Режущее устройство и способ резки сваи
CUTTING DEVICE AND METHOD FOR PILE CUTTING

Область, к которой относится изобретение
Изобретение относится к режущему устройству для резки свай и способу резки свай. В частности, изобретение относится к режущему устройству для резки, например, железобетонных свай, причем указанное режущее устройство подсоединено к рабочей машине.
Предпосылки изобретения
Свайные работы - это распространенная технология укрепления грунта и практика выполнения фундаментов, при которых тяжелая нагрузка от сооружения передается в твердый грунт, например, в коренную породу. В настоящее время в свайных сооружениях чаще всего используют железобетонные сваи или сваи из стальных труб, которые лучше выдерживают удары сваебойных машин или молотов, чем, например, дерево, и не гниют в грунте.
Количество необходимых свай на строительной площадке зависит, естественно, от площади строящегося здания. На участках строительства моста или дороги требуются приблизительно 300 свай. Например, на строительной площадке многоквартирного здания средних размеров в фундамент требуется забить приблизительно 150 свай. Длина одной железобетонной сваи составляет 3-15 метров, и в случае необходимости она может быть увеличена. В конце работ по забивке свай сваю, выступающую из поверхности земли, необходимо отрезать, чтобы продолжить другие строительные работы на строительной площадке.
Резка сваи осуществляется как отдельный технологический процесс на строительной площадке, и резку обычно выполняет отдельная бригада по резке, которая вызывается на строительные площадки для резки свай. Резка сваи - это физически очень ответственная работа, включающая фазы ручной работы. В известном в уровне техники способе резку свай обычно начинают с откапывания грунта вокруг свай на достаточную глубину, чтобы можно было измерить высоту отрезки для выполнения работ по резке свай в следующей фазе работы. Резку выполняют пилением и расклиниванием их надвое, после чего экскаватор собирает верхние части свай, чтобы увезти их со строительной площадки. После этого поверхность грунта дренируется и балластируется для дальнейшего формирования фундамента.
Поскольку сваи обычно режут в количестве 30-80 штук, фазы работ по резке на строительной площадке с 300 сваями приходится выполнять, например, 7-10 раз, что отнимает время и является дорогостоящим, поскольку пока не будут завершены фазы работ по резке, нельзя производить другие работы. Как рабочему, выполняющему измерения, так и резчику свай приходится выполнять свою работу в наполненном водой и проседающем котловане, что вызывает определенные проблемы, связанные с безопасностью работ.
Можно было бы выполнить дренирование и балластировку до резки свай, чтобы повысить безопасность работ, но тогда уровень резки будет находиться слишком близко (обычно около 5 см) к поверхности балласта, что затрудняет резку или даже делает ее невозможной, поскольку резку свай согласно уровню техники необходимо осуществлять приблизительно на уровне резки 10 см от поверхности грунта. Кроме того, сваи, подлежащие резке, часто находятся возле экскаваторов или настолько высоки, что выполнить резку свай практически невозможно. Кроме того, может оказаться невозможным выполнить резку свай из-за слишком переполненных водой, скользких и/или проседающих котлованов или из-за уровня резки менее 10 см.
После распиливания окончательная разбивка свай на две части выполняется в соответствии с известными из уровня техники техническими решениями с помощью клина и кувалды. Эта фаза работ требует физических навыков и отдельных инструментов.
В патентном документе FI122291 представлен один пример известных режущих устройств, подсоединенных к рабочей машине для резки свай. По результатам предварительного поиска этот документ, несомненно, представляет известное техническое решение, наиболее близкое к заявляемому изобретению. В документе FI122291 представлено режущее устройство, в котором пильные средства прикреплены к захватывающим средствам для перемещения пильных средств в продольном направлении в сторону захватывающих средств. В патентном документе FI122291 не представлен какой-либо вариант осуществления для компенсации удлинений и сил, которые действуют на пильные средства при отрезании. Недостатком известного технического решения в соответствии с указанным документом является то, что пильное средство быстро и значительно затупляется или даже разрушается.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного режущего устройства, которое полностью или частично решает описанные выше проблемы, связанные с известными техническими решениями. Поставленная цель достигается режущим устройством для резки сваи, содержащим
- корпус, содержащий средства для подсоединения режущего устройства к рабочей машине, и режущее устройство, содержащее захватывающие средства, прикрепленные к корпусу для привода режущего устройства в движение вокруг отрезаемой сваи, причем указанные захватывающие средства содержат по меньшей мере две противоположные захватывающие части, предназначенные для обеспечения захвата отрезаемой сваи для удержания сваи, для обеспечение захвата отрезаемой сваи для удаления сваи и для снятия захватывающих средств из указанных захватов. Режущее устройство содержит пильные средства, расположенные с возможностью перемещения в положение распиливания и в безопасное положение по захватывающим средствам, и режущее устройство содержит указанные пильные средства для выполнения распиливающей операции, когда пильные средства находятся в положении распиливания, и пильные средства, находящиеся в режущем устройстве, для осуществления распиливающего движения приводятся в возвратно-поступательное движение по существу горизонтально относительно отрезаемой сваи и продольно относительно захватывающих частей захватывающих средств при резке сваи, и режущее устройство содержит упругие средства для компенсации сил, возникающих во время распиливающего движения пильных средств, и для обеспечения распиливающего движения, которое также отклоняется от продольного распиливающего движения, причем указанные упругие средства приспосабливаются к силам, возникающим во время распиливающего движения пильных средств, для предотвращения повреждения пильных средств.
