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JPS5829379B2 - pile hammer - Google Patents

pile hammer

Info

Publication number
JPS5829379B2
JPS5829379B2 JP211476A JP211476A JPS5829379B2 JP S5829379 B2 JPS5829379 B2 JP S5829379B2 JP 211476 A JP211476 A JP 211476A JP 211476 A JP211476 A JP 211476A JP S5829379 B2 JPS5829379 B2 JP S5829379B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
valve
pump
fluid
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP211476A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5285778A (en
Inventor
興二 竹下
四三 木原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP211476A priority Critical patent/JPS5829379B2/en
Publication of JPS5285778A publication Critical patent/JPS5285778A/en
Publication of JPS5829379B2 publication Critical patent/JPS5829379B2/en
Expired legal-status Critical Current

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  • Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパイルハンマの改良に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to improvements in pile hammers.

土木工事等におけるパイルの打ち込みに、従来から硬質
地盤にはディーゼルパイルハンマが、また軟質地盤には
振動式杭打ち機が広く用いられているが、ディーゼルパ
イルハンマの場合は、シリンダ内で燃料を燃焼爆発させ
、その反動を利用してパイルを打ち込むよう、ドしてい
るため爆発時の騒音が非常に大きい上、地盤の状況によ
って燃料の爆発状態が変るため、完全で理想的な燃焼が
困難で黒い排煙あるいは排気ガスが発生し、それが環境
公害発生の原因となり、特に都市地域内での使用は、困
難な状況となっている。
Conventionally, diesel pile hammers have been widely used for driving piles in civil engineering works, etc. for hard ground, and vibrating pile drivers for soft ground. Since the combustion explosion is performed and the recoil is used to drive the pile, the explosion noise is very loud, and the explosion state of the fuel changes depending on the ground conditions, making it difficult to achieve a complete and ideal combustion. This produces black smoke or exhaust gas, which causes environmental pollution, making it particularly difficult to use in urban areas.

一方振動式杭打ち機の場合は、振動が激しいため地盤が
あたかも弱い地震が発生したように振動し、近隣家屋に
物的な損害を及ぼすばかりでなく近隣住民に与える不快
感を避けることができず、そのための使用は矢張り公害
防止の見地から最近では大きな制約を受けている状況に
ある。
On the other hand, in the case of a vibratory pile driver, the vibration is so intense that the ground vibrates as if a weak earthquake had occurred, which not only causes material damage to neighboring houses but also avoids discomfort to neighboring residents. However, its use for this purpose has recently been subject to significant restrictions from the standpoint of pollution prevention.

このように従来の有力なパイルハンマの都市地域での使
用が、環境公害上の問題から制限を受けている実情から
排気排ガス等が発生せず、騒音、振動の小さなパイルハ
ンマの出現が業界で要望されている。
As described above, the use of conventional pile hammers in urban areas is restricted due to environmental pollution issues, and the industry is demanding the emergence of pile hammers that do not emit exhaust gases and have low noise and vibration. ing.

本発明は係る業界の要望に応えることの可能なパイルハ
ンマを提供することを目的として提案されたもので、下
端開口に、底部シリンダを流体密に装着された外筒、同
外筒内に同心的に配設され、下端開口を上記底部シリン
ダの弁口上端部周縁に流体密に固着された内筒、同内筒
の上端開口に吸込口を連通させるように該内筒の上端に
ケーシングの一側を固定されたポンプ、同ポンプのケー
シングの他側に固定された電動機、上記内筒の外周面と
外筒の内周面間に形成された環状空間内に、その上下方
向に沿って螺旋状に配設され、上端開口を上記ポンプの
吐出管に、また下端開口を上記底部シリンダの弁室にそ
れぞれ連通された流体導管、上記底部シリンダのシリン
ダ内に装着されたプランジャ、該底部シリンダの弁室内
に配設され、通常、弁口を閉じるように付勢され、かつ
上記流体導管内に、該ポンプの吐出量が少なく吐出圧力
が高いとき、該弁口を開くように構成された開閉弁むよ
び上記内管内と流体導管内に流体を充填し、所定の圧力
を保持するため、運転前に、流体およびガスを充填する
ための部材を具備してなることを特徴とするパイル・・
ンマに係るものである。
The present invention was proposed for the purpose of providing a pile hammer capable of meeting the needs of the related industry. an inner cylinder whose lower end opening is fluid-tightly fixed to the periphery of the upper end of the valve port of the bottom cylinder; A pump whose side is fixed, an electric motor fixed to the other side of the pump's casing, and a spiral spiral along the vertical direction within the annular space formed between the outer peripheral surface of the inner cylinder and the inner peripheral surface of the outer cylinder. a fluid conduit which is arranged in a shape and has an upper end opening connected to the discharge pipe of the pump and a lower end opening connected to the valve chamber of the bottom cylinder; a plunger installed in the bottom cylinder; An opening and closing valve disposed within the valve chamber and normally biased to close the valve port, and in the fluid conduit, configured to open the valve port when the pump output is low and the discharge pressure is high. In order to fill the valve, the inner pipe, and the fluid conduit with fluid and maintain a predetermined pressure, the pile is characterized by being equipped with a member for filling fluid and gas before operation.
This is related to the market.

