專(zhuān)利名稱(chēng)：一種獲得錨固力的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種獲得使物體固定于地面(泛指地球表面)的力(簡(jiǎn)稱(chēng)錨固力)的方法和為使用該方法而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的裝置。
在許多場(chǎng)合，人們需要將設(shè)備或器具固定于地面，以使這些設(shè)備或器具能在地面穩(wěn)定安置，或者能對(duì)地面施加超過(guò)其自重的作用力。通常的作法是打錨樁或設(shè)置堆載配重。就打錨樁來(lái)說(shuō)，一方面需要專(zhuān)用設(shè)備機(jī)具，費(fèi)用昂貴，因而對(duì)于時(shí)常需要轉(zhuǎn)移的設(shè)備器具來(lái)說(shuō)很不適宜，另一方面，對(duì)于一些特殊條件的地面，如軟土地面，泥灘，沙地，水底或表面平整質(zhì)地堅(jiān)硬的水泥地面等，或者需要打很深的樁，或者根本不適于打樁。就堆載配重來(lái)說(shuō)，一般的方法是用鋼錠或砼錠在設(shè)備上堆截形成配重，由于鋼錠或砼錠自身重量和體積較大，對(duì)于需要較大錨固力的場(chǎng)合，搬運(yùn)和裝卸上述重物都要占用大型搬運(yùn)機(jī)具，耗費(fèi)大量人力，物力和資金，而且工作效率很低。特別地，對(duì)于那些需要經(jīng)常轉(zhuǎn)移場(chǎng)地的設(shè)備器具如壓樁機(jī)和那些工作場(chǎng)地條件簡(jiǎn)陋惡劣的設(shè)備器具如軍用設(shè)備或野外作業(yè)設(shè)備，其不適宜性尤為突出。
本發(fā)明的目的是要提供一種獲得錨固力的新方法，它既不需要打錨樁，也無(wú)需搬運(yùn)重物作配重，而且在不需錨固力或轉(zhuǎn)移設(shè)備時(shí)，可以容易地解除錨固力，并且操作方便，能適用于多種地面。
本發(fā)明的另一個(gè)目的，是要提供一種使用上述方法的裝置，其自身重量輕，安裝拆卸方便，工作時(shí)容易操作，并且能夠重復(fù)使用。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，在地面設(shè)置由堅(jiān)固材料制成的上端封閉、下部開(kāi)放、器壁上有排氣口和進(jìn)氣口的容器，將該容器的下端(開(kāi)口端)與地面密封，封閉其進(jìn)氣口，然后用真空泵通過(guò)其排氣口對(duì)該容器內(nèi)部抽氣，使其中形成真空。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，用堅(jiān)固材料制作上端封閉，下部開(kāi)放的容器，在其器壁上設(shè)置排氣口和進(jìn)氣口，在其進(jìn)氣口上設(shè)置截止閥，將其排氣口與真空泵的抽氣口相連，在容器外表面上設(shè)置連接構(gòu)件。
將上述容器的下端(開(kāi)口端)與地面密封，并關(guān)閉其進(jìn)氣口處的截止閥，此時(shí)容器內(nèi)表面與地面構(gòu)成一封閉空間。啟動(dòng)真空泵，通過(guò)器壁上的排氣口對(duì)該空間內(nèi)抽氣，使得該空間內(nèi)空氣壓力下降，并逐漸接近真空，從而在該容器頂部上下表面之間形成大氣壓差，此壓差合力指向地面，其作用與由打錨樁或堆載重物而形成的錨固力相同。如果容器的斷面足夠大，則可以在容器上形成足夠大的錨固力。用連接裝置將需要錨固的設(shè)備或器具與該容器上的連接構(gòu)件相連接，便可將上述錨固力傳遞到該設(shè)備或器具上。
當(dāng)需要解除錨固力或設(shè)備、器具需要轉(zhuǎn)移時(shí)，只需打開(kāi)容器進(jìn)氣口處的截止閥，使空氣進(jìn)入容器內(nèi)。此時(shí)，由于作用于容器頂部上下表面的大氣壓差消失，所以錨固力也隨之解除。因此，只需對(duì)容器施加等于或略大于其自重的提升力，便可將容器由地面提起。
由于本發(fā)明中地面僅承擔(dān)對(duì)空氣的密封作用，而不直接承受載荷，因此對(duì)地面條件沒(méi)有特殊要求。由于上述裝置在水下與水底地面同樣能形成密封，因此，本發(fā)明方法及裝置也可以應(yīng)用于水底地面。與在大氣中略有不同的是，當(dāng)容器頂部表面沒(méi)入水中時(shí)，其上還將承受由水深而形成的水壓。
