深基坑支护用自保压施力油缸

技术领域

本发明涉及建筑施工用液压油缸技术领域，尤其涉及一种深基坑支护用自保压施力油缸。

背景技术

随着城市建设的飞速发展，加之土地资源的极度紧缺，相应的深基坑工程也日益增多。目前基坑开挖已趋于大规模化及大深度化，众所周知，深基坑开挖施工往往伴随着极强的环境效应，施工过程中需要对基坑围护墙体进行支撑，这种支撑力要根据施工进度和地质条件精确控制，既不能太大，也不能太小，否则会导致施工无法正常进行，严重时甚至还会引发事故，所造成的经济损失和社会影响是不可估量的。

现有技术中主要采用液压油缸在受控状态下对围护墙体进行施力的支撑方法，以及利用在液压油缸上增加机械锁母，支撑后通过锁母保持支撑力，这两种方法原理的液压支撑已有多年的使用经验，支撑效果良好。然而，第一种单靠液压支撑方式通常存在一个安全隐患，由于施工现场环境通常较为恶劣且复杂，一旦油管破裂，液压锁阀和油缸密封出现故障，或其它原因导致施力油缸失压，就会引起连接支撑油缸的支撑结构(钢支撑)坍塌的问题，从而引发施工安全事故；而对于第二种带机械锁紧的液压油缸，钢支撑体系往往会在白天和夜里温差较大的情况下产生较大的长度方向变形，这时候会出现支撑的液压油缸机械锁母无法自动松开或锁紧的现象，导致钢支撑过载或松开掉落，从而也会引发施工安全事故。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供的一种深基坑支护用自保压施力油缸，以解决现有技术中存在的液压支撑方式容易发生油管破裂现象，造成液压锁阀和油缸密封出现故障，或其它原因导致施力油缸失压，致使连接支撑油缸的支撑结构(钢支撑)坍塌，以及利用再液压油缸上增加机械锁母的支撑方式往往会出现在白天和夜里温差较大的情况下机械锁母无法自动松开或锁紧的现象，导致钢支撑过载或松开掉落，从而引发施工安全事故的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提供的一种深基坑支护用自保压施力油缸，包括油缸本体、活塞杆和活塞座；所述油缸本体呈内部中空的筒状结构；所述活塞杆可滑动地穿设于所述油缸本体的腔室内，所述活塞杆的一端与所述油缸本体紧密连接，所述活塞杆的另一端为自由端；所述活塞座固定设置于所述腔室内，所述活塞座上开设有气流通道，所述气流通道贯穿所述油缸本体的表面；所述活塞杆上开设有气腔，所述气腔贯穿所述活塞杆与所述油缸本体连接的一端的表面，所述活塞杆通过所述气腔可滑动地套设于所述活塞座上，所述活塞杆与所述活塞座紧密连接，所述气腔与所述气流通道连通设置。

本发明提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，所述活塞杆包括活塞杆本体和活塞杆基座；所述活塞杆本体的一端与所述活塞杆基座固定连接，所述活塞杆本体的另一端为自由端；所述活塞杆基座可滑动地设置于所述腔室内；所述气腔开设于所述活塞杆本体与所述活塞杆基座上，所述气腔贯穿所述活塞杆基座的表面；所述活塞杆基座的外壁与所述油缸本体的内壁紧密连接，所述活塞杆基座的内壁与所述活塞座的外壁紧密连接；所述活塞杆本体与所述活塞杆基座将所述腔室分为无杆腔室和有杆腔室，所述活塞杆本体与所述活塞杆基座连接处的一端所述腔室为有杆腔室；所述无杆腔室上连接有第一外控油路，所述第一外控油路与所述无杆腔室连通设置；所述有杆腔室上连接有第二外控油路，所述第二外控油路与所述有杆腔室连通设置。

本发明提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，还包括油缸检测器；所述第一外控油路的一端与所述无杆腔室连通设置，所述第一外控油路的另一端与所述油缸检测器连接；所述第二外控油路的一端与所述有杆腔室连通设置，所述第二外控油路的另一端与所述油缸检测器连接。

本发明提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，所述第一外控油路上设置有第一压力传感器；所述第二外控油路上设置有第二压力传感器。

本发明提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，还包括外控管路；所述外控管路的一端设置于所述油缸本体上，所述外控管路的另一端与所述油缸检测器连接，所述外控管路与所述气流通道连通设置。

本发明提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，所述外控管路上设置有第三压力传感器。

本发明提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，还包括位移传感器；所述位移传感器设置于所述活塞杆的另一端。

本发明提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，还包括平衡阀；所述平衡阀并联设置于所述第一外控油路、所述第二外控油路与所述油缸本体之间。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

