CN101668949A

CN101668949A - 泵压系统

Info

Publication number: CN101668949A
Application number: CN200880012040A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·唐纳德·奥康纳
Original assignee: Stratabolt Pty Ltd
Current assignee: Stratabolt Pty Ltd
Priority date: 2007-04-14
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2028-04-11
Also published as: WO2008126035A1; US20100266421A1; CL2008001039A1; GB0707220D0; CN101668949B; US8951023B2; AU2008238905B2; ZA200906837B; AU2008238905A1

Abstract

本发明提供一种泵压系统，其用于顺次在一个地方以基本上相同的流速泵送多种不同的物料，其中该系统具有多个隔膜泵，其中的每个隔膜泵具有用于接纳从第一和/或第二液压源流出液压液的第一腔室，和用于接纳从多个可泵送物料源中的一个泵送的物料的第二腔室，其中的系统具有用于在所述多个隔膜泵中的每一第一腔室中探测液压液压力的传感器，所述的传感器操作性地连接至液压液源，这样传感器能启动液压液源，当从隔膜泵中的一个泵送停止和从另一个泵送开始时，以保证在多个隔膜泵每个第一腔室中每次的液压液压力相等；并提供一种用于在一个地方以基本上相同的流速泵送多种不同的物料的方法。

Description

泵压系统

技术领域

本发明提供一种泵，用于在一位置上以基本上相同的流速和压力顺次泵送两种不同物料。该泵用于将两种不同物料连续不断地注满胶囊，使这些胶囊的内压基本上均匀一致。

背景技术

树脂胶囊通常用于将锚杆固定在岩壁中用以支撑岩壁，例如在矿山的岩石隧道中。树脂胶囊通常包括易碎膜构成的管状鞘，并具有纵向的隔层将胶囊分成两个隔腔。胶囊的两端用夹子夹住。胶囊中的一个隔腔内充满聚酯树脂和填充剂(通常是石灰石)构成的胶粘剂，另一个隔腔内充满含有聚酯树脂加速剂构成的糊剂，并搀入例如石灰石和水的填充剂。胶囊通常具有12-40毫米的直径和300-3000毫米的长度。

树脂胶囊在″成形-充填-密封″机器设备上连续生产。存在多种这样的机器设备。通常，上述管状鞘形成方式如下：首先将一张膜卷成管状，随着该管状物在机器中行进，连续形成纵向密封和内部隔层。管状物形成后短距离内，通过喷嘴将树脂胶粘剂和加速剂糊剂注入它们各自的隔腔。在后继阶段使用截止夹子将管状物截断，形成一个个单独的胶囊。此类机器产出能力通常为每分钟12-25米的树脂胶囊。

用户的要求是这些胶囊应具有一致的质量、内压和在一致的树脂与活加速剂比例。通过确保以恒定流速和压力由喷嘴注射树脂和加速剂组分来满足这些要求。

在树脂灌注锚固的岩层锚杆支护实践中，通常存在的要求是使用两个树脂凝固时间：在岩层锚杆孔的远端的快速凝固树脂，和在靠近凸缘的慢速凝固树脂，使用快慢结合使锚杆的安装更容易在孔内超过大约1.5米深。

多种方法用来在孔内安放两种凝固时间的树脂。对操作者来说最简单的方法是分别加入单独的胶囊、首先加入的一个或多个第一胶囊包含速凝树脂，后加入的一个或多个胶囊包含慢凝树脂。然而这种方法操作速度慢及易于产生误操作。

一种更好的方法是在同一胶囊中具有速凝和慢凝树脂，该胶囊的一端填充速凝树脂胶粘剂另一端填充慢凝树脂胶粘剂。这样的胶囊被称为双速胶囊并且在澳大利亚大规模地使用并以“TooSpeedie”和“Duospeed”的商品名出售。据信双速胶囊是利用两条并行的速凝和慢凝树脂胶粘剂泵送线并且胶囊成型机在两条泵送线之间切换的方法制造的。可以看出必需保持这两条线的细微平衡实现没有压力或流速波动的切换，并且随着泵的磨损，必需定期对这种平衡进行调节。

通常，使用包含一对隔膜泵的泵压系统填充标准胶囊，因为它产生恒定的流速和压力。类似的系统在US 4543044中已经做了描述。它们通常作为恒流隔膜泵被公知，本说明书中称之为CFD泵。CFD泵的缺点是它较高的原始成本。需要专门定制。由于提供两个并行CFD泵较高的基本投资，CFD泵技术不能容易地应用于双速胶囊的制造。