В одном варианте осуществления в соответствии с настоящим изобретением пильные средства могут приводиться в возвратно-поступательное движение продольно относительно захватывающих частей захватывающих средств при резке сваи, причем указанные упругие средства обеспечивают также распиливающее движение, отклоняющееся от указанного продольного направления.
В еще одном варианте осуществления в соответствии с настоящим изобретением движение режущего устройства или части режущего устройства относительно сваи может представлять собой круговое движение режущего устройства или части режущего устройства вокруг отрезаемой сваи. В этом варианте осуществления режущее устройство может содержать катящиеся средства, присоединенные к корпусу и к захватывающим средствам в вертикальном направлении, расположенные парами одно на другом, и круговое перемещение режущего устройства относительно отрезаемой сваи обеспечивается действием катящихся средств.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения режущее устройство может содержать детекторы, расположенные на захватывающих средствах, корпусе или пильных средствах и предназначенные для определения глубины распиливания пильными средствами.
В одном варианте осуществления в соответствии с настоящим изобретением режущее устройство может содержать гидравлические средства, пневматические средства или по меньшей мере один электрический двигатель в качестве привода пильной части и/или пильных средств пильной части, и в соответствии с еще одним вариантом осуществления режущее устройство может содержать гидравлический цилиндр для создания разных положений захватывающих средств.
Кроме того, целью настоящего изобретения является способ резки сваи, в котором режущее устройство присоединяют к рабочей машине, режущее устройство приводят в движение вокруг отрезаемой сваи, обеспечивают захват отрезаемой сваи захватывающими частями для удержания сваи, обеспечивают захват отрезаемой сваи захватывающими частями для удаления сваи и высвобождают захватывающие средство из указанных захватов. В предлагаемом способе используют пильные средства, выполненные с возможностью перемещения в положение распиливания и в безопасное положение, выполняют распиливающую операцию пильными средствами, находящимися в режущем устройстве, когда пильные средства находятся в положении резки, путем приведения пильных средств в возвратно-поступательное движение по существу горизонтально относительно отрезаемой сваи и продольно относительно захватывающих частей путем приспосабливания за счет использования упругих средств к силам, возникающим во время распиливающего движения пильных средств, для обеспечения распиливающего движения, которое также отклоняется от продольного распиливающего движения, причем указанное приспосабливание выполняют для предотвращения повреждения пильных.
Предлагаемый способ отличается признаками, приведенными в отличительной части пункта 9 формулы изобретения.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения в предлагаемом способе применяют предлагаемое режущее устройство, и предлагаемый способ включает, по меньшей мере, следующие этапы:
- присоединение режущего устройства к рабочей машине,
- расположение захватывающие средства с обеспечением захвата на требуемом высоком уровне отрезаемой сваи,
- установку пильных средств в положение распиливания и запуск пильных средств,
- обеспечение по существу горизонтального перемещения режущего устройства или части режущего устройства относительно отрезаемой сваи,
- определение требуемой глубины распиливания пильными средствами,
- отведение режущих частей в безопасное положение и остановку пильных средств,
- снятие отрезанной части сваи, также используя рабочую машину.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения в предлагаемом способе для резки сваи приведение режущего устройства или части режущего устройства в движение относительно отрезаемой сваи означает приведение пильных частей в возвратно-поступательное движение продольно относительно захватывающих частей захватывающих средств. В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения приведение режущего устройства или части режущего устройства в движение относительно отрезаемой сваи означает приведение режущего устройства или части режущего устройства в круговое движение относительно отрезаемой сваи.
Применение предлагаемых режущего устройства и способа резки основано на многих признаках. Предлагаемое режущее устройство представляет собой небольшое и легкое устройство, которое выполнено с возможностью подсоединения к разным рабочим машинам, используемым на строительных площадках, таким, как, например, экскаватор, свайный копер и кран, содержащий стрелу. Указанная рабочая машина содержит инструменты, объединенные с рабочей машиной, или инструменты, присоединяемые к рабочей машине. Этими инструментами может быть, например, гидравлическое устройство, подающее энергию предлагаемому режущему устройству. Кроме того, режущее устройство и способ резки является быстродействующим, эффективным, дешевым и надежным, и его может использоваться при любом размере строительных площадок, и которое, кроме того, повышает безопасность труда в процессе резки.
Изобретение предоставляет возможность выполнения резки свай сразу же после свайных работ без привлечения отдельной бригады по резке, поскольку предлагаемое режущее устройство может быть включено в устройства, обычно используемые на строительных площадках. Это экономит время и деньги, поскольку могут быть продолжены другие работы. Кроме того, изобретение снижает сложность и физические требования процесса резки, тем самым повышая эффективность и безопасность труда по сравнению с традиционной резкой свай вручную. Резку свай можно выполнять в небольших количествах по мере выполнения свайных работ и даже одновременно с их выполнением.
Поскольку изобретение может увеличить срок службы отрезных пил, например, срок службы режущих пластин, и предотвратить заклинивание пластин в отрезаемой свае, резка сваи становится надежней и эффективней. Экономия расходов достигается благодаря длительному сроку службы пильных средств и более высокой надежности успешного рабочего процесса резки. Изобретение позволяет также резать сваи в трудных местах, таких, как края котлованов, на возвышенностях и очень близко от поверхности земли, поскольку предлагаемое режущее устройство не требует нанесения меток реальной высоты среза. Отрезаемые сваи могут быть очень низкими, например 2 см - 7 см, и предпочтительно приблизительно 3 см - 5 см, и могут иметь самые разные размеры и формы, и, кроме того, они могут быть изготовлены из самых разных материалов, например железобетонные сваи и круглые стальные или бетонные сваи.
