用砼泵水洗系統(tǒng)改進(jìn)注漿泵

摘要：在隧道施工中，砼輸送泵、注漿泵式必備的設(shè)備，隨著隧道工程質(zhì)量的提高，施工技術(shù)也日益改進(jìn)，如何利用砼輸送泵水洗系統(tǒng)改進(jìn)注漿泵的液壓系統(tǒng)，本文介紹了砼輸送泵水洗系統(tǒng)改進(jìn)注漿泵的液壓系統(tǒng)的新增元件和選型方法，實(shí)踐證明改制費(fèi)用低，效果良好。

關(guān)鍵詞：砼泵 水洗系統(tǒng) 注漿泵 溢流節(jié)流閥 調(diào)速閥

0 引言

為了提高工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，減輕勞動(dòng)量的消耗。目前，在隧道二次襯砌作業(yè)中，各施工單位已普及砼泵澆筑工藝。砼泵在出廠時(shí)都會(huì)隨機(jī)帶一套往復(fù)活塞式水洗系統(tǒng)。清洗砼泵、輸送管、集料斗是其主要功能。由于對(duì)成本的考慮和方便使用，一般在清洗砼泵、輸送管、集料斗時(shí)，隧道施工單位普遍采用隧道內(nèi)的高壓水，而砼泵自帶的水洗系統(tǒng)便成了一套無(wú)用的閑置設(shè)備。它安裝在輸送泵上既增加砼泵的總重量，又不美觀，而且若誤動(dòng)操作閥還會(huì)造成砼泵液壓系統(tǒng)油溫上升過(guò)快等缺點(diǎn)。為了充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的使用效率，同時(shí)解決隧道施工中所需的注漿設(shè)備，我單位嘗試使用該設(shè)備改進(jìn)成注漿泵，經(jīng)多次試驗(yàn)，取得成功。

1 改制設(shè)計(jì)要求

隧道施工工藝日益更新，在現(xiàn)代注漿封堵中，丙凝、水玻璃、水溶性聚氨酯LW等化學(xué)材料與水泥按一定配合比混注，設(shè)計(jì)將兩套水洗系統(tǒng)活塞泵改進(jìn)為一臺(tái)雙缸雙液注漿泵，一缸為主缸，另一缸為輔助缸，分別用于注水泥漿和注其它化學(xué)材料。其它改進(jìn)設(shè)計(jì)要求為：實(shí)現(xiàn)水泥與化學(xué)材料的雙液注漿，按施工需要對(duì)注漿量進(jìn)行比例調(diào)配；在砼泵的使用中，不能產(chǎn)生負(fù)面影響；隨注漿工作的實(shí)際需要可在較大范圍內(nèi)調(diào)整注漿輸送量；可以適應(yīng)隧道施工時(shí)惡劣的工作環(huán)境；改制的成本要小；使用安全，可以靈活操作并且方便于維修；外形還要美觀。

2 改進(jìn)后注漿泵液壓回路設(shè)計(jì)

改進(jìn)后注漿泵液壓回路設(shè)計(jì)如圖1。

改進(jìn)后的注漿泵工作原理為：液壓泵來(lái)的壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入溢流節(jié)流閥，經(jīng)流量調(diào)節(jié)后，多余油回油箱，調(diào)節(jié)后的壓力油一路經(jīng)主液壓缸液控?fù)Q向閥組到達(dá)主液壓缸，使主液壓缸工作；另一路壓力油到調(diào)速閥，調(diào)節(jié)與主液壓缸的流量比后，到輔助液壓缸液控?fù)Q向閥組，使輔助液壓缸工作。若不需輔助液壓缸工作，只需將調(diào)速閥調(diào)至零位即可。

3 水洗系統(tǒng)與主機(jī)的分離

砼泵液壓系統(tǒng)由主液壓系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、冷卻和水洗系統(tǒng)三部分組成。要用砼泵水洗系統(tǒng)改進(jìn)成獨(dú)立的注漿泵，則必須將水洗系統(tǒng)與砼泵分離。從輸送泵散熱與水洗系統(tǒng)液壓回路中看出，只需用一個(gè)油管接頭將三位四通閥的進(jìn)油與冷卻器的進(jìn)油管互連，即可使水洗系統(tǒng)的液壓回路與液壓油冷卻系統(tǒng)分離開(kāi)。

4 液壓泵和電機(jī)的選用

原水泵系統(tǒng)液壓泵已留給冷卻系統(tǒng)使用，因此需另配液壓泵。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，液壓泵的排量為80L/min，額定壓力為16MPa。從改進(jìn)成本上考慮，決定用定量泵，壓力可選用16MPa至21MPa的泵，額定轉(zhuǎn)速1500r/min。新選泵為YBE－55A－25V型葉片泵。排量55mL/r，額定壓力16MPa，轉(zhuǎn)速600～1500r/min。

由于泵的額定轉(zhuǎn)速1500r/min，因此電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速也應(yīng)與之相近。電機(jī)的功率一般可參考液壓泵說(shuō)明書(shū)中液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率進(jìn)行選用，也可根據(jù)下式計(jì)算得出。