由于本發(fā)明中所用容器是為了形成真空獲得大氣壓差作用，而不是以其自重來(lái)產(chǎn)生錨固力，因此在能夠滿足強(qiáng)度、剛度要求，并能承受足夠的錨固拉力的條件下，該容器可選擇最輕重量。
本發(fā)明中的容器，可以用鋼材制作，也可以用其他堅(jiān)固材料制作。容器斷面可以是圓形、橢圓形、矩形或其它形狀。
該容器還應(yīng)該有足夠的高度，以保證容器內(nèi)壁與地面構(gòu)成足夠大的空間，并使其能夠容納由真空作用而使地面滲出的水或在水下工作時(shí)進(jìn)入容器的水。
該容器上還可以設(shè)置真空表或真空傳感器件，以顯示容器內(nèi)的真空度。本發(fā)明中還可設(shè)置真空泵控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用真空傳感器件的檢測(cè)信號(hào)通過(guò)該系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)真空泵的工作，以保證整個(gè)工作系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
本發(fā)明中，在容器排氣口的前端和后端可以設(shè)置空氣過(guò)濾裝置，以防止地面塵土影響真空泵的正常工作。如果地面條件清潔，或真空泵性能允許，則上述空氣過(guò)濾裝置也可不設(shè)。
在該容器的排氣口與真空泵抽氣口之間可以設(shè)置一截止閥，當(dāng)容器內(nèi)真空度達(dá)到要求并保持穩(wěn)定時(shí)，可關(guān)閉該截止閥，并將真空泵停機(jī)。
本發(fā)明中的真空泵，可以是單臺(tái)真空泵，也可以是多臺(tái)真空泵組成的真空泵機(jī)組。
本發(fā)明中容器下端與地面的密封，可以采用將該容器下部埋入土中的方式。為了提高密封的可靠性，可以在容器下端與地面接合處設(shè)置密封膜。該密封膜與容器周邊接觸的部分應(yīng)與容器器壁粘合或壓緊，密封膜遠(yuǎn)離容器邊緣的部分可埋入地下或與地面壓實(shí)。
本發(fā)明是采用下端開(kāi)放的容器與地面構(gòu)成封閉空間，通過(guò)真空泵對(duì)該空間抽真空而在該容器的頂部表面形成所需的錨固力。與打錨樁方法相比，本發(fā)明的優(yōu)越性在于不需要重型打樁設(shè)備和機(jī)具。而且，錨樁是一次性使用樁，對(duì)于需要經(jīng)常轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)的設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性差;再者，打樁需要較長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，作業(yè)效率低，而本發(fā)明不僅可以重復(fù)使用而且操作簡(jiǎn)單。并能方便而迅速地轉(zhuǎn)移。與堆載法相比，本發(fā)明除具有上述優(yōu)點(diǎn)外，在設(shè)備重量上顯著減輕。如果要實(shí)現(xiàn)100噸的錨固力，用堆載配重法需采用1000×1000×500mm的鋼錠25.5塊，總體積12.75m3，如采用同尺寸砼錠，則需82塊，總體積達(dá)41m3。如采用本發(fā)明(以圓柱形鋼制容器為例)，要實(shí)現(xiàn)100噸錨固力，需要內(nèi)徑φ1400mm，高500mm，壁厚20mm，頂厚30mm的鋼桶8個(gè)，(設(shè)桶內(nèi)真空度可達(dá)85%)，共重約5.8噸，連同連接用鋼梁和真空泵機(jī)組重量，全套設(shè)備總重約8噸左右。與堆載法相比，重量減少90%以上，如果運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)條件允許采用更大截面尺寸的容器，則設(shè)備總重還可進(jìn)一步減少。由此可見(jiàn)，本發(fā)明不僅省去了大量堆載用重物，而且免除了搬運(yùn)這些重物所需的大量人力物力和費(fèi)用。
本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于經(jīng)常需要轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)的機(jī)具設(shè)備如打樁機(jī)，對(duì)于軍用設(shè)備和野外作業(yè)機(jī)具都具有極其重要的意義。