Кроме того, операцию резки можно выполнять в очень трудных условиях поверхности грунта (заполненные водой, скользкие, проседающие котлованы и т.д.), поскольку резкой можно управлять с рабочей машины. Кроме того, предлагаемое режущее устройство позволяет сразу же убирать отрезанную часть сваи, чтобы она не мешала выполнению других работ на строительной площадке, что также повышает безопасность труда и обеспечивает лучший ход выполнения других работ на строительной площадке.
Термин «свая» применительно к настоящему изобретению может предусматривать различные сваи, используемые в свайных конструкциях в грунте, например, железобетонные, стальные, деревянные сваи, микросваи, набивные сваи и другие сваи, используемые для улучшения грунта и для поддержки грунта. Длина и толщина указанных свай может варьировать, и они могут иметь прямоугольную, круглую или некоторую иную форму в поперечном сечении.
Термин «рабочая машина» применительно к настоящему изобретению может предусматривать различные рабочие машины, используемые на строительных площадках, такие как, например, экскаватор, свайный копер, трактор и разные краны, имеющие подъемную и опускающую стрелу. Указанная рабочая машина содержит инструменты, объединенные с рабочей машиной, или инструменты, присоединяемые к рабочей машине. Этими инструментами может быть, например, гидравлическое устройство, подающее энергию на предлагаемое режущее устройство для перемещения указанной стрелы, которую содержит рабочая машина.
Краткое описание графических материалов
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения далее описываются более подробно со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
фиг. 1 представляет режущее устройство в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения на виде спереди.
Фиг. 2 представляет вид в перспективе режущего устройства в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет пильную часть режущего устройства в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения в положении распиливания.
Фиг. 4 представляет пильные средства режущего устройства в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения и упругие средства, присоединенные к указанным пильным средствам.
Фиг. 5 представляет пример режущего устройства в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения на виде спереди.
Фиг. 6 представляет схему последовательности технологических операций способа резки сваи в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Фиг. 1 и 2 представляют режущее устройство в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Режущее устройство 100 для резки сваи содержит корпус 102, содержащий средство 103 для подсоединения режущего устройства к рабочей машине. Режущее устройство 100 содержит захватывающие средства 104, прикрепленные к корпусу 105 для установки режущего устройства вокруг отрезаемой сваи, причем указанные захватывающие средства 104 содержит по меньшей мере две противоположные захватывающие части 106. Кроме того, режущее устройство 100 содержит по меньшей мере две пильные части 108, расположенные с возможностью перемещения в положение распиливания и в безопасное положение, и режущее устройство 100 содержит пильные средства 110, подсоединенные к пильным частям 108.
Режущее устройство 100 предпочтительно изготовлено из долговечного материала, такого как, например, сталь или чугун, для обеспечения силы давления захватывающих средств 104, достаточную, чтобы поднять и убрать отрезанную часть сваи. Во всяком случае, режущее устройство изготавливают таким образом, чтобы общий вес режущего устройства делал режущее устройство нетяжелым и легким в обращении.
На корпусе 102 может предусматриваться контрольная плита 105, которая располагаемая напротив отрезаемой сваи, когда режущее устройство устанавливают вокруг указанной сваи. Кроме того, корпус 102 может содержать соединительные средства 103, предназначенные для подсоединения режущего устройства к рабочей машине. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения соединительные средства 103 представляют собой, например, по меньшей мере одну соединительную тягу, предназначенную для подсоединения режущего устройства к стреле рабочей машины. Форма и размер соединительных средств 103 могут варьировать в зависимости от типа рабочей машины, к которой режущее устройство должно быть подсоединено. В одном вариантом осуществления изобретения соединительные средства 103 конструктивно выполнены с возможностью быстрого размыкания, например, посредством некоторого вида быстроразъемного крепежного устройства.
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения соединительные средства 103 выполнены таким образом, что режущее устройство 100 может частично высвобождаться из рабочей машины, например, посредством проволочного каната (канатов) или троса (тросов) или посредством некоторых других подходящих средств, позволяющих режущему устройству свободно перемещаться, а также позволяющих режущему устройству снова быстро подсоединяться к рабочей машине из указанного частично высвобожденного рабочего состояния.
Захватывающие средства 104 предпочтительно подсоединены к контрольной плите 105. В некоторых вариантах осуществления изобретения в корпусе 102 могут находиться и другие детали режущего устройства. Эти другие детали могут, например, представлять собой средства для привода режущего устройства в движение, такие как гидравлические средства и/или электрический двигатель (двигатели).
Предлагаемое режущее устройство может быть прикреплено ко многим видам рабочих машин, используемых на строительных площадках, в зависимости от варианта осуществления, к таким как, например, экскаватор, свайный копер, трактор и разные виды кранов, содержащих подъемную и опускающую стрелу. Специалистам в области техники ясно, что режущее устройство может быть подсоединено и к другому виду машин или устройств, содержащих стрелу для перемещения режущего устройства возле отрезаемой сваи и удаления отрезанной части сваи.
