一种利用宏观吸空稳定性高速配比全自动注浆设备

文档序号:1858038 发布日期:2021-11-19 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 一种利用宏观吸空稳定性高速配比全自动注浆设备 (Full-automatic grouting equipment for high-speed proportioning by utilizing macroscopic air suction stability ) 是由 王惠文 曹巍巍 施伟斌 段鹏鹏 于 2021-08-30 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种利用宏观吸空稳定性高速配比全自动注浆设备,涉及注浆设备领域,尤其涉及一种浆液配比与注浆设备。可以实现高速、全自动的稳定配浆、稳定注浆。所述注浆设备包括油缸、活塞杆、连接板、大缸活塞杆、大缸以及小缸活塞杆、小缸;通过油缸中的活塞带动活塞杆往复运动,通过大缸活塞杆带动大缸中的活塞往复运动,通过小缸活塞杆带动小缸中的活塞往复运动;所述大缸的一侧开设有接入注浆回路一中的浆料吸口一,所述小缸的一侧开设有接入注浆回路二中的浆料吸口二。从整体上具有结构精巧、设备成本低、动作效率高、稳定性高等一系列优点,通过大缸和小缸的设计,使得本案对于配比控制效果好、控制方式简单。(The invention discloses full-automatic grouting equipment for high-speed proportioning by utilizing macroscopic air suction stability, relates to the field of grouting equipment, and particularly relates to slurry proportioning and grouting equipment. Can realize high-speed, full-automatic stable slurry preparation and stable grouting. The grouting equipment comprises an oil cylinder, a piston rod, a connecting plate, a large cylinder piston rod, a large cylinder, a small cylinder piston rod and a small cylinder; the piston rod is driven to reciprocate by the piston in the oil cylinder, the piston in the large cylinder is driven to reciprocate by the piston rod of the large cylinder, and the piston in the small cylinder is driven to reciprocate by the piston rod of the small cylinder; and a first slurry suction port connected into the first grouting loop is formed in one side of the large cylinder, and a second slurry suction port connected into the second grouting loop is formed in one side of the small cylinder. Have a series of advantages such as structure exquisiteness, equipment cost are low, action efficiency is high, stability height on the whole, through the design of big jar and little jar for the present case is effectual, the control mode is simple to the ratio control.)

一种利用宏观吸空稳定性高速配比全自动注浆设备

技术领域

本发明涉及注浆设备领域,尤其涉及一种浆液配比与注浆设备。

背景技术

目前,传统注浆设备通常具有着浆液配比不稳定,浆液反应时间短,容易造成堵塞,效率低,设备复杂等一系列问题。对此,现有技术中提出了例如2019年5月31日公告的一份名为“一种地面钻孔至煤层破碎顶板注浆加固的注浆装置”、申请号为“201821517436.8”的中国实用新型专利所示的注浆设备,该案中在浆料混合装置中设置了两个相同型号的计量泵,从而在吸取浆料时,借助计量泵对浆料的流量进行控制。但其在实际使用时,两个计量泵并不会等比例的向搅拌设备中注入浆料,而是需要在小比例浆料注入完成后等待大比例浆料的注入,两个计量泵的启、停时间稍有偏差都将对浆料的配比造成影响。因此,其也具有着计量泵精度要求高、设备成本高、控制难度大等等缺陷。

发明内容

本发明针对以上问题,提出了一种利用宏观吸空稳定性高速配比全自动注浆设备,其结构精巧、设备成本低、配比控制效果好,并且动作效率高、稳定性高,可以实现高速、全自动的稳定配浆、稳定注浆。

本发明的技术方案为:所述注浆设备包括油缸9、活塞杆8、连接板10、大缸活塞杆11、大缸12以及小缸活塞杆17、小缸18;通过油缸9中的活塞带动活塞杆8往复运动,所述连接板10固定连接在活塞杆8的一端,所述大缸活塞杆11以及小缸活塞杆17均固定连接在连接板10的同一侧端面上,通过大缸活塞杆11带动大缸12中的活塞往复运动,通过小缸活塞杆17带动小缸18中的活塞往复运动;

