CN108591001B - 一种液压驱动的高压注浆泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压驱动的高压注浆泵，设置有进油口P、回油口T、进浆口V和高压出浆口H，包括增压缸和液控换向阀组件，增压缸包括低压缸、低压活塞、左高压柱塞、右高压柱塞、左高压缸和右高压缸，低压缸上设有第一进油流道、第二进油流道、第一控制流道和第二控制流道，低压活塞上开有环形的连通槽；在低压活塞左移到其将第一通流槽完全遮盖位置时，连通槽将第一进油流道和第一控制流道连通控制液控换向阀组件换向，且低压活塞通过密闭的左活塞腔进行制动；在低压活塞右移到其将第二通流槽完全遮盖位置时，连通槽将第二进油流道和第二控制流道连通控制液控换向阀组件换向，且低压活塞通过密闭的右活塞腔进行制动；该高压注浆泵不仅结构简单，而且无需电控控制，且噪音很低。

Description

一种液压驱动的高压注浆泵

技术领域

本发明涉及注浆泵技术领域，特别涉及一种液压驱动的高压注浆泵。

背景技术

当前，在矿山、井巷、隧道的基础建筑工程中，进行各类型地基基础、岩土工程的基坑加固处理及护坡施工、各类型暗挖隧道的加固及防止水、建筑物及构筑物沉降与倾斜的定向抬高及纠偏等施工，都是靠注浆泵实现注浆堵水、壁后充填来实施的，这样不仅提高了施工速度，还提高了施工质量。可是，以前应用的注浆泵，多采用曲柄连杆结构，此种结构的注浆泵结构复杂，体积大，成本高。

近年来，市场上又出现了气动注浆泵和液压注浆泵。气动注浆泵主要是利用压缩空气，推动气缸活塞在气缸中进行往复运动，由气缸活塞带动注浆活塞进行往复运动，实现浆液的吸入、注浆的动作。但现有的气动注浆泵，在井下的压缩空气动力不足情况下，会导致注浆压力受限，所以经常需要单独配备压缩设备及压缩空气管路，增加了注浆封孔的成本，而且传动装置复杂、故障率多，体型臃肿笨重，井下转移困难。液压注浆泵的工作原理是：由液压泵站给液压缸供油，由主液压缸往复运动推动浆液缸，通过吸、排浆阀输送浆液，主液压缸的往复运动需要通过换向机构实现。液压注浆泵广泛应用于煤矿井下堵水加固，但对于煤矿这种特殊的使用环境，由于安全的考虑油缸换向不宜采用电磁阀换向，目前基本采用手动换向阀改造成机控阀，需要设置复杂的连杆机构，且因为液压缸要对机控阀来回拨动，故障率高、噪音大、使用寿命短。

因此，如何针对现有的上述不足和缺陷进行改进，开发出一种结构简单、无需电控控制、使用可靠、寿命长、低噪音的液压驱动注浆泵，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术上的缺陷，提供一种结构简单、无需电控控制、使用可靠、寿命长、低噪音的液压驱动注浆泵。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供了一种液压驱动的高压注浆泵，设置有进油口P、回油口T、进浆口V和高压出浆口H，包括增压缸和液控换向阀组件；

所述增压缸包括低压缸、低压活塞、左高压柱塞、右高压柱塞、左高压缸和右高压缸，所述低压活塞滑动设置在低压缸内并在其左右两端分别形成有左活塞腔和右活塞腔，其左右两端分别与滑动设置在左高压缸内的左高压柱塞和右高压缸内的右高压柱塞相连，所述低压缸上设有第一进油流道、第二进油流道、第一控制流道和第二控制流道，所述第一进油流道和第二进油流道均与进油口P相连通，所述低压缸的左右两端还设有第一通流槽和第二通流槽，所述低压活塞的周面上开有环形的连通槽；在低压活塞左移到其将第一通流槽完全遮盖位置时，所述连通槽将第一进油流道和第一控制流道连通，且低压活塞通过密闭的左活塞腔进行制动；在低压活塞右移到其将第二通流槽完全遮盖位置时，所述连通槽将第二进油流道和第二控制流道连通，且低压活塞通过密闭的右活塞腔进行制动；

所述液控换向阀组件设置有进油流道、回油流道、第一工作油口A、第二工作油口B、第一控制油口X1和第二控制油口X2，所述进油流道和进油口P相连通，所述回油流道和所述回油口T相连通；所述第一工作油口A分成两路，一路通过第一通流槽与左活塞腔相连通，另一路通过第一连通单向阀经左高压缸的右端面与左活塞腔相连通；所述第二工作油口B分成两路，一路通过第二通流槽与右活塞腔相连通，另一路通过第二连通单向阀经右高压缸的左端面后与右活塞腔相连通；所述第一控制油口X1和所述第一控制流道相连通，所述第二控制油口X2和所述第二控制流道相连通；