本發(fā)明的另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是不僅可用于水平地面，而且可以用于各種角度和位置的地面。由于大氣壓力各向同性，因此，無(wú)論是坡地還是垂直壁面，甚至是象洞頂一類(lèi)的表面，只要能夠與本發(fā)明中的容器形成可靠密封，便均可使用本發(fā)明方法和裝置獲得錨固力。這一特點(diǎn)是錨樁法不易實(shí)現(xiàn)的，而堆載法則是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
與上同理，本發(fā)明方法及裝置還可應(yīng)用于各種條件的地面，無(wú)論是堅(jiān)硬的水泥地面，還是柔軟的泥灘或沙地，只要能與上述容器構(gòu)成可靠密封，便同樣可采用本發(fā)明。另外，由于水與空氣有類(lèi)似的性質(zhì)，因此本發(fā)明方法及裝置還可應(yīng)用于水底地面。在與上述條件同等的條件下，打樁作業(yè)的難度將大幅度增加，甚至在有些條件下是不能使用的，而堆載法則幾乎是完全不能使用的。
本發(fā)明還具有能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)錨固力及錨固裝置施行控制的優(yōu)點(diǎn)。在許多場(chǎng)合，由于人對(duì)錨樁所產(chǎn)生的錨固力只能憑經(jīng)驗(yàn)判斷，因此具有較大的盲目性或者錨樁的安全裕量過(guò)大，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失;或者對(duì)錨樁的實(shí)際錨固力及其變化不能及時(shí)確切掌握，從而造成超載事故。由于本發(fā)明是通過(guò)真空泵工作獲得錨固力，該錨固力的大小直接與容器內(nèi)真空度相關(guān)聯(lián)。因此，操作者通過(guò)系統(tǒng)中的真空表或真空傳感器件，可隨時(shí)準(zhǔn)確掌握容器上實(shí)際獲得的錨固力的大小及其變化情況，這樣一方面可以避免不切實(shí)際地施加錨固力，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，另一方面可實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)過(guò)程的準(zhǔn)確控制，杜絕過(guò)載事故。
本發(fā)明的具體工作情況及裝置的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及其附圖給出。


圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的一種獲得錨固力的裝置結(jié)構(gòu)示意圖及其在軟土地面的工作情況示意圖。
圖2是上述裝置在平滑混凝土地面的工作情況示意圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明提出的一種獲得錨固力的裝置結(jié)構(gòu)示意圖及在水底泥地的工作情況示意圖。
圖1，圖2，圖3所示實(shí)施例裝置包括有一個(gè)由鋼板焊制的上端封閉，下端開(kāi)放的桶狀容器(3)，在其器壁上設(shè)有進(jìn)氣口(2)和排氣管口(7)，此二管口上分別裝有進(jìn)氣截止閥(1)和排氣截止閥(8)，在排氣管口(7)的進(jìn)口處裝有過(guò)濾罩(6)，在該容器的頂部裝有連接構(gòu)件(4)和一個(gè)與容器內(nèi)部連通的真空表(5)。
在圖1和圖2所示實(shí)施例中，由于該裝置被應(yīng)用于干燥地面，地面塵?？赡軙?huì)影響真空泵(10)的工作。因此，在此二實(shí)施例中，排氣管口(7)由管道(9)通過(guò)一個(gè)空氣過(guò)濾裝置(1-3)，或(2-3)與真空泵(10)的抽氣口相連通，以防止塵粒進(jìn)入真空泵(10)。
圖1所示實(shí)施例，因?yàn)槭窃谲浲恋孛婀ぷ鳎瑸樘岣呙芊庑?，將容?3)的下部埋入了軟土地面(1-4)中，同時(shí)，在容器(3)下緣周?chē)佋O(shè)了塑料薄膜(1-1)作為密封膜，以提高密封性。薄膜(1-1)與容器(3)接觸的部分被壓在該容器的底緣之下，薄膜(1-1)在地面(1-4)向周?chē)煺沟牟糠钟没靥钔?1-2)壓實(shí)。
