JPH0216409B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、デイーゼルパイルハンマの燃料ポン
プの改良に係り、従来のデイーゼルパイルハンマ
の欠点であつた過熱時の燃料の早期着火を防止し
て杭打力の低下を防ぐとともに、従来のデイーゼ
ルパイルハンマよりも大幅に燃料消費量の少ない
デイーゼルパイルハンマの燃料ポンプを提供する
ことを目的とするものである。

第１図は、従来のデイーゼルパイルハンマの略
示的説明図であるが、この種のハンマは、一般
に、適当な吊上げ装置（図示せず）を用いて、ラ
ム１を引上げ、ある規定位置に達するや、該ラム
１は自動的にシリンダ壁７内を落下し始める。こ
のラム１の落下の途中に、該ラム１は燃料ポンプ
２のカムレバー３を作動させて、所要燃料をシリ
ンダ壁７の下端に取付けられたアンビル４上面に
供給する。そして更にラム１が落下し、その下端
肩部がシリンダ壁７の吸排気ポート６を閉じ、ラ
ム１の下端面とアンビル４間の空気を密閉状態と
して圧縮する。そして、更にラム１がアンビル４
に向つて落下し、その下端面がアンビル４の上面
に衝突してアンビル４面上の燃料を打撃する。そ
うすると、該燃料は、周囲の高温、高圧空気中に
霧化飛散して瞬間的な爆発燃焼する。このラム１
とアンビル４の衝突及び燃料の爆発燃焼エネルギ
により、杭を土中に押込める一方、ラム１は燃焼
ガスエネルギによつて上方へ押し上げられて、反
覆連結するハンマサイクルを形成して杭打動作を
行うようになつている。

この場合におけるデイーゼルパイルハンマの杭
打エネルギは、ラム１とアンビル４の衝突及び燃
料の爆発燃焼エネルギから成るが、杭打込みの爆
発燃焼エネルギの寄与率は、せいぜい10％程度で
あり、ラム１とアンビル４との衝突によつて発生
する衝撃力が、杭打込みの主導的役割を果してい
る。この事実は、後述するように、デイーゼルパ
イルハンマが過熱してくると、杭打力が低下して
くることが明らかである。

硬い土層への杭打作業高温環境下での連続運転
などでデイゼルパイルハンマを長時間運転する
と、デイーゼルパイルハンマは過熱して杭打力が
低下する。杭打力が低下すれば、規定の深さまで
杭を押し込むことができなくなり、杭打みに長時
間を要して杭を破損させるおそれがある。このよ
うに杭の打込み能率の悪化により、工期が遅延す
る等工事推進上重大な問題となる。

デイーゼルパイルハンマ過熱時の杭打力低下現
象は、次のように説明される。第１図において、
シリンダ壁７内及びアンビル４上面は、燃料の爆
発ガスに運転中常時さらされるに拘わらず、これ
を効果的に冷却できない状態にあるため、デイー
ゼルパイルハンマの運転時間の増大とともに、そ
れらの部材の温度は上昇を続け、ついには所謂過
熱状態となる。従来のデイーゼルパイルハンマで
は、アンビル４の上面に燃料を供給してから、ラ
ム１の下端面がアンビル４に衝突するまでに、
Lsなる落下道程を残している。この場合、デイ
ーゼルパイルハンマが過熱状態にあると、アンビ
ル４上面の燃料が、シリンダ壁７内からの放射熱
やアンビル４からの加熱を受け、ラム１が道程
Lsを落下中に、燃料の一部が蒸発、自己燃焼し
て爆発燃焼を起す。これが所謂早期着火と呼ばれ
るものである。この早期着火には２つの弊害があ
り、その１つは、これがラム１の落下を押し止め
るように作用するため、アンビル４に衝突するラ
ム１の落下速度が大幅に低下し、従つて衝突スピ
ードが低下し、打撃力が低下することである。他
の弊害は、ラム１を上昇させるために、供給燃料
の全量が利用されないので、燃料消費に無駄が多
くなることである。すなわち、アンビル４上面に
供給された燃料の何割かは、早期着火してラム１
の落火を押し止めることに使用されるので、ラム
１を上昇させる爆発燃焼エネルギは、その分だけ
少なくなる。これは、ラムストロークの低下とし
て確認される。デイーゼルパイルハンマが冷えて
いる運転当初は、ラム１は十分高く飛び上つてい
たのが、過熱してくると、ラム１は余り飛び上ら
なくなる。この現象は、従来のデイーゼルパイル
ハンマの日常の杭打作業でしばしば経験するとこ
ろである。このように、従来のデイーゼルパイル
ハンマでは、運転中に早期着火現象が起り、ラム
１の衝突スピードが低下し、かつラム１の飛び上
り高さも低くなるので、杭打力が低下するばかり
でなく、供給燃料が有効に利用されないため、燃
料消費に無駄が多いという欠点があつた。

