УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАВИНЧИВАНИЯ СВАЙ
DEVICE FOR SCREWDRIVING OF PILES

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения несущих фундаментов, закрепления различных механизмов и устройств на грунте, в том числе в условиях мерзлых грунтов при завинчивании металлических трубчатых свай.
Известно устройство для погружения винтовых свай «за верхнюю головку ствола сваи», которое надевается на верхний конец сваи и при помощи шлицев передает крутящий момент на сваю (Иродов М.Д. «Применение винтовых свай в строительстве», М., 1968 г., с.110).
Использовать данное устройство возможно лишь после того, как свая установлена при помощи дополнительных грузоподъемных устройств в вертикальное положение.
Наиболее близким к заявляемому является механизм завинчивания свай, входящий в устройство для погружения винтовых свай. Устройство содержит базовую машину, на платформе которой смонтированы кран-манипулятор с рабочим органом, несущим механизм завинчивания свай (устройство для завинчивания свай), и поворотное устройство для фиксации и направления винтовых свай в вертикальном и наклонном положении. Механизм завинчивания свай включает в себя редуктор и патрон. Вышеуказанный патрон состоит из втулки со сквозным продольным пазом, в котором с возможностью перемещения вдоль паза установлена в горизонтальном положении ось с подшипниками (роликами). При этом патрон закреплен на валу редуктора (RU, патент №61732, МПК Е02D 7/22, опубл. 10.03.2007) - прототип.
Недостатком указанных устройств является невозможность закрепления их на свае, которая находится в горизонтальном положении и лежит на земле или в транспортном средстве, и, кроме того, закрепление сваи в указанных устройствах возможно лишь, только используя приставную лестницу и на высоте.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства для завинчивания свай.
Технический результат, который будет достигнут от использования изобретения, заключается в повышении производительности устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для завинчивания свай, содержащем вращатель, редуктор и патрон, выполненный в виде втулки с продольным пазом и горизонтальной осью, нижняя часть патрона снабжена захватами с рукояткой и подпружиненным фиксатором, причем захваты имеют несквозные пазы. Горизонтальная ось выполнена с цилиндрическими выступами на концах, а продольные пазы втулки выполнены ступенчато-замкнутыми.
Кроме того, устройство дополнительно может быть снабжено второй горизонтальной осью, съемной накладкой, состоящей из двух пластин, в которых выполнены отверстия под горизонтальные оси, причем в одной из пластин отверстия выполнены фигурной формы, а на одном конце горизонтальных осей выполнены скосы аналогичной фигурной формы.
Сущность заявленного устройства заключается в конструктивном исполнении механизма завинчивания свай.
Снабжение нижней части патрона захватами с рукояткой и подпружиненным фиксатором позволяет зацеплять, удерживать сваю, производить подъем и установку ее в нужном месте.
Выполнение в захватах несквозных пазов обеспечивает соединение патрона со сваей посредством захватов, размещенных в нижней части патрона за счет поворота их на 180°. Удобство при выполнении операции и простота конструкции захватов делает узел фиксации патрона со сваей надежным и безопасным.
Выполнение горизонтальной оси, с цилиндрическими выступами на концах, позволяет воспринимать вес поднимаемой сваи с учетом запаса прочности.
Исполнение продольных пазов втулки ступенчато-замкнутыми, расположенными диаметрально друг к другу, позволяет свободно перемещаться цилиндрическим выступам горизонтальной оси внутри корпуса, не нагружая их, а также позволяет иметь прочный корпус, способный передавать значительный крутящий момент от механизма завинчивания к свае.
Снабжение устройства дополнительной горизонтальной осью, съемной накладкой, состоящей из двух пластин с отверстиями под горизонтальные оси, причем в одной из пластин отверстия имеют фигурную форму, и выполнение скосов на одном из концов горизонтальных осей такой же фигурной формы обеспечивают надежное крепление осей на оголовке сваи и повышенный крутящий момент при завинчивании сваи. Съемная накладка на конце сваи выполняет роль конструктивного элемента, воспринимающего крутящий момент и передающего его на сваю, а также она позволяет сократить технологическое время подготовки очередной сваи к подъему за счет дополнительно используемых технологических накладок.
Закрепление патрона на свае происходит в то время, когда свая находится в горизонтальном положении на земле или в транспортном средстве. Это позволяет сократить подготовительное время при установке сваи перед погружением.