В вариантах осуществления, показанных на фиг. 1 и 2, захватывающие средства 104 содержат по меньшей мере две противоположные захватывающие части 106, предназначенные для обеспечения захвата отрезаемой сваи и удержания сваи так, чтобы свая находилась между захватывающими частями 106. Захватывающие средства могут использоваться для захвата отрезаемой сваи и удержания сваи при резке, для захвата сваи, чтобы поднять и убрать отрезанную часть сваи, и для высвобождения захватывающих средств 104 из захватов. В вариантах осуществления, в которых предусмотрены более одной противоположных захватывающих частей относительно захватывающих средств, первые захватывающие части могут использоваться для захвата отрезаемой сваи и удержания сваи при резке, а вторые захватывающие части могут использоваться для захвата сваи, чтобы поднять и убрать отрезанную часть сваи. При этом захватывающие части могут располагаться друг в друге или одна над другой.
Сила удерживающего захвата захватывающих средств предпочтительно меньше, чем сила захвата для подъема, причем указанная меньшая сила составляет, например, приблизительно 200 Н - 600 Н, а прижимающая сила, направленная в две противоположные стороны отрезаемой сваи, предпочтительно составляет приблизительно 300 Н - 500 Н. Функция захвата для удержания заключается лишь в том, чтобы стабилизировать захватывающие средства со сваей с таким расчетом, чтобы пильные части могли безопасно перемещаться из безопасного положения в положение распиливания, и могла начаться операция резки. При этом захватывающие средства не прикладывают к срезаемой свае скручивающих сил, и резку свай можно безопасно выполнять без повреждения пильных средств, и вибрация от двигателя рабочей машины не передается по стреле и захватывающим средствам на пильные средства, что могло бы повредить пильные средства. Кроме того, можно использовать более мощные захваты для удержания таким образом, чтобы максимальная сила захвата для удержания представляла собой силу, предотвращающую передачу вибрации электродвигателя рабочей машины на пильные средства, нарушая их работу. Захватывающая сила захватывающих частей 106 можно регулировать таким образом, чтобы вибрация рабочей машины не передавалась на пильные средства, что могло бы ухудшить характеристики пильных средств.
Захват захватывающих средств для подъема мощнее, чем захват для удержания, составляя, например, он приблизительно составляет 1000-15000 Н, и прижимающая сила, направленная в две противоположные стороны отрезаемой сваи, составляет предпочтительно приблизительно 1500-10000 Н. Захватывающие средства 104 обеспечивают мощный и надежный захват отрезанной части сваи для подъема и удаления этой части сваи. Масса отрезанной части сваи может превышать 500 кг, и если подъем осуществляется с нижней стороны срезанной сваи, скручивающие усилия могут быть значительными, и, следовательно, усилие захвата для подъема должно быть достаточно большим. В соответствии с одним вариантом осуществления усилие захвата для подъема можно регулировать в соответствии с частью сваи, которую необходимо поднять. Указанное регулирование может быть выполнено пользователем, если пользователь рассчитывает требуемое усилие захвата для подъема, или регулирование может выполняться автоматически, например, с помощью датчика (датчиков) и системы управления, предусмотренных в режущем устройстве.
Отрезанную часть сваи поднимают для удаления обычно рабочей машиной, к которой подсоединено режущее устройство. Сжимающее усилие захвата предпочтительно создается средствами, предусмотренными для режущего устройства, причем указанными средствами является, например, гидравлический цилиндр. Специалисту в области техники ясно, что захваты могут быть представлены другим видом средств. В одном варианте осуществления в соответствии с настоящим изобретением режущее устройство содержит два гидравлических цилиндра, предусмотренных отдельно для двух захватывающих частей, причем первый гидравлический цилиндр обеспечивает захват для удержания, а второй гидравлический цилиндр обеспечивает захват для подъема для первых захватывающих частей, третий гидравлический цилиндр обеспечивает захват для удержания, а четвертый гидравлический цилиндр обеспечивает захват для подъема для вторых захватывающих частей. При таком решении можно добиться механически лучшего перемещения захватывающих частей и лучшей функциональности при создании захватывающего усилия. Захватывающие части могут быть выполнены с возможностью разжатия захвата, когда на сваю перестает действовать прижимающее усилие, и захватывающие части захватывающих средств могут даже перемещаться на максимальное расстояние друг от друга. После разжатия захватывающих средств и их перемещения на максимальное расстояние друг от друга, предлагаемое режущее устройство легко располагают вокруг отрезаемой сваи и без ручного управления. Указанное максимальное расстояние может варьировать, например, в зависимости от диаметра отрезаемых свай, который обычно варьирует в пределах приблизительно 20 см - 45 см. Указанное максимальное расстояние между захватывающими частями предпочтительно выбирают на несколько сантиметров больше диаметра отрезаемых свай. Максимальное расстояние между захватывающими частями может предпочтительно выбираться, например, приблизительно на 2 см - 8 см и предпочтительно приблизительно на 3 см - 5 см больше ширины отрезаемой сваи, для которого предлагаемое устройство предназначено.
В одном варианте осуществления в соответствии с настоящим изобретением максимальное расстояние между захватывающими частями можно регулировать в зависимости от типа отрезаемой сваи. Расстояние между захватывающими частями можно изменять, используя, например, для выполнения необходимых перемещений механические средства или гидравлические средства. Этот вид регулирования расстояния можно осуществлять управляющими средствами, предусмотренными для предлагаемого режущего устройства, причем указанные управляющие средства представляют собой, например, механические или гидравлические средства для регулирования расстояния захватывающих частей захватывающих средств. В одном варианте осуществления управляющие средства могут использоваться для регулирования расстояния соединений между захватывающими частями 104 и корпусом режущего устройства с таким расчетом, чтобы указанное расстояние соответствовало сваям разных диаметров.