式中 PD──泵的電動(dòng)機(jī)的功率，kW

p──液壓系統(tǒng)輸出的壓力MPa

Q──液壓系統(tǒng)輸出的流量，m3/s

ηv──泵的容積效率

ηm──泵的機(jī)械效率

根據(jù)上式，將液壓泵參數(shù)代入。計(jì)算出電機(jī)功率：

考慮電機(jī)允許在短時(shí)間超載25%的功率，同時(shí)根據(jù)注漿工作環(huán)境等因素，確定電機(jī)的實(shí)際功率為18.5KW。電機(jī)的型號(hào)為Y180M－4；滿載電流35.9A；轉(zhuǎn)速1470r/min。

5 主油路流量控制閥的選用

根據(jù)改制設(shè)計(jì)要求，液壓主回路的流量應(yīng)根據(jù)注漿實(shí)際需要隨時(shí)可調(diào)，出于對(duì)改制成本考慮，容積調(diào)整已在選配油泵時(shí)排除。而傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)整，都不同程度存在效率低，溫升高等缺點(diǎn)，不宜用在注漿泵液壓回路中。因此，主油路流量調(diào)節(jié)采用溢流節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

用溢流節(jié)流閥調(diào)節(jié)流量時(shí)液壓泵的供油壓力隨負(fù)載變化而變化，故具有功率損失小，系統(tǒng)發(fā)熱量小的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)注漿泵液壓回路需要，選用型號(hào)為FBG－03－125－10型的溢流節(jié)流閥，其參數(shù)如下：最高壓力25MPa。流量調(diào)整范圍1～125L／min，最大回油背壓0.5MPa。

6 輔助液壓缸流量調(diào)整

根據(jù)改制設(shè)計(jì)要求，輔助油缸的流量應(yīng)與主油缸的流量進(jìn)行比例調(diào)節(jié)。如何調(diào)整兩缸的流量比，考慮成本和輔助缸在回路中的位置，確定采用調(diào)速閥來(lái)對(duì)輔助液壓缸的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

調(diào)速閥是由定壓差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)而成的復(fù)合閥。其中定差減壓閥的作用是使節(jié)流閥前后的壓力差在負(fù)載變化時(shí)能自動(dòng)保持恒定（通過(guò)反饋），克服了普通節(jié)流閥的壓力差隨負(fù)載變化而波動(dòng)的缺點(diǎn)，從而提高了液壓系統(tǒng)流量的穩(wěn)定性。

7 冷卻器的選用

液壓系統(tǒng)在工作時(shí)，其油溫都會(huì)隨著工作時(shí)間增加而增加，因此液壓回路中必須增加冷卻器，風(fēng)冷式冷卻器的散熱片在隧道施工中極易劃傷和損壞，而注漿工作的環(huán)境都較差。考慮隧道內(nèi)高壓水容易獲得，因此決定選用2LQGWA0.8F型管式水冷卻器，冷卻器使用后的水用于注漿。

8 原水泵吸吐閥的改進(jìn)

原水泵的吸吐閥是采用閥板密封方式，其吸吐閥座與閥板（密封板）接觸面積較大，設(shè)計(jì)主要考慮密封水。經(jīng)實(shí)驗(yàn)該設(shè)計(jì)方式用在注漿泵中，容易在吸吐閥閥座與閥板之間卡住顆粒物（主要來(lái)自水泥原料中以及注漿時(shí)凝固的水泥塊等）。造成吸吐閥關(guān)閉不嚴(yán)，吸吐閥失靈；注漿泵不能正常工作。因此，應(yīng)將原閥體中的元件全部取出，改進(jìn)成鋼球（單向閥）密封件。單向閥密封件主要由吸料閥座；單向閥（Φ40鋼球）；定位彈簧；吐料閥座等元件組成。（見(jiàn)圖2）

考慮鋼球在活塞吸吐的作用下反復(fù)沖擊閥座，加之注漿原料中不可避免的石子、鋼性材料對(duì)閥座的磨擦、沖擊。易造成閥座的損壞，因此，單向閥閥座應(yīng)制做成內(nèi)外兩個(gè)元件。中間的內(nèi)閥座易加工、更換。

若自行加工吸吐閥元件有困難，可向各注漿機(jī)生產(chǎn)廠購(gòu)買(mǎi)注漿泵專用吸吐閥（部分廠家稱“吸排閥”）總成。須注意：購(gòu)買(mǎi)的吸吐閥的最大排量應(yīng)接近10m3/h。

1.吸料閥外座 2.吸料閥內(nèi)座 3.單向閥定位彈簧（外徑D=Φ54、內(nèi)徑D1=Φ43、有效圈數(shù)n=5、總?cè)?shù)n1=7、自由高度H0=83） 4.單向閥 5.原閥體（安裝方向與原方向旋轉(zhuǎn)180o） 6.吐料閥外座 7.吐料閥內(nèi)座 8.單向閥定位彈簧（外徑D=Φ54、內(nèi)徑D1=43、有效圈數(shù)n=3.5、總?cè)?shù)n1=5.5、自由高度H0=65）

圖2 吸吐閥改進(jìn)后裝配圖

9 結(jié)論

注漿泵改制完成后，在我單位隧道工地注漿三年來(lái)，效果良好，既能雙液混合注漿，比例調(diào)配方便、精確，又能適應(yīng)各種施工環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]周士昌.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.7.

[2]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.1.

[3]宋學(xué)義.袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.6.

[4]張超然.水利水電工程施工手冊(cè)（混凝土工程）.北京：中國(guó)電力出版社，2002.12.

作者簡(jiǎn)介：劉龍巖，男，1983年2月生，機(jī)械助理工程師，主要從事項(xiàng)目機(jī)電管理，任項(xiàng)目機(jī)電總工程師職位。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文