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CN106640572A - 一种盾构机用可编程自动控制注浆泵 - Google Patents

一种盾构机用可编程自动控制注浆泵 Download PDF

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CN106640572A CN201611035218.6A CN201611035218A CN106640572A CN 106640572 A CN106640572 A CN 106640572A CN 201611035218 A CN201611035218 A CN 201611035218A CN 106640572 A CN106640572 A CN 106640572A
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Abstract

本发明涉及盾构机注浆施工领域，具体说是一种盾构机用可编程自动控制注浆泵，包括支座、出料机构、吸料机构、输送缸机构、水箱、泵送油缸和液压控制阀组，所述出料机构、吸料机构、输送缸机构和泵送油缸均为对称的双套结构；液压控制阀组控制出料机构和吸料机构动作，且液压控制阀组控制泵送油缸带动输送缸机构往复运动实现砂浆吸入和泵送，本发明的盾构机用可编程自动控制注浆泵，既能够独立控制又能够通过编程等实现逻辑控制，自动化程度高；并且液压控制阀组结构紧凑占用空间小、元器件数量少节省费用；不仅能够用于盾构施工中的同步注浆、膨润土输送等工作，并且能实现双泵送系统的交替连续等工况，应用范围十分广泛。

Description

一种盾构机用可编程自动控制注浆泵
技术领域
本发明涉及盾构机注浆施工领域，具体说是一种盾构机用可编程自动控制注浆泵。
背景技术
注浆泵作为盾构机重要的配套设备，需要快速、高效地将混合好的水泥浆按设定压力注入到因盾体前进使洞壁和管片间产生的间隙，从而控制地表的沉降。目前泥浆泵长时间工作后其与砂浆接触的密封及部件磨损严重，关键部件使用寿命短，造成注浆压力降低及注浆连续性差；并且采用的是一套复杂的控制系统，成本高，控制精度不理想。
发明内容
本发明的发明目的在于克服目前现有盾构机注浆泵存在的工作寿命短，泵体密封性差，注浆压力和连续性差，控制系统成本高结构复杂的缺陷，从而实现一种可以同步或交替进行自动注浆作业，密封性能好，注浆连续性和可靠性高，控制系统成本低结构相对简单的盾构机用可编程自动控制注浆泵。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种盾构机用可编程自动控制注浆泵，包括支座，所述支座固定安装于盾构机上，还包括出料机构、吸料机构、输送缸机构、水箱、泵送油缸和液压控制阀组，所述出料机构的进料端与吸料机构的一端固定且连通，吸料机构的另一端与输送缸机构一端固定且连通，输送缸机构的另一端与水箱一侧端部固定且连通，水箱另一侧端部固定安装泵送油缸，所述泵送油缸的活塞杆端部穿过水箱内部与输送缸机构固定连接；所述出料机构、吸料机构、输送缸机构和泵送油缸均为对称的双套结构；吸料机构的顶部通过管道与砂浆罐连通；液压控制阀组控制出料机构和吸料机构动作，且液压控制阀组控制泵送油缸带动输送缸机构往复运动实现砂浆吸入和泵送；
所述出料机构包括出料壳体，出料壳体内对称设置有出料容腔1和出料容腔2，且出料容腔1和出料容腔2内侧的出料壳体上分别固定安装有受液压控制阀组控制的水平提升阀控制油缸1和水平提升阀控制油缸2，水平提升阀控制油缸1和水平提升阀控制油缸2的活塞杆端部分别固定安装有水平提升阀1和水平提升阀2；