Указанная возможность регулирования расстояния может основываться, например, на ручном регулировании расстояния пользователем или на автоматическом регулировании расстояния для изменения расстояния между захватывающими частями путем использования информации по результатам измерений диаметра сваи, выполняемых датчиком или датчиками, измеряющим (измеряющими) диаметр отрезаемой сваи. Те же средства, что используются для изменения расстояния между захватывающими частями, могут использоваться и для обеспечения достаточно мощного и надежного захвата сваи захватывающими частями. Возможны и другие изменения варианта осуществления в соответствии с настоящим изобретением. Например, могут предусматриваться другие захватывающие части для образования захвата для удержания отрезаемой сваи и для образования захвата для подъема для удаления отрезанной части сваи.
В одном варианте осуществления регулирование расстояния между управляемыми захватывающими частями может осуществляться путем перемещения обеих захватывающих частей так, чтобы расстояние между захватывающими частями становилось больше или меньше. В другом варианте осуществления регулирование расстояния между захватывающими частями может осуществляться путем перемещения лишь одной захватывающей части так, чтобы расстояние между захватывающими частями изменялось. Как уже отмечалось, регулирование может осуществляться любыми средствами, подходящими для регулирования расстояния, такими, например, как механические или гидравлические управляющие средства. Специалисту в области техники ясно, что в вариантах осуществления, в которых должны перемещаться обе захватывающие части, управляющие средства крепят к обеим захватывающим частям, а в вариантах осуществления, в которых для изменения расстояния между захватывающими частями должна перемещаться лишь одна захватывающая часть, крепят лишь к одной захватывающей части.
В соответствии с одним вариантом осуществления управляющие средства, предназначенные для управления одной захватывающей частью или обеих захватывающих частей, используются и для обеспечения захвата захватывающими средствами для удержания. В соответствии с еще одним вариантом осуществления предлагаемое режущее устройство содержит вышеупомянутые одни захватывающие части для обеспечения усилия подъема отрезаемой сваи и другие захватывающие части для обеспечения захвата для удержания отрезаемой сваи, и расстояние между указанными другими захватывающими частями является регулируемым. Как уже отмечалось, одни и те же средства могут использоваться для регулирования расстояния и для обеспечения захвата для удержания.
В одном варианте осуществления изобретения пильные части 108 могут быть прикреплены к захватывающим частям 106 захватывающих средств 104. В одном варианте осуществления пильные части 108 могут быть расположены ниже захватывающих частей 106, например, 1 см - 2 см от нижнего края захватывающей части. Это позволяет пильным средствам пильных частей осуществлять распиливание сваи очень близко от поверхности грунта. Расстояние от поверхности земли до предлагаемого режущего устройства предпочтительно составляет, например, 2 см - 8 см, наиболее предпочтительно приблизительно 3 см - 5 см. Высота захватывающих средств может значительно варьировать в зависимости от варианта осуществления, но предпочтительно захватывающие части выполнены достаточно высокими, например, чтобы к захватывающим частям можно было прикрепить рейки, предназначенные для возвратно-поступательного движения пильных средств. Высота захватывающих средств может быть, например, приблизительно 5 см - 45 см, предпочтительно приблизительно 20 см - 25 см, что позволяет, например, прикрепить рейки к захватывающим частям. Высота отрезаемой сваи должна составлять по меньшей мере, например, приблизительно 2 см - 7 см, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 3 см - 5 см, чтобы захватывающие части предлагаемого устройства плотно захватывали отрезаемую сваю, и сваю можно было резать.
Пильная часть 110 выполнена с возможностью перемещения по существу в продольном направлении вперед-назад относительно захватывающих частей захватывающих средств, когда пильная часть 108 находится в положении распиливания. В вариантах осуществления на фиг. 1 и 2 указанные движения осуществляются посредством реек 112 и резьбового стержня 118, посредством управления которыми пильная часть в положении распиливания приводится в возвратно-поступательное движение вдоль нижней части захватывающих средств, например, гидравлическим двигателем или электрическим двигателем. Специалисту в области техники ясно, что перемещения пильной части могут осуществляться и другими средствами, так, например, вместо рейки могут использоваться установленные на подшипниках колеса и открытая секция канала, открытая с одной стороны, и указанное конструктивное исполнение действует, таким образом, подобно реечной конструкции, позволяя пильной части перемещаться в продольном направлении. Резьбовой стержень для перемещения пильной части может быть заменен, например, тросовым или цепным приводом или гидравлическими или пневматическими цилиндрами.
Пильные средства 110 предпочтительно расположены в пильной части, так что пильная часть 108 защищает пильные средства 110, например, крышками 109, расположенными на верхней и/или нижней стороне пильной части 108, причем указанные крышки предотвращают касание пильных средств и посторонних предметов. Пильные средства могут представлять собой все возможные средства для распиливания стали или железобетона, такие, например, как алмазный диск, цепная пила с алмазными сегментами, способы резки водой, ножницы и твердая фреза. Особенно резка свай из круглых стальных труб предпочтительно выполняется твердой фрезой, подобной пильным средствам, поскольку при резке она не создает искр.
