同步注浆泵无级配比调节技术

随着各种矿山、隧道、桥梁等工业的迅速发展, 施工难度在不断上升, 常规注浆工艺的各种缺点如注浆效果不好, 凝固时间长, 材料浪费严重等缺点已暴露无疑。有一种新工艺正在越来越受到欢迎, 在该新工艺中, 注浆介质由原来的单种浆液变成现在的两种浆液同时注浆, 注浆效果比以往大为提高, 大大缩短了凝固时间, 提高了注浆的稳定性和安全性, 减少了各种安全事故的发生, 而且两种浆液混合后产生膨胀能很大程度上节省材料, 因此双液注浆的工艺方法已势在必行。为提高注浆工艺的稳定性和安全性, 新工艺中要求严格控制双浆液的凝固时间和膨胀系数, 这就对两种浆液的同步注浆量有严格的要求。由于各实际工况的互不相同, 注浆工艺中对注浆介质凝固时间、膨胀系数的要求也不一致, 因此对两种浆液注浆量的要求 (相同压力下, 两种浆液的排浆比例) 也大不相同。

因此设计一种能够根据注浆工艺的需要随时进行任意配比的调节的注浆泵就显得尤为重要。

1现行的双液配比调节方法

注浆泵的工作原理是电机经减速后带动两套曲轴连杆机构同时做往复运动, 两根浆缸拉杆通过螺纹分别和相应的连杆十字头相连接, 因此连杆十字头经浆缸拉杆带动活塞在浆缸里面做往复运动, 通过吸浆单向阀和排浆单向阀完成吸排浆的过程。 (见下图)

1、排浆单向阀2、浆缸拉杆3、吸浆单向阀4、活塞5、浆缸

由上图可见, 常规注浆泵能适应的浆液比例往往是恒定的, 因此普通注浆泵只能适应某一特定的工况, 而各注浆现场的实际工况是不可能完全相同的。为适应双浆液配比的要求, 现行的技术主要是通过改变浆缸直径的大小来实现注浆量的配比调节。也就是说根据现场注浆工艺需要的浆液比例, 计算出需要配套浆缸的直径, 然后定做相应浆缸、活塞等配套件。由于现场地质层的不同, 注浆工艺也随之而变化, 呈现多样性, 因此需要定做各种规格尺寸的浆缸、活塞等配套件来适应不同的注浆工艺要求, 通过频繁的更换不同直径的浆缸以及配套的活塞等配件, 来实现双浆液比例的调节;既成本可观、增加库存备货造成资金浪费, 又降低了工作效率、增加人工成本, 而且比例调节的精度也比较低、影响注浆效果。由此可见, 设计一种能够根据注浆工艺的需要随时进行任意配比的调节的注浆泵就显得尤为重要。

2新型无级配比调节技术

新型的无级调节技术主要是通过调节曲轴偏心距的大小, 改变活塞行程的长短, 在浆缸不变的情况下, 改变排浆量。当往复次数和浆缸直径相同时, 同一注浆泵的两个曲轴偏心距, 一个偏心距发生变化而另一个不变, 偏心距发生变化的一侧相对应的浆液排出量也将发生改变, 而另一侧由于偏心距没有变化, 因此浆液排出量将保持不变, 两种浆液的排浆比例也将随之发生变化。

机构示意图如下:

1、传动齿轮2、动力齿轮3、传动轴4、主动轮5、从动轮6、连杆7、十字头8、浆缸拉杆

在该结构中, 传动轴的中间安装有大齿轮, 用于传递电机减速后的动力, 带动传动轴旋转。在大齿轮的两侧分别安装有偏心轮机构, 在两套偏心轮的外圈通过滚针轴承安装有连杆, 连杆另一头通过十字头销与十字头相连接, 十字头与浆缸拉杆相连接, 偏心轮的旋转带动连杆、十字头作往复运动, 十字头带动浆缸拉杆从而带动活塞做往复运动, 完成吸、排浆过程。

在两套偏心轮机构中, 一套偏心距固定, 另一套偏心距可调。可调节偏心机构主要由动力齿轮、传动齿轮、主动轮和从动轮组成。主动轮和从动轮之间通过单向超越离合器的原理相连接, 当传动轴旋转时, 传动轴带动主动轮旋转, 主动轮通过单向超越离合器带动从动轮从而带动连杆旋转。主动轮的偏心距是最大偏心距的二分之一, 在从动轮的侧面安装固定有传动齿轮, 当需要调节注浆比例时, 只需要停机后, 逆向旋转动力齿轮, 带动传动齿轮旋转一定的角度, 主动轮和从动轮之间的偏心距将发生改变, 从改变整个偏心机构的偏心距, 当注浆泵重新开机后, 活塞将在浆缸内按照改变后的行程往复运动, 改变排浆量, 实现了随时进行任意配比调节的功能, 操作方便, 省工省本。

由于主动轮的偏心距是最大偏心距的二分之一, 因此任意相应的配合比例都可以通过动力齿轮沿传动齿轮的内齿腔旋转相应的角度来设定。下面通过三个图来说明

当旋转0° (不转动) 时, 从动轮相对于传动轴的偏心距是主动轮相对于传动轴偏心距的2倍, 也就是两侧偏心机构的偏心距相等, 两侧活塞的行程相同, 注浆比例为1:1。

1、动力套2、动力齿轮3、传动齿轮4、连杆90°

当旋转90°时, 从动轮相对于传动轴的偏心距和主动轮相对于传动轴偏心距相等, 也就是可调偏心机构的偏心距变成了二分之一, 改侧活塞的行程缩小一半, 注浆比例为0.5:1。

1、动力套2、动力齿轮3、传动齿轮4、连杆

当旋转180°时, 从动轮的中心与传动的中心相重合, 也就是可调偏心机构的偏心距变成了0, 改侧活塞的行程为0, 注浆比例为0:1。

1、动力套2、动力齿轮3、传动齿轮4、连杆

3结语

综上所述, 施工单位与施工人员应当深入地分析与研究传统式注浆比例调节方式, 适当地将现代化的创新元素融入到注浆调节工艺当中, 不断改进与完善注浆调节过程, 同时需将新型的注浆调节方式投入真正的测试环节, 检查其是否能否真正适应与满足当前施工需求, 唯有设计研究出适应当前施工项目要求的注浆调节方式, 方能在根本上解决注浆比例任意调的施工问题, 方能在实践中不断提升国内注浆泵的实际性能特点, 方能在一定程度上增强我国的核心竞争力。

摘要：为了更科学、高效、合理地降低作业危险性, 提高同步注浆的生产效率, 施工单位与工作人员应当高度地关注与重视工艺创新这一工作内容, 借助新型工艺来进一步地完善施工步骤与施工效果, 从而为建设良好、安全的工程项目提供高质量的工艺技术。为此该文介绍了一种新型的配比调节技术—同步注浆泵无极配比调节技术, 在根本上实现了同步注浆泵的无级配比调节, 解决了注浆工艺中两种浆液进行无极配比调节的关键性难题, 不断提高了我国配比调节技术水平, 不断增强我国的综合实力。

关键词：同步注浆泵,配比调节,无级调节