また、一般に、燃料ポンプ２のカムレバー３と
シリンダ壁７に設けられたカムレバー構５との間
には、カムレバー３がスムーズに作動できるよう
に、かなりの余裕をもつてスキマが設けられてい
るため、カムレバー３の一部もしくは全部が外部
に突出している従来のデイーゼルパイルハンマの
燃料ポンプでは、ハンマの排気行程時、吸排気ポ
ート６からのみならず、このカムレバー構５から
も排気ガスが高速で吹き出す。このカムレバー構
５からの排気ガスは、ハンマ軸線に対し殆んど垂
直に吹き出すので、杭打の最終時点等のようにハ
ンマが低位置で作動するときには、周囲の作業者
に、まともに排気ガスが降りかかり危険であつ
た。また、仮に従来の燃料ポンプを小型化して、
吸排気ポート６の開口下端より下位におけるシリ
ンダ壁７に取付け得たとしても、上述のカムレバ
ー構５からの圧縮洩れ、排気ガスの噴出方向等の
問題は依然として解決されない。すなわち、ラム
１が落下して吸排気ポート６を締め切り圧縮行程
に入つても、カムレバー構５から空気が飛び上げ
るので所要の圧縮が達成されない。更にまた、ハ
ンマサイクルの膨張行程においては、吸排気ポー
ト６よりも早くカムレバー構５が開くので、排気
ガスは今まで以上に高温、高圧でカムレバー構５
から噴出することになり、作業者の危険が助長さ
れることになる。この問題を解決するには、燃料
ポンプのカムレバー部を、新たにカバー等で密閉
する必要があつた。なお、第１図において、８は
カムレバー３の操作用ワイヤロープで、同ワイヤ
ロープ８は燃料供給停止用のロープで同ワイヤロ
ープ８を引いて、これを保持すると、ラムの上下
動に無関係に、カムレバー３が回動してプランジ
ヤ１７を動かし、燃料の供給を断つてハンマが停
止するようになつている。また、９はハンマシリ
ンダの外周に固設された燃料タンクを示す。

本発明は、上記従来のものの欠点を解消し、杭
打力が低下することなく、かつ、従来に比し燃料
消費量を大幅に節減できるデイーゼルハンマの燃
料ポンプを提供することを目的として提案された
もので、ハンマシリンダの下端部周壁の適所に設
けられたポンプ本体取付孔に、流体密に装着さ
れ、空洞部を有するポンプ本体と、同ポンプ本体
の空洞部内に、ハンマシリンダの軸線に対して垂
直方向に配設され、外周に燃料源に通じる油溜室
を具えるとともに給油開口をもつプランジヤシリ
ンダと、同プランジヤシリンダ内に摺動自在に挿
入され、上記給油開口を介して油溜室からプラン
ジヤシリンダ内に給油される燃料を加圧するプラ
ンジヤと、該加圧燃料をデイーゼルパイルハンマ
のアンビル上面に噴射するノズルに供給する管路
と、同管路中に介装され、該加圧燃料量を調整す
る手段と、ポンプ本体の空洞部内に、回動可能に
装着され、デイーゼルパイルハンマのラムの落下
時に、該ラムによつて回動せしめられて、上記プ
ランジヤを作動させるカムレバーとを具備するこ
とを特徴とするデイーゼルパイルハンマ用燃料ポ
ンプに係るものである。