所述大缸12的一侧开设有接入注浆回路一中的浆料吸口一F4,所述小缸18的一侧开设有接入注浆回路二中的浆料吸口二E4。

所述油缸9经过换向阀5以及液压泵3后接入油箱1,所述换向阀5具有控制杆,所述控制杆上固定连接有U型结构件6,所述活塞杆8上固定连接有用于触发U型结构件6的开关板7,所述开关板7处在U型结构件6的U字形开口处,通过开关板7的往复运动带动U型结构件6以及换向阀5的控制杆往复运动,实现自动换向。

所述浆料回路一包括依次串接在管路中的粘性浆液储液池15、进料单向阀一16以及出料单向阀一13,所述浆料吸口一F4接入进料单向阀一16和出料单向阀一13之间;

所述浆料回路二包括依次串接在管路中水性浆液储液池19、进料单向阀二20以及出料单向阀二19,所述浆料吸口二E4接入进料单向阀二20和出料单向阀二19之间;

所述浆料回路一的管路和浆料回路二的管路相对接,并且在出料单向阀一13以及出料单向阀二19之间的管路上开设有混合浆料出口K。

所述油缸9、大缸12以及小缸18相互平行,所述活塞杆8的两端伸出至油缸9外,并且活塞杆8与油缸9中的活塞固定相连;所述大缸活塞杆11的一端自大缸12伸出、且另一端与大缸12中的活塞固定相连;所述小缸活塞杆17的一端自小缸18伸出、且另一端与小缸18中的活塞固定相连;

所述连接板10的一侧端面固定连接活塞杆8,并且另一侧端面同时固定连接所述大缸活塞杆11及小缸活塞杆17。

所述换向阀5具有进油口P2、出油口T1以及上油口一A1、上油口二B1,所述油缸9具有下油口一A2以及下油口二B2;

所述进油口P2连接液压泵3的出口,并且液压泵3和换向阀5之间还接入溢流管路,所述溢流管路中设置有溢流阀4;所述出油口T1直接接入油箱1,所述上油口一A1连接下油口一A2,上油口二B1连接下油口二B2。

所述换向阀5为两位换向阀;

处于第一工作位置时,进油口P2连接上油口一A1,并且上油口二B1连接出油口T1;

处于第二工作位置时,进油口P2连接上油口二B1,并且上油口一A1连接出油口T1。

为了避免开关板对控制杆带来冲击,所述控制杆上还连接有与活塞杆8相平行的抗冲击机构,所述抗冲击机构包括转盘501、滑动杆502、一对缓冲缸503以及固定连接在一对缓冲缸503之间的连通油管504,所述滑动杆502平行于活塞杆8,并且设于控制杆的一侧,所述转盘501与滑动杆502相铰接,并且转盘501套接所述控制杆;

一对所述缓冲缸503固定设置在控制杆的一侧,所述缓冲缸503中开设有缓冲腔,所述滑动杆502的两端分别伸入两缓冲腔中,使得滑动杆502可随控制杆的往复摆动在两个缓冲缸之间做直线往复运动;

所述缓冲缸503中还开设有与缓冲腔506连通的油道507,两所述缓冲缸503中的油道507通过连通油管504保持连通,两缓冲腔506以及连通油管504中填充有缓冲油。

进一步的,所述连通油管504中设置有节流阀。

为了提升冲击的效果,所述控制杆通过杠杆508与U型结构件6相连接,所述U型结构件6何控制杆之间固定设置有基座509,所述杠杆508的上部与所述基座509铰接,并且所述杠杆508的顶端与U型结构件6固定相连,所述杠杆508的底部套接有滑动套筒510,所述控制杆的顶端与所述滑动套筒510铰接。

本发明通过同步运动的大缸活塞杆、小缸活塞杆,即可在两个注浆回路中,同步的吸取或送出两种不同的浆料,从整体上具有结构精巧、设备成本低、动作效率高、稳定性高等一系列优点,通过大缸和小缸的设计,使得本案对于配比控制效果好、控制方式简单,可以实现高速、全自动的稳定配浆、稳定注浆。