所述吸料机构包括吸料壳体，吸料壳体内对称设置有吸料容腔1和吸料容腔2，且吸料容腔1和吸料容腔2下方的吸料壳体上分别安装有受液压控制阀组控制的竖直提升阀控制油缸1和竖直提升阀控制油缸2，竖直提升阀控制油缸1和竖直提升阀控制油缸2的活塞杆端部分别固定安装有竖直提升阀1和竖直提升阀2；
所述输送缸机构包括两个对称的输送缸机构1和输送缸机构2，所述输送缸体机构1、2均包括输送缸体、输送活塞和活塞连接件，输送活塞配合设置于输送缸体内部，活塞连接件与输送活塞尾部固定连接；
所述泵送油缸包括两个对称的泵送油缸1和泵送油缸2，泵送油缸1的活塞杆端部伸入水箱与输送缸机构1的活塞连接件固定连接，泵送油缸2的活塞杆端部伸入水箱与输送缸机构2的活塞连接件固定连接，所述泵送油缸1和泵送油缸2的两端均设置有接近开关，接近开关的信号反馈给液压控制阀组。
作为本发明的优选技术方案，所述水平提升阀1、2均包括环形阀座、锥形压片、环形密封阀片和压力阀片，所述锥形压片、环形密封阀片和压力阀片通过紧固螺丝分别与水平提升阀控制油缸1或2的活塞杆端部固定连接。
作为本发明的优选技术方案，压力阀片和水平提升阀控制油缸1或2的活塞杆之间、压力阀片和环形密封阀片之间均设置有O型密封圈。
作为本发明的优选技术方案，所述竖直提升阀1、2均包括环形阀座、锥形压片、环形密封阀片和压力阀片，所述锥形压片、环形密封阀片和压力阀片通过紧固螺丝分别与竖直提升阀控制油缸1或2的活塞杆端部固定连接。
作为本发明的优选技术方案，压力阀片和竖直提升阀控制油缸1或2的活塞杆之间、压力阀片和环形密封阀片之间均设置有O型密封圈。
作为本发明的优选技术方案，输送缸机构1、2的输送缸体两端设置输送缸体密封机构，所述输送缸体密封机构包括内孔呈台阶状的固定法兰、半圆形卡环，挡环和固定螺栓，固定法兰与输送缸体端部外圆固定连接，卡环位于输送缸体两端开设的环形槽内，挡环位于卡环外侧，固定螺栓穿过固定法兰上的螺栓孔分别与水箱和吸料壳体固定连接。
作为本发明的优选技术方案，所述输送缸体端部与水箱结合面之间、输送缸体端部与吸料壳体结合面之间均设置有配合密封圈。
作为本发明的优选技术方案，所述水箱底部连通设置有放水球阀。
作为本发明的优选技术方案，与环形阀座线接触的环形密封阀片倾斜面采用淬火低温回火的合金材料制成；与环形密封阀片线接触的环形阀座接触面采用淬火低温回火的合金材料制成。
结合附图2的液压控制阀组的液压控制原理图来说明本发明的注浆泵的工作原理：以右路为例，
注浆泵吸料时：三位四通电磁换向阀7.1左得电，二位四通液控阀2 7.3受液控力上位工作，二位四通液控阀1 7.2受液控力下位工作，二位四通电磁换向阀7.4不得电：控制液压油由液压控制阀组7的P3口，经二位四通液控阀2 7.3的上位、二位四通电磁换向阀7.4上位，到达竖直提升阀控制油缸1 3.4的有杆腔、水平提升阀控制油缸1 2.4的无杆腔，竖直提升阀控制油缸1 3.4缩回使竖直提升阀1 3.6打开，而水平提升阀控制油缸1 2.4伸出使水平提升阀1 2.6关闭；同时液压油由液压控制阀组7的P2口通过三位四通电磁换向阀7.1的左位、二位四通液控阀1 7.2的下位，到达泵送油缸1 6.1的有杆腔，泵送油缸1 6.1缩回带动输送活塞4.4回缩，在输送缸体4.3内缩回时形成负压，砂浆经过吸料容腔1 3.2到达输送缸机构1 4.1。当泵送油缸1 6.1缩回一个行程时，右侧接近开关6.3感应得电，通过逻辑控制二位四通电磁换向阀7.4得电，泵送油缸1 6.1的运动方向随之进行转换，开始进入泵送注浆作业。
