雙液同步氣動(dòng)注漿泵的構(gòu)思

徐剛（鎮(zhèn)江寶城注漿設(shè)備有限公司， 江蘇 鎮(zhèn)江 212125）

雙液同步氣動(dòng)注漿泵的構(gòu)思

徐剛（鎮(zhèn)江寶城注漿設(shè)備有限公司， 江蘇 鎮(zhèn)江 212125）

氣動(dòng)注漿泵由于吸漿、排漿無法同步運(yùn)行，造成注漿泵工作周期延長(zhǎng)，可能引起漿液凝固，從而影響設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。將注漿泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)后，大大提升了注漿泵的工作效率。文章從注漿泵結(jié)構(gòu)、工作原理兩方面進(jìn)行對(duì)比，說明雙液同步注漿泵的改進(jìn)構(gòu)思及改進(jìn)后的效果，改進(jìn)后氣動(dòng)注漿泵實(shí)現(xiàn)雙液同步，并提高了注漿泵工作效率。

注漿泵；雙液；同步；

我國(guó)傳統(tǒng)注漿泵采用雙作用氣缸，利用活塞桿的往返運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)柱塞運(yùn)動(dòng)，完成吸漿、排漿過程。其中排漿方式為交替式，注雙液漿時(shí)，交替出漿的形式，容易引發(fā)安全事故。隨著注漿泵施工環(huán)境的多邊形及復(fù)雜性，工程施工對(duì)注漿泵的工作性能要求逐漸提高。根據(jù)傳統(tǒng)注漿泵在施工運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，對(duì)氣動(dòng)注漿泵進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)雙液同步的目的。

1　改進(jìn)前注漿泵的結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)

（1）改進(jìn)前注漿泵內(nèi)部結(jié)構(gòu) 排漿單向閥、排漿鋼球、吸漿單向閥、吸漿鋼球、柱塞（1，2）、漿缸（1，2）、活塞桿（1，2）、氣缸活塞、氣缸筒和端蓋等。其中注漿泵兩側(cè)為兩部分相同的吸漿、排漿出口及部件，具體結(jié)構(gòu)見圖1。

（2）改進(jìn)前注漿泵工作原理 注漿泵工作時(shí)，柱塞2向左運(yùn)行時(shí)，漿缸2中的吸漿閥處于打開狀態(tài)，而排漿閥處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)漿缸1中排漿閥打開，吸漿閥關(guān)閉，完成一次吸漿、排漿工作流程。柱塞1向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，漿缸1和2中的吸漿閥及排漿閥的閉合狀態(tài)互換，完成另一次吸漿、排漿過程。兩個(gè)吸排漿過程交替進(jìn)行，完成設(shè)備的工作循環(huán)。具體工作原理為：阿伏伽德羅定律：PV=nRT（其中P為壓強(qiáng)，V為氣體體積，n氣體的物質(zhì)的量，R為常數(shù)，T為溫度）由公式可知，當(dāng)氣體物質(zhì)的量、溫度不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)與氣體的體積成反比，體積增大時(shí)，壓強(qiáng)減小，反之，體積縮小時(shí)，壓強(qiáng)增大。

圖1　改進(jìn)前注漿泵結(jié)構(gòu)圖

圖2　改進(jìn)后注漿泵的內(nèi)部機(jī)構(gòu)

當(dāng)活塞桿2向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)柱塞一起向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)柱塞的運(yùn)動(dòng)使?jié){缸2中壓強(qiáng)減小，吸漿單向閥中的鋼球所受到的壓強(qiáng)減小，而與外界連通的壓強(qiáng)不變，這就造成鋼球下部所受到的壓強(qiáng)大于上部所受到的壓強(qiáng)，上下表面所受到的壓力不等，推動(dòng)鋼球向上運(yùn)行，打開吸漿排氣閥，完成吸漿過程。同時(shí)活塞桿1連同活塞1向左方運(yùn)動(dòng)，漿缸1中的壓強(qiáng)增大，而漿缸1中吸排漿單向閥中鋼球外側(cè)的壓強(qiáng)不變，對(duì)于排漿閥中的鋼球而言，此時(shí)下側(cè)壓力大于上側(cè)壓力，鋼球被頂起，處于打開狀態(tài)，漿液排出。