附图说明

图1是本案的结构示意图,

图2是大缸活塞杆以及小缸活塞杆的工作频率与流量关系图;

图3是换向阀控制杆的工作状态示意图一,

图4是换向阀控制杆的工作状态示意图二,

图5是换向阀控制杆的工作状态示意图三,

图6是换向阀控制杆的工作状态示意图四,

图7是本案的优化实施方式示意图,

图8是抗冲击机构的俯视图,

图9是图8的I-I向剖视图,

图10是本案的进一步优化实施方式示意图;

图中1是油箱,2是电机,3是液压泵,4是溢流阀,5是换向阀,6是U型结构件,7是开关板,8是活塞杆,9是油缸,10是连接板,11是大缸活塞杆,12是大缸,13是单项阀,14是管路,15是粘性浆液储液池,16是单项阀,17是小缸活塞杆,18是小缸,19是单向阀,20是单向阀,21是水性浆液储液池;

501是转盘,502是滑动杆,503是缓冲缸,504是连通油管,505是固定支杆,506是缓冲腔,507是油道,508是杠杆,509是基座,510是滑动套筒。

具体实施方式

为能清楚说明本专利的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本专利进行详细阐述。

本发明如图1-2所示,所述注浆设备包括油缸9、活塞杆8、连接板10、大缸活塞杆11、大缸12以及小缸活塞杆17、小缸18;通过油缸9中的活塞带动活塞杆8往复运动,所述连接板10固定连接在活塞杆8的一端,所述大缸活塞杆11以及小缸活塞杆17均固定连接在连接板10的同一侧端面上,通过大缸活塞杆11带动大缸12中的活塞往复运动,通过小缸活塞杆17带动小缸18中的活塞往复运动;这样,在油缸9中的活塞带动活塞杆8往复运动的过程中,也可通过大缸活塞杆11、小缸活塞杆17同步的带动大缸12中及小缸18中的活塞往复运动;

所述大缸12的一侧开设有接入注浆回路一中的浆料吸口一F4,所述小缸18的一侧开设有接入注浆回路二中的浆料吸口二E4。这样,通过同步运动的大缸活塞杆11、小缸活塞杆17,即可在两个注浆回路中,同步的吸取或送出两种不同的浆料,从整体上具有结构精巧、设备成本低、动作效率高、稳定性高等一系列优点,通过大缸和小缸的设计,使得本案对于配比控制效果好、控制方式简单,可以实现高速、全自动的稳定配浆、稳定注浆。

所述油缸9经过换向阀5以及液压泵3后接入油箱1,所述换向阀5具有控制杆,所述控制杆上固定连接有U型结构件6,所述活塞杆8上固定连接有用于触发U型结构件6的开关板7,所述开关板7处在U型结构件6的U字形开口处,通过开关板7的往复运动带动U型结构件6以及换向阀5的控制杆往复运动,实现自动换向。使用时,可通过液压泵3上连接的电机2带动液压泵工作,从而经过换向阀向油缸中注油、加压,驱使活塞杆8朝向某一侧运动,而当活塞杆8朝向一侧直线运动时,也将带动开关板7同步运动,并通过拨动U型结构件6实现对换向阀5的控制杆的操纵,以最终实现对换向阀的自动控制;从而使得液压泵开启后,油缸9中的活塞可以实现方便、高效的自动换向的目的。

所述浆料回路一包括依次串接在管路中的粘性浆液储液池15、进料单向阀一16以及出料单向阀一13,所述浆料吸口一F4接入进料单向阀一16和出料单向阀一13之间;

所述浆料回路二包括依次串接在管路中水性浆液储液池19、进料单向阀二20以及出料单向阀二19,所述浆料吸口二E4接入进料单向阀二20和出料单向阀二19之间;

所述浆料回路一的管路和浆料回路二的管路相对接,并且在出料单向阀一13以及出料单向阀二19之间的管路上开设有混合浆料出口K。其具体使用过程为:

当活塞杆8往复运动,活塞杆8端头安装的连接板10也跟随往复运动,连接板10上下两侧安装的大缸活塞杆11与小缸活塞杆17也实现左右往复运动,当大缸活塞杆11向左移动时,大缸12右侧腔体产生负压吸力,出料单向阀一13作用关闭,进料单向阀一16打开,粘性流体储液池15内粘性液体由F1口经过打开的标记16单项阀F2、F3口到达缸筒左侧腔体内,当大缸活塞杆11向右移动时,进料单向阀一16关闭,出料单向阀一13打开,大缸12右侧缸筒内粘性液体经过出料单向阀一13的F5、F6口到达K处。

同理,水性浆液储液池19将先经E2、E3、E4口进入小缸的右侧腔体,再经E4、E5、E6到达K处,实现小缸对水性流体的吸入排除控制;

因大缸活塞杆11与小杆活塞杆17同时安装在连接板10上,所以是同步运动。

K处混合液配比即是大缸12单次排出与小缸18单次排出之比。

所述油缸9、大缸12以及小缸18相互平行,所述活塞杆8的两端伸出至油缸9外,并且活塞杆8与油缸9中的活塞固定相连;所述大缸活塞杆11的一端自大缸12伸出、且另一端与大缸12中的活塞固定相连;所述小缸活塞杆17的一端自小缸18伸出、且另一端与小缸18中的活塞固定相连;

所述连接板10的一侧端面固定连接活塞杆8,并且另一侧端面同时固定连接所述大缸活塞杆11及小缸活塞杆17。

所述换向阀5具有进油口P2、出油口T1以及上油口一A1、上油口二B1,所述油缸9具有下油口一A2以及下油口二B2;

所述进油口P2连接液压泵3的出口,并且液压泵3和换向阀5之间还接入溢流管路,所述溢流管路中设置有溢流阀4;所述出油口T1直接接入油箱1,所述上油口一A1连接下油口一A2,上油口二B1连接下油口二B2。

所述换向阀5为两位换向阀;

处于第一工作位置时,进油口P2连接上油口一A1,并且上油口二B1连接出油口T1;

处于第二工作位置时,进油口P2连接上油口二B1,并且上油口一A1连接出油口T1。

其具体使用过程为:

电机2驱动液压泵3工作,液压泵3从油箱1吸入液压油从P1油口排出;溢流阀4主要作用限制系统最高压力;压力油到达换向阀P2油油口,P2油口与A1油口相通,压力油由P2到达A1在到达油缸9的A2油口,油缸左侧腔体内注入液压油,活塞杆右移,油缸9中右侧腔体内液压油由B2油口流向换向阀5的B1油口,由于此时B1油口与T1油口相通,液压油由B1到T1流向油箱1中。当活塞杆向右移动,活塞杆端头的开关板7也向右移动,当移动到一定程度时,拉动 U型结构件6向右转动,U型结构件6安装在换向阀5的手柄上,换向阀向左移动,原换向阀5中,P2与A1接通改为P2与B1接通;液压油由P2到达B1到达油缸9右腔,活塞杆8向左移动,油缸9的A2油口液压油到达换向阀5的A1油口,由于此时换向阀处于左移状态,A1油口与T1相通,液压油由T1油口到达液压油箱1。此时活塞杆8左移,但移动到一定程度,活塞杆8端头的标记7开关板带动U型结构件6左移,换向阀5由回到初始状态。如此完成活塞杆的往复运动。

通过对电机2转速调节可以控制往复运动的速度控制;

通过对液压泵3的排量调节可以控制往复运动的速度控制;

通过对溢流阀4的压力调节可以控制往复运动的速度控制.