以下、第２図乃至第４図に示す実施例により、
本発明につき具体的に説明する。

第２図において、１はラム、４はアンビル、６
は吸排気ポート、７はシリンダ壁、８はカムレバ
ー操作用ワイヤロープで、それら部材の構成、作
用及び相互の関係構造は、シリンダ壁７にポンプ
取付孔を設けた点以外は上記従来のデイーゼルパ
イルハンマのものとほぼ同様である。

Ｐは、第３図及び第４図に示す如く、上記シリ
ンダ壁７の下端部適所に穿設されたポンプ本体取
付孔７ａに流体密に装着され内部に空洞部をもつ
ポンプ本体、１２は該ポンプ本体Ｐに設けられ、
燃料入口１１を介して燃料源に接続された横断面
形状が円筒状の油溜室で、同油溜室１２は、該油
溜室１２内に同心的に嵌着され、給油開口１３を
もつプランジヤシリンダ１０の給油開口１３を介
して、横断面形状が円筒状の加圧室１４に接続さ
れている。１７は該プランジヤシリンダ１０内に
その軸心方向に摺動可能に挿入されたプランジ
ヤ、２８は該プランジヤシリンダ１０に同心的に
ポンプ本体Ｐに嵌着されたスプリングリテーナ、
２７は該スプリングリテーナ２８内に、同心的に
摺動自在に挿入されたスプリングキヤツプで、同
スプリングキヤツプ２７とスプリングリテーナ２
８との間には、第３図に示す如くスプリング２９
が介装されており、また、スプリングキヤツプ２
７と上記プランジヤ１７とはピン３０で結合され
ている。そして、プランジヤ１７は該スプリング
２９によつて常に第３図で左方へ付勢されている
スプリングキヤツプ２７とともに、常に左方へ変
位するようになつていて、油溜室１２は常にプラ
ンジヤシリンダ１０の開口１３を介して加圧室１
４と連通されるようになつている。３１はポンプ
本体Ｐに第３図に示す如く設けられたカムレバー
Ｃの支軸で、同支軸３１には、上記プランジヤ１
７の作動用カムレバーＣの屈曲部が回動自在に軸
支されている。カムレバーＣは、レバーCaと、
レバーCbとでほぼＬ状に形成されており、一方
のレバーCbはポンプ本体Ｐのレバー収容空洞部
内に収容されており、その先端にはカムレバー操
作ワイヤロープ８が接続されている。また、他の
レバーCaはシリンダ壁７のポンプ本体取付孔７
ａより若干シリンダの内側に突き出ており、その
先端部は上記スプリングキヤツプ２７の外側端面
に当接している。１５は上記加圧室１４に連通し
てポンプ本体Ｐ内に設けられた管路、１６は該管
路１５の途中に第４図に示す如く設けられた燃料
の逃げ孔で、同逃げ孔１６の開口面積は、ポンプ
本体Ｐに取付けられた調整ニードル弁２２によつ
て調整できるようになつている。２５は該燃料逃
げ孔１６に連通されたドレン管路で、同ドレン管
路２５は上記油溜室１２に連通されており、燃料
逃げ孔16を介して管路１５からの燃料を油溜室１
２へ戻すようになつている。この場合の燃料量の
調整は、調整ニードル弁２２によつて調整され
る。１８は上記管路１５とポンプ本体Ｐに第３図
に示す如く設けられ、アンビル４上面への燃料噴
射ノズル２１をもつ管路２０との交叉部に設けら
れたばね１９を内蔵するデリベリバルブで、加圧
室１４及び配管１５内の燃料圧力が、ばね１９の
抵抗を上回ると、デリベリバルブ１８が開き、加
圧室１４及び管路１５内の燃料が管路２０、ノズ
ル２１を経てアンビル４の上面に向つて噴射され
るようになつている。この場合、アンビル４の上
面に噴射される燃料量は、調整ニードル弁２２に
よつて行われる。すなわち、ニードル弁の固定ナ
ツト２３を緩め、ニードル弁２２を所要の噴出量
を得られるように調整したのち、ナツト２３を締
付けてニードル弁２２を固定する。なお、ポンプ
本体Ｐとニードル摺動部との間には、燃料洩れが
ないようにＯリング２４が介装されている。ま
た、ニードル弁２２の先端部と、燃料逃げ孔１６
の間から逃げる燃料は、ドレン管路２５を経て油
溜室１２へ戻される。そして該調整ニードル弁２
２は、ノズル２１への燃料量の調整手段を形成し
ている。