以下添付図面を参照しながら本発明の一実施例につき具
体的に説明すると、図に釦いて1は外周に冷却用フィン
1aを有する外筒、2は該外筒1の下端開口を流体密に
閉鎖するように外筒1の下端にこれと同心的に固着され
た底部シリンダで、同シリンダ2内にはパイルPの打ち
込み用プランジャ3がシリンダカバー4を介して嵌入さ
れている。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the figure, 1 indicates an outer cylinder having cooling fins 1a on the outer periphery, and 2 indicates a fluid-tight opening at the lower end of the outer cylinder 1. A bottom cylinder is fixed concentrically to the lower end of the outer cylinder 1 so as to be closed, and a plunger 3 for driving the pile P is fitted into the cylinder 2 via a cylinder cover 4.

また該シリンダ2の上部には後述する開閉弁14の弁室
14abよび弁シー)14b、弁口14cが設けられて
いる。
Further, in the upper part of the cylinder 2, a valve chamber 14ab, a valve seat 14b, and a valve port 14c of an on-off valve 14, which will be described later, are provided.

5は上記外筒1内にこれと同心的に配設された内筒で、
同内筒5の外周面と外筒の内周面との間には環状空間6
が形式されており、該内筒5の下端開口は、上記シリン
ダ2の弁口14cの上端周縁部に流体密に固定されてい
る。
5 is an inner cylinder arranged concentrically within the outer cylinder 1;
An annular space 6 is provided between the outer peripheral surface of the inner cylinder 5 and the inner peripheral surface of the outer cylinder.
The lower end opening of the inner cylinder 5 is fluid-tightly fixed to the upper peripheral edge of the valve port 14c of the cylinder 2.

7は上記内筒5の上端開口の周縁部上にケーシングの一
側を固設されたポンプで、同ポンプ7の吸込口は内筒5
の上端開口に連通されてチ一り、昔た該ポンプ7のケー
シングの他端上にはその駆動用電動機8が固設されてい
て該ポンプ7は電動機8で駆動回転せしめられるように
なっている。
Reference numeral 7 denotes a pump with one side of the casing fixed on the peripheral edge of the upper end opening of the inner cylinder 5, and the suction port of the pump 7 is connected to the inner cylinder 5.
A driving electric motor 8 was fixedly connected to the upper end opening on the other end of the casing of the pump 7, and the pump 7 was driven and rotated by the electric motor 8. There is.

実施例のポンプ7の形式は遠心ポンプであるが、この形
式のポンプは吐出量が少ないときは、吐出圧力が高く、
また吐出量が多いときは、吐出圧力が低くなる特性を有
している。
The type of pump 7 in the embodiment is a centrifugal pump, and when the discharge amount is small, this type of pump has a high discharge pressure.
Further, when the discharge amount is large, the discharge pressure is low.

9は該ポンプ7の吐出口に一端を接続されたポンプ吐出
管、10は上記内筒5と外筒1間の環状空間6内に上端
部から下端部に亘って螺旋状に配設された流体導管で、
同流体導管10の上端開口は上記ポンプ吐出管9の他端
に、またその下端開口は、上記シリンダ2の開閉弁14
の弁室14a内に連通している。
Reference numeral 9 denotes a pump discharge pipe having one end connected to the discharge port of the pump 7, and reference numeral 10 denotes a pump discharge pipe arranged spirally from the upper end to the lower end within the annular space 6 between the inner cylinder 5 and the outer cylinder 1. In the fluid conduit,
The upper end opening of the fluid conduit 10 is connected to the other end of the pump discharge pipe 9, and the lower end opening thereof is connected to the on-off valve 14 of the cylinder 2.
It communicates with the inside of the valve chamber 14a.

この流体導管10の流路全長は、通常20750mの長
さに設定される。
The total length of the flow path of this fluid conduit 10 is normally set to a length of 20,750 m.

11は上記電動機8のケーシングに固着されたアキュム
レータ、12は該アキュムレータ11に図示の如く装着
された液面計、13は該アキュムレータ11の上端の流
体供給口11aからの流体およびアキュムレータ11内
の流体の流を開閉する弁、11bは上端をアキュムレー
タ11の下端に連通され、下端を上記外筒1の上端に連
通された連通管で、内筒1の内側むよび流体導管10内
には、運転前に予かじめアキュムレータ11の上端の流
体供給口11aから比較的粘性の小さな流体が上記液面
計12がその液面レベルを検出する1で充填されたのち
、ガスが充填され、適当な加圧状態とする。
11 is an accumulator fixed to the casing of the electric motor 8, 12 is a liquid level gauge attached to the accumulator 11 as shown in the figure, and 13 is a fluid from the fluid supply port 11a at the upper end of the accumulator 11 and a fluid inside the accumulator 11. The valve 11b for opening and closing the flow is a communication pipe whose upper end is communicated with the lower end of the accumulator 11 and whose lower end is communicated with the upper end of the outer cylinder 1. Beforehand, a relatively low viscosity fluid is filled from the fluid supply port 11a at the upper end of the accumulator 11 with the liquid level meter 12 detecting the liquid level, and then gas is filled and an appropriate addition is made. Pressure state.