圖1所示實(shí)施例中，如果將容器(3)下緣埋入地面(1-4)后可保證足夠的密封性，那么，密封膜(1-1)也可不設(shè)。
圖2所示實(shí)施例，因?yàn)槭窃诒砻嫫交?、質(zhì)地堅(jiān)硬的混凝土地面(2-4)上工作，容器(3)的下部不能埋入地面。因此，為提高密封性，將塑料薄膜(2-1)粘合在密器(3)下部器壁外表面上，并將該薄膜(2-1)長(zhǎng)出的部分鋪展在容器(3)下緣周?chē)牡孛?2-4)上，然后在該薄膜上堆砂(2-2)(也可用回填土)，將薄膜(2-1)與地面(2-4)壓實(shí)。
如果在上述實(shí)施例中，不用薄膜(2-1)容器(3)內(nèi)也可達(dá)到足夠的真空度，那么，該密封膜也可不設(shè)，只在容器(3)下緣處堆砂或土(2-2)即可。
圖1和圖2實(shí)施例工作時(shí)，先將進(jìn)氣截止閥(1)關(guān)閉，并打開(kāi)排氣截止閥(8)，然后啟動(dòng)真空泵(10)，該泵通過(guò)管道(9)和空氣過(guò)濾裝置(1-3)或(2-3)經(jīng)排氣管口(7)對(duì)容器(3)內(nèi)抽氣。由于容器(3)下部與地面密封，因此真空泵(10)將容器(3)內(nèi)空氣抽出后，其內(nèi)部將形成負(fù)壓，從而在容器(3)頂部的上下表面之間形成大氣壓差。該壓差合力將容器(3)向地面壓緊，從而可提高該容器與地面間的密封性(形成自緊密封機(jī)制)。隨著真空泵(10)的持續(xù)工作，容器(3)頂部上下表的壓差逐漸增大，并達(dá)到穩(wěn)定值，從而使該容器牢固地錨固于地面。
由真空表(5)可以了解容器(3)內(nèi)部的真空度。由于容器(3)斷面面積是一定值，因此一定的真空度直接對(duì)應(yīng)著一定的錨固力。當(dāng)真空表(5)指示容器(3)內(nèi)部真空度達(dá)到要求并保持穩(wěn)定時(shí)，便可將需要錨固的設(shè)備或器具經(jīng)連接裝置與容器(3)頂部的連接構(gòu)件(4)連接并張緊。此時(shí)，上述裝置進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
在上述裝置工作時(shí)，應(yīng)時(shí)刻注意真空表(5)的讀數(shù)。如果讀數(shù)持續(xù)保持穩(wěn)定，則可暫時(shí)關(guān)閉截止閥(8)，并暫時(shí)使真空泵(10)停止工作。如果讀數(shù)波動(dòng)，則應(yīng)使真空泵(10)持續(xù)開(kāi)機(jī)。如果讀數(shù)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，則應(yīng)立即采取措施，防止過(guò)載事故的發(fā)生。上述過(guò)程也可設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，以真空壓力傳感器代替表空表(5)，利用傳感器輸出信號(hào)通過(guò)該系統(tǒng)控制真空泵(10)和截止閥(8)的工作。
當(dāng)工作完成，需要轉(zhuǎn)場(chǎng)或去除錨固力時(shí)，只需將真空泵(10)停機(jī)，并打開(kāi)進(jìn)氣口截止閥(1)，使空氣進(jìn)入容器(3)內(nèi)部，此時(shí)由于作用于容器(3)頂部上下表面的大氣壓力相同，壓差為零，因此錨固力自然解除。
圖3所示實(shí)施例中的裝置與圖1，圖2實(shí)施例基本相同，略有區(qū)別的是圖3實(shí)施例中容器(3)下部增加了配重(3-1)，以防止容器(3)入水時(shí)翻倒。由于本實(shí)施例工作環(huán)境中不存在塵粒問(wèn)題，因此真空泵(10)的抽氣口前未設(shè)空氣過(guò)濾裝置。與圖1，圖2實(shí)施例不同的是，在抽氣管道(9)上還設(shè)有一個(gè)放氣閥(3-4)，以及在真空泵(10)的抽氣口前增設(shè)了一個(gè)泵口閥(3-5)。