所述液控换向阀组件包括换向滑阀、第一液控单向阀和第二液控单向阀，所述换向滑阀为二位四通换向阀，所述换向滑阀的进油口和回油口分别与进油流道和回油流道相通，所述换向滑阀的两个工作油口分别与第一工作油口A和第二工作油口B相连通；所述第一液控单向阀设置于换向滑阀的左控制腔与回油流道之间，所述第二液控单向阀设置于换向滑阀的右控制腔与回油流道之间，所述第一控制油口X1与换向滑阀的右控制腔和第一液控单向阀的控制口相连通，所述第二控制油口X2与换向滑阀的左控制腔和第二液控单向阀的控制口相连通；所述换向滑阀的左控制腔还通过第一阻尼孔与第二工作油口B相连通，所述换向滑阀的右控制腔还通过第二阻尼孔与第一工作油口A相连通。

通过上述技术方案，该高压注浆泵工作时，通过低压活塞运动到左右两端完全遮盖住第一通流槽或第二通流槽位置时将第一控制流道或第二控制流道与进油口连通，对液控换向阀组件的第一液控单向阀或第二液控单向阀进行触发，使换向滑阀进行换向，控制低压活塞向相反方向运动，然后再由第一阻尼孔对换向滑阀左控制腔、由第二阻尼孔对换向滑阀右控制腔的压力进行保持，维持换向滑阀可靠的保持在换向位置，因此本发明无需电控控制即可实现对浆液的吸入及增压排出循环，也无需在外部设置电控元器件或者连杆拨动结构，零部件少、结构简单、成本低；另外，因为低压活塞和左右高压柱塞皆为低速直线运动，可以实现长冲程，从而提高有效吸入效率、减少冲次及提高寿命，且低压活塞来回运动一次可实现两次的吸浆及增压排出，无空行程、效率高；另外通过设置第一通流槽和第二通流槽，在低压活塞向左右两端运动到一定位置时将第一通流槽和第二通流槽遮盖，切断油液流出通道，利用完全封闭的左活塞腔和右活塞腔进行制动，可以防止低压活塞与左高压缸和右高压缸的碰撞，因此不会产生撞击噪音。

进一步的技术方案中，所述换向滑阀处于处于左位时，所述进油流道与第二工作油口B相连通，所述第一工作油口A与回油流道相连通；所述换向滑阀处于右位时，所述进油流道与第一工作油口A相连通，所述第二工作油口B与回油流道相连通。

进一步的技术方案中，所述左高压缸和右高压缸分别通过第一出浆单向阀和第二出浆单向阀与高压出浆口H连通，进浆口V分别通过第一进浆单向阀和第二进浆单向阀与左高压缸和右高压缸连通。

进一步的技术方案中，在低压活塞左移到其将第一通流槽完全遮盖位置时，所述低压活塞左端面距离低压缸最左端距离大于20mm；在低压活塞右移到其将第二通流槽完全遮盖位置时，所述低压活塞右端面距离低压缸最右端距离大于20mm。因为低压活塞与低压缸内孔为间隙液密封配合，为了保证在低压活塞已经遮盖住第一通流槽和第二通流槽时，不会因为油液继续从低压活塞与低压缸内孔之间的间隙流出造成低压活塞继续运动而造成制动失败，需要足够的密封长度，所以低压活塞距离两端面的距离至少大于20mm。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

该高压注浆泵工作时，通过低压活塞运动到左右两端完全遮盖住第一通流槽或第二通流槽位置时将第一控制流道或第二控制流道与进油口连通，对液控换向阀组件的第一液控单向阀或第二液控单向阀进行触发，使换向滑阀进行换向，控制低压活塞向相反方向运动，然后再由第一阻尼孔对换向滑阀左控制腔、由第二阻尼孔对换向滑阀右控制腔的压力进行保持，维持换向滑阀可靠的保持在换向位置，因此本发明无需电控控制即可实现对浆液的吸入及增压排出循环，也无需在外部设置电控元器件或者连杆拨动结构，零部件少、结构简单、成本低；另外，因为低压活塞和左右高压柱塞皆为低速直线运动，可以实现长冲程，从而提高有效吸入效率、减少冲次及提高寿命，且低压活塞来回运动一次可实现两次的吸浆及增压排出，无空行程、效率高；另外通过设置第一通流槽和第二通流槽，在低压活塞向左右两端运动到一定位置时将第一通流槽和第二通流槽遮盖，切断油液流出通道，利用完全封闭的左活塞腔和右活塞腔进行制动，可以防止低压活塞与左高压缸和右高压缸的碰撞，因此不会产生撞击噪音。