この目的のため、上記アキュムレータ11に、流体供給
口11ahよび弁13が付設されている。
For this purpose, the accumulator 11 is provided with a fluid supply port 11ah and a valve 13.

な釦適当な加圧状態とは、プランジャ3の上面に、パイ
ルハンマ全体の自重のため、底部シリンダ2が接してい
るが、これが開閉弁14を開の状態で、ポンプ7を運転
したとき離れない範囲で、できるだけ高い圧力にする。
An appropriate pressurized state means that the bottom cylinder 2 is in contact with the top surface of the plunger 3 due to the weight of the entire pile hammer, but it does not separate when the on-off valve 14 is open and the pump 7 is operated. Apply as high pressure as possible within range.

上記シリンダ2の弁室14a内に上下動可能に配置され
た開閉弁14の上面に下端を取付けられたロッド15の
上端部は、内筒5の下部適所に、該内筒5内側壁にブラ
ケツNbで内筒5と同心的に支持されたシリンダ16を
貫通して上方に延出してかり、また該ロッド15の適所
には該シリンダ16に嵌合するピストン15aが設けら
れている。
The upper end of the rod 15, whose lower end is attached to the upper surface of the on-off valve 14 which is disposed in the valve chamber 14a of the cylinder 2 so as to be movable up and down, is attached to the inner wall of the inner cylinder 5 at a suitable position in the lower part of the inner cylinder 5. The rod 15 extends upwardly through a cylinder 16 supported concentrically with the inner cylinder 5, and a piston 15a that fits into the cylinder 16 is provided at a proper position on the rod 15.

17は該ピストン15aの下面とシリンダ16の下端周
縁部間に介装された圧縮ばねで、同ばね17はピストン
15aの上面に上記ポンプ7の吐出圧が作用していると
き、該吐出圧に打ち勝ってピストン15aを押上げ、開
閉弁14を閉状態とするように常にピストン15aを付
勢シている。
Reference numeral 17 denotes a compression spring interposed between the lower surface of the piston 15a and the lower peripheral edge of the cylinder 16. When the discharge pressure of the pump 7 is acting on the upper surface of the piston 15a, the spring 17 acts on the discharge pressure. The piston 15a is always energized so as to overcome the pressure and push the piston 15a upward, thereby closing the on-off valve 14.

18は該ピストン15aの上面へのポンプ7の吐出圧導
圧孔で、同導圧孔18は、上記ブラケット1bに設けら
れ、上記流体導管10の適所とシリンダ16のピストン
15aの上面側空間を連通している。
Reference numeral 18 denotes a discharge pressure guiding hole of the pump 7 to the upper surface of the piston 15a. The pressure guiding hole 18 is provided in the bracket 1b, and connects the appropriate position of the fluid conduit 10 and the space on the upper surface side of the piston 15a of the cylinder 16. It's communicating.

図に示す実施例では、外筒1と内筒5で作る環状空間6
を介して、ポンプ7の吐出口すなわち流体導管100入
口部に連通している。
In the embodiment shown in the figure, an annular space 6 formed by an outer cylinder 1 and an inner cylinder 5
It communicates with the discharge port of the pump 7, ie, the inlet of the fluid conduit 100, through the pump 7.

ピストン15aの直径dは、開閉弁14の有効受圧面積
を決める有効直径dVより大きくし、ポンプ7の吐出圧
力が所定の値より高くなったとき、ピストン15aの上
面に作用する圧力による力が、開閉弁14の下面に作用
する圧力による力より太きくなり、開閉弁14が開くよ
うにする。
The diameter d of the piston 15a is made larger than the effective diameter dV that determines the effective pressure receiving area of the on-off valve 14, and when the discharge pressure of the pump 7 becomes higher than a predetermined value, the force due to the pressure acting on the upper surface of the piston 15a is The force is greater than the force due to the pressure acting on the lower surface of the on-off valve 14, so that the on-off valve 14 opens.

