CN202023712U - 恒功率可调双液无级配比同步注浆泵 - Google Patents

Abstract

恒功率可调双液无级配比同步注浆泵。属岩土基础工程设备。其特征是对应于2套同步吸排浆料机构设有2套恒功率可调动力输送机构，包括：2套缸径相同的油缸，与浆缸活塞杆经卡套轴接的油缸活塞杆一油缸活塞，油缸底端设有活塞撞头及换向阀，经油管给油缸提供动力输送用油的油泵，轴接于油泵主轴的电机，连接于油泵的贮油箱、输送油压显示表，所述油泵采用恒功率控制轴向柱塞泵；连接于油泵、通过调节其内腔的斜盘倾斜角度调节输送油量的调控头，连接于调控头的油泵排量比例调节机构及调节用手轮及刻度盘。经试运行显示了：注浆双液的配合比例可根据施工工艺需要随时进行无级配比调整，原动机的功率能随着运行中注浆多少而调整从而节约能源。

Description

恒功率可调双液无级配比同步注浆泵

技术领域：本实用新型属于岩土基础工程设备，特别是用于矿山、道路、建筑、水利基础工程的一种恒功率可调双液无级配比同步注浆泵。

背景技术：中国专利申请号CN 200910264526.X的文献1公开了一种水泥浆和添加剂的配合比例可以根据施工工艺需要随时进行任何配比调整的无级配比双液注浆泵。其特征是“动力齿轮中心固定有传动轴，两套连动机构的连杆联结有各自杆接偏心轮，其中可调的一套连动机构的杆接偏心轮经单向超越离合器联结有轴接偏心轮，其偏心距是该杆接偏心轮最大偏心距的二分之一；该杆接偏心轮的侧面固定有内齿齿轮，其内腔啮合有套接于传动轴上的外齿齿轮。比例调整时，只需停机后，逆向转动外齿齿轮达选定配比相对应的角度，活塞杆一活塞在浆缸内按杆接偏心轮最大偏心距改变后新的行程距离运行，实现了随时进行任何配比调整的无级配比同步注浆。”文献1公开的无级配比双液注浆泵是采用逆向转动单向超越离合器的外齿齿轮达选定配比相对应的角度，使活塞杆一活塞在浆缸内按杆接偏心轮最大偏心距改变后新的行程距离运行，从而达到双液按新的配比同步注浆。这种无级配比双液注浆泵，在实际使用中显示出如下不足：一方面它只能在动力齿轮得到的同一个原动力机额定功率下运行，对两套并列同步运行的注浆泵中双液配比中较少的一套注浆泵未充分发挥效能，机械效率低，不符合高效节能的要求；另一方面，正因为它只能在动力齿轮得到的同一个原动机额定功率下运行，原动力机额定功率是恒定的，是不可能随着运行的注浆泵注浆多少而调整的，原动力机的运行也同样存在机械效率低，不符合高效节能的问题。

文献2《太原科技》2001年第5期公开了太原润滑液压研究所常若薇撰写的《恒功率控制柱塞泵变量特性的设计及特点》文章，文中“恒功率变量特性的设计计算

泵的输出功率为：

N＝PQ/(61.2η)＝常数

式中：N——输出功率，KW；

      Q——泵输出流量，L/min；

      P——泵输出压力MPa；

     η——泵的总效率。

设η为一定值，则N＝常数，P、Q成双曲线关系。”

文献2指出：“恒功率控制轴向柱塞泵在输入转速不变的条件下，泵的流量随着输出压力的增高而减小，随着输出压力的降低而增大，而泵的输出功率基本保持恒定。使原动机经常处于满负荷工作，故原动机机械效率高，功率因素高，从而降低了功率消耗。恒功率泵随着液压系统外负荷的增大，可自动降低其输出，使泵很好地适应外负荷的变化，既节能又高效，还可以实现压力保护，是一种高适性的变量柱塞泵。”

文献2还指出“实际的恒功率变量采用了弹簧控制的变量机构”，“调节弹簧不改变泵特性曲线斜率，只改变恒功率值的大小。”由于现有的恒功率控制轴向柱塞泵在实际调整恒功率时，如文献2所述“采用了弹簧控制的变量机构”，一方面存在着在克服弹簧弹力的调整起始阶段无法精确地按比例进行恒功率调整的问题；另一方面仅仅只用弹簧控制的变量机构，只能依据需要采用长度不同或弹性系数不同的弹簧控制变量机构，必然无法精确地根据现场施工的需要对恒功率进行调整。