附图说明

图1为本发明实施例的液压原理图(低压活塞处于中间位置状态)；

图2为本发明实施例的液压原理图(低压活塞由右行转左行状态)；

图3为本发明实施例的液压原理图(低压活塞由左行转右行状态)。

具体实施方式

请参阅图1-3，为本发明优选的一个实施例，本发明提供一种液压驱动的高压注浆泵，设置有进油口P、回油口T、进浆口V、高压出浆口H，其包括增压缸和液控换向阀组件；增压缸包括低压缸4、低压活塞6、左高压柱塞5b、右高压柱塞5a、左高压缸3b和右高压缸3a，低压活塞6滑动设置在低压缸4内并在其左右两端分别形成有左活塞腔4b和右活塞腔4a，其左右两端分别与滑动设置在左高压缸3b内的左高压柱塞5b和右高压缸3a内的右高压柱塞5a相连，低压缸4上设有第一进油流道10、第二进油流道8、第一控制流道11和第二控制流道9，所述第一进油流道10和第二进油流道8均与进油口P相连通，低压缸4的左右两端还设有第一通流槽4d和第二通流槽4c，低压活塞6的周面上开有环形的连通槽7；在低压活塞6左移到其将第一通流槽4d完全遮盖位置时，所述连通槽7将第一进油流道10和第一控制流道11连通，且低压活塞6通过密闭的左活塞腔4b进行制动；在低压活塞6右移到其将第二通流槽4c完全遮盖位置时，所述连通槽7将第二进油流道8和第二控制流道9连通，且低压活塞6通过密闭的右活塞腔4a进行制动。可以理解的是，密闭的左活塞腔4b是指当低压活塞6将第一通流槽4d完全遮盖后，左活塞腔4b与第一工作油口A的连通被切断，左活塞腔4b内的油液既不能通过第一通流槽4d回第一工作油口A，也不能通过反向截止的第一连通单向阀15b回第一工作油口A，另外在此位置低压活塞6的左端面肯定与低压缸4的最左端还要有一定的距离才能形成容腔(左活塞腔4b)；同理密闭的右活塞腔4a是指当低压活塞6将第二通流槽4c完全遮盖后，右活塞腔4a与第二工作油口B的连通被切断，右活塞腔4a内的油液既不能通过第二通流槽4c回第二工作油口B，也不能通过反向截止的第二连通单向阀15a回第二工作油口B，另外在此位置低压活塞6的右端面肯定与低压缸4的最右端还要有一定的距离才能形成容腔(右活塞腔4a)。

液控换向阀组件设置有进油流道16、回油流道17、第一工作油口A、第二工作油口B、第一控制油口X1和第二控制油口X2，进油流道16和进油口P相连通，回油流道17和回油口T相连通；第一工作油口A分成两路，一路通过第一通流槽4d与左活塞腔4b相连通，另一路通过第一连通单向阀15b经左高压缸3b的右端面与左活塞腔4b相连通；第二工作油口B分成两路，一路通过第二通流槽4c与右活塞腔4a相连通，另一路通过第二连通单向阀15a经右高压缸3a的左端面后与右活塞腔4a相连通；第一控制油口X1和第一控制流道11相连通，第二控制油口X2和第二控制流道9相连通。

液控换向阀组件包括换向滑阀13、第一液控单向阀12a和第二液控单向阀12b，换向滑阀13为二位四通换向阀，换向滑阀13的进油口和回油口分别与进油流道16和回油流道17相通，换向滑阀13的两个工作油口分别与第一工作油口A和第二工作油口B相连通；第一液控单向阀12a设置于换向滑阀13的左控制腔13a与回油流道17之间，第二液控单向阀12b设置于换向滑阀13的右控制腔13b与回油流道17之间，第一控制油口X1与换向滑阀13的右控制腔13b和第一液控单向阀12a的控制口相连通，第二控制油口X2与换向滑阀13的左控制腔13a和第二液控单向阀12b的控制口相连通；换向滑阀13的左控制腔13a还通过第一阻尼孔14a与第二工作油口B相连通，换向滑阀的13右控制腔13b还通过第二阻尼孔14b与第一工作油口A相连通。