使用CFD泵的优点是，不同于传统的螺杆泵(例如莫诺(Mono)或莫依诺(Moyno)制造)，它可用于泵送包含粗颗粒填充物的胶粘剂。因此使用传统的螺杆泵制造双速胶囊更为昂贵，因为双速胶带含有更多聚酯树脂和加速剂。此外，虽然螺杆泵更容易利用和比CFD泵便宜，但是它具有这样的限制：转子和定子由于磨损必须定期更换；而且随着组件磨损存在流速和压力偏移，使长期的自动控制变得困难。

作为替代的实现在同一胶囊中两种凝固时间不同的树脂的方法已被发现。该方法与胶囊的成型同步使用加速剂直接注入胶囊长度上的一部分。当在地脚锚杆安装期间胶囊破损和内容物混合时，加速剂混合树脂并从慢到快转化部分树脂。该方法可结合传统的标准胶囊制造方法使用，即通过使用CFD泵并在胶囊中包含粗糙填充剂。虽然生产线的修建相对低廉，但是该方法具有这样的缺点：随着加速剂在胶囊内部移动胶囊的适用期减少；在地脚锚杆孔中加速剂同树脂的混合效率不高，因此加速剂的剂量比在注射前预混合快速树脂胶粘剂高很多；和加速剂通常使用高价物料(二甲基聚甲苯胺)。

因此已经开始寻找生产双速树脂胶囊的改进工艺。

发明内容

根据本发明，提供一种泵压系统，其用于顺次在一个地方以基本上相同的流速泵送多种不同的物料，该系统具有多个隔膜泵，每个隔膜泵都具有用于接纳从第一和/或第二液压源流出液压液的第一腔室，和用于接纳从多个可泵送物料源之一泵送的物料的第二腔室，该系统具有用于在所述多个隔膜泵中的每一第一腔室中探测液压液压力的传感器，所述的传感器操作性地连接至液压液供给源，这样传感器能启动液压液的供给源，确保当从隔膜泵中的一个泵送停止和从另一个泵送开始时，所有隔膜泵的各个第一腔室中的液压液的压力相等。

根据本发明，还提供一种方法，用于在同一处顺次以相同的流速泵送多种不同的物料，该方法包括以下步骤：

(a)提供一种泵压系统，其具有多个隔膜泵，每个隔膜泵具有用于接纳来自第一或第二液压源的液压液的第一腔室，和用于接纳来自多个可泵送物料源的待泵送物料的第二腔室；

(b)用来自第一可泵送物料源的第一可泵送物料充填第一隔膜泵的第二腔室；

(c)将液压液由第一液压液源泵送至第一隔膜泵的第一腔室，使泵压系统在上述位置上提供第一可泵送物料，同时：

(1a)用来自第二可泵送物料源的第二可泵送物料充填第二隔膜泵的第二腔室；

(2a)探测在第一隔膜泵第一腔室中液压液的压力和在第二隔膜泵第一腔室中液压液的压力；

(3a)利用第二液压液源调节第二隔膜泵第一腔室中液压液的压力，使它具有与第一隔膜泵第一腔室中的液压液相等的压力；

(d)停止从第一液压液源向第一隔膜泵第一腔室泵送液压液；

(e)将液压液由第一液压液源泵送至第二隔膜泵的第一腔室，使泵压系统在上述位置上以与第一可泵送物料基本上相同的流速提供第二可泵送物料，同时：

(1b)用来自第一可泵送物料源泵送的第一可泵送物料充填第一隔膜泵的第二腔室；

(2b)探测第一隔膜泵第一腔室中液压液的压力和第二隔膜泵第一腔室中液压液的压力；

(3b)利用第二液压液源调节第一隔膜泵第一腔室中液压液的压力，使它具有与第二隔膜泵第一腔室中的液压液相等的压力；和

(f)停止从第一液压液源向第二隔膜泵第一腔室泵送液压液。

本发明的方法选择性地另外包括步骤

(g)重复步骤(c)至(f)一次或多次。

本发明中使用的液压液源优选地是液压液泵连接至液压液供给源。优选地，第一和第二液压液源包括分别连接至各自液压液供给源的第一和第二液压液泵。优选地，本发明中使用的隔膜泵第一腔室具有连接至液压液供给源的液压液排放口。可泵送物料源优选地是连接至可泵送物料源的泵(例如液压泵或隔膜泵，特别包括压缩空气隔膜泵)。