На фиг. 3 представлена пильная часть режущего устройства в безопасном положении, в котором пильная часть 108 выполнена с возможностью перемещения в крайнее положение к стороне корпуса захватывающих средств 104, когда пильная часть 108 и пильные средства 110 находятся на безопасном расстоянии ниже корпуса, и в котором они не могут повредиться при подъеме отрезанной части сваи. В одном варианте осуществления настоящего изобретения пильная часть выполнена с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в положении распиливания, например, по захватывающей части 106 захватывающих средств 104. Одновременно приводятся в действие пильные средства. В зависимости от варианта осуществления режущее устройство может содержать, например, гидравлический или пневматический двигатель для обеспечения работы пильных средств 110. Специалисту в области техники ясно, что для обеспечения работы пильных средств могут использоваться и другие виды подходящих средств. Как показано в варианте осуществления на фиг. 3, двигатель, используемый пильными средствами 110, предпочтительно прикреплен к пильной части 108.
На фиг. 4 представлены предлагаемые пильные средства 110 и упругие средства 114, предотвращающие направление большого прижимающего и ударного усилия на пильные средства и тем самым предотвращающие повреждение пильных средств. Упругие средства 114 подогнаны к пильным средствам так, что позволяют пильным средствам перемещаться в сторону от захватывающих средств, что в одном варианте осуществления изобретения означает внутри режущей части 108, и упругие средства 114 возвращают пильные средства в положение распиливания, когда усилие, нацеленное на пильные средства, меньше, например, приблизительно 50 Н - 150 Н, и предпочтительно приблизительно 70 Н - 100 Н. Затем резка сваи осуществляется лишь посредством возвратно-поступательного движения пильной части 108 и распиливающего движения пильных средств, которое представляет собой, например, движение по кругу алмазного диска, и повреждение пильных средств во время операции резки предотвращается. Если в качестве режущего средства используется другое средство, а не алмазный диск, например, диск с твердыми вставками или волоконный диск, особенно используемые для резки круглых свай или труб, усилие, нацеленное на пильные средства, может быть меньше, чем указано выше, например, приблизительно 30 Н или более. Используемые упругие средства могут варьировать в зависимости от варианта осуществления, но предпочтительно могут использоваться толкающая и/или тянущая механическая пружина или газовая пружина. Специалисту в области техники ясно, что в качестве упругих средств могут использоваться и некоторые другие подходящие средства.
В соответствии с одним вариантом осуществления захватывающие средства дополнительно оснащены индуктивными детекторами, и/или в соответствии с еще одним вариантом осуществления корпус дополнительно оснащен детектором, и с помощью указанных детекторов можно определять, когда пильные средства достигли максимальной глубины в отрезаемой свае, и распиливание можно остановить. Кроме того, оснащаться детекторами могут и пильные средства для обнаружения крайних положений пильных средств, чтобы они не пришли в соприкосновение.
Упругие средства 114 адаптированы к перемещениям пильных средств и позволяют режущим средствам перемещаться в сторону от захватывающих средств, например, внутри к пильной части 108. В вариантах осуществления в соответствии с изобретением могут использоваться различные упругие средства 114. Предпочтительно упругие средства представляют собой, например, толкающую и/или тянущую механическую пружину или газовую пружину. Детектор тоже может представлять собой механическое устройство, такое как, например, на фиг. 4 отверстие 120, предусмотренное для пильных средств. Упругие средства 114 и двигатель, используемый пильными средствами, функционально соединены через указанное отверстие с пильными средствами. Ближайший край отверстия 120 по отношению к захватывающим средствам 104 предотвращает также перемещение пильных средств на слишком близкое расстояние друг к другу.
В одном варианте осуществления изобретения распиливающая операция, выполняемая пильными средствами предусмотрена автоматической, так что детекторы обеспечивают обнаружение, например, стальной арматуры, расположенной в углах железобетонной сваи, и глубина распиливания регулируется на основании указанного обнаружения. В еще одном варианте осуществления распиливания управляется, например, вручную при этом пользователь получает из угловых детекторов и из детекторов глубины показание, что угловая стальная арматура перерезана, и после этого распиливание можно закончить. Обрезка угловой арматуры является критической для резки всей сваи. Глубина распиливания может быть, например, 10-12 см, при этом в средине сваи остается, например, бетон диаметром 10 см.
В одном варианте осуществления изобретения режущее устройство дополнительно содержит управляющие средства, предназначенные для получения, например, информации от детектора (детекторов) о максимальной глубине пильных средств и для остановки пильных средств, исходя из полученной информации, и для отвода пильных средств в безопасное положение. Управляющие средства предпочтительно содержат устройство управления на базе процессора.
В соответствии с одним вариантом осуществления свая может резаться и с другого направления распиливания после первого распиливания путем перемещения режущего устройства вокруг сваи на угол 90 градусов в любом направлении от первого направления резки. Этот вид резки с двух направлений является предпочтительным, например, при резке очень коротких свай. В случае более длинных свай, у которых отрезанная часть сваи имеет длину около одного метра или более, полная резка свай может также выполняться посредством захвата для подъема за счет сдвигающего усилия, прикладываемого отрезанной частью сваи к зоне резки.
В соответствии с одним вариантом осуществления предлагаемое режущее устройство может содержать и охлаждающее устройство, подсоединенное к пильным средствам для охлаждения пильных средств при распиливании. В зависимости от варианта осуществления охлаждающее устройство может представлять собой водяное устройство, но специалисту в области техники ясно, что для охлаждения пильных средств может использоваться и любой другой вид охлаждающих устройств. Охлаждающее устройство предпочтительно расположено на корпусе режущего устройства и соединено от корпуса с пильными средствами, например, трубками. Охлаждающее устройство может быть объединено с режущим устройством в соответствии с настоящим изобретением или может представлять собой отдельное устройство, которое может подключаться к режущему устройству.