换向滑阀13处于处于左位时，进油流道16与第二工作油口B相连通，第一工作油口A与回油流道17相连通；换向滑阀13处于右位时，进油流道16与第一工作油口A相连通，第二工作油口B与回油流道17相连通。

左高压缸3b和右高压缸3a分别通过第一出浆单向阀2b和第二出浆单向阀2a与高压出液口H连通，进浆口V分别通过第一进浆单向阀1b和第二进浆单向阀1a与左高压缸3b和右高压缸3a连通。

在低压活塞6左移到其将第一通流槽4d完全遮盖位置时，低压活塞6左端面距离低压缸4最左端距离大于20mm；在低压活塞6右移到其将第二通流槽4c完全遮盖位置时，低压活塞6右端面距离低压缸4最右端距离大于20mm。因为低压活塞6与低压缸4内孔为间隙液密封配合，为了保证在低压活塞6已经遮盖住第一通流槽4d和第二通流槽4c时，不会因为油液继续从低压活塞6与低压缸4内孔之间的间隙流出造成低压活塞6继续运动而造成制动失败，所以低压活塞6距离两端面的距离至少大于20mm。

本发明的工作原理如下：

应用时将本发明的进油口P和液压泵出口相连，回油口T和油箱相连，进浆口V和浆液输入管道相连，高压出浆口H和浆液输出管道相连。假设换向滑阀13初始位置处于左位，如图1所示，则进油流道16和第二工作油口B相连通，第一工作油口A1和回油流道17相连通，一方面油液由进油口P、进油流道16、第二工作油口B后通过第二连通单向阀15a进入右活塞腔4a推动活塞6向左移动，同时浆液液经第二进浆单向阀1a进入右高压缸3a进行充液，左活塞腔4b的油液经第一通流槽4d、第一工作油口A、回油流道17回到油箱，左增压缸3b内的浆液经增压后由第一出浆单向阀2b到达高压出浆口H。当低压活塞6向左运动到将第一通流槽4d完全遮盖时(如图3所示)，左活塞腔4b的油液不能再由第一通流槽4d排出，低压活塞6会在封闭的左活塞腔4b的作用下制动，且第一进油流道10通过连通槽7与第一控制流道11相连通后经第一控制油口X1进入换向滑阀13的右控制腔13b和第一液控单向阀12a的控制口，第一液控单向阀12a开启将左控制腔13a的油液与回油流道17连通，第二液控单向阀12b处于关闭状态，换向滑阀13在左控制腔13b的压力作用下换向到右位；换向滑阀13换向到右位后，进油流道16与第一工作油口A相连通，第二工作油口B与回油流道17相连通，进油口P的油液经进油流道16、第一工作油口A、第一连通单向阀15b进入进入左活塞腔4b(同时，进浆口V的浆液经第一进浆单向阀1b进入左增压缸3b进行充液)推动低压活塞6向右运动，右活塞腔4a内的油液经第二通流槽4c、第二工作油口B、回油流道17后到达回油口T，右高压缸3a内的浆裂液经增压后由第二出浆单向阀2a排出到高压出浆口H。这里需要说明的是，当低压活塞6向右运动后，连通槽7不再将第一进油流道10和第一控制流道11相连通，但是换向滑阀13的右控制腔13b通过第二阻尼孔14b与第一工作油口A相连通继续保持处于压力维持状态，而左控制腔13a通过第一阻尼孔14a与第二工作油口B相连通继续保持低压状态，因此换向滑阀13可以在连通槽7切断第一进油流道和第一控制流道的连通后继续可靠的保持位置。

如图2所示，当低压活塞6向右运动到将第二通流槽4c完全遮盖位置时，右活塞腔4a内的油液不能再由第二通流槽4c排出，低压活塞6会在封闭的右活塞腔4a的作用下制动，且第二进油流道8通过连通槽7与第二控制流道9相连通，进油口P的油液依次经第二进油流道8、通流槽7、第二控制流道9、第二控制油口X2进入换向滑阀13的左控制腔13a和第二液控单向阀12b的控制口，第二液控单向阀12b开启将右控制腔13b的油液与回油流道17连通，第一液控单向阀12a处于关闭状态，换向滑阀13在左控制腔13a的压力作用下换向到左位；换向滑阀13换到左位后，进油流道16与第二工作油口B相连通，第一工作油口A与回油流道17相连通，油液由进油口P、进油流道16、第二工作油口B后通过第二连通单向阀15a进入右活塞腔4a推动活塞6向左移动，同时浆液液经第二进浆单向阀1a进入右高压缸3a进行充液，左活塞腔4b的油液经第一通流槽4d、第一工作油口A、回油流道17回到油箱，左增压缸3b内的浆液经增压后由第一出浆单向阀2b到达高压出浆口H，至此完成循环。同样，这里需要说明的是，当低压活塞6向左运动后，连通槽7切断了第二进油流道8和第二控制流道9的连通，但是左控制腔13a通过第一阻尼孔14a与第二工作油口B相连通继续保持在有压状态，而右控制腔13b通过第二阻尼孔14b与第一工作油口A相连通继续保持在泄压状态，这样换向滑阀13可以继续可靠的保持在换向位置。只要进油口P有油液持续供应，本发明的高压注浆泵就会来回往复运动进行充液、增压排浆的循环过程。