隔膜泵通常具有壳体，该壳体通过活动的隔膜分成用于液压液的第一可变容积腔室和用于可泵送物料的第二可变容积腔室。第一腔室具有液压液进口，第二腔室具有可泵送物料出口。向第一腔室提供液压液引起隔膜向第二腔室的方向上运动，这样可泵送材物料由第二腔室的出口被泵出。

根据本发明的系统优选地具有两个隔膜泵，每个隔膜泵连接至不同来源的可泵送物料。该系统优选地被设置为连续运转。更优选地，该系统具有控制器，该控制器用来命令一个泵从它的第二腔室释放可泵送物料，同时控制用不同的可泵送物料充填其它泵的第二腔室。

附图说明

本发明通过参照下述实施例用附图中数字的方式进行说明，附图显示了根据本发明的泵压系统示意图。

具体实施方式

图中所示的泵压系统1具有第一隔膜泵5、第二隔膜泵50、可编程逻辑控制器(PLC)100和传感器110。图中所示的泵压系统1通过第一物料泵105连接至第一可泵送物料的第一供给源300和通过第二物料泵125连接至第二可泵送物料的第二供给源320。图中所示的泵压系统1还连接至第一液压泵200和第二液压泵250。

第一隔膜泵5具有充满液压液15的第一腔室10、充满第一可泵送物料22的第二腔室20和将第二腔室20与第一腔室10分隔的隔膜30。第一腔室10具有通过阀35连接至第一液压泵200的开口11。第一腔室10的开口11还通过阀40连接至第二液压泵250(或者，第一液压泵5的第一腔室10再设置一个通过阀40连接至第二液压泵250的开口)。第一腔室10还具有传感器开口12和排放口(未示出)。第二腔室20具有通过第一物料阀45连接至第一物料泵105的开口21。使用泵压系统1填充树脂胶囊时，第二腔室20的容积足够大，能够泵送足够多的第一物料以填充树脂胶囊中相应的部分。第二腔室20的开口21还通过排出阀47连接至出口48。出口48可连接至包装机(未示出)，例如用于树脂胶囊的包装机。为了方便起见，排出阀47可以设置在靠近包装机(未示出)的位置上。

第二隔膜泵50具有充满液压液15的第一腔室60、充满第二可泵送物料72的第二腔室70和将第二腔室70与第一腔室60分隔的隔膜80。第一腔室60具有通过阀85连接至第一液压泵200的开口61。第二隔膜泵50的第一腔室60的开口61还通过阀90连接至第二液压泵250(或者，第二液压泵50的第一腔室60再设置一个通过阀90连接至第二液压泵250的开口)。第一腔室60还具有传感器开口62和排泄口(未示出)。第二腔室70具有通过第二物料阀95连接至第二物料泵125的开口71。使用泵压系统1用来填充树脂胶囊时，第二腔室70的容积足够大，能够泵送足够多的第二物料以填充树脂胶囊中相应的部分。第二腔室70的开口71还通过排出阀97连接至出口98。和出口48一样，出口98可连接至包装机(未示出)，例如用于树脂胶囊的包装机。还有，为方便起见，排出阀97可以设置在靠近包装机(未示出)的位置上。

第一物料泵105连接至第一可泵送物料22的供给源300。第二物料泵125连接至第二可泵送物料的供给源320。第一和第二物料泵105、125为常规的压缩空气驱动的隔膜泵。或者，作为替代，物料泵105、125可以是蓄压器驱动的紧密连接的低压隔膜泵，能够满足快速泵送第一和第二可泵送物料的需要。紧密连接是指隔膜泵5、50和物料泵105、125之间具有最小的连接长度。或者，作为另一替代，第一和第二物料泵105、125的功能可能是由第一液压泵200执行。该实施例的优点是PLC 100不需要协调第一和第二物料泵105、125的启动，使PLC 100得以简化。在该实施例中，第一液压泵200连续不断地运行，将液压液提供给第一腔室10、60中的任何一个，并将可泵送物料22、72提供给第二腔室20、70中的任何一个。