Фиг. 5 представляет примерный общий вид режущего устройства в соответствии с еще одним вариантом осуществления. Этот вариант осуществления особенно применим для случая резки круглых свай или труб. В соответствии с настоящим вариантом осуществления на корпусе 102 и/или противоположных захватывающих частях 106 захватывающих средств режущего устройства предусмотрены колесики или ролики 122, которые далее по тексту настоящего описания именуются совместно «роликами». Ролики 122 предпочтительно расположены парами, так что ролики в паре расположены один над другим в режущем устройстве. Количество роликов может варьировать в зависимости от варианта осуществления, но предпочтительно на корпусе 102 расположены 1-2 пары роликов, и по одной паре роликов на каждой противоположной захватывающей части. Ролики, находящиеся на захватывающих частях 106, предпочтительно расположены так, что нижний ролик установлен возле нижнего края захватывающей части, во всяком случае так, чтобы не мешать работе пильных средств, а верхний ролик установлен в верхней части захватывающих средств, обеспечивающих максимально плотный захват сваи круглой формы захватывающими средствами. Ролики, находящиеся на корпусе, предпочтительно расположены на одном уровне с роликами, расположенными на захватывающих средствах, но ролики могут находиться на корпусе и на другом уровне по сравнению с захватывающими средствами в зависимости от варианта осуществления, но так, что нижний ролик корпуса не может находиться ниже нижнего ролика захватывающих средств.
Ролики расположены на корпусе и захватывающих средствах так, что отрезаемая свая или труба захватывается таким образом, что указанная свая или труба устанавливается плотно по отношению к роликам. Ролики, расположенные на захватывающих средствах, предпочтительно расположены так, что устанавливаются с обеих сторон отрезаемой сваи или трубы на самой широкой стороне сваи или трубы или с передней стороны сваи или трубы, если смотреть спереди сваи или трубы. В настоящем варианте осуществления резки круглых свай или труб предпочтительно использовать захват, прикладывающий большую силу к отрезаемой свае или трубе, чем в вышеописанном варианте осуществления, поскольку режущее устройство остается прижатым к роликам вокруг отрезаемой сваи или трубы, и более мощный захват позволит компенсировать особенно кручение, вызываемое более тяжелым корпусом.
В одном варианте осуществления положение роликов, находящихся на корпусе или захватывающих средствах, может изменяться в боковом направлении, и если диаметр отрезаемой сваи или трубы изменяется, ролики могут располагаться в соответствии с новым диаметром. Этот признак может быть реализован, например, путем выполнения крепления роликов к корпусу и/или по существу к горизонтальной канавке, выполненной на захватывающих средствах, где положение роликов может изменяться путем использования скользящего движения, или к фиксированным местам, которые соответствуют, например, общепринятым диаметрам свай или труб. В зависимости от варианта осуществления могут быть изменены местоположения каждого ролика или лишь некоторых пар роликов, например, пар роликов, предусмотренных на захватывающих средствах.
По меньшей мере один из роликов 122, предпочтительно 2-4, предусмотрены как тянущие ролики, а остальные ролики, например, оснащены подшипниками для обеспечения минимального трения качения. В соответствии с одним вариантом осуществления все ролики нижнего уровня предусмотрены как тянущие, а все ролики верхнего уровня оснащены подшипниками. Для приведения в действие тянущих роликов на режущем устройстве предусмотрен двигатель или подключен к режущему устройству.
Когда режущим устройством в соответствии с настоящим вариантом осуществления режется круглая свая, отрезаемая свая 124 располагается между захватывающими средствами 104 вплотную кроликам 122, предусмотренным на корпусе 102, а захватывающие средства располагаются так, чтобы обхватить сваю 124, и свая 124 остается в захватывающих частях 106 и роликах 122, предусмотренных на корпусе 102. Предусмотрено, что крепление режущего устройства в соответствии с настоящим вариантом осуществления, по меньшей мере, частично отсоединяется от стрелы рабочей машины, например, посредством быстроразъемного соединителя, и режущее устройство остается в положении захвата вокруг отрезаемой сваи 124. Кроме того, режущее устройство, во всяком случае после отсоединения от стрелы, предпочтительно присоединяется к рабочей машине, например, гидравлическими трубами и электрическим проводом или, в некоторых вариантах осуществления, отдельным проволочным канатом, цепью или тросом. Посредством вышеупомянутых крепежных деталей режущее устройство может впоследствии снова прикрепляться к стреле рабочей машины или, по меньшей мере, может быть защищено от падения режущего устройства после отрезания трубы или сваи.
Когда режущее устройство захватывает отрезаемую сваю или трубу, пильные части могут перемещаться из безопасного положения в положение распиливания, и пильные средства могут запускаться (на фиг. 5 не представлено). Когда пильные средства перемещаются на максимальную глубину распиливания, режущее устройство можно переместить в горизонтальном направлении вокруг отрезаемой сваи 124. Предпочтительно указанное перемещение выполняют, например, на 100 градусов в направлении по часовой стрелке и обратно и на 100 градусов в направлении против часовой стрелки и обратно, но специалисту в области техники ясно, что указанное перемещение может начинаться и в направлении против часовой стрелки, и число градусов может варьировать для обеспечения полного отрезания отрезаемой сваи или трубы. После операции резки режущее устройство может снова крепиться к стреле рабочей машины, после чего захватывающие средства могут размещаться в положение захвата для подъема, и отрезанная часть сваи или трубы может подниматься для удаления.
Ролики предпочтительно изготавливают из подходящего долговечного материала, такого как, например, сталь, и могут быть выполнены с поверхностью, имеющей лучшее трение захвата, например, из резины.