Из анализа научно-технической и патентной литературы заявляемой совокупности конструктивных признаков механизма завинчивания свай, обеспечивающих закрепление устройства для подъема сваи в то время, когда свая находится в горизонтальном положении, а также позволяющих приступить к погружению сваи после поднятия и переноса ее к требуемому месту без дополнительных операций по установке и закреплению, нами не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна» и «изобретательский уровень». Наличие в заявленном техническом решении существенных признаков, отличных от прототипа, а также причинно-следственная связь этих признаков в общей совокупности существенных признаков, обеспечивающих достижение технического результата изобретения, подтверждает соответствие заявленного технического решения критерию изобретения «новизна».
Появление новых свойств, которыми не обладает прототип, подтверждает также соответствие заявленного технического решения критерию изобретения «изобретательский уровень».
Заявленное техническое решение является промышленно применимым, так как может быть использовано для сооружения несущих фундаментов, в строительстве линий электропередач, контактной сети железных дорог, при установке опор любых конструкций во многих отраслях народного хозяйства.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлены:
на фиг.1 - общий вид устройства для завинчивания сваи;
на фиг.2 - патрон с захватами и одной горизонтальной осью;
на фиг.3 - патрон с захватами и двумя горизонтальными осями;
на фиг.4 - вид А с фиг.2;
на фиг.5 - сечение Б-Б с фиг.2;
на фиг.6 - сечение В-В с фиг.2;
на фиг.7 - съемная пластина накладки;
на фиг.8 - накладка в сборе;
на фиг.9 - сечение Г-Г с фиг.8;
на фиг.10 - втулка с пазом.
Устройство для завинчивания свай состоит из вращателя 1, редуктора 2 и патрона 3 (фиг.1). Патрон (фиг.2) состоит из втулки 4, двух захватов 5, горизонтальной оси 6 с цилиндрическими выступами на концах 7, двух роликов 8 с переходной втулкой 9. Ось 6 устанавливается на верхнем конце сваи 10. Втулка 4 имеет широкие продольные пазы 11 ступенчато-замкнутой формы, расположенные диаметрально друг к другу на всей длине втулки (фиг.5).
В нижней части втулки патрона 4 размещены захваты 5, на которых выполнены несквозные пазы 12 (фиг.6). Захваты снабжены рукояткой 13 с подпружиненным фиксатором 14. На втулке патрона имеется углубление 15 (фиг.4).
Устройство дополнительно может содержать вторую горизонтальную ось 16 (фиг.3). В этом случае в состав патрона входит съемная накладка 17 (фиг.8), которая состоит из двух пластин 21 и 22, охватывающих сваю 10. На осях установлены ролики 8. Со стороны навинчивающихся гаек 18 ролики 8 установлены на оси 6 и 16 через переходные втулки 19, выполненные с пазами 20 (фиг.10) по размеру, совпадающему с размером выполненных скосов на осях 6 и 16. Пластина 21 (фиг.7) в отличие от пластины 22 имеет отверстия фигурной формы с параллельными лысками. Оси 6 и 16 в месте соприкосновения с пластиной 21 тоже имеют параллельные скосы, которые по форме совпадают с формой отверстий в пластине 21. Ось 6 имеет на обоих своих концах цилиндрические выступы 7, позволяющие выполнить захват сваи 10 патроном 3 перед подъемом.
Устройство для завинчивания винтовых свай работает следующим образом.
На свае, лежащей горизонтально на земле или на транспортном средстве, подготовленной к подъему и в дальнейшем - для погружения, устанавливают ось 6 с роликами 8.
После установки оси 6 в отверстия на оголовке сваи и закрепления роликов гайкой 18 к свае подводят патрон с несквозными пазами 12 на захватах 5 в положении «ОТКРЫТО», затем его опускают на цилиндрические выступы 7 на оси 6 так, чтобы они зашли в пазы на захватах. Убедившись в правильном расположении цилиндрических выступов в пазах, при помощи рукояток 13 поворачивают захваты 5 на 180° и фиксируют их положение при помощи фиксаторов 14. Захваты конструктивно выполнены так, что при помощи рукояток 13 могут поворачиваться на 360° с фиксацией своего положения через 180°, обозначая эти положения, как «ЗАКРЫТО» или «ОТКРЫТО». В положении «ЗАКРЫТО» несквозной паз на захвате открытой своей частью направлен вверх, а в положении «ОТКРЫТО» открытой своей частью направлен вниз. Фиксация захватов осуществляется за счет попадания подпружиненного фиксатора 14 на рукоятке 13 в углубление 15 на втулке патрона 3.