注浆泵泵送注浆时：三位四通电磁换向阀7.1左位得电，二位四通电磁换向阀7.4得电，二位四通液控阀2 7.3受液控力上位工作，二位四通液控阀1 7.2受液控力上位工作：控制液压油由液压控制阀组7的P3口、经二位四通液控阀2 7.3的上位、二位四通电磁换向阀7.4下位，到达竖直提升阀控制油缸1 3.4的无杆腔、水平提升阀控制油缸1 2.4的有杆腔，竖直提升阀控制油缸1 3.4伸出使竖直提升阀1 3.6关闭，水平提升阀控制油缸1 2.4缩回使水平提升阀1 2.6打开；同时液压油由液压控制阀组7的P2口，经三位四通电磁换向阀7.1的左位、二位四通电磁换向阀1 7.2的上位，到达泵送油缸1 6.1的无杆腔，泵送油缸16.1在压力油的推动下伸出带动输送活塞4.4伸出，砂浆只能通过出料容腔1泵送出去。当泵送油缸1 6.1伸出到一个行程时，左侧接近开关6.3感应得电，通过逻辑控制二位四通电磁换向阀7.4失电，泵送油缸1 6.1的运动方向随之进行转换，接近着开始吸料工作，从此，循环往复工作运转。
注浆泵反向冲洗吸料时：三位四通电磁换向阀7.1右位得电、二位四通电磁换向阀7.4不得电、二位四通液控阀2 7.3受液控力下位工作，二位四通液控阀1 7.2受液控力上位工作：控制液压油由液压控制阀组7的P3口，经二位四通液控阀2 7.3的下位、二位四通电磁换向阀7.4上位，到达竖直提升阀控制油缸1 3.4的无杆腔、水平提升阀控制油缸1 2.4的有杆腔，竖直提升阀控制油缸1 3.4伸出使竖直提升阀1 3.6关闭，水平提升阀控制油缸1 2.4缩回使水平提升阀1 2.6打开；同时压力油源由液压控制阀组7的P2口，经三位四通电磁换向阀7.1的右位、二位四通电磁换向阀1 7.2的上位，到达泵送油缸1 6.1的有杆腔，泵送油缸1 6.1缩回带动输送活塞4.4回缩；当泵送油缸1 6.1缩回时，在输送缸体4.3内缩回时形成负压，冲洗水从出料机构2外接三通经过出料容腔1到达输送缸体4.3，当泵送油缸1缩回一个行程时，右侧接近开关6.3感应得电，通过逻辑控制二位四通电磁换向阀7.4得电，泵送油缸1 6.1的运动方向随之进行转换，开始进行反向冲洗泵送工作。
注浆泵反向冲洗泵送时：三位四通电磁换向阀7.1右位得电、二位四通电磁换向阀7.4得电下位工作、二位四通液控阀2 7.3受液控力下位工作，二位四通液控阀1 7.2受液控力下位工作：控制液压油由液压控制阀组7的P3口，经二位四通液控阀2 7.3的下位、二位四通电磁换向阀7.4下位，到达竖直提升阀控制油缸1 3.4的有杆腔、水平提升阀控制油缸12.4的无杆腔，竖直提升阀控制油缸1 3.4缩回使竖直提升阀1 3.6打开、水平提升阀控制油缸1 2.4伸出使水平提升阀1 2.6关闭；同时压力油源由液压控制阀组7的P2口，经三位四通电磁换向阀7.1的右位、二位四通电磁换向阀1 7.2的下位，到达泵送油缸1 6.1的无杆腔，泵送油缸1 6.1在压力油的推动下伸出带动输送活塞4.4伸出；当泵送油缸1 6.1伸出时，清洗水只能通过吸料容腔1 3.2泵送出去，进行注浆泵的清洗工作；当泵送油缸1 6.1伸出一个行程时，左侧接近开关6.3感应得电，通过逻辑控制二位四通电磁换向阀7.4失电，泵送油缸1 6.1的运动方向随之进行转换，接近着开始反向冲洗吸料工作，从此，循环往复进行清洗，直至清洗工作完成。
本发明的盾构机用可编程自动控制注浆泵的有益效果：
1.本发明的盾构机用可编程自动控制注浆泵，能够实现全自动控制，并且既能够独立控制又能够通过编程等实现逻辑控制，自动化程度高，使用灵活度也大大提高，适合各种施工工况。
