент 6, выполненный в форме пильного диска. Режущий инструмент 6 снабжен приводом орбитальной подачи 7, приводом вращения 8 и приводом линейной подачи. Привод орбитальной подачи 7 в целях повышения компактности заявляемого устройства закреплен внутри рамы 1. Привод орбитальной подачи 7 выполнен в виде гидромотора. Привод вращения 8 выполнен в виде гидромотора. Привод линейной подачи 9 выполнен в виде гидроцилиндра, под действием которого режущий инструмент 6 выдвигается и осуществляет срез сваи или задвигается обратно.
Также под рамой 1 на кронштейнах 10 закреплено три ролика 11, выполненных из жесткой резины. Каждый кронштейн 10 жестко закреплен на раме 1.
Неподвижные упоры 2 и 4, а также приводы фиксации 3 и 5 снабжены металлическими подушками 12 с насечкой для увеличения площади контакта с внутренней поверхностью сваи.
Работает заявляемое устройство для срезки свай следующим образом.
При помощи устройства для подвеса (на фиг. не показано) устройство для срезки свай поднимают и помещают внутрь сваи. Если необходимо срезать сваю ниже уровня дна необходимо вначале промыть сваю на требуемую глубину. При этом гидростанция (на фиг. не показана) находится на борту судна или платформы, с которой производятся работы по отрезке. Питание заявляемого технического решения производится от указанной гидростанции с электрическим приводом. Гидростанция смонтирована на платформе на минимально возможном расстоянии от места фиксации верхней отрезаемой части сваи.
После того, как заявляемое устройство размещено внутри сваи его начинают опускать вниз. При достижении необходимой глубины процесс опускания останавливается. Под действием гидроцилиндров приводов фиксации 3 и 5 соответствующие направляющие выдвигаются и упираются во внутреннюю стенку сваи. Подушки 12 позволяют зафиксировать заявляемое устройство внутри сваи более надежно. Неподвижные упоры 2 и 4 подушками 12 прижимаются к внутренней поверхности сваи за счет выдвижения направляющих приводов фиксации 3 и 5. Таким образом, заявляемое устройство оказывается зафиксированным внутри сваи на распорках, которые надежно держат устройство на необходимом уровне в шести точках.
После фиксации заявляемого технического решения внутри сваи на нужной глубине под действием привода вращения 8 режущий инструмент 6 начинает вращаться. Приводом линейной подачи 9 режущий инструмент 6 выдвигается к внутренней поверхности сваи для того, чтобы прорезать ее. Под действием привода орбитальной подачи 7 режущий инструмент 6 начинает движение по кругу вдоль внутренней поверхности сваи, осуществляя кольцевой разрез.
После оборота в 360° привод орбитальной подачи 7 выключается и движение режущего инструмента 6 вдоль внутренней поверхности сваи прекращается. Привод линейной подачи 9 задвигает режущий инструмент 6 обратно под раму 1, после чего привод вращения 8 выключается и режущий инструмент 6 перестает вращаться.
При процессе среза ролики 11 фиксируют часть сваи, расположенную под линией среза, а неподвижные упоры 2 и 4 в совокупности с приводами фиксации 3 и 5 фиксируют часть сваи, расположенную над уровнем среза. Таким образом, не происходит смещение частей сваи после выполнения среза относительно друг друга.
После окончания среза направляющие приводов фиксации 3 и 5 под действием соответствующих гидроцилиндров задвигаются обратно и устройство вынимают из сваи.
Заявляемое техническое решение устраняет большинство недостатков, имеющихся в аналогах, дополняет ряд подобных устройств и, кроме того, является достаточно простым в производстве и удобным в применении.
В заявляемом устройстве для срезки свай использованы традиционные конструкционные материалы, и оно может быть изготовлено в условиях экспериментального или серийного производства.