濕式混凝土噴射機泵送系統(tǒng)的設(shè)計研究

朱愛香，于 翔

（青島農(nóng)業(yè)大學海都學院，山東 煙臺 265200）

濕式混凝土噴射機泵送系統(tǒng)的設(shè)計研究

朱愛香，于 翔

（青島農(nóng)業(yè)大學海都學院，山東 煙臺 265200）

針對傳統(tǒng)噴漿機在噴漿施工中混凝土泵的輸送能力不能滿足煤礦井下混凝土輸送的要求這一問題，文章介紹了一種新型的濕式噴漿機泵送系統(tǒng)設(shè)計方案，主要介紹了濕式混凝土噴射機泵送系統(tǒng)的基本構(gòu)造、液壓控制系統(tǒng)等。

傳統(tǒng)噴漿機；混凝土泵；輸送能力；液壓系統(tǒng)

1 泵送系統(tǒng)的基本構(gòu)造

（1）分配閥及熟料斗。熟料斗又稱集料斗，熟料斗中還裝有攪拌裝置。它是混凝土的承料器。

（2）推送機構(gòu)。推送機構(gòu)是混凝土泵的執(zhí)行機構(gòu)，它可以把液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，通過活塞桿的推拉交替動作，推動混凝土克服管道阻力輸送到澆筑部位。它主要是由主油缸、混凝土缸和水箱等三部分組成。①主油缸由油缸體、油缸活塞、活塞桿、油缸頭及緩沖裝置組成。主油缸的主要特點是：換向沖擊大，一般要有緩沖裝置。緩沖裝置是混凝土泵設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一，大多數(shù)廠家采用的油缸端部安裝單向節(jié)流閥的TR機構(gòu)。其原理為：當液壓缸活塞快到行程終點，越過緩沖油口時單向節(jié)流閥打開，使高壓油有一部分經(jīng)過緩沖油口到低壓腔，使兩腔壓差減小，活塞速度降低，達到緩沖的目的，并為活塞換向做準備；②混凝土缸后端與水箱連接，前端與料斗直接相連，通過拉桿固定在料斗和水箱之間。主油缸活塞桿伸入到混凝土缸內(nèi)，活塞桿前端通過中間桿連接著混凝土缸活塞。混凝土缸一般用無縫鋼管制造，由于混凝土缸內(nèi)壁與混凝土及水長期接觸，承受著劇烈摩擦和化學腐蝕，因此，在混凝土缸內(nèi)壁鍍有硬鉻層，或經(jīng)過特殊熱處理以提高耐磨性和抗腐蝕性。混凝土缸活塞由活塞體、導(dǎo)向環(huán)、密封體、活塞頭芯和定位盤等組成；③水箱是用鋼板焊成，既是儲水容器，又是主油缸與混凝土缸的支持連接件。水箱上部有蓋，打開窗蓋可以加水并清洗水箱內(nèi)部。水箱上還有一個水標尺，用來觀察水位，水箱底部有放水口。在泵送機構(gòu)工作時水在混凝土缸后部隨著橡膠活塞來回流動，所起的作用是：①清洗作用。清洗混凝土缸壁上每次泵送后殘存的灰漿，以減少混凝土缸及橡膠活塞的磨損；②隔離作用。防止主油缸泄漏出來的液壓油進入混凝土中而影響混凝土的質(zhì)量；③冷卻潤滑作用。冷卻潤滑混凝土缸橡膠活塞、活塞桿及活塞桿密封部位。

在濕式混凝土噴射機中，混凝土輸送泵的工作方式是通過壓力油推動活塞，再通過活塞桿推動混凝土缸中的工作活塞來實現(xiàn)壓送混凝土的過程。液壓活塞式混凝土泵分為單缸式和雙缸式兩種，雙缸式在機構(gòu)方面雖較單缸式復(fù)雜，但因為是兩個缸交替工作，故其輸送方式比較連續(xù)、平穩(wěn)、生產(chǎn)率高。因此，大部分混凝土泵都采用雙缸式。混凝土缸活塞分別與主油缸活塞桿相連，在主油缸壓力油的作用下，做往復(fù)運動；一缸前進，分配閥一端接出料口，分配閥的另一端通過花鍵與擺臂相連，在擺動油缸的作用下，可以左右擺動。

2 泵送系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)

混凝土泵送回路由油箱、主油泵及排量調(diào)節(jié)閥、主安全閥、順序閥、減壓閥、儲能器、各種液壓換向閥以及閉合回路等組成。泵送控制系統(tǒng)由主電機驅(qū)動一個通軸式軸向柱塞泵，通過液壓泵驅(qū)動泵送系統(tǒng)中的兩個液壓缸交替工作。

泵送回路的具體組成及元件功能如下：①油箱。該油箱內(nèi)置蛇形水冷管，對液壓油進行水冷，出來的水進入加濕攪拌系統(tǒng)冷卻效果好；②吸油濾油器。該濾油器過濾精度100μm，為自封式，因而清洗或更換濾芯時，油液不會從郵箱內(nèi)流出；③主油泵。由二個泵組合而成。它們分別為軸向柱塞泵及齒輪泵。這二個泵分別為主油缸、分配油缸提供動力。主油泵為軸向柱塞泵，該泵帶有恒功率控制裝置。在恒功率區(qū)域內(nèi)，當砼管路中壓力升高時，主泵斜盤傾角會自動減小，功率保證為恒定值，因而電機不至于超載，功率利用率高。當泵送油壓超過25MPa時，壓力截流裝置使主油泵斜盤回到中位，主油泵排量為零，泵送作業(yè)停止；④電磁換向閥。電磁換向閥與主溢流閥組合在一閥板上。主電磁換向閥用來改變兩個推動油缸的運動方向。該閥為三位四通電液換向閥，主閥中位為M型機能，因而主泵壓力油在中位可以卸荷。該閥帶有手動應(yīng)急操作器，在電磁鐵不通的情況下，可先導(dǎo)閥芯進行操作。主溢流閥為先導(dǎo)型，保護回路系統(tǒng)安全，起安全閥作用，安全壓力設(shè)定值為25MPa。這個閥塊上的溢流閥手柄用于調(diào)節(jié)主泵壓力即主油缸壓力。當泵送壓力達到25MPa時會使整個泵送機構(gòu)停止工作，起到保護系統(tǒng)的作用。⑤推動油缸。推動油缸兩個油缸分別前后運動導(dǎo)致兩個砼缸吸料和泵送。主油缸活塞行程終點裝有單向閥，當活塞運行到終點前，單向閥將活塞前后兩腔溝通，即可防止撞缸，又可對油缸封閉腔進行補油。

3 結(jié)語

本款設(shè)計升級了泵送系統(tǒng)，采用三聯(lián)柱塞泵為液壓系統(tǒng)供壓，使用開式液壓系統(tǒng)，滿足了濕噴機在不同的工況下的功率匹配，提高了噴射效率；實現(xiàn)了混凝土泵的井下小型化應(yīng)用，采用了雙螺旋加濕攪拌輸送來制備混凝土，實現(xiàn)了混凝土的遠距離輸送和噴射，大大降低了機組旁和作業(yè)面的粉塵濃度，實現(xiàn)了噴漿過程的智能化操作。

[1]章平誼本質(zhì)安全型設(shè)備外部電路連接裝置的防爆要求[J].防爆電機，2014，49（1）：31-35.

朱愛香（1989-），山東菏澤人，主要研究方向：機械設(shè)計，液壓傳動等。