[发明专利]新型构造柱混凝土泵送系统

摘要

本发明公开了一种新型构造柱混凝土泵送系统，包括气压动力装置，与气压动力装置通过动力输送管连接的混凝土盛放容器的前端，混凝土盛放容器的后端下方设置有混凝土输送泵管；混凝土盛放容器的顶部设置有法兰盖密封的进料口；下部设置有法兰盖密封的清洗口；进料口旁设置有加装球阀的排压装置。使用本发明能够一次浇筑完成，无需剔凿及修补柱头，质量得到有效保证；省工省力。使用该泵送机2人操作，一天可以浇筑80根构造柱，而采用传统方法，2人一天只能浇筑20根构造柱；实验加工配套生产该泵送机一台造价只有5000元；本发明可以根据具体的施工计算方法，对本设备进行管道的增长及泵送空压机动力的设计，大大提高了施工企业的施工效率，提高施工质量，增强了企业竞争力。

主权项

1.新型构造柱混凝土泵送系统，其特征在于：包括气压动力装置，与气压动力装置通过动力输送管连接的混凝土盛放容器的前端，混凝土盛放容器的后端下方设置有混凝土输送泵管；所述的混凝土盛放容器的顶部设置有法兰盖密封的进料口；下部设置有法兰盖密封的清洗口；进料口旁设置有加装球阀的排压装置；所述的构造柱混凝土泵送系统的具体施工施方法为：一、混凝土阻力理论计算1）泵送混凝土计算按照以下原则步骤进行：（1）、根据JGJ/T10‑1995表5.1.2将垂直管道、倾斜管道、弯头、锥管、软管折算为水平管道；（2）、根据S.Morinaga公式计算单位长度的水平管道压力损失；（3）、根据折算水平管道总长度与单位长度的压力损失之积，计算得到主泵送阻力；（4）、计算混凝土泵其余部分的附加泵送阻力；（5）、计算主泵送阻力与附加泵送阻力之和，得到总体泵送阻力；计算过程中，JGJ/T10‑1995将垂直管道、倾斜管道直接按照一定比例折算为水平管道，而垂直管道、倾斜管道在泵送阻力中具有主导影响作用，根据流体力学理论对该部分做出精确计算；1）倾斜管道的泵送阻力计算：根据流体力学原理，倾斜段的泵送阻力可以分解为重力压头损失和沿程阻力损失两部分即倾斜段的阻力损失为Px=P2‑P1=Pg+PL  (1)，式中Px——倾斜段的阻力P2——输出端的压力P1——输入的压力Pg——重力压头PL——沿程阻力其中沿程阻力损失适用S.Morinaga公式，根据（1）式，倾斜段阻力损失公式可用下式计算：Px=ρgh/1000+εL   （2）式中Px——倾斜段的阻力Mpaρ——混凝土密度，可取2.5t/m3g——重力加速度，可取9.8m/s2（秒的二次方）h——倾斜管垂直高度差mL——管道长度mε——根据S.Morinaga公式计算的沿程阻力损失Mpa/mS.Morinaga公式为：                （3）式中：K1=300‑S                                    (4)K2=400‑S                                    (5) 式中：ε——混凝土在水平输送管内流动产生的压力损失，Mpa/mR——混凝土输送管半径，mK1——粘着系数，PaK2——速度系数，Pa.m/sS——混凝土坍落度，mmt 2/t 1——混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间比，当设备性能未知时可取0.3；V——混凝土拌合物在输送管内的平均流速，m/sα——径向压力与轴向压力之比，对普通混凝土取0.90；垂直管道相当于倾斜角为90度的倾斜管道，其垂直高差等于管长，（h=L），同样适用（2）式；泵送阻力计算总公式混凝土泵送的总体阻力损失，有水平段、倾斜段、垂直段阻力、弯头、锥形管、末端软管等以及截止阀、分配阀和泵体启动内耗产生的压力损失构成；Pε=Ps+Px+Pc+Pe+Pf=εLs+(εLx+ρghx/1000)+( εLc+ρghc/1000)+ εLe+Pf=ε(Ls+Lx+Lc+Le)+ ρg(hx+hc) /1000+Pf  (6)式中Pε——混凝土泵送的总体阻力损失，MpaPs——混凝土泵送的水平段阻力损失，MpaPx——混凝土泵送的倾斜段阻力损失，MpaPc——混凝土泵送的垂直段阻力损失，MpaPe——弯头、锥形管、末端软管等结构阻力损失，MpaLs——水平段累积长度，mLx——倾斜段累积长度，mLc——垂直段累积长度，mLe——弯头、锥形管、末端软管等结构按阻力等效原则折算的水平管长度，按表1算，mhx——倾斜段垂直高差累积，mhc——垂直段累计高度，mPf——截止阀、分配阀和泵体启动内耗产生的压力损失之和，当设计单位未掌握准确资料时，各项可参照表2取值，Mpa；表1为：不规则结构折算水平管长度注：β为弯管的弯折角度（β≤90度）数据来源于JGJ/T10‑1995表2为：附属结构产生的压力损失 根据上述分析，混凝土泵送的总体阻力损失可用下式计算：Pε=ε（Lε+Le）+ρgH/1000+ Pf            (7)式中：Lε——从混凝土泵锥管出口计起的管道沿程总长度（不包括出口胶管总长度），mLε= Ls+Lx+LcH——混凝土泵送总高度，m H= hx+hc；二、泵送系统选型及理论验算动力采用产生气压的机器提供动力：由步骤一中 理论推导公式可计算混凝土泵送阻力为：Pε=ε（Lε+Le）+ρgH/1000+ Pf式中=0.009432，K1=300‑S                     (4)K2=400‑S                     (5)S取值260mmR=25mm（混凝土输送管直径为Φ50mm）t2/t1取0.3α取0.90V取0.5m/s混凝土塌落度S＞＝260mm，混凝土拌合物在输送管内的平均流速V＝0.5m/s，混凝土泵送量为V=ЛR2V=3.5325m3/h；结合现实情况不考虑弯头、锥形管、末端软管等结构，所以Le=0Lε= Ls+Lx+Lc结合实际情况即为混凝土泵送管长度，取Lε=8m1）当考虑截止阀、分配阀和泵体启动内耗产生的压力损失Pf，则Pf由表2及结合现场实际情况：有启动内耗1 Mpa，分配阀按一个计算、管路截止阀按一个计算；所以Pf=1 +0.2+0.1=1.3 MpaPε=ε（Lε+Le）+ρgH/1000+ Pf=0.009432*8+2.5*9.8*6/1000+1.3=1.522456Mpa式中泵送高度按照构造柱H=6m设计；混凝土容重取ρ=2.5t/m3；由以上理论计算可知混凝土泵送过程中产生的总阻力Pε=1.522456Mpa，所以动力提供的压力P＞Pε=1.522456Mpa,考虑到在加压过程中可能损耗的压力取压力损失系数δ=0.85；P*0.85 ＞Pε=1.522456Mpa  P＞1.79112471Mpa；2）当不考虑考虑截止阀、分配阀和泵体启动内耗产生的压力损失Pf，则Pε =ε（Lε+Le）+ρgH/1000   =0.009432*8+2.5*9.8*6/1000=0.222456 MpaP*0.85 ＞Pε=0.222456 Mpa  P＞0.26171294Mpa；上述以拌合物在混凝土输送泵管内的平均流速V＝0.5m/s、泵送高度为6m、泵送软管直径采用50mm、长度为8m的软管计算的。