本发明提供的一种深基坑支护用自保压施力油缸，包括油缸本体、活塞杆和活塞座；油缸本体呈内部中空的筒状结构；活塞杆可滑动地穿设于油缸本体的腔室内，活塞杆的一端与油缸本体紧密连接，活塞杆的另一端为自由端；活塞座固定设置于腔室内，活塞座上开设有气流通道，气流通道贯穿油缸本体的表面；活塞杆上开设有气腔，气腔贯穿活塞杆与油缸本体连接的一端的表面，活塞杆通过气腔可滑动地套设于活塞座上，活塞杆与活塞座紧密连接，气腔与气流通道连通设置。本发明一方面利用液压系统增压原理，使得油缸本体、活塞杆与活塞座之间构成双腔室结构，相比于现有技术中常规的液压油缸及活塞杆的单腔室结构，大幅增加了活塞杆的运动总面积，从而在较大程度上提升了油缸的支撑力，即使当外油管路破裂、液压锁阀和油缸密封出现故障或其他原因导致施力油缸完全失压后，仍能保持一个完全的支撑压力，确保支撑结构的稳定，进而保障了施工安全性；另一方面，还能够在保证相同支撑力的前提下，有效地减少油缸的整体体积及质量，从而降低了制造成本及难度，提高了施工便捷性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例1提供的深基坑支护用自保压施力油缸的部分结构示意简图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

现有技术中主要采用液压油缸在受控状态下对围护墙体进行施力的支撑方法，以及利用在液压油缸上增加机械锁母，支撑后通过锁母保持支撑力，这两种方法原理的液压支撑已有多年的使用经验，支撑效果良好。然而，第一种单靠液压支撑方式通常存在一个安全隐患，由于施工现场环境通常较为恶劣且复杂，一旦油管破裂，液压锁阀和油缸密封出现故障，或其它原因导致施力油缸失压，就会引起连接支撑油缸的支撑结构(钢支撑)坍塌的问题，从而引发施工安全事故；而对于第二种带机械锁紧的液压油缸，钢支撑体系往往会在白天和夜里温差较大的情况下产生较大的长度方向变形，这时候会出现支撑的液压油缸机械锁母无法自动松开或锁紧的现象，导致钢支撑过载或松开掉落，从而也会引发施工安全事故。

为了解决上述技术问题，本发明实施例1提供的一种深基坑支护用自保压施力油缸，结合附图1进行理解，包括油缸本体1、活塞杆2和活塞座3；油缸本体1呈内部中空的筒状结构；活塞杆2可滑动地穿设于油缸本体1的腔室11内，活塞杆2的一端与油缸本体1紧密连接，活塞杆2的另一端为自由端；活塞座3固定设置于腔室11内，活塞座3上开设有气流通道31，气流通道31贯穿油缸本体1的表面；活塞杆2上开设有气腔21，气腔21贯穿活塞杆2与油缸本体1连接的一端的表面，活塞杆2通过气腔21可滑动地套设于活塞座3上，活塞杆2与活塞座3紧密连接，气腔21与气流通道31连通设置。其中，气腔21的直径略大于活塞座3的外径。本发明提供的深基坑支护用自保压施力油缸，通过设置活塞座3，且活塞座3上开设有气流通道31，活塞杆2上开设有气腔21，一方面利用液压系统增压原理，使得油缸本体1、活塞杆2与活塞座3之间构成双腔室11结构，即油缸本体1、活塞杆2形成的大腔室11与活塞杆2、活塞座3形成的小腔室11，相比于现有技术中常规的液压油缸及活塞杆的单腔室结构，大幅增加了活塞杆2的运动总面积，从而在较大程度上提升了油缸的支撑力，即使当外油管路破裂、液压锁阀和油缸密封出现故障或其他原因导致施力油缸完全失压后，仍能保持一个完全的支撑压力，确保支撑结构的稳定，进而保障了施工安全性；另一方面，还能够在保证相同支撑力的前提下，有效地减少油缸的整体体积及质量，从而降低了制造成本及难度，提高了施工便捷性。可见，本发明提供的深基坑支护用自保压施力油缸，其结构设计合理，易于实现，经济性好，可靠性高，有效地解决了现有技术中存在的液压支撑方式容易发生油管破裂的现象，造成液压锁阀和油缸密封出现故障，或其它原因导致施力油缸失压，致使连接支撑油缸的支撑结构(钢支撑)坍塌，以及利用再液压油缸上增加机械锁母的支撑方式往往会出现在白天和夜里温差较大的情况下机械锁母无法自动松开或锁紧的现象，导致钢支撑过载或松开掉落，从而引发施工安全事故的问题。