在高度重视减少资源消耗的今天，符合低碳节能要求的改进设计是必然发展趋势。由此可见，设计一种不但注浆双液的配合比例可以根据施工工艺需要随时进行无级配比调整的，而且对原动机的功率能随着运行中注浆量多少而调整的、符合低碳节能要求的恒功率可调双液无级配比同步注浆泵是必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，设计一种不但注浆双液的配合比例可以根据施工工艺需要随时进行无级配比调整的，而且对原动机的功率能随着运行中注浆量多少而调整的、符合低碳节能要求的恒功率可调双液无级配比同步注浆泵。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种恒功率可调双液无级配比同步注浆泵，包括底座，平行安装于底座上缸径相同的2个缸径相同的浆缸，内腔连通于浆缸内腔两端的泵头座，分别经过泵头座内的进、出浆钢球与浆缸间歇连通的进、出浆管，与出浆管连通的注浆压力安全阀、注浆压力显示表；浆缸内设有浆缸活塞和联结于浆缸活塞的浆缸活塞杆组成的2套同步吸排浆料机构，其特征是对应于2套同步吸排浆料机构设有2套恒功率可调——动力输送机构，其中动力输送机构包括：与2套同步吸排浆料机构配套的2套缸径相同的油缸，与浆缸活塞杆伸出浆缸的一端经卡套轴接的油缸活塞杆，油缸活塞杆另一端联结于油缸内的油缸活塞，油缸底端设有活塞撞头，配合于活塞撞头、对进入油缸活塞两侧的动力输送用油起换向作用的换向阀，经高压油管给油缸提供动力输送用油的油泵，经联轴器轴接于油泵主轴的电机，连接于油泵进油管的贮油箱，连通于油泵内腔的输送油压显示表，所述油泵采用恒功率控制轴向柱塞泵；恒功率可调机构包括：连接于油泵、通过调节其内腔的斜盘倾斜角度调节输送油量的调控头，连接于调控头的油泵排量比例调节机构，联结于油泵排量比例调节机构、对油泵输送油量进行调控的调节用手轮及刻度盘。

所述的高压油管由分别连接于2套油缸与油泵之间的进油管及共用回油管组成。

所述的油泵排量比例调节机构包括：壳体，位于壳体内一端活动地联结于调控头上的排油量调节杆，一端铰接于排油量调节杆另一端的杠杆，中部铰接于杠杆另一端的、平行于排油量调节杆配置的连杆，套接于连杆下部的复位弹簧，抵接于连杆上端的移动压块，套接于连杆上部及移动压块外周的导向孔，上端固定于手轮2中心、下端抵接于移动压块上端的调节螺杆。

本实用新型实施得到的恒功率可调双液无级配比同步注浆泵，经试用与现有技术相比，显示了如下有益效果：

1、注浆双液的配合比例可以根据施工工艺需要随时进行无级配比调整。

文献2所述的弹簧控制恒功率变量机构，只能依据需要采用长度不同或弹性系数不同的弹簧控制变量机构，无法实现根据施工工艺需要随时进行无级配比调整。

本实用新型设计的油泵排量比例调节机构，通过手轮及配合的刻度盘精确地转过一个与现场施工要求的双液注浆配比经标定的相应角度，例如要求排出的水泥浆流量为q₁，添加剂流量为q₂，即q₁∶q₂＝1∶0.3，给排出添加剂浆料的一套同步吸排浆料机构相连的恒功率可调——动力输送机构中，经标定后的手轮及配合的刻度盘精确地转过相应的角度到0.3的刻度，手轮的转动将调节螺杆向下移动相应的距离，抵动移动压块向下移动相应的距离，移动压块抵动连杆克服套接于其下部的复位弹簧的弹性恢复力向下移动相应的距离，经铰接于连杆中部的杠杆，将铰接于杠杆另一端的排油量调节杆向上移动相应的距离，带动排油量调节杆下端联结的排油量调控头向上移动相应的距离，恒功率控制轴向柱塞泵结构的油泵内腔的斜盘随着排油量调控头的上移而改变相应的倾角，将该套排出添加剂浆料的的油泵排出的动力输送用油流量Q₂减少为额定流量的30％；而与排出水泥浆料的一套同步吸排浆料机构相连的恒功率可调——动力输送机构，其手轮及配合的刻度盘并不需要转动调整，给该套同步吸排浆料机构提供动力输送用油的配套油泵，其排出的动力输送用油流量Q₁即为额定流量。于是得到：Q₁∶Q₂＝1∶0.3。

当动力输送用油流量Q₁及Q₂分别进入，与排出水泥浆、添加剂的同步吸排浆料机构相连接的缸径均设为D的油缸中，推动油缸活塞移动的行程分别为L₁＝Q₁/0.25πD²及L₂＝Q₂/0.25πD²，于是得到：L₁∶L₂＝Q₁∶Q₂。

如前所述，由于一端固定于油缸活塞的油缸活塞杆的另一端，经卡套轴接于浆缸活塞杆伸出浆缸的一端，因此，浆缸活塞杆另一端固定的浆缸活塞在浆缸内的行程l等于油缸活塞移动的行程L，于是得到：l₁∶l₂＝L₁∶L₂＝Q₁∶Q₂。

