[发明专利]气动柱塞式灌浆泵和配浆机及自动配浆灌浆设备

说明书

本发明涉及一种灌浆工程用的配浆灌浆设备，特别是一种气动柱塞式灌浆泵和配浆机及自动配浆灌浆设备。

灌浆工程，特别是化学灌浆工程是一项非常复杂的工程，灌浆初期需要较大注浆流量和较小的压力，此时，需要灌浆设备提供较大功率和较小的压力，灌浆后期，需要较小的注浆流量和较大的压力，此时，需要灌浆设备提供较小的功率和较大的压力，而且要求注浆流量和压力要连续可调，避免产生浆压脉动现象。有些化学灌浆浆材为多组分，需随配随用，因此要求灌浆设备能进行双液法或多液法自动灌浆。

目前，广泛用于水电、冶金、煤炭、石油、交通、城建等领域的自动灌浆设备分为气压式、齿轮泵式、螺杆式和柱塞式四类，而柱塞式灌浆泵又有电动偏心轮驱动和液压驱动两种形式。其中气压式灌浆泵采用压缩气体直接驱动灌浆浆材，属于直接作用式，工作范围有限，浆压输出压力只能等于或小于供气压力(最高压力一般为0.6～1.0MPa)，工作压力范围有限，而现有齿轮泵式、螺杆式和柱塞式几种类型的灌浆泵虽可达到较高工作压力(可达20MPa)，但是由于采用定功率灌浆，即使灌浆量较小时，也需要较大功率维持高压，因此存在能源损耗大、设备发热、易损坏、结构复杂、清洗不便、重量大、压力调节复杂、低压时不能准确控制、浆压脉动等缺点，且无专门任意比例可调的配浆设备，无法实现自动化学灌浆。

本发明的目的就是针对上述产品的缺陷，提供一种结构简单，重量轻，能耗低，压力连续可调，输出浆压稳定，清洗维修方便的气动柱塞式灌浆泵，以弥补上述产品的不足。

本发明的另一目的，就是针对目前尚无专门任意比例可调的配浆设备，提供一种气动式柱塞式配浆机。

本发明还有一目的，就是提供一种可实现自动化学灌浆的自动配浆灌浆设备。

气动柱塞式灌浆泵的技术方案是这样实现的：它由驱动气缸、工作液缸和活塞组成，其特征是：驱动气缸上装有减压调压阀，换向电磁阀和行程控制开关，换向电磁阀通过进气管与驱动气缸的进气口连接，工作液缸端头装有单向进浆阀和单向出浆阀，驱动气缸通过活塞杆与工作液缸连接，压缩气体经减压调压阀，换向电磁阀后进入驱动气缸，推动活塞杆带动工作液缸的活塞往复运动；工作液缸的端头采用旋盖密封，单向进出浆管通过旋盖与工作液缸相连。

本发明通过变换驱动气缸和工作液缸的缸径比，以及调节减压调压阀，来实现液缸输出压力范围的扩大，采用0.1～1.0MPa驱动气压，可实现0.01～20MPa范围内压力的准确控制。其工作原理如下：设减压调压阀的调压系数为α，驱动气压为P₀，驱动气缸缸径为D，工作液缸的缸径为d，工作液缸输出压力为P，则 P = α × P 0 × ( D d ) 2 ]]>

即通过变换驱动气缸与工作液缸的缸径比(D/d)和调压系数(α)的大小即可调节输出浆压的大小。

气动柱塞式灌浆泵还可通过以下更优的技术方案实现：即采用双缸或多缸泵通过交替往复控制电路(图7)控制灌浆泵交替吸浆、压浆，这样可避免单缸灌浆泵在吸浆行程时间内输出浆压的回落，保证浆压稳定。如图3、图7所示，以双缸气动柱塞式灌浆泵为例，将行程开关22、23、25、24分别接在交替往复控制电路的开关K1、K2、K3、K4上，换向阀20、21分别接在F1、F2位置，通过(图7)控制电路进行控制。

气动柱塞式配浆机的技术方案是这样实现的：它是根据配浆组分的多少，选用多台气动柱塞式灌浆泵同步运行，各柱塞式灌浆泵的出浆管均与雾化器连接，雾化器通过管道与储浆桶相通。如图4、图6所示，将行程开关28、29、30、31分别接在同步往复控制电路的开关KA1、KA2、KB1、KB2上，换向阀26、27分别在FA、FB位置，通过(图6)控制电路进行控制。