なお、第４図において、３２は空気抜き用プラ
グを取付けるためのねじ孔で、このねじ孔３２に
空気抜き用プラグ（図示せず）を取付けることに
より、燃料を加圧する加圧室１４及び管路１５内
の燃料に空気が混入したままで運転を開始する
と、燃料が噴射されないばかりか、プランジヤ１
７とプランジヤシリンダ１０が焼付くおそれがあ
るので、この空気抜きプラグを利用して燃料中の
混合空気を除去するようにしたものである。

本発明の燃料ポンプの一実施例は、上記のよう
に構成されており、本燃料ポンプ取付けたデイー
ゼルパイルハンマの運転を開始し、従来同様にラ
ム１の吊上げ、落下のハンマサイクルを繰返す
と、シリンダ壁７のポンプ本体取付孔７ａから内
側に突き出ているカムレバーＣのレバーCaはラ
ム１の落下時に、該ラム１によつてポンプ本体Ｐ
側へ押し込まれ支軸３１を軸として反時計方向へ
回動しながら、スプリング２９に杭してスプリン
グキヤツプ２７を含むプランジヤ１７を第３図で
右方へ摺動させて給油開口１３を閉じ、加圧室１
４及び管路１５内を密閉状態とし、それまで給油
開口１３を介して油溜室１２から供給され、加圧
室１４及び配管１５内に閉じ込められた燃料を加
圧する。この加圧作用で燃料圧力が上昇し、その
圧力がデリベリバルブ１８のばね１９の抵坑を上
回ると、デリベリバルブ１８が開き、加圧室１４
及び管路１５内の燃料は管路２０、ノズル２１を
経てアンビル４の上面に噴射される。この場合本
発明の燃料ポンプのプランジヤ作動用カムレバー
Ｃは、ポンプ本体Ｐ内に設置され、かつプランジ
ヤ１７及びプランジヤシリンダ１０はシリンダ壁
７の軸線方向に対して直角な方向にポンプ本体Ｐ
内に設置されているため、カムレバーを含む燃料
ポンプの全高を、従来に比し大幅に短かく設定で
きる。そのため、ポンプ本体Ｐのシリンダ壁７へ
の取付位置を従来に比し相当下方に設定できるた
め、アンビル４上面に燃料を供給してからラム１
がアンビル面に衝突するまで落下道程lsを、従来
の燃料ポンプの落下道程Lsよりも大幅に小さく
設定できる。このため、従来のものと異なり、周
囲が過熱状態となつても、アンビル４上面の燃料
は、早期着火するに要する時間的余裕をもてなく
なり、結果的に早期着火現象の発生は防止、抑制
される。また、本発明では、ポンプ本体取付孔７
ａは、ポンプ本体Ｐで包囲されているため、シリ
ンダ内部と外部とのガス交換が従来に比べて著し
く阻害される。すなわちシリンダ壁７内のガス
が、ポンプ本体取付孔７ａを介して外部に排出さ
れるためには、該ポンプ本体取付孔７ａを通過
後、更にカムレバー操作用ワイヤロープ８の小さ
なロープ孔を通る必要があるが、このポンプ本体
取付孔７ａと小径のロープ孔の流路は曲折してお
り、この流路を通過するガスは、ポンプ本体Ｐ内
の壁に衝突してエネルギを減殺されるため、従来
に比し大幅にガス洩れが少なくなる。また、ワイ
ヤロープ８のロープ孔からのガスの外部への噴出
方向は、ハンマ軸に平行な上方に向つてなされる
ため、ガスが直接作業者に吹きつけられるおそれ
がない。

本発明のデイーゼルパイルハンマの燃料ポンプ
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、上記従来のものの欠点
を解消し、早期着火現象の発生のおそれがなく、
従つて杭打力の低下をきたすことがなく、しかも
作業者へ直接吹きつけるような外部へのガス洩れ
がなく、作業者の安全を確保できるという実用的
効果を挙げることができる。