19は内筒5Ji?よび外筒1の適所を流体密に水平に
貫通し、その内端が内筒5の軸心上に位置するように装
着された開閉弁14の手動操作杆で同操作杆19の内端
と、上記ロッド15の延出端との間には連杆20がピン
連結されて釦り、該操作杆19を適宜の手段で操作する
ことにより、開閉弁14を手動で開閉できるようになっ
ている。
19 is inner cylinder 5Ji? The manual operation rod of the on-off valve 14 is installed so that it horizontally penetrates the appropriate position of the outer cylinder 1 in a fluid-tight manner, and its inner end is positioned on the axis of the inner cylinder 5. A connecting rod 20 is connected with a pin between the extending end of the rod 15 and has a button, and by operating the operating rod 19 by an appropriate means, the on-off valve 14 can be opened and closed manually. There is.

本発明のパイルハンマは上記のように構成されて釦り、
本パイルハンマによってパイルPを打ち込むに当っては
、1ずプランジャ3の下端にパイルPの一端を仮止めし
、モビルクレーン等の揚重機でアイポル)8aを介して
吊上げ、ついでパイルPを所望の打込み位置に下したの
ち電動機8を作動させてポンプ7を駆動回転させる。
The pile hammer of the present invention is configured as described above and has a button,
When driving a pile P using this pile hammer, first, temporarily fix one end of the pile P to the lower end of the plunger 3, lift it up via the Ipol 8a with a lifting device such as a mobile crane, and then drive the pile P into the desired position. After lowering it to the position, the electric motor 8 is activated to drive and rotate the pump 7.

この場合、ポンプ7の吐出管9内の圧力は、流体導管1
0内釦よび環状空間6内すなわち流体導管10の外側に
作用する。
In this case, the pressure in the discharge pipe 9 of the pump 7 is equal to the pressure in the fluid conduit 1
It acts on the inner button 0 and the annular space 6, that is, on the outside of the fluid conduit 10.

流体導管10の外側は、底部シリンダ2の部分で閉回路
となっているため、圧力は、はとんどポンプ7の吐出圧
力に等しい。
Since the outside of the fluid conduit 10 is a closed circuit in the area of the bottom cylinder 2, the pressure is almost equal to the discharge pressure of the pump 7.

またポンプ7の吐出管9から吐出される流体の流れは、
ポンプ吐出管9→螺旋状流体導管10→弁室14a→弁
ロ14c→内筒5→ポンプ吸込ロ→ポンプT→ポンプ吐
出管9の流体回路を形成するが、ポンプ7の運転前は、
開閉弁14は圧縮ばね17で閉しられて釦り、この状態
でポンプ7の運転を開始するとポンプ7は締切運転状態
となり、その吐出圧力が高くなってピストン15aの上
面と、開閉弁14の下面に作用する流体圧力が作る差の
ため、開閉弁14が開かれ、流体導管10内の流体の流
速は時間の経過とともに増大し高速となる。
Furthermore, the flow of fluid discharged from the discharge pipe 9 of the pump 7 is as follows:
A fluid circuit is formed of pump discharge pipe 9 → spiral fluid conduit 10 → valve chamber 14a → valve chamber 14c → inner cylinder 5 → pump suction chamber → pump T → pump discharge tube 9, but before operation of pump 7,
The on-off valve 14 is closed by the compression spring 17 and clicks, and when the pump 7 starts operating in this state, the pump 7 enters the shut-off operation state, and its discharge pressure becomes high, causing the upper surface of the piston 15a and the on-off valve 14 to be pressed. Due to the difference created by the fluid pressure acting on the lower surface, the on-off valve 14 is opened and the flow rate of the fluid in the fluid conduit 10 increases over time and becomes faster.

このときポンプ7の吐出圧力は、流量の増大とともに低
下するので、ピストン15aに作用する圧力と、開閉弁
14の下面に作用する圧力による力の差は、該圧力より
も圧縮ばね17の力の方が強くなり、開閉弁14は閉と
なる。
At this time, the discharge pressure of the pump 7 decreases as the flow rate increases, so the difference in force between the pressure acting on the piston 15a and the pressure acting on the lower surface of the on-off valve 14 is due to the force of the compression spring 17 rather than the pressure. becomes stronger, and the on-off valve 14 is closed.

開閉弁14は閉となる。これをもう少し詳細に説明する
と、第2図は、ポンプの吐出量と吐出圧力の関係を示し
たものであるが、ポンプ7の運転した瞬間は、開閉弁1
4が閉となっているため、吐出量がゼロであり、ポング
ーの吐出圧力は最も高く、第2図A点となる。
The on-off valve 14 is closed. To explain this in more detail, Fig. 2 shows the relationship between the pump discharge amount and the discharge pressure.
4 is closed, the discharge amount is zero, and the discharge pressure of Pongoo is the highest, which is at point A in Figure 2.

前述のように、ピストン15aの上面にはポンプ7の吐
出圧力Pdが作用するので、ここの力F1は となる。
As mentioned above, since the discharge pressure Pd of the pump 7 acts on the upper surface of the piston 15a, the force F1 here is as follows.