在容器(3)由吊桿(3-3)吊入水面(3-2)以前，關(guān)閉進(jìn)氣截止閥(1)，放氣閥(3-4)及泵口閥(3-5)，打開(kāi)排氣截止閥(8)。用吊桿(3-3)吊起容器(3)逐漸放入水中，同時(shí)緩慢開(kāi)啟放氣閥(3-4)，使容器(3)中的部分空氣緩慢地由管路(9)經(jīng)排氣閥(3-4)排出。當(dāng)排出的空氣量達(dá)到一定值時(shí)(容器(3)的自重或由吊桿(3-3)的向下作用，使容器(3)能克服容器(3)內(nèi)空氣向上的浮力而使容器沉降至水底時(shí))，關(guān)閉排氣閥(3-4)。當(dāng)容器(3)沉至水底后，可通過(guò)吊桿(3-3)對(duì)容器(3)頂部施加一定向下壓力，使其底緣能較深地插入水底地面(3-6)中，然后打開(kāi)泵口閥(3-5)，并啟動(dòng)真空泵(10)，通過(guò)管路(9)對(duì)容器(3)內(nèi)部抽氣。由于容器(3)底緣插入水底地面(3-6)中，形成密封結(jié)構(gòu)，使得容器(3)外部的水不能進(jìn)入容器內(nèi)部，因此容器內(nèi)逐漸形成負(fù)壓，在容器(3)頂部上下表面形成壓力差。該壓差迫使容器底緣進(jìn)一步向水底地面(3-6)中插入，使密封性得到加強(qiáng)，當(dāng)真空表(5)的讀數(shù)達(dá)到要求并保持穩(wěn)定后，將吊桿(3-3)與被錨固物體相聯(lián)，便可對(duì)該物體產(chǎn)生錨固作用。
圖3所示實(shí)施例的其它工作情況與前面兩個(gè)實(shí)施例相同。
權(quán)利要求
1.一種獲得錨固力的方法，其特征在于在地面設(shè)置由堅(jiān)固材料制成的上端封閉、下部開(kāi)放、器壁上有排氣口(7)和進(jìn)氣口(2)的容器(3)，將該容器的下端(開(kāi)口端)與地面密封，并封閉其進(jìn)氣口(2)，用真空泵(10)通過(guò)排氣口(7)對(duì)該容器內(nèi)抽氣，使其中形成真空。
2.按照權(quán)利要求1所述的獲得錨固力的方法，其特征在于容器(3)下端與地面密封可以采取將該容器下端埋入地面的方法。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的獲得錨固力的方法，其特征在于在容器(3)下端邊緣與地面的接合處鋪設(shè)有密封膜，該密封膜與容器(3)邊緣接觸的部分與該容器器壁粘合或壓緊，密封膜遠(yuǎn)離容器邊緣的部分被埋入地下或壓實(shí)。
4.一種獲得錨固力的裝置，其特征在于包括有由堅(jiān)固材料制作的上端封閉、下部開(kāi)放的容器(3)和真空泵(10)，在容器(3)的器壁上設(shè)有進(jìn)氣口(2)和排氣口(7)，在進(jìn)氣口(2)上裝有截止閥(1)，排氣口(7)與其空泵(10)的抽氣口相連，在容器(3)外表面上設(shè)置有連接構(gòu)件(4)。
5.按照權(quán)利要求(4)所述的獲得錨固力的裝置，其特征在于容器(3)的排氣口(7)的前端和后端設(shè)置有空氣過(guò)濾裝置。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的獲得錨固力的裝置，其特征在于容器(3)的排氣口(7)與真空泵(10)的抽氣口以管道(9)相連，在管道(9)上可以有一個(gè)放氣閥(3-4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及獲得使物體固定于地面的錨固力的方法和使用該方法的裝置。這種方法和裝置的特點(diǎn)是利用上端封閉，下端開(kāi)放的特制容器與地面形成封閉空間，然后用真空泵對(duì)該空間抽真空，使該容器頂部上下表面形成指向地面的壓差合力，以此合力作為對(duì)所要固定物體的錨固力。由于本發(fā)明可產(chǎn)生與打錨樁和堆載法相同的錨固作用而無(wú)需打樁或搬運(yùn)重物堆載，因此不僅可省去打樁機(jī)具、費(fèi)用或堆載搬運(yùn)重物所耗費(fèi)的人力物力，而且可適用于經(jīng)常轉(zhuǎn)移作業(yè)場(chǎng)的設(shè)備以及打樁或堆載法不宜使用的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)E02D5/80GK1084241SQ9211078
公開(kāi)日1994年3月23日 申請(qǐng)日期1992年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月16日
發(fā)明者沈?qū)W智 申請(qǐng)人:沈?qū)W智