В вариантах осуществления, имеющих отдельные захватывающие части для захвата для удержания и для захвата для подъема, ролики предусмотрены на захватывающих частях, осуществляющих захват для удержания, и пильные средства прикреплены к указанным захватывающим частям.
Кроме того, в соответствии с еще одним вариантом осуществления часть или все ролики нижнего уровня расположены на более низком уровне, чем пильные средства. Затем, особенно в вариантах осуществления, в которых все ролики нижнего уровня находятся на более низком уровне, чем пильные средства, и по меньшей мере часть захватывающих частей может быть на более низком уровне, чем пильные средства, и режущее устройство может содержать несколько захватывающих средств, на которых расположены ролики, или на захватывающих частях может быть выполнена канавка, и распиливание осуществляется вдоль указанной канавки. Этот вариант осуществления может обеспечить устойчивое положение режущего устройства или отрезаемой части сваи или трубы даже после отрезки и до того, как режущее устройство будет прикреплено обратно к стреле рабочей машины для подъема отрезанной части для уборки.
На фиг. 6 представлена схема последовательности технологических операций способа резки сваи в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. На этапе 502 способа режущее устройство присоединяют к рабочей машине. Это присоединение осуществляют соединительным средством 103, предназначенным для режущего устройства, например, рабочая машина захватывает соединительные тяги, предназначенные для режущего устройства. На этапе 504 способа захватывающие средства 104 располагают так, чтобы получить захват на требуемом высоком уровне отрезаемой сваи. Режущее устройство перемещают вокруг отрезаемой сваи, например, так, что свая находится между захватывающими частями 106 захватывающих средств, а управляющая плита 105 располагается напротив сваи. После этого собирают захватывающие средства, чтобы обеспечить захват, например, с помощью гидравлического двигателя, чтобы стабилизировать режущее устройство со сваей для устойчивости.
В способе в соответствии с одним вариантом осуществления после этапа 504 способа режущее устройство и рабочую машину, по меньшей мере, частично отсоединяют. Указанное отсоединение от рабочей машины позволяет, например, осуществлять резку круглых свай или труб, поскольку режущее устройство отсоединено для свободного перемещения вокруг сваи или трубы.
На этапе 506 способа пильные средства 108 располагают в положение распиливания, при этом пильные средства 108 перемещают из крайнего положения с одной концевой стороны захватывающих средств 106, причем указанная концевая сторона находится возле корпуса 102, в продольном направлении вдоль захватывающей части захватывающих средств к передней стороне управляющей плиты 105. Затем пильные средства 110 приводят в соприкосновение со сваей и запускают пильные средства 110. Хотя выше представлено, что пильные части перемещают в положение распиливания одновременно с запуском пильных средств 110, в некоторых вариантах осуществления может быть небольшая задержка между перемещением в положение распиливания и запуском пильных средств. Указанная задержка может составлять, например, 1 с - 4 с, предпочтительно, например, приблизительно 2 с - 3 с, и во время указанной задержки пильные части могут перемещать из безопасного положения в положение распиливания.
На этапе 508 способа режущее устройство или часть режущего устройства приводят в движение по существу горизонтально относительно отрезаемой сваи, а на этапе 510 способа определяют требуемую максимальную глубину распиливания пильными средствами. В соответствии с одним вариантом осуществления пильные части приводят в продольное возвратно-поступательное движение относительно захватывающих частей захватывающих средств, например, посредством двигателей, используемых режущими частями, и посредством реек выполненных на захватывающих средствах. В соответствии с еще одним вариантом осуществления режущее устройство приводят в круговое движение вокруг отрезаемой сваи, например, тянущими роликами, расположенными на захватывающих средствах и/или корпусе. В этом варианте осуществления предпочтительно вначале осуществляют этап 510 способа, а затем этап 508 способа, чтобы обеспечить максимально возможно эффективную резку стальной сваи или стальной трубы, которая (как свая, так и труба) обычно пустотелая.
На этапе 512 способа после того, как пильные средства 110 достигли максимальной глубины, пильные части 108 отводят назад в безопасное положение к концевой стороне захватывающих средств 104 возле корпуса 102, и пильные средства останавливают. Хотя выше представлено, что пильные части перемещают в безопасное положение одновременно с остановкой пильных средств 110, в некоторых вариантах осуществления может быть небольшая задержка между перемещением в безопасное положение и остановкой пильных средств. Указанная задержка может составлять, например, 1 с - 4 с, предпочтительно, например, приблизительно 2 с - 3 с, и во время указанной задержки пильные части останавливают перед тем, как перемещать в безопасное положение. Затем на этапе 514 способа захватывающие средства располагают в положение для захвата для подъема отрезанной части сваи. В вариантах осуществления, в которых крепление режущего устройства, по меньшей мере, частично освобождают, режущее устройство могут прикрепить обратно к рабочей машине перед указанным захватом для подъема.
Если одновременно имеется несколько свай для отрезки, этапы 504-516 и 504-518 способа повторяют в зависимости от варианта осуществления, пока не все необходимые сваи не будут отрезаны и подняты для удаления.
Как представлено выше, в зависимости от варианта осуществления этапы способа могут осуществлять в разной последовательности, и в некоторых вариантах осуществления способ включает и другие стадии.
Выше представлены лишь некоторые варианты осуществления настоящего изобретения. Принципы в соответствии с изобретением могут, естественно, варьировать в пределах объема, определенного формулой изобретения, например, в деталях вариантов осуществления и различиях применения/