Выполнив захват сваи 10 и убедившись в надежности фиксации рукояток 13, выполняют подъем патрона 3 со сваей 10. Подъем выполняют до того момента, чтобы свая оказалась в вертикальном положении (повисла), затем ее переносят к месту завинчивания (пикету). Опускают патрон, сохраняя вертикальное положение сваи. При опускании патрона вниз по свае горизонтальная ось 6 входит во внутрь втулки патрона 4, свая доходит до упора. При этом ролики 8 катятся по сторонам широких пазов 11, а цилиндрические выступы 7 на оси 6 скользят внутри узких пазов.
Погружение сваи начинают одновременно с придавливанием патрона 3 на сваю 10. В дальнейшем при завинчивании витков сваи в грунт, свая самостоятельно, воспринимая крутящий момент от редуктора 2, начинает погружение. При этом вращатель 1 с редуктором 2 и патроном 3 должен находиться в одном положении (расстояние до земли не должно меняться). При погружении сваи в грунт ось 6, передавая крутящий момент на сваю 10, вместе с ней опускается относительно втулки 4, ролики 8 катятся вдоль широких продольных пазов 11, выполненных внутри втулки 4.
Как только ролики дойдут до края широких пазов, вращение приостанавливают и за счет грузоподъемного механизма патрон 3 снова опускают вдоль сваи 10 до упора. При этом ось 6 с роликами 8 вновь занимает крайнее верхнее положение внутри втулки патрона. Теперь уже без дополнительного придавливания начинают вращение сваи, которая продолжает вкручиваться и углубляться в грунт.
Цикл повторяется до тех пор, пока винтовая свая не будет полностью завинчена до проектной отметки.
Для увеличения допускаемого крутящего момента при завинчивании сваи используют накладку 17 с двумя горизонтальными осями 6 и 16, состоящую из двух пластин 21 и 22 с отверстиями под оси.
Установку накладки 17 с двумя осями на оголовок сваи выполняют тогда, когда свая находится в горизонтальном положении на земле или в транспортном средстве, подготовленной к подъему и в дальнейшем для погружения. Пластины 21 и 22 с осями 6 и 16 устанавливают таким образом, чтобы ось 6 с цилиндрическими выступами 7 оказалась в крайних отверстиях сваи, а скосы на пластине 21, осях 6 и 16, а также пазы 20 во втулках 19 совпали, как показано на разрезе Г-Г (фиг.9). В таком случае установка роликов 8 на осях будет выполнена правильно и оси 6, 16 при вращении роликов в процессе завинчивания сваи не будут проворачиваться, этим самым предотвратят откручивание крепежных гаек 18.
После установки накладки 17 на сваю 10 к ней подводят патрон с несквозными пазами 12 на захватах 5. В положении «ОТКРЫТО» патрон 3 опускают на цилиндрические выступы 7 оси 6 так, чтобы они зашли в пазы на захватах. Убедившись в правильном расположении цилиндрических выступов в пазах, при помощи рукояток 13 поворачивают захваты 5 на 180° и фиксируют их положение при помощи фиксаторов 14.
Убедившись в надежности фиксации рукояток 13, выполняют подъем патрона со сваей 10 и накладкой 17 и двумя осями, а также производят завинчивание сваи аналогично тому, когда на свае установлена одна ось 6.
При завинчивании сваи с накладкой 17 вращение приостанавливают, как только нижняя пара роликов 8 дойдет до края широких пазов, и, за счет грузоподъемного механизма, патрон 3 снова опускают вдоль сваи до упора. При этом накладка с роликами вновь занимает крайнее верхнее положение внутри втулки патрона, и теперь уже, также без дополнительного придавливания начинают вращение сваи, которая продолжает вкручиваться и углубляться в грунт.
После окончания завинчивания сваи патрон при помощи поворота захватов на 180° освобождается от сваи и переносится к другой подготовленной к подъему сваи, на которой уже закреплена другая технологическая накладка с осями и роликами. С предыдущей сваи накладки снимаются, и готовится очередная свая к подъему.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет за счет сокращения времени на подготовку сваи к подъему, закрепления ее в патроне значительно повысить производительность выполнения работ по погружению свай, а также улучшить условия работы, так как все работы производятся не на высоте, а на земле, в непосредственной близости от места завинчивания сваи.