如前所述，与2套同步吸排浆料机构配套的2套油缸的缸径相同，均设为d。则浆缸活塞在浆缸内的行程l所同步吸排的浆料流量q＝l×0.25πd²，具体地同步吸排的水泥浆流量为q₁＝l₁×0.25πd²，同步吸排的添加剂流量为q₂＝l₂×0.25πd²。

如前所述，因为Q₁∶Q₂＝1∶0.3。

于是得到：q₁∶q₂＝l₁∶l₂＝L₁∶L₂＝Q₁∶Q₂＝1∶0.3。

也就是给吸排添加剂浆料的一套同步吸排浆料机构相连的恒功率可调——动力输送机构中，经标定后的手轮及配合的刻度盘精确地转过相应的角度到0.3的刻度，另一套与同步吸排水泥浆料机构相连的恒功率可调——动力输送机构中，其手轮及配合的刻度盘并不需要转动调整，就能达到q₁∶q₂＝1∶0.3的要求。

以上是举例选定达到q₁∶q₂＝1∶0.3的要求，显然，q₁∶q₂＝1∶(0-1)之间均能实现连续可调，也就是实现了双液无级配比同步注浆。经测试，配比精度达±3％。

2、原动机的功率能随着运行中注浆量多少而得到调整，符合低碳节能要求。

文献1公开的一种无级配比双液注浆泵，它只能在动力齿轮得到的同一个原动力机额定功率下运行，原动力机额定功率是恒定的，是不可能随着运行的注浆泵注浆多少而调整的，因此存在机械效率低的问题，不符合高效节能的要求。

如上所述，本实用新型在实现了双液无级配比同步注浆过程中，输送动力机构的油泵采用恒功率控制轴向柱塞泵，并且其排出的动力输送用油流量Q随着同步注浆过程中注浆双液的配比而调整，根据文献2论证，其恒功率变量特性的设计计算泵的输出功率为：

N＝PQ/(61.2η)＝常数

当同步注浆过程中注浆双液的输出压力变化幅度在正常范围内时，经卡套相互轴接的浆缸活塞杆一油缸活塞杆的传递，恒功率控制轴向柱塞油泵的输出压力P也变化幅度在正常范围内，实际上P近于常量，则其输出功率N与排出的动力输送用油流量Q成线性正比，

即Q₁∶Q₂＝N₁∶N₂

又因前述q₁∶q₂＝l₁∶l₂＝L₁∶L₂＝Q₁∶Q₂

于是得到：q₁∶q₂＝N₁∶N₂

也就是说，恒功率可调机构——动力输送机构在实现动力输送用油流量随着同步注浆过程中注浆双液的配比而调整时，也就实现了恒功率控制轴向柱塞油泵输出功率的同步调整，与其轴接的原动机的输出功率因此随着运行中注浆多少而得到调整，既节能又高效。经测算，减少能源消耗15-25％。

附图说明：图1为符合本实用新型主题结构的示意图；图2给出了本实用新型的高压油管的A向结构示意图；图3为本实用新型的油泵排量比例调节机构结构示意图。

具体实施方式：下面结合附图将本实用新型的实施细节说明如下：

如图1所示，一种恒功率可调双液无级配比同步注浆泵，包括底座19，平行安装于底座上的2个缸径相同的浆缸16，内腔连通于浆缸内腔两端的泵头座18，分别经过泵头座内的进、出浆钢球181、182与浆缸间歇连通的进、出浆管21、22，与出浆管连通的注浆压力安全阀23、注浆压力显示表24；浆缸内设有浆缸活塞17和联结于浆缸活塞的浆缸活塞杆15组成的2套同步吸排浆料机构，其特征是对应于2套同步吸排浆料机构设有2套恒功率可调——动力输送机构，其中

——动力输送机构包括：与2套同步吸排浆料机构配套的2套缸径相同的油缸11，与浆缸活塞杆伸出浆缸的一端经卡套14轴接的油缸活塞杆13，油缸活塞杆另一端联结于油缸11内的油缸活塞12，油缸底端设有活塞撞头10，配合于活塞撞头、对进入油缸活塞两侧的动力输送用油起换向作用的换向阀20，经高压油管9给油缸提供动力输送用油的油泵8，经联轴器7轴接于油泵主轴的电机6，连接于油泵进油管的贮油箱5，连通于油泵内腔的输送油压显示表4，所述油泵采用恒功率控制轴向柱塞泵；

——恒功率可调机构包括：连接于油泵、通过调节其内腔的斜盘倾斜角度调节输送油量的调控头3，连接于调控头的油泵排量比例调节机构1，联结于油泵排量比例调节机构、对油泵输送油量进行调控的调节用手轮及刻度盘2。