第一和第二液压泵200、250连接至液压液15的供给源260。第一和第二隔膜泵5、50的第一腔室10、60的排泄口(未示出)通过排出阀(未示出)连接至液压液15的供应源260。

第二液压泵250是辅助液压泵并且是间歇地运行。或者，作为替换，第二液压泵250包括液压蓄能器并且第二液压泵250是连续运行，为蓄能器增压。这种设置的优点是蓄能器将比第二液压泵250的运行更快速。

传感器110通过传感器开口12、62感测第一和第二隔膜泵5、50的第一腔室10、60中的液压液的压力。传感器110还连接到阀40、90和第二液压泵250(连接关系未示出)。PLC 100通过PLC控制线(未示出)控制阀35、40、45、47、85、90、95、97的操作。PLC 100还连接到传感器110。

在操作中，将可泵送物料充填隔膜泵的第二腔室时需要进行以下程序。隔膜泵5、50的排出阀47、97关闭并且第一物料阀45、95开启。同时，阀35、85、40、90关闭并且排出阀(未示出)开启。然后，各个隔膜泵5、50的各自的第二腔室20、70用通过物料泵105、125填充来自供应源300、320的可泵送物料22、72。

在操作中，在工作周期开始时，第一隔膜泵5的第二腔室20用第一可泵送物料22(可以是例如快速树脂胶粘剂)填满，并且排出阀47开启第一物料阀45关闭，然后第一隔膜泵5将第一可泵送物料22泵送至包装机(未示出)，此时阀35开启、第一腔室10的排出阀(未示出)和阀40关闭、并且第一液压泵正在运行，将液压液15由供应源260泵送至第一隔膜泵5的第一腔室10。

第一可泵送物料22至包装机(未示出)的泵送速度同第一隔膜泵5的第一腔室10中第一液压泵200泵送液压液15至隔膜30下侧的速度相同。第一液压泵不同时泵送任何液压液15至第二隔膜泵50的第一腔室60。

第一隔膜泵5泵送第一可泵送物料22至包装机(未示出)的同时，第二隔膜泵50正在准备。第二隔膜泵50的第二腔室70用通过第二物料泵125再次充填由供给源320提供的第二可泵送物料72(可以为例如慢速树脂胶粘剂)。排出阀97关闭并且第二物料阀95开启。同时第一腔室60的排出阀(未示出)开启，这样当第二可泵送物料72被泵入第二腔室70时液压液15从第一腔室60排入供给源260。

第二腔室70被注满后被传感器110探测到，并致使PLC关闭第二物料阀95和第一腔室60的排出阀(未示出)。传感器110启动第二液压泵250，为第一腔室60再次加压，直到传感器110探测到第一腔室10和60内的压力相等。在该实施例中，第一和第二物料22、72具有相同的粘度，这样在该阶段传感器110探测到的所有第一腔室10、60中的相等压力是完全相同的压力。

对第一和第二物料22、72具有不同粘度的情况，完全相同压力的使用会在出口48、98产生不同的初始流速。为了克服这个问题，可使用两种方案得到相等的压力。第一，在某给定工作周期中，在各隔膜泵5、50泵送可泵送物料22、72时，对各个隔膜泵5、50的第一腔室10、60中的压力值进行测量，并将该压力值储存在PLC 100中。当第一腔室10、60被再次加压以便进行下一个工作周期时，传感器110增加第一腔室10、60中的压力，直到与储存在PLC 100中的由传感器在上一工作周期中测量到的压力值相等。第二，传感器110可以利用一个比率计算出相等压力。该比率可由操作员按理论方法和经验方法设置，理论方法，例如依据第一和第二物料22、72的相对粘度计算出该比率，经验方法，例如基于被封装的第一和第二物料外观，或采用理论方法与经验方法的结合。或者，还可使用闭环控制系统。

当应该停止第一物料22的泵送并且开始第二物料72的泵送时，包装机(未示出)产生信号。为了使泵压系统1能够正常工作，使用可泵送物料22、72填满隔膜泵5、50的第二腔室20、70以及再加压第一腔室10、60所用的时间，将比将足够数量的第一和第二物料22、72泵送至包装机(未示出)所用的时间少。

