雙液同步氣動注漿泵的構思

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

雙液同步氣動注漿泵的構思

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

氣動注漿泵由于吸漿、排漿無法同步運行，造成注漿泵工作周期延長，可能引起漿液凝固，從而影響設備運行的安全性和穩(wěn)定性。將注漿泵內部結構進行改進后，大大提升了注漿泵的工作效率。文章從注漿泵結構、工作原理兩方面進行對比，說明雙液同步注漿泵的改進構思及改進后的效果，改進后氣動注漿泵實現(xiàn)雙液同步，并提高了注漿泵工作效率。

注漿泵；雙液；同步；

我國傳統(tǒng)注漿泵采用雙作用氣缸，利用活塞桿的往返運動帶動柱塞運動，完成吸漿、排漿過程。其中排漿方式為交替式，注雙液漿時，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)境的多邊形及復雜性，工程施工對注漿泵的工作性能要求逐漸提高。根據(jù)傳統(tǒng)注漿泵在施工運行中出現(xiàn)的問題，對氣動注漿泵進行改進升級，以實現(xiàn)雙液同步的目的。

1　改進前注漿泵的結構及工作特點

（1）改進前注漿泵內部結構 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。其中注漿泵兩側為兩部分相同的吸漿、排漿出口及部件，具體結構見圖1。

（2）改進前注漿泵工作原理 注漿泵工作時，柱塞2向左運行時，漿缸2中的吸漿閥處于打開狀態(tài)，而排漿閥處于關閉狀態(tài)，同時漿缸1中排漿閥打開，吸漿閥關閉，完成一次吸漿、排漿工作流程。柱塞1向右運動時，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。兩個吸排漿過程交替進行，完成設備的工作循環(huán)。具體工作原理為：阿伏伽德羅定律：PV=nRT（其中P為壓強，V為氣體體積，n氣體的物質的量，R為常數(shù)，T為溫度）由公式可知，當氣體物質的量、溫度不變時，氣體的壓強與氣體的體積成反比，體積增大時，壓強減小，反之，體積縮小時，壓強增大。

圖1　改進前注漿泵結構圖

圖2　改進后注漿泵的內部機構

當活塞桿2向左運動時，推動柱塞一起向左運動，此時柱塞的運動使?jié){缸2中壓強減小，吸漿單向閥中的鋼球所受到的壓強減小，而與外界連通的壓強不變，這就造成鋼球下部所受到的壓強大于上部所受到的壓強，上下表面所受到的壓力不等，推動鋼球向上運行，打開吸漿排氣閥，完成吸漿過程。同時活塞桿1連同活塞1向左方運動，漿缸1中的壓強增大，而漿缸1中吸排漿單向閥中鋼球外側的壓強不變，對于排漿閥中的鋼球而言，此時下側壓力大于上側壓力，鋼球被頂起，處于打開狀態(tài)，漿液排出。

（3）改進前注漿泵運行狀況評價 由以上工作過程分析可知，改進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進行，始終處于雙方交替進行的狀態(tài)，容易引發(fā)安全事故。首次改進思路定位，將漿缸由兩側轉為同側，以達到縮短吸漿、排漿時長的目的。結合工程生產的實際需要，應對注漿泵進行改進，以實現(xiàn)吸漿、排漿的同時性、連續(xù)性及穩(wěn)定性。

2　改進后的注漿泵的結構及優(yōu)勢

（1）改進后的注漿泵結構 改進后注漿泵結構與之前差異較大，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。改進后的注漿泵，在兩側的漿缸中分別安裝了漿缸活塞，漿液通道設于活塞芯內部，安裝單向閥，漿缸下側單向閥和活塞將

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

（2）改進后注漿泵工作原理 氣缸內氣體壓縮做功，推動氣缸內活塞桿及活塞向左運動，此時，左側為無桿腔漿缸，右側為有桿腔漿缸。吸漿單向閥保持關閉狀態(tài)，處于漿缸左側的漿液在壓力作用下頂開閥門，進入漿缸右側，并從右側的排漿口排出。與此同時，氣缸活塞帶動右側漿缸內的活塞向左側運動，活塞內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閉狀態(tài)。活塞右側漿缸內氣體壓強減小，外側壓強不變，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，漿液通過入口進入右側漿缸內，而漿缸左側漿液則在活塞作用下，通過排漿口排出。

（3）改進后注漿泵優(yōu)勢分析 ①改進后的漿缸在結構上進行了進一步優(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，當單項閥需要閉合時，彈簧一側的漿液壓力與彈簧壓力共同作用在單向閥的閥

（文章題目：雙液同步氣動注漿泵的構思）片上，加強了單向閥的密封性能，同時提升注漿泵的工作效率。②漿缸內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，活塞向做左側運動時，氣缸兩側排漿閥打開，排出漿液，若活塞向右側運動時，氣缸兩側均有排漿口打開保證漿液的及時排除?；钊颠\動時，漿液均可通過氣缸兩側的排漿口排除，而吸漿工作同時進行，這就保障了吸漿、排漿工作的穩(wěn)定性和同步性。

3　結語

改進后的氣動注漿泵，除可以實現(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.氣動注漿泵在鉆探施工中的應用［J］.山東煤炭科技，2014，（11）：181-182.

［2］趙振江，俞冬平.一種簡單的氣動自動換向機構設計［J］.液壓與氣動，2012，（5）：13-14.

［3］馬愛芹.煤礦用系列氣動雙液注漿泵的設計與應用［D］.山東大學，2010.