2.本发明的盾构机用可编程自动控制注浆泵，起运行控制作用的液压控制阀组结构紧凑占用空间小、元器件数量少，在保证较高的可靠性的前提下，又节约了设备的制造费用，降低了生产投入成本。
3.本发明的盾构机用可编程自动控制注浆泵，不仅能够用于盾构施工中的同步注浆、膨润土输送等工作，并且能够实现双泵送系统的交替、连续等工况，应用范围十分广泛。
4.本发明的盾构机用可编程自动控制注浆泵，水箱底部连通设置有放水球阀，放水球阀与外接清洗水源连通，可以实现自动化自冲洗注浆泵，避免注浆泵长时间作业导致的砂浆沉积，增强了注浆泵恶劣工况下的适应性，提高了注浆泵的工作可靠性和自动化程度。
附图说明
图1是盾构机用可编程自动控制注浆泵的结构示意图 ；
图2是图1的俯视结构示意图；
图3是出料机构的内部结构示意图；
图4是图2中A-A的剖视结构示意图；
图5是图2中B-B的剖视结构示意图；
图6是液压控制阀组的液压控制原理图；
图7是图5中B的局部剖视放大结构示意图；
图8是图4中A的局部剖视放大结构示意图；
图9是输送缸体两端的安装结构示意图。
参见图1-9：1-支座，2-出料机构，2.1-出料壳体，2.2-出料容腔1，2.3-出料容腔2，2.4-水平提升阀控制油缸1，2.5-水平提升阀控制油缸2，2.6-水平提升阀1，2.7-水平提升阀2，2.01-环形阀座，2.02-锥形压片，2.03-环形密封阀片，2.04-压力阀片，2.05-紧固螺丝，2.06-O型密封圈，3-吸料机构，3.1-吸料壳体，3.2-吸料容腔1，3.3-吸料容腔2，3.4-竖直提升阀控制油缸1，3.5-竖直提升阀控制油缸2，3.6-竖直提升阀1，3.7-竖直提升阀2，4-输送缸机构，4.1-输送缸机构1，4.2-输送缸机构2，4.3-输送缸体，4.4-输送活塞，4.5-活塞连接件，4.6-输送缸体密封机构，4.61-固定法兰，4.62-卡环，4.63-挡环，4.64-固定螺栓，4.65-配合密封圈，5-水箱，5.1-放水球阀，6-泵送油缸，6.1-泵送油缸1，6.2-泵送油缸2，6.3-接近开关，7-液压控制阀组，7.1-三位四通电磁换向阀，7.2-二位四通液控阀1，7.3-二位四通液控阀2，7.4-二位四通电磁换向阀。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的盾构机用可编程自动控制注浆泵做更加详细的描述。
实施例1：
本发明的盾构机用可编程自动控制注浆泵，一种盾构机用可编程自动控制注浆泵，包括支座1，所述支座1固定安装于盾构机上，还包括出料机构2、吸料机构3、输送缸机构4、水箱5、泵送油缸6和液压控制阀组7，所述出料机构2的进料端与吸料机构3的一端固定且连通，吸料机构3的另一端与输送缸机构4一端固定且连通，输送缸机构4的另一端与水箱5一侧端部固定且连通，水箱5另一侧端部固定安装泵送油缸6，所述泵送油缸6的活塞杆端部穿过水箱5内部与输送缸机构4固定连接；所述出料机构2、吸料机构3、输送缸机构4和泵送油缸6均为对称的双套结构；吸料机构3的顶部通过管道与砂浆罐连通；液压控制阀组7控制出料机构2和吸料机构3动作，且液压控制阀组7控制泵送油缸6带动输送缸机构4往复运动实现砂浆吸入和泵送；
所述出料机构2包括出料壳体2.1，出料壳体内对称设置有出料容腔1 2.2和出料容腔22.3，且出料容腔1 2.2和出料容腔2 2.3内侧的出料壳体上分别固定安装有受液压控制阀组7控制的水平提升阀控制油缸1 2.4 和水平提升阀控制油缸2 2.5，水平提升阀控制油缸1 2.4和水平提升阀控制油缸2 2.5的活塞杆端部分别固定安装有水平提升阀1 2.6和水平提升阀2 2.7；