如图2所示，所述的高压油管9由分别连接于2套油缸11与油泵8之间的进油管91、92及共用回油管90组成。

如图3所示，所述的油泵排量比例调节机构1包括：壳体101，位于壳体内一端活动地联结于调控头3上的排油量调节杆102，一端铰接于排油量调节杆另一端的杠杆104，中部铰接于杠杆另一端的、平行于排油量调节杆配置的连杆105，套接于连杆下部的复位弹簧106，抵接于连杆上端的移动压块107，套接于连杆上部及移动压块外周的导向孔108，上端固定于手轮2中心、下端抵接于移动压块上端的调节螺杆109。

本实用新型的运行过程是：当启动电机后，带动与其轴接的2套油泵按经恒功率可调机构调整后的要求吸排油箱内的动力输送用油，经高压油管的2根进油管分别向2个油缸内输送压力用油，进入油缸活塞一侧推动油缸活塞——油缸活塞杆——卡套——浆缸活塞杆——浆缸活塞，经泵头座——出浆钢球排出水泥浆料、添加剂浆料，进入配套的浆料混合器，最终实现压力注浆；在活塞撞头——换向阀控制下，动力输送用油进入油缸活塞另一侧，推动油缸活塞——油缸活塞杆——卡套——浆缸活塞杆一浆缸活塞向相反方向移动，经泵头座——进浆钢球吸入水泥浆料、添加剂浆料。上述吸、排水泥浆料、添加剂浆料过程在浆缸活塞两边同时交替进行，如此循环往复。

与出浆管连通的注浆压力安全阀、注浆压力显示表对注浆过程起到压力显示和过载保护作用。油缸活塞另一侧作功后的动力输送用油，经高压油管的回油管回到油箱内，经水冷却器降温后循环使用。与连通于油泵内腔的输送油压显示表配合设有压力安全阀，对输送动力用油过程起到压力显示和过压保护作用。水冷却器、压力安全阀属该类泵的常规部件，故未在说明书附图中画出。

本实用新型实施得到的恒功率可调双液无级配比同步注浆泵广泛使用于矿山、道路、建筑、水利基础工程中的堵水防渗、支护加固、瓦斯封孔等。

Claims (3)

1.一种恒功率可调双液无级配比同步注浆泵，包括底座(19)，平行安装于底座上的2个缸径相同的浆缸(16)，内腔连通于浆缸内腔的两端的泵头座(18)，分别经过泵头座内的进、出浆钢球(181、182)与浆缸间歇连通的进、出浆管(21、22)，与出浆管连通的注浆压力安全阀(23)、注浆压力显示表(24)；浆缸内设有浆缸活塞(17)和联结于浆缸活塞的浆缸活塞杆(15)组成的2套同步吸排浆料机构，其特征是对应于2套同步吸排浆料机构设有2套恒功率可调——动力输送机构，其中

——动力输送机构包括：与2套同步吸排浆料机构配套的2套缸径相同的油缸(11)，与浆缸活塞杆伸出浆缸的一端经卡套(14)轴接的油缸活塞杆(13)，油缸活塞杆另一端联结于油缸内的油缸活塞(12)，油缸底端设有活塞撞头(10)，配合于活塞撞头、对进入油缸活塞两侧的动力输送用油起换向作用的换向阀(20)，经高压油管(9)给油缸提供动力输送用油的油泵(8)，经联轴器(7)轴接于油泵主轴的电机(6)，连接于油泵进油管的贮油箱(5)，连通于油泵内腔的输送油压显示表(4)，所述油泵采用恒功率控制轴向柱塞泵；

——恒功率可调机构包括：连接于油泵、通过调节其内腔的斜盘倾斜角度调节输送油量的调控头(3)，连接于调控头的油泵排量比例调节机构(1)，联结于油泵排量比例调节机构、对油泵输送油量进行调控的调节用手轮及刻度盘(2)。

2.根据权利要求1所述的恒功率可调双液无级配比同步注浆泵，其特征是所述的油泵排量比例调节机构(1)包括：壳体(101)，位于壳体内一端活动地联结于调控头(3)上的排油量调节杆(102)，一端铰接于排油量调节杆另一端的杠杆(104)，中部铰接于杠杆另一端的、平行于排油量调节杆配置的连杆(105)，套接于连杆下部的复位弹簧(106)，抵接于连杆上端的移动压块(107)，套接于连杆上部及移动压块外周的导向孔(108)，上端固定于手轮(2)中心、下端抵接于移动压块上端的调节螺杆(109)。

3.根据权利要求1所述的恒功率可调双液无级配比同步注浆泵，其特征是所述的高压油管(9)由分别连接于2套油缸(11)与油泵(8)之间的进油管(91、92)及共用回油管(90)组成。

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