一方、開閉弁14の下から上向きの力F2は、流体導管
10の圧力損失はほとんど無視できるので、同様に と表わされる。
On the other hand, the upward force F2 from below the on-off valve 14 can be similarly expressed as , since the pressure loss in the fluid conduit 10 can be almost ignored.

開閉弁14には圧縮ばね17の力Fが作用してむり、開
閉弁14が開く条件は、2図に示すように、吐出圧力P
dが・・・・・・・・・で示すPmの線より大きいとき
は開閉弁14が、開くことになる。
The force F of the compression spring 17 acts on the on-off valve 14, and the condition for opening the on-off valve 14 is the discharge pressure P, as shown in Figure 2.
When d is larger than the Pm line indicated by . . . , the on-off valve 14 opens.

したがって、ポンプ7運転とほとんど同時に、開閉弁1
4が開になる。
Therefore, almost simultaneously with pump 7 operating, on-off valve 1
4 becomes open.

なp吐出圧力Pdが、大きいときは、ポンプの吐出量Q
は少なく、ポンプ7の吐出量Qはほとんどすべて流体導
管10内を流れるので、流体導管10内の流速も低い。
When the discharge pressure Pd is large, the pump discharge amount Q
Since almost all of the discharge amount Q of the pump 7 flows through the fluid conduit 10, the flow velocity within the fluid conduit 10 is also low.

開閉弁14が開となり、ポンプ7の吐出量が徐々に増大
し、A点からB点に達する。
The on-off valve 14 is opened, and the discharge amount of the pump 7 gradually increases, reaching from point A to point B.

B点に来ると、前述のように力のバランスから開閉弁1
4が閉となる。
When reaching point B, the on-off valve 1 is closed due to the balance of forces as described above.
4 is closed.

そのため流体導管10の流体の流れが突然に開閉弁14
でせき止められるため、流体導管10内の流体には、そ
の慣性力に基づ〈所謂水撃作用が発生し、開閉弁14の
上流側(下側)には100〜200に1/cr/l と
いう大きな圧力が瞬間的に発生する。
Therefore, the flow of fluid in the fluid conduit 10 suddenly stops at the opening/closing valve 14.
As a result, the fluid in the fluid conduit 10 generates a so-called water hammer effect based on its inertia, and the upstream side (lower side) of the on-off valve 14 has a rate of 1/cr/l in the range of 100 to 200. A huge amount of pressure is generated instantly.

これをもう少し詳細に圧力発生のメカニズムを説明する
The mechanism of pressure generation will be explained in more detail.

第3図に本願のパイル・・ンマをモデル化した図を示す
FIG. 3 shows a model of the pile of the present application.

図に釦いて、部品の符号は第1図と同じにした。The buttons in the figure and the parts numbers are the same as in Figure 1.

流体導管10は便宜上直管として表わしであるが、長さ
tが20〜50mと長いものとする。
Although the fluid conduit 10 is shown as a straight pipe for convenience, it is assumed that the length t is as long as 20 to 50 m.

その断面積をaとする。Let its cross-sectional area be a.

また内筒5は長さは短かく、断面積a′は大きく、この
内の流体の慣性力は無視できるものとする。
It is also assumed that the inner cylinder 5 has a short length and a large cross-sectional area a', and the inertial force of the fluid therein can be ignored.

シリンダ2内に高い圧力が発生すると、シリンダ2や流
体導管10が弾性変形により、容積がわずかに大きくな
り、またここの流体も、圧縮されてわずかに容積が小さ
くなるが、計算を簡単にするため、流体導管10内では
流体は非圧縮性であると仮定し、シリンダ2内の流体が
圧縮されるとする。
When high pressure is generated within the cylinder 2, the cylinder 2 and the fluid conduit 10 undergo elastic deformation, resulting in a slightly larger volume, and the fluid here is also compressed, resulting in a slightly smaller volume, but this will simplify the calculation. Therefore, it is assumed that the fluid in the fluid conduit 10 is incompressible, and that the fluid in the cylinder 2 is compressed.

ただし、このときシリンダ2の容積としては流体導管1
0の容積の1/2を加えた等価的な容積Veを考える。
However, at this time, the volume of the cylinder 2 is the fluid conduit 1
Consider an equivalent volume Ve that is 1/2 of the volume of 0.

い1、パイルの貫入抵抗が無限大としたときの本パイル
ハンマの貫入力を求める。
1. Find the penetration force of this pile hammer when the penetration resistance of the pile is infinite.

非圧縮流体のオイルラーの式は、流体導管10内の流速
をu1時間をt流体の密度をρとするとと表わされる。
Euler's equation for an incompressible fluid is expressed as follows, where u1 is the flow velocity in the fluid conduit 10, t is the fluid density, and ρ is the density of the fluid.