所述吸料机构3包括吸料壳体3.1，吸料壳体3.1内对称设置有吸料容腔1 3.2和吸料容腔2 3.3，且吸料容腔1 3.2和吸料容腔2 3.3下方的吸料壳体3.1上分别安装有受液压控制阀组7控制的竖直提升阀控制油缸1 3.4和竖直提升阀控制油缸2 3.5，竖直提升阀控制油缸1 3.4和竖直提升阀控制油缸2 3.5的活塞杆端部分别固定安装有竖直提升阀1 3.6和竖直提升阀2 3.7；
所述输送缸机构4包括两个对称的输送缸机构1 4.1和输送缸机构2 4.2，所述输送缸体机构1 4.1和输送缸体机构2 4.2均包括输送缸体4.3、输送活塞4.4和活塞连接件4.5，输送活塞4.4配合设置于输送缸体4.3内部，活塞连接件4.5与输送活塞4.4尾部固定连接；
所述泵送油缸6包括两个对称的泵送油缸1 6.1和泵送油缸2 6.2，泵送油缸1 6.1的活塞杆端部伸入水箱5与输送缸机构1 4.1的活塞连接件固定连接，泵送油缸2 6.2的活塞杆端部伸入水箱5与输送缸机构2 4.2的活塞连接件固定连接，所述泵送油缸1 6.1和泵送油缸2 6.2的两端均设置有接近开关6.3，接近开关6.3的信号反馈给液压控制阀组7。
所述水平提升阀1 2.6、水平提升阀2 2.7均包括环形阀座2.01、锥形压片2.02、环形密封阀片2.03和压力阀片2.04，所述锥形压片2.02、环形密封阀片2.03和压力阀片2.04通过紧固螺丝2.05分别与水平提升阀控制油缸1 2.4或水平提升阀控制油缸2 2.5的活塞杆端部固定连接，压力阀片2.04和水平提升阀控制油缸1 2.4或水平提升阀控制油缸2 2.5的活塞杆之间、压力阀片2.04和环形密封阀片2.03之间均设置有O型密封圈2.06。
所述竖直提升阀1 3.6、竖直提升阀2 3.7均包括环形阀座2.01、锥形压片2.02、环形密封阀片2.03和压力阀片2.04，所述锥形压片2.02、环形密封阀片2.03和压力阀片2.04通过紧固螺丝2.05分别与竖直提升阀控制油缸1 3.4或竖直提升阀控制油缸2 3.5的活塞杆端部固定连接，压力阀片2.04和竖直提升阀控制油缸1 3.4或竖直提升阀控制油缸2 3.5的活塞杆之间、压力阀片2.04和环形密封阀片2.03之间均设置有O型密封圈2.06。
输送缸机构1 4.1和输送缸机构2 4.2的输送缸体4.3两端设置输送缸体密封机构4.6，所述输送缸体密封机构4.6包括内孔呈台阶状的固定法兰4.61、半圆形卡环4.62，挡环4.63和固定螺栓4.64，固定法兰4.61与输送缸体4.3端部外圆固定连接，卡环4.62位于输送缸体4.3两端开设的环形槽内，挡环4.63位于卡环4.62外侧，固定螺栓4.64穿过固定法兰4.61上的螺栓孔分别与水箱5和吸料壳体3.1固定连接，所述输送缸体4.3端部与水箱5结合面之间、输送缸体4.3端部与吸料壳体3.1结合面之间均设置有配合密封圈4.65。
所述水箱5底部连通设置有放水球阀5.1。
与环形阀座2.01线接触的环形密封阀片2.03倾斜面采用淬火低温回火的合金材料制成；与环形密封阀片2.03线接触的环形阀座2.01接触面采用淬火低温回火的合金材料制成。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种盾构机用可编程自动控制注浆泵，包括支座，所述支座固定安装于盾构机上，其特征在于：还包括出料机构、吸料机构、输送缸机构、水箱、泵送油缸和液压控制阀组，所述出料机构的进料端与吸料机构的一端固定且连通，吸料机构的另一端与输送缸机构一端固定且连通，输送缸机构的另一端与水箱一侧端部固定且连通，水箱另一侧端部固定安装泵送油缸，所述泵送油缸的活塞杆端部穿过水箱内部与输送缸机构固定连接；所述出料机构、吸料机构、输送缸机构和泵送油缸均为对称的双套结构；吸料机构的顶部通过管道与砂浆罐连通；液压控制阀组控制出料机构和吸料机构动作，且液压控制阀组控制泵送油缸带动输送缸机构往复运动实现砂浆吸入和泵送；