此外,考虑到大缸及小缸在高速运动条件下的吸空问题,本案还经过实际的投入使用,绘制了实际的大缸活塞杆以及小缸活塞杆的工作频率与流量关系图。如图2所示,其中J曲线为大缸活塞杆往复运动工作频率与流量之间的关系;i曲线为小缸活塞杆往复运动工作频率与流量之间的关系;

通过反复实验发现,一方面,j曲线在速度V1到V3中,速度恒定,流量也是恒定的,当速度<V1时,活塞缸全排量工作;当速度>V1时,大缸活塞部分吸空状态下工作,单次工作下,排量减少,速度增加很多;当速度固定在V1到V3某个值时,流量稳定。另一方面,当速度小于V2速度时小缸全排量工作,当速度大于V2速度时部分吸空状态下工作。

因本系统使用两种特殊级配的材料,粘性流体材料与水性流体材料,根据实际施工要求下,材料级配也是需要跟着变化,这样,只需要调整到合适的速度V下,就可以实现精确的配比。

换言之,当活塞杆8高速运动时,虽然存在吸空问题,但当活塞杆保持在速度V的条件下时,两种物料的配比也可以保持在一定的比例下。但与此同时,经过实际试验,若活塞杆8保持高速运动,同时也会随之带来另外一个技术问题,即开关板频繁动作冲击U型结构件,从而冲击换向阀的控制杆,给换向阀的使用寿命、使用稳定性又会带来极大的影响。对此,本案针对高速运动下的活塞杆还提出了以下优化实施方式。

所述控制杆上还连接有与活塞杆8相平行的抗冲击机构,所述抗冲击机构包括转盘501、滑动杆502、一对缓冲缸503以及固定连接在一对缓冲缸503之间的连通油管504、固定支杆505,所述滑动杆502平行于活塞杆8,并且设于控制杆的一侧,所述转盘501与滑动杆502相铰接,并且转盘501套接所述控制杆;

一对所述缓冲缸503固定设置在控制杆的一侧,并且二者之间通过固定支杆505保持固定相连,所述缓冲缸503中开设有缓冲腔,所述滑动杆502的两端分别伸入两缓冲腔中,使得滑动杆502可随控制杆的往复摆动在两个缓冲缸之间做直线往复运动;

所述缓冲缸503中还开设有与缓冲腔506连通的油道507,两所述缓冲缸503中的油道507通过连通油管504保持连通,两缓冲腔506以及连通油管504中填充有缓冲油。这样,首先滑动杆502可以被允许做出直线往复运动而不至于出现卡阻或干涉;然后,当滑动杆502随控制杆的往复摆动在两个缓冲缸之间做直线往复运动的过程中,将迫使两个缓冲腔中的缓冲油经连通油管504来回流动,从而使得开关板对U型结构件以及控制杆的冲击力随着缓冲油的流动不断被消耗。这样一来,一方面,可以显著避免开关板对U型结构件以及控制杆的冲击,避免换向阀过早的损坏;另一方面,当控制杆停留在某一状态下时,抗冲击组件也不会对控制杆产生额外的作用力,从而避免换向阀出现意外动作,以保证设备的稳定运行。

进一步的,所述连通油管504中设置有节流阀。从而在两个缓冲油经过时,更好的提供缓冲效果。

另外,为了更好的降低冲击力,本案还提出了以下进一步优化实施方式。其中控制杆除了可以与U型结构件固定相连之外,还可以通过杠杆与U型结构件相连接。

具体来说:所述控制杆通过杠杆508与U型结构件6相连接,所述U型结构件6何控制杆之间固定设置有基座509,所述杠杆508的上部与所述基座509铰接,并且所述杠杆508的顶端与U型结构件6固定相连,所述杠杆508的底部套接有滑动套筒510,所述控制杆的顶端与所述滑动套筒510铰接。其中,基座的中心、抗冲击机构的中点、控制杆的底端处在同一铅锤线上。这样,一方面,由于控制杆和U型结构件之间还具有一杠杆,并且杠杆的支点处在杠杆的上部,因此将借助杠杆形成一力矩缩小机构,从而在收到冲击时进一步缩小对控制杆的作用力。另一方面,由于滑动套筒套接杠杆,并且与控制杆铰接,因此,在驱使控制杆往复摆动过程中,杠杆的输出力臂将先变短后变长,从而使得作用在控制杆上的力矩由小变大再变小,从而再进一步减小对控制杆的冲击的同时,也可以保证控制杆能够顺利的运行到目标位置上,从而保证设备运行的可靠性。

本发明具体实施途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。

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