これと、流体導管10の長さ方向Xについてx = l
’!で積分しX=o、すなわちポンプ吐出管9に釦け
る圧力をPdとし、シリンダ内の圧力をPoとすると とiる。
In addition to this, regarding the length direction X of the fluid conduit 10, x = l
'! It is assumed that the pressure in the pump discharge pipe 9 is Pd, and the pressure inside the cylinder is Po.

第3図で、パイルの貫入抵抗を無限とすると、プランジ
ャ3の変位がゼロで、パイルハンマ全体がyだけ上方向
に動くものとすると、パイルハンマの質量をmで表わし
、シリンダ2の断面積をAとすると、 となる。
In Figure 3, if the penetration resistance of the pile is infinite, the displacement of the plunger 3 is zero, and the entire pile hammer moves upward by y, then the mass of the pile hammer is expressed by m, and the cross-sectional area of the cylinder 2 is A. Then, it becomes .

捷た流体導管10の流量と変位yの間には、シリンダ2
0等価容積Ve とし、ここにトける容積変化率をβで
表わすと となる。
Between the flow rate and the displacement y of the twisted fluid conduit 10, the cylinder 2
Assuming that the equivalent volume is 0 Ve, the rate of change in volume here is expressed as β.

これをtで微分し、 整理し、 を得る。Differentiate this with t, organize, get.

α0式に(9)式を代入し、これを(8)式に代入して
整理する。
Substituting equation (9) into equation α0, substituting this into equation (8), and rearranging.

但し、pd〈〈po であり、(0式のpdを無視する
However, pd〈〈po, and (ignoring pd in formula 0).

と表わされる。It is expressed as

C1,C2は定数である。t = oのとき、po :
o (pd << poとしpd o二としている)
とすると、C1=oであり、0式は次のようになる。
C1 and C2 are constants. When t = o, po:
o (pd << po and pd o2)
Then, C1=o, and the formula 0 becomes as follows.

α試を微分し、 とiる。Differentiate the α test, That's what I mean.

な、Z−U。は開閉弁14が閉じる寸前の流体導管10
内の流速である。
Hey, Z-U. is the fluid conduit 10 just before the on-off valve 14 closes.
is the flow velocity within.

したがって、0(試より、定数C2は となる。Therefore, 0 (from the experiment, the constant C2 is becomes.

したがってシリンダ2内の圧力は と表わされる。Therefore, the pressure inside cylinder 2 is It is expressed as

poの最大値すなわち最大貫入力を決める最大圧力は と々る。The maximum value of po, that is, the maximum pressure that determines the maximum penetration force is Totoru.

このときの貫入力 となる。Penetration force at this time becomes.

圧力p。はsin波状であり、p o < 。pressure p. is sinusoidal and p o < .

には開閉弁14が開くためp。p because the on-off valve 14 opens.

がsinカーブで穴になる部分では流体が流体導管10
内を逆流するため負圧は存在しない。
At the part where is a sin curve and becomes a hole, the fluid flows into the fluid conduit 10.
There is no negative pressure because the flow is reversed inside.

第4図は、以上の作動状況を線図に示したものである。FIG. 4 is a diagram showing the above operating situation.

捷ず、開閉弁14が開の状態で、流体導管10内の流速
Uが増加し、同時にポンプ7の吐出圧力pdが低下して
いく。
When the on-off valve 14 remains open, the flow velocity U in the fluid conduit 10 increases, and at the same time, the discharge pressure pd of the pump 7 decreases.

ポンプ7の吐出圧力pdがpmに達した瞬間開閉弁14
が閉になり、ポンプ7の吐出圧力pdは急激に増加する
Instant opening/closing valve 14 when the discharge pressure pd of the pump 7 reaches pm
is closed, and the discharge pressure pd of the pump 7 increases rapidly.

流速Uも波状的に減小する。The flow velocity U also decreases in a wave-like manner.

シリンダ2内にはsinカーブ状の圧力が発生すること
になる。
A sinusoidal pressure will be generated within the cylinder 2.

なお・(ホ)式に具体的な数値を代入してみる。By the way, try substituting specific numerical values into equation (e).

流体導管10の内径を0.1m、長さを50m、等価容
積Ve = 0.3 m3パイルハンマの重量を100
00kf、シリンダ2の内径を0.3m流体を水とし、
容積変化率βをlXl0−8rr?/1.、流体導管1
0内の開閉弁14閉寸前の流速U。
The inner diameter of the fluid conduit 10 is 0.1 m, the length is 50 m, the equivalent volume Ve = 0.3 m3, the weight of the pile hammer is 100
00kf, the inner diameter of cylinder 2 is 0.3m, the fluid is water,
Is the volume change rate β lXl0-8rr? /1. , fluid conduit 1
The flow velocity U when the on-off valve 14 is about to close is within 0.

を30m/8ocとすると、Pomax = 170
kg/crAとなりWmaX= 120 tonとなる
If 30m/8oc, Pomax = 170
kg/crA and WmaX=120 ton.