为了进一步保障施工安全性，本实施例提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，活塞杆2包括活塞杆本体22和活塞杆基座23；活塞杆本体22的一端与活塞杆基座23固定连接，活塞杆本体22的另一端为自由端；活塞杆基座23可滑动地设置于腔室11内；气腔21开设于活塞杆本体22与活塞杆基座23上，气腔21贯穿活塞杆基座23的表面；活塞杆基座23的外壁与油缸本体1的内壁紧密连接，活塞杆基座23的内壁与活塞座3的外壁紧密连接；活塞杆本体22与活塞杆基座23将腔室11分为无杆腔室111和有杆腔室112，活塞杆本体22与活塞杆基座23连接处的一端腔室11为有杆腔室112；无杆腔室111上连接有第一外控油路4，第一外控油路4与无杆腔室111连通设置；有杆腔室112上连接有第二外控油路5，第二外控油路5与有杆腔室112连通设置。进一步地，第一外控油路4上设置有第一压力传感器41；第二外控油路5上设置有第二压力传感器51。本实施例中无杆腔室111、有杆腔室112和气腔21的作用面积与内部压力分别为A1、A2、A0和P0、P1、P2，通过第一外控油路4和第二外控油路5实现对无杆腔室111和有杆腔室112内的油压的控制，而第一压力传感器41与第二压力传感器51的设置则使得施工人员能够对无杆腔室111、有杆腔室112内的压力分别进行更为高效的实时性监测，具体地，本实施例中油缸本体1的总出力F＝A1×P1–A2×P2+A0×P0，如果油路发生故障，即P1、P2完全失压，则此时活塞杆2与活塞座3形成的密封气缸中仍保持有压力P0，从而能够使得施力油缸保持安全所需的最小施力F0＝F0×A0，进一步保障了施工的安全性。

为了进一步提高油缸的工作可靠性，进而保障施工安全性，本实施例提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，还包括油缸检测器6；第一外控油路4的一端与无杆腔室111连通设置，第一外控油路4的另一端与油缸检测器6连接；第二外控油路5的一端与有杆腔室112连通设置，第二外控油路5的另一端与油缸检测器6连接。通过上述设置，施工操作人员能够通过油缸检测器6自动根据各个传感器的工作信号得出油缸相应的作用力F，并能够通过面板显示进行实时性监测，一旦发现异常，相关控制系统则会作出警报提示，从而及时告知施工人员进行相应的解决及维护策略，进一步提高了施工的安全性；且还能够将相关数据进行记录保存，从而便于研究人员对油缸参数或结构进行后续的改进及优化。

为了进一步提高油缸内油压的可控性，进而保障施工安全性，本实施例提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，还包括外控管路7；外控管路7的一端设置于油缸本体1上，外控管路7的另一端与油缸检测器6连接，外控管路7与气流通道31连通设置。其中，外控管路7上设置有第三压力传感器71。进一步地，还包括平衡阀8；平衡阀8并联设置于第一外控油路4、第二外控油路5与油缸本体1之间。通过设置外控管路7、第三压力传感器71及平衡阀8，第三压力传感器71能够有效检测气腔21内的压力，并通过平衡阀8对油缸本体1的有杆腔室112与无杆腔室111内的油压分别进行控制，从而提高了油缸内油压可控性的同时，还保障了油缸的使用可靠性，进一步提高了施工的安全性。

为了进一步提高油缸的工作可靠性及安全性，本实施例提供的深基坑支护用自保压施力油缸，进一步地，还包括位移传感器9；位移传感器9设置于活塞杆2的另一端。通过设置位移传感器9，使得油缸内的油压发生变化时，即活塞杆2活动时，施工人员能够对活塞的活动行程等数据进行实时性监测，配合前述多个压力传感器、平衡阀8及油缸检测器6，更够从多方面对油缸的工作状态进行监测，一旦发现气缸内的气压下降，控制系统则会立即发出报警，提示工作人员进行维护，从而提高油缸的工作可靠性及安全性的同时，还进一步降低了施工人员的工作强度。

综上所述，本发明提供的一种深基坑支护用自保压施力油缸，一方面利用液压系统增压原理，使得油缸本体、活塞杆与活塞座之间构成双腔室结构，相比于现有技术中常规的液压油缸及活塞杆的单腔室结构，大幅增加了活塞杆的运动总面积，从而在较大程度上提升了油缸的支撑力，即使当外油管路破裂、液压锁阀和油缸密封出现故障或其他原因导致施力油缸完全失压后，仍能保持一个完全的支撑压力，确保支撑结构的稳定，进而保障了施工安全性；另一方面，还能够在保证相同支撑力的前提下，有效地减少油缸的整体体积及质量，从而降低了制造成本及难度，提高了施工便捷性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。