所述出料机构包括出料壳体，出料壳体内对称设置有出料容腔1和出料容腔2，且出料容腔1和出料容腔2内侧的出料壳体上分别固定安装有受液压控制阀组控制的水平提升阀控制油缸1和水平提升阀控制油缸2，水平提升阀控制油缸1和水平提升阀控制油缸2的活塞杆端部分别固定安装有水平提升阀1和水平提升阀2；
所述吸料机构包括吸料壳体，吸料壳体内对称设置有吸料容腔1和吸料容腔2，且吸料容腔1和吸料容腔2下方的吸料壳体上分别安装有受液压控制阀组控制的竖直提升阀控制油缸1和竖直提升阀控制油缸2，竖直提升阀控制油缸1和竖直提升阀控制油缸2的活塞杆端部分别固定安装有竖直提升阀1和竖直提升阀2；
所述输送缸机构包括两个对称的输送缸机构1和输送缸机构2，所述输送缸体机构1、2均包括输送缸体、输送活塞和活塞连接件，输送活塞配合设置于输送缸体内部，活塞连接件与输送活塞尾部固定连接；
所述泵送油缸包括两个对称的泵送油缸1和泵送油缸2，泵送油缸1的活塞杆端部伸入水箱与输送缸机构1的活塞连接件固定连接，泵送油缸2的活塞杆端部伸入水箱与输送缸机构2的活塞连接件固定连接，所述泵送油缸1和泵送油缸2的两端均设置有接近开关，接近开关的信号反馈给液压控制阀组。
2.根据权利要求1所述的盾构机用可编程自动控制注浆泵，其特征在于：所述水平提升阀1、2均包括环形阀座、锥形压片、环形密封阀片和压力阀片，所述锥形压片、环形密封阀片和压力阀片通过紧固螺丝分别与水平提升阀控制油缸1或2的活塞杆端部固定连接。
3.根据权利要求2所述的盾构机用可编程自动控制注浆泵，其特征在于：压力阀片和水平提升阀控制油缸1或2的活塞杆之间、压力阀片和环形密封阀片之间均设置有O型密封圈。
4.根据权利要求1所述的盾构机用可编程自动控制注浆泵，其特征在于：所述竖直提升阀1、2均包括环形阀座、锥形压片、环形密封阀片和压力阀片，所述锥形压片、环形密封阀片和压力阀片通过紧固螺丝分别与竖直提升阀控制油缸1或2的活塞杆端部固定连接。
5.根据权利要求4所述的盾构机用可编程自动控制注浆泵，其特征在于：压力阀片和竖直提升阀控制油缸1或2的活塞杆之间、压力阀片和环形密封阀片之间均设置有O型密封圈。
6.根据权利要求1所述的盾构机用可编程自动控制注浆泵，其特征在于：输送缸机构1、2的输送缸体两端设置输送缸体密封机构，所述输送缸体密封机构包括内孔呈台阶状的固定法兰、半圆形卡环，挡环和固定螺栓，固定法兰与输送缸体端部外圆固定连接，卡环位于输送缸体两端开设的环形槽内，挡环位于卡环外侧，固定螺栓穿过固定法兰上的螺栓孔分别与水箱和吸料壳体固定连接。
7.根据权利要求6所述的盾构机用可编程自动控制注浆泵，其特征在于：所述输送缸体端部与水箱结合面之间、输送缸体端部与吸料壳体结合面之间均设置有配合密封圈。
8.根据权利要求1所述的盾构机用可编程自动控制注浆泵，其特征在于：所述水箱底部连通设置有放水球阀。
9.根据权利要求1-8任意一项权利要求书所述的盾构机用可编程自动控制注浆泵，其特征在于：与环形阀座线接触的环形密封阀片倾斜面采用淬火低温回火的合金材料制成；与环形密封阀片线接触的环形阀座接触面采用淬火低温回火的合金材料制成。
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