以上の説明は、パイルの貫入抵抗が無限大のときの貫入
力であるが、実際にはパイルが貫入されるため、流体の
圧力と流量が貫入仕事に費やされる。
The above explanation refers to the penetration force when the penetration resistance of the pile is infinite, but in reality, the pile is penetrated, so the pressure and flow rate of the fluid are used for the penetration work.

貫入抵抗が大きいときは、太き彦圧力が発生へ貫入抵抗
が小さいときには貫入量が多く圧力は前者はど大きくi
らない。
When the penetration resistance is large, a thick pressure is generated.When the penetration resistance is small, the amount of penetration is large and the pressure is large.
No.

いずれの場合も、開閉弁14が閉になった瞬間に生ずる
水撃作用により、波状的に圧力が発生する。
In either case, pressure is generated in waves due to the water hammer effect that occurs the moment the on-off valve 14 is closed.

この大き彦圧力によってパイルPの一端を取付けられた
プランジャ3には下方への圧力が、渣たシリンダ2その
他の部材には上方への圧力がそれぞれ作用する。
Due to this large pressure, downward pressure is applied to the plunger 3 to which one end of the pile P is attached, and upward pressure is applied to the cylinder 2 and other members where the residue is present.

この場合開閉弁14の下方に大きな圧力が発生している
ため、開閉弁14は閉じたit開かないが次の瞬間上記
水撃作用により波状的に低圧力となる。
In this case, since a large pressure is generated below the on-off valve 14, the on-off valve 14 closes and does not open, but the next moment the pressure becomes low in waves due to the water hammer action.

この場合ポンプ7は締切連転状態となっているため、再
び開閉弁14は開かれて流体導管10内の流体の速鹿は
増大し、上述の場合と同様にして開閉弁14が再び閉じ
られ水撃作用を発生する。
In this case, since the pump 7 is in the closed-off continuous state, the on-off valve 14 is opened again, the velocity of the fluid in the fluid conduit 10 increases, and the on-off valve 14 is closed again in the same manner as in the above case. Generates water hammer effect.

上記作動の自動的な繰返しが、ポンプ7の運転中に行わ
れ、パイルPはプランジャ3に間欠的に作用する下方へ
の圧力によって順次土中へ打込1れる。
The above operations are automatically repeated while the pump 7 is in operation, and the piles P are successively driven into the soil by downward pressure acting intermittently on the plunger 3.

上記水撃作用により発生し、プランジャ3に作用する下
方への圧力は、流体導管10の長さく正確には流路の長
さ)、流体密度、流体の減速度(マイナス方向への加速
度)等に比例するが、流体の減速度は、パイルPを打込
むべき地盤の硬さにより、それが軟かい場合には、開閉
弁14が閉じられた瞬間、弁室14a内の高圧発生と同
時にプランジャ3がパイルPとともに下方に移動するた
め、流体導管10内の流体の流れは零にならずその流速
の減速度もそれほど大きくならない。
The downward pressure generated by the above-mentioned water hammer action and acting on the plunger 3 depends on the length of the fluid conduit 10 (more precisely, the length of the flow path), fluid density, fluid deceleration (acceleration in the negative direction), etc. However, the deceleration of the fluid depends on the hardness of the ground into which the pile P is to be driven. If the ground is soft, the moment the on-off valve 14 is closed, high pressure is generated in the valve chamber 14a and the plunger is 3 moves downward together with the pile P, the flow of fluid in the fluid conduit 10 does not become zero and the deceleration of its flow velocity does not become so large.

し6し短時間ではあるが、高い圧力が弁室14a内で持
続されるため、プランジャ3はパイルPを能率よく打込
んでいく。
However, since the high pressure is maintained within the valve chamber 14a for a short time, the plunger 3 drives the pile P efficiently.

一方地盤が硬い場合は、プランジャ3がその抵抗でほと
んど下方に移動しないため、上記高圧力によってシリン
ダ2その他の部材が上方向に動くこととなるが、この慣
性力は相当に大きいため、非常に高い圧力が弁室14a
内に発生し、僅かづつではあるが該圧力によってプラン
ジャ3はパイルPを打込んでいく。
On the other hand, if the ground is hard, the plunger 3 will hardly move downward due to its resistance, so the cylinder 2 and other parts will move upward due to the high pressure, but this inertial force is quite large, so High pressure is in the valve chamber 14a
The plunger 3 drives the pile P due to the pressure generated inside the pile P, albeit slightly.

このよウニ本パイルハンマによれば地盤の軟、硬の状態
に応じてプランジャ3への作用圧力が弁室14a内に発
生するので、広範囲の地盤へのパイル打込みが可能とな
る。
According to this type of pile hammer, the pressure acting on the plunger 3 is generated in the valve chamber 14a depending on whether the ground is soft or hard, so that it is possible to drive piles into a wide range of ground.