（3）改進(jìn)前注漿泵運(yùn)行狀況評(píng)價(jià) 由以上工作過程分析可知，改進(jìn)前注漿泵在工作過程中，漿缸1和漿缸2的吸排漿工作無法同時(shí)進(jìn)行，始終處于雙方交替進(jìn)行的狀態(tài)，容易引發(fā)安全事故。首次改進(jìn)思路定位，將漿缸由兩側(cè)轉(zhuǎn)為同側(cè)，以達(dá)到縮短吸漿、排漿時(shí)長(zhǎng)的目的。結(jié)合工程生產(chǎn)的實(shí)際需要，應(yīng)對(duì)注漿泵進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)吸漿、排漿的同時(shí)性、連續(xù)性及穩(wěn)定性。

2　改進(jìn)后的注漿泵的結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢(shì)

（1）改進(jìn)后的注漿泵結(jié)構(gòu) 改進(jìn)后注漿泵結(jié)構(gòu)與之前差異較大，主要包括的組件有：悶蓋、漿缸、漿缸活塞、閥座、閥門、彈簧、排漿口、活塞芯、吸漿單向閥、吸漿鋼球、吸漿口、閥托等。改進(jìn)后的注漿泵，在兩側(cè)的漿缸中分別安裝了漿缸活塞，漿液通道設(shè)于活塞芯內(nèi)部，安裝單向閥，漿缸下側(cè)單向閥和活塞將

漿缸分為兩部分，有桿腔漿缸和無桿腔漿缸。改進(jìn)后的漿缸內(nèi)單向閥由閥座、閥門和彈簧組成。見表2。

（2）改進(jìn)后注漿泵工作原理 氣缸內(nèi)氣體壓縮做功，推動(dòng)氣缸內(nèi)活塞桿及活塞向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，左側(cè)為無桿腔漿缸，右側(cè)為有桿腔漿缸。吸漿單向閥保持關(guān)閉狀態(tài)，處于漿缸左側(cè)的漿液在壓力作用下頂開閥門，進(jìn)入漿缸右側(cè)，并從右側(cè)的排漿口排出。與此同時(shí)，氣缸活塞帶動(dòng)右側(cè)漿缸內(nèi)的活塞向左側(cè)運(yùn)動(dòng)，活塞內(nèi)的單向閥受到彈簧和漿液兩種壓力，在壓力差作用下保持關(guān)閉狀態(tài)。活塞右側(cè)漿缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，外側(cè)壓強(qiáng)不變，吸漿單向閥中的鋼球在外界壓力作用下向上抬起，打開吸漿閥，漿液通過入口進(jìn)入右側(cè)漿缸內(nèi)，而漿缸左側(cè)漿液則在活塞作用下，通過排漿口排出。

（3）改進(jìn)后注漿泵優(yōu)勢(shì)分析 ①改進(jìn)后的漿缸在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化。單向閥組成包括閥座、閥門和彈簧，閥門由橡膠閥片和閥托組成，橡膠閥片和閥座之間的錐面密封方式要優(yōu)于鋼球、閥座之間的密封性；單向閥受彈簧和漿液雙重壓力，當(dāng)單項(xiàng)閥需要閉合時(shí)，彈簧一側(cè)的漿液壓力與彈簧壓力共同作用在單向閥的閥

（文章題目：雙液同步氣動(dòng)注漿泵的構(gòu)思）片上，加強(qiáng)了單向閥的密封性能，同時(shí)提升注漿泵的工作效率。②漿缸內(nèi)的單向閥和活塞將漿缸分為無桿腔漿缸和有桿腔漿缸兩部分，活塞向做左側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸兩側(cè)排漿閥打開，排出漿液，若活塞向右側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸兩側(cè)均有排漿口打開保證漿液的及時(shí)排除。活塞往返運(yùn)動(dòng)時(shí)，漿液均可通過氣缸兩側(cè)的排漿口排除，而吸漿工作同時(shí)進(jìn)行，這就保障了吸漿、排漿工作的穩(wěn)定性和同步性。

3　結(jié)語

改進(jìn)后的氣動(dòng)注漿泵，除可以實(shí)現(xiàn)吸漿、排漿的同步性操作外，還縮短了工作周期，為注漿泵安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。另外，注漿泵氣缸容積的增大，也提升了注漿泵的工作效率，滿足工程施工的需求。

［1］任啟發(fā)，徐磊，尚大鵬，等.氣動(dòng)注漿泵在鉆探施工中的應(yīng)用［J］.山東煤炭科技，2014，（11）：181-182.

［2］趙振江，俞冬平.一種簡(jiǎn)單的氣動(dòng)自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.液壓與氣動(dòng)，2012，（5）：13-14.

［3］馬愛芹.煤礦用系列氣動(dòng)雙液注漿泵的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［D］.山東大學(xué)，2010.