当接收到上述信号时，PLC 100关闭阀35和排出阀47并开启阀85和排出阀97以便第一液压泵200转为将液压液15泵送至第二隔膜泵50的第一腔室60。然后第二可泵送物料72被泵送至包装机(未示出)。第二隔膜泵50的第一腔室60的预加压和第二物料72的泵送是由同一不间断运行的液压泵200驱动这一事实，确保了由泵送第一物料22向泵送第二物料72的转换过程中，不会发生压力或流速的波动。

当第二隔膜泵50泵送第二可泵送物料72至包装机(未示出)时，第一隔膜泵5正在以类似第二隔膜泵50的方式进行准备，如上所述。通过第一物料泵105将第一隔膜泵5的第二腔室20重新填充来自供给源300的第一可泵送物料22。排出阀47关闭并且第一料阀45开启。同时第一腔室10的排出阀(未示出)开启，这样当第一可泵送物料22被泵入第一腔室10时，液压液15从第一腔室10排入供给源260。

当第二腔室10充满时由传感器110探测到，然后传感器110关闭第一物料阀45。传感器110启动第二液压泵250以再加压第一腔室10直至传感器110探测到第一腔室10和60内的压力相等。

当应该停止第二可泵送物料72的泵送以便再次开始泵送第一可泵送物料22时，包装机(未示出)再次产生信号。这时一个工作周期完成了。如果需要可以重复该工作周期。

本发明允许CFD泵原理用于经济地制造包含双速树脂胶粘剂的树脂胶囊。CFD泵的使用允许双速胶囊使用粗糙的填充剂。最终的胶囊将具有生产成本低、储存特性好和比现有技术更方便使用的的优点。

Claims

1、一种泵压系统，其用于顺次在一位置上以基本上相同的流速顺次泵送多种不同的物料，该系统具有多个隔膜泵，每个隔膜泵都具有用于接纳来自第一和/或第二液压源的液压液的第一腔室，和用于接纳来自多个可泵送物料源之一的待泵送物料的第二腔室，该系统具有用于探测所有所述多个隔膜泵的第一腔室中的液压液的压力的传感器，所述的传感器连接到一个液压液源，使传感器能启动液压液源，确保当隔膜泵之一停止泵送和另一隔膜泵开始泵送时，所述多个隔膜泵中所有第一腔室中的液压液都具有相等的压力。

2、根据权利要求1所述的泵压系统，其中所述的液压液源是连接至液压液供给源的液压液泵。

3、根据权利要求1或2所述的泵压系统，其中的第一和第二液压液源包括各自连接至液压液供给源的第一和第二液压液泵。

4、根据权利要求3所述的泵压系统，其中所述的所有隔膜泵的第一腔室都具有连接至液压液供给源的液压液排放口。

5、根据前述权利要求任何一项所述的泵压系统，其中所述的所有隔膜泵的第一和第二腔室都通过活动的隔膜分隔。

6、根据前述权利要求任何一项所述的泵压系统，具有两个隔膜泵，其中每个隔膜泵在使用时都连接至不同的可泵送物料源。

7、根据前述权利要求任何一项所述的泵压系统，该系统能够连续不断地运转。

8、根据权利要求7所述的泵压系统，其具有控制器，该控制器在使用中控制一个泵从它的第二腔室排出可泵送物料，同时控制用不同的可泵送物料充填另一个泵的第二腔室。

9、根据前述权利要求任何一项所述的泵压系统，其用于泵送具有相同粘度的物料，其中相等的压力是基本上相同的压力。

10、根据权利要求1-8任何一项所述的泵压系统，其用于泵送具有不同的粘度的物料，其中相等的压力是适于以基本上相同的流速泵送物料的压力。

11、一种基本上如本说明书并结合其附图所描述的泵压系统。

12、一种方法，其用于在同一地方顺次以相同的流速泵送多种不同的物料，该方法包括以下步骤：

(d)停止从第一液压液源向第一隔膜泵第一腔室泵送液压液；

(f)停止从第一液压液源向第二隔膜泵第一腔室泵送液压液。

13、根据权利要求12所述的方法，其还包括以下步骤：

(g)重复步骤(c)至(f)一次或多次。

14、根据权利要求12或13所述的方法，其用于泵送具有相同粘度的物料，其中相等的压力是基本上相同的压力。

15、根据权利要求12-14任何一项所述的方法，其用于泵送具有不同的粘度的物料，其中所述相等的压力是适于以基本上相同的流速泵送的物料的压力。

16、一种方法，其基本上根据以上所述，并参照附图中的数字编号。