つぎに、第５図及び第６図に示す本発明の他の
実施例は、上記実施例に比し、デリベリバルブ１
８を、シリンダ壁７側に設けた点で異なつてい
る。本例の場合、管路２０は、加圧室ラインの一
部となり、上記実施例と同じ噴射圧力でノズルか
ら燃料が吐出されても、吐出される燃料流に作用
する管路摩擦が少ないため、燃料流の減速が少な
く、該燃料流の勢いがよいため、アンビル打撃面
上での燃料の分散率を向上させ、ラム衝突後の爆
発燃焼が、燃焼室の広域で均一に行われ、燃焼効
率が良くなる利点がある。

次に、第７図及び第８図に示す本発明の更に他
の実施例は、デリベリバルブ１８を支えるばね１
９のばね抵抗を変化させることができるようにす
るとともに、上記各実施例の調整ニードル弁２２
に代えて、リターンスプリング３５を内蔵するリ
ターンバルブ３４を用い、デリベリバルブ１８の
ばね１９とリターンバルブ３５のリターンのばね
抵抗差を種々組合せて、アンビル上面に吐出され
る燃料量を調整するようにしたものである。これ
がハンマ作動に与える効果については、実公昭49
−15366号公報において詳述されているので、こ
こでは省略する。

なお、本例では、デリベリバルブ１８のばね１
９のばね抵抗を変化させているが、リターンバル
ブ３４のリターンスプリング３５のばね抵抗を変
化させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のデイーゼルパイルハンマの略
示的縦断面図、第２図乃至第４図は、本発明の一
実施例の概略説明図で、第２図は、本発明の燃料
ポンプを、デイーゼルパイルハンマに適用した縦
断面図、第３図は本発明燃料ポンプの縦断面図、
第４図は、一部を切開して示す第３図の−線
矢視図、第５図及び第６図は、本発明の他の実施
例の概略説明図で、第５図は一部を切開して示す
側面図、第６図は一部を切開して示す第５図の
−線矢視図、第７図及び第８図は本発明の更に
他の実施例の概略説明図で、第７図は一部を切開
して示す側面図、第８図は一部を切開して示す第
７図の−線矢視図である。 第２図乃至第８図において、１：ラム、４：ア
ンビル、６：吸排気ポート、７：シリンダ壁、７
ａ：ポンプ取付孔、８：ワイヤロープ、Ls，ls：
ラム残余落下道程、１０：プランジヤシリンダ、
１１：燃料入口、１２：油溜室、１３：給油開
口、１４：加圧室、１５：管路、１６：燃料の逃
げ孔、１７：プランジヤ、１８：デリベリバル
ブ、１９：ばね（デリベリスプリング）、２０：
管路、２１：ノズル、２２：調整ニードル弁、２
３：固定ナツト、２４：Ｏリング、２５：ドレン
管路、２７：スプリングキヤツプ、２８：スプリ
ングリテーナ、２９：スプリング、３０：ピン、
３１：カムレバーセツトピン、３４：リターンバ
ルブ、３５：リターンスプリング、Ｃ：レバー
Ca，Cbよりなるカムレバー、Ｐ：ポンプ本体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハンマシリンダの下端部周壁の適所に設けら
   れたポンプ本体取付孔に、流体密に装着され、空
   洞部を有するポンプ本体と、同ポンプ本体の空洞
   部内に、ハンマシリンダの軸線に対して垂直方向
   に配設され、外周に燃料源に通じる油溜室を具え
   るとともに給油開口をもつプランジヤシリンダ
   と、同プランジヤシリンダ内に摺動自在に挿入さ
   れ、上記給油開口を介して油溜室からプランジヤ
   シリンダ内に給油される燃料を加圧するプランジ
   ヤと、該加圧燃料をデイーゼルパイルハンマのア
   ンビル上面に噴射するノズルに供給する管路と、
   同管路中に介装され、該加圧燃料量を調整する手
   段と、ポンプ本体の空洞部内に、回動可能に装着
   され、デイーゼルパイルハンマのラムの落下時
   に、該ラムによつて回動せしめられて、上記プラ
   ンジヤを作動させるカムレバーとを具備すること
   を特徴とするデイーゼルパイルハンマ用燃料ポン
   プ。