また動力としては電動機を用いているため、排気ガス等
の発生はなく、な釦また流体圧によるパイル打込みのた
め機械的騒音や振動の発生も少ない。
In addition, since an electric motor is used for power, there is no generation of exhaust gas, and since the pile is driven by pushbuttons and fluid pressure, there is little mechanical noise or vibration.

なお本願のパイルハンマは長い流体導管10内の流れを
瞬間的に止めたときに発生する波状的な高圧を利用して
、これでパイルの貫入を行なうことを要旨とするもので
あり、開閉弁14は、実施例に示すようなポンプ7の吐
出圧力を検出して開閉することはもちろん可能であるが
、流速が早くなったりタイミングを見て、手動操作杆1
9により外部から開閉しでも、またその他の手段で、高
速流体をせき止めるための開閉弁を閉にすることによっ
て、本願の作用効果を得ることができる。
The purpose of the pile hammer of the present application is to use the wave-like high pressure generated when the flow in the long fluid conduit 10 is momentarily stopped to penetrate the pile. Of course, it is possible to open and close by detecting the discharge pressure of the pump 7 as shown in the embodiment, but if the flow rate becomes faster or the timing
The effects of the present application can be obtained by closing the on-off valve for damming the high-speed fluid by opening and closing it from the outside using the valve 9 or by using other means.

本発明のパイルハンマは、上記のような構成、作用を具
有するものであるから本発明によれば、(1)軟質から
硬質に至る広範囲の地盤へのパイル打込みが可能である
Since the pile hammer of the present invention has the above-described configuration and function, according to the present invention, (1) piles can be driven into a wide range of ground ranging from soft to hard.

(匂 排気ガス等の発生がなく、しかも機械的騒音や振
動の発生が少ないので、環境公害問題を起す釦それがな
く、従って都市地域での使用を制限される釦それかない
(Odor) Since there is no emission of exhaust gas, and there is little mechanical noise or vibration, there are no buttons that cause environmental pollution problems, and therefore there are no buttons that are restricted from use in urban areas.

などの実用的効果を挙げることができる。The following practical effects can be mentioned.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例の略示的縮断面図である。 第2図はポンプの特性図で、開閉弁14の開閉点を示す
説明図である。 第3図は、本願のパイルハンマの作用説明のためのモデ
ル図で、第4図は作動状況の線図である。 1:外筒、2:底部シリンダ、3ニブランジヤ、5:内
筒、7:ポンプ、8:電動機、9:ポンプ吐出管、10
:螺旋状流体導管、11:アキュムレータ、14:開閉
弁、14a:弁室、14c:弁口、15:連結杆、15
a:ピストン、16:開閉弁作動用シリンダ。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic reduced cross-sectional view of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram of the pump, and is an explanatory diagram showing the opening/closing points of the on-off valve 14. FIG. 3 is a model diagram for explaining the operation of the pile hammer of the present application, and FIG. 4 is a diagram showing the operating state. 1: Outer cylinder, 2: Bottom cylinder, 3 Ni lunge gear, 5: Inner cylinder, 7: Pump, 8: Electric motor, 9: Pump discharge pipe, 10
: spiral fluid conduit, 11: accumulator, 14: on-off valve, 14a: valve chamber, 14c: valve port, 15: connecting rod, 15
a: Piston, 16: Cylinder for operating the on-off valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 下端開口に、底部シリンダを流体密に装着された外
筒、同外筒内に同心的に配設され、下端開口を上記底部
シリンダの弁口上端部周縁に流体密に固着された内筒、
同内筒の上端開口に吸込口を連通されるように該内筒の
上端にケーシングの一側を固定されたポンプ、上記内筒
の外周面と外筒の内周面間に形成された環状空間内に、
その上下方向に沿って螺旋状に配設され、上端開口を上
記ポンプの吐出管に連通されまた下端開口を上記底部シ
リンダの弁室に流体密に結合された流体導管、上記底部
シリンダのシリンダ内に装着されたプランジャ、該底部
シリンダの弁室内に配設された開閉弁を具備してなるこ
とを特徴とするパイルハンマ0
1. An outer cylinder having a bottom cylinder fluid-tightly attached to its lower end opening; an inner cylinder disposed concentrically within the outer cylinder and having its lower end opening fluid-tightly fixed to the periphery of the upper end of the valve port of the bottom cylinder; ,
A pump having one side of the casing fixed to the upper end of the inner cylinder so that the suction port is communicated with the upper end opening of the inner cylinder, and a ring-shaped pump formed between the outer peripheral surface of the inner cylinder and the inner peripheral surface of the outer cylinder. within the space,
A fluid conduit spirally arranged along the vertical direction, having an upper end opening communicated with the discharge pipe of the pump and a lower end opening fluid-tightly connected to the valve chamber of the bottom cylinder; A pile hammer 0 characterized in that it is equipped with a plunger attached to the bottom cylinder, and an on-off valve disposed in the valve chamber of the bottom cylinder.
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