上部所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种液压驱动的高压注浆泵，设置有进油口P、回油口T、进浆口V和高压出浆口H，其特征在于，包括增压缸和液控换向阀组件；

所述增压缸包括低压缸、低压活塞、左高压柱塞、右高压柱塞、左高压缸和右高压缸，所述低压活塞滑动设置在低压缸内并在其左右两端分别形成有左活塞腔和右活塞腔，其左右两端分别与滑动设置在左高压缸内的左高压柱塞和右高压缸内的右高压柱塞相连，所述低压缸上设有第一进油流道、第二进油流道、第一控制流道和第二控制流道，所述第一进油流道和第二进油流道均与进油口P相连通，所述低压缸的左右两端还设有第一通流槽和第二通流槽，所述低压活塞的周面上开有环形的连通槽；在低压活塞左移到其将第一通流槽完全遮盖位置时，所述连通槽将第一进油流道和第一控制流道连通，且低压活塞通过密闭的左活塞腔进行制动；在低压活塞右移到其将第二通流槽完全遮盖位置时，所述连通槽将第二进油流道和第二控制流道连通，且低压活塞通过密闭的右活塞腔进行制动；

所述液控换向阀组件设置有进油流道、回油流道、第一工作油口A、第二工作油口B、第一控制油口X1和第二控制油口X2，所述进油流道和进油口P相连通，所述回油流道和所述回油口T相连通；所述第一工作油口A分成两路，一路通过第一通流槽与左活塞腔相连通，另一路通过第一连通单向阀经左高压缸的右端面与左活塞腔相连通；所述第二工作油口B分成两路，一路通过第二通流槽与右活塞腔相连通，另一路通过第二连通单向阀经右高压缸的左端面后与右活塞腔相连通；所述第一控制油口X1和所述第一控制流道相连通，所述第二控制油口X2和所述第二控制流道相连通；

所述液控换向阀组件包括换向滑阀、第一液控单向阀和第二液控单向阀，所述换向滑阀为二位四通换向阀，所述换向滑阀的进油口和回油口分别与进油流道和回油流道相通，所述换向滑阀的两个工作油口分别与第一工作油口A和第二工作油口B相连通；所述第一液控单向阀设置于换向滑阀的左控制腔与回油流道之间，所述第二液控单向阀设置于换向滑阀的右控制腔与回油流道之间，所述第一控制油口X1与换向滑阀的右控制腔和第一液控单向阀的控制口相连通，所述第二控制油口X2与换向滑阀的左控制腔和第二液控单向阀的控制口相连通；所述换向滑阀的左控制腔还通过第一阻尼孔与第二工作油口B相连通，所述换向滑阀的右控制腔还通过第二阻尼孔与第一工作油口A相连通。

2.根据权利要求1所述的高压注浆泵，其特征在于，所述换向滑阀处于处于左位时，所述进油流道与第二工作油口B相连通，所述第一工作油口A与回油流道相连通；所述换向滑阀处于右位时，所述进油流道与第一工作油口A相连通，所述第二工作油口B与回油流道相连通。

3.根据权利要求1-2任一项所述的高压注浆泵，其特征在于，所述左高压缸和右高压缸分别通过第一出浆单向阀和第二出浆单向阀与高压出浆口H连通，进浆口V分别通过第一进浆单向阀和第二进浆单向阀与左高压缸和右高压缸连通。

4.根据权利要求1所述的高压注浆泵，其特征在于，在低压活塞左移到其将第一通流槽完全遮盖位置时，所述低压活塞左端面距离低压缸最左端距离大于20mm；在低压活塞右移到其将第二通流槽完全遮盖位置时，所述低压活塞右端面距离低压缸最右端距离大于20mm。