[发明专利]混凝土泵车及其控制方法、泵送系统及其分配机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种泵送混凝土或其他粘稠物料的技术，特别涉及一种泵送系统的分配机构，包括该分配机构的泵送系统，包括该泵送系统的混凝土泵车；还提供了一种泵送系统的控制方法。

背景技术

混凝土泵车是当前应用广泛的混凝土机械之一。混凝土泵车一般包括泵送系统和臂架系统。泵送系统一般又包括料斗，输送缸和分配阀；臂架系统包括臂架和输送管，臂架包括多节通过横向铰接轴顺序铰接相连的节臂，输送管包括多节顺序相连的管道，管道分别固定在节臂上。料斗用于存放混凝土；分配阀能够在摆动油缸驱动下进行状态转换，在预定第一时间内使输送缸与料斗相通，在预定的第二时间内使输送缸与臂架系统的输送管相通。输送缸的活塞能够在液压缸驱动下进行伸缩运动；在输送缸与料斗相通时，使输送缸的活塞后缩，进行吸料，吸入适量的混凝土；在输送缸与臂架系统的输送管相通时，使输送缸的活塞外伸，将吸入的混凝土泥浆压入输送管中，进行泵料，并对混凝土施加预定压力，使混凝土沿输送管流动；多次吸料和泵料，可以使混凝土到达输送管末端，并从输送管末端流出，到达预定的混凝土作业位置。改变臂架中节臂之间的位置关系，可以改变臂架末端的位置，从而使混凝土到达预定位置，方便混凝土浇注作业的进行。

根据具体结构的不同，泵送系统的分配阀可以是裙阀、C形阀、闸板阀或S阀。虽然分配阀的具体结构形式存在不同，但其工作原理基本相同，既其基本功能在于通过状态转换，使泵送系统能够以预定的方式反复地进行吸料与泵料，进而能够间断地泵送混凝土，使混凝土在输送管内间断式流动。

请参考图1，该图是现有技术中，混凝土在输送管内的间断式流动的原理示意图。混凝土的流动速度V以时间T为变量进行周期性变化，在T1期间，在输送缸产生的压力作用下，混凝土以速度V在输送管内流动；在T2期间，分配阀进行状态转换、输送缸进行换向，同时进行吸料，为下一过程的泵料提供前提；在吸料过程中，泵送系统停止向外泵料，输送管内的混凝土停止流动，形成泵送间隔时间；在吸料结束后，进入下一周期的泵料过程。如此地进行周期性变化，形成间断式泵送，使混凝土在输送管内间断式流动。

当前，为了缩短泵送间隔时间，提高泵送系统的混凝土输送量，泵送系统通常设置有两个输送缸，两个输送缸也是通过一个分配阀进行泵料；在一个输送缸吸料时，另一输送缸泵料，并使两个输送缸轮流进行吸料和泵料，进而缩短泵送间断时间。但输送缸进行状态转换时，同样要进行换向，分配阀也要进行状态转换，从而并不能完全消除泵送间隔时间。

间断式泵送及间断式流动必然对泵送系统、臂架系统产生脉冲式冲击，使臂架系统产生相应的振动。另外，为了将混凝土输送到较远或较高的位置，臂架系统在整体上为长杆状结构；长杆状结构的臂架系统还会将臂架系统产生的振动放大，使臂架末端产生很大幅度的振动。当泵送系统的间隔式泵送产生的脉冲式冲击的频率与臂架系统的固有振动频率接近或相等时，臂架系统将产生强烈的共振，在特定情况下，臂架末端的振动幅度可能达到1m以上；臂架系统产生幅度、强度过大的振动不仅使混凝土难以到达预定位置，影响混凝土作业的质量和顺利进行，还会造成泵送系统、臂架系统的疲劳损伤，进而影响混凝土泵车的使用寿命。

为了减小泵送系统的振动，目前公开的技术有平抑臂架振动的被动式减振技术、降低分配阀摆缸冲击、缩短摆动油缸的换向时间、缓冲输送缸换向冲击等等技术；如JP3040592B2、CN1486384A及CN1932215A分别公开了平抑臂架系统振动的技术方案。这些专利文献公开的技术方案仅是从控制臂架姿态的角度入手来遏制臂架末端振动的振幅，并不能减少臂架系统振动的振源；由于间断式泵送是引起臂架系统振动的最重要因素之一，而上述专利文献公开的技术方案无法减小由于间断式泵送产生的混凝土间断式流动和振动，因此，无法从根本上解决臂架系统振动的问题。

DE102006028329A1公开一种双分配阀的泵送系统，该泵送系统设置两个输送缸和两个S形的分配阀，两个分配管分别可旋转地安装在预定容腔中，并分别与一个输送缸相配合；这样就提供了两套泵送和吸料机构，并使两套机构相配合。该技术虽然能够通过两套机构的配合减小或消除混凝土间断式流动，但输送缸在进行泵料时，输送缸的活塞会存在一个加速、均速和减速的变化过程，这就会使混凝土进行脉动性的、不稳定的流动，不稳定流动仍然会导致臂架振动；另外，该泵送系统在实质上是将两套机构的组合，不仅未能在实质上改变泵送系统的结构，且使泵送系统的结构复杂，导致控制过程也非常复杂。