Новые дизель-молоты фирм KOBE STEEL и ISHIKAWAJIMA HARIMA (Япония)

В пятидесятых годах японские фирмы были крупнейшими изготовителями сваебойных дизель-молотов. Первоначально выпускаемые ими дизель-молоты полностью соответствовали патентам фирмы Delmag (ФРГ). Однако особенности эксплу­атации в странах с жарким климатом привели к необходимо­сти использовать дизель-молоты с водяным испарительным охлаждением. С другой стороны, в Японии раньше, чем в евро­пейских странах, возникла необходимость в создании сверх­мощных дизель-молотов для забивки свай-оболочек большо­го диаметра. Фирмами Японии были созданы тяжелые труб­чатые дизель-молоты с ударной частью массой 6000, 7200 и 15000 кг. При создании тяжелых дизель-молотов выявилось, что традиционная камера сгорания, применявшаяся для удар­ного распыливания топлива, неприемлема, так как из-за возрастающей скорости истечения топлива возникает кавитация, приводящая сферы поршня и шабота к быстрому износу.

С целью повышения долговечности сфер поршня и шабота фирма Kobe Steel разработала дизель-молот с камерой сго­рания нового типа (рис. 4).

Рисунок 4 - Принципиальная схема трубча­того дизель-молота с ударным распыливанием топлива фирмы Kobe Steel (Япония):

1—шабот: 2—компрессионное кольцо; 3 — кольцевая впадина; 4 — рабочий цилиндр; 5— кольцевой выступ; 6—поршень

Молот состоит из шабота с кольцевой впадиной, соприка­сающейся при ударе с кольцевым выступом поршня. Топли­во подается не в центр сферы, как у всех трубчатых дизель-молотов с ударным распыливанием топлива, а в кольцевую впадину. Из кольцевой впадины топливо выбрасывается в ка­меру сгорания, образуемую при ударе стенками рабочего ци­линдра, выступами поршня и шабота. В камере сгорания топ­ливо самовоспламеняется и сгорает, подбрасывая поршень на расчетную высоту.

В связи с тем, что истечение топлива начинается не от центра, а из кольцевой впадины, длина сферического канала сокращается, соответственно сокращается и скорость истече­ния топлива, так как время действия удара не изменяется. Вероятность возникновения кавитационных раковин на сфери­ческих поверхностях поршня и шабота снижается.

Недостатком данной конструкции является необходимость высокой точности изготовления кольцевого сферического уг­лубления в шаботе и выступа на поршне для обеспечения кон­такта при соударении шабота и поршня по всей поверхности.

Другим существенным недостатком является невозмож­ность равномерного распыливания топлива по всему объему камеры сгорания, поскольку топливо подается насосом в одну точку сферического углубления на торце шабота и не успевает до удара равномерно растечься по всему кольцу. Поэтому в зоне камеры сгорания, близкой к месту подачи топлива, смесь топлива с воздухом будет переобогащенная, а в противополож­ной зоне — обедненная. Еще больше увеличивается неравно­мерность распределения топлива по объему камеры сгорания при забивке наклонных свай. Все это приводит к снижению среднего эффективного давления и, следовательно, высоты подскока ударной части (при данном объеме рабочего ци­линдра).

В настоящее время трубчатые дизель-молоты фирмы Kobe Steel выпускаются с камерой сгорания описанной конструк­ции.

Фирма Ishika-wajima Harima создала новую топливную си­стему, сочетающую преимущества ударного и форсуночного распыливания (рис. 5).

Рисунок 5 – Принципиальная схема дизель-молота фирмы Ishikawjima Harima (Япония):

1 — шабот 2 — рабочий цилиндр; 3 — ударная часть; 4 — топливный насос; 5, 24—канал; 6—нижняя часть корпуса насоса; 7 — поршень; 8 — толкатель, 9 — средняя часть корима корпуса топливного насоса; 10—подвижная втулка; 11 — верхняя часть корпуса топ­ливного насоса, 12, 23 — пружина; 13— плунжер; 14 — втулка; 15 — подплунжерная полость 1Ь — клапан- 17 — топливопровод; 18— напорный топливопровод; 19—пружина, 20 - отверстия, 21, 26, 27 — полость; 22 — корпус форсунки; 25 — наконечник; 26—сопловое отверстие; 29 — коническая часть иглы; 30—игла.

На стенке рабочего цилиндра 2 в зоне камеры сгорания, образованной поршнем 3 и шаботом 1, укреплен топливный насос 4, внутренняя полость которого соединена с камерой сгорания каналом 5. В корпусе насоса, состоящем из трех отдельных частей 6, 9, 11, соединенных между собой в одно целое, смонтирован поршень 7 с компрессионными кольцами, воздействующий на толкатель 8, подвижно установленный в средней части корпуса. Подвижная втулка 10, расположенная в верхней части 11 корпуса с одной стороны прижимается пружиной 12 к торцу толкателя 8, а с другой — к торцу плун­жера 13 топливного насоса, сопряженного со втулкой 14.