CN108799039B - 一种高粘度不能自流浆体的输送泵装置 - Google Patents

Abstract

一种高粘度不能自流浆体的输送泵装置，包括设置在底盘上的电机、油泵、蓄能器、换向阀、液压缸、料缸、油箱、冷却器和吸排阀组，吸排阀组为两个强制切换吸排阀通过一个三通连接构成，每个强制切换吸排阀由两个强控阀通过U型管连接组成，强控阀包括密封连接的驱动油缸、支撑套筒、上阀体部件、下阀体部件、上阀座、下阀座、动阀块和阀杆，油泵在电机驱动下将油箱中的油抽出，经过换向阀进入双五通阀，后分别同时进入液压缸和驱动油缸，并随着液压缸活塞和驱动油缸活塞的往复运动经双五通阀回流至换向阀，再经冷却器返回到油箱中。本发明能够能泵送超粘稠介质，吸排阀不受压差大小、介质粘度高低影响，与液压缸活塞运行高度同步，方便拆装及运输。

Description

一种高粘度不能自流浆体的输送泵装置

技术领域

本发明涉及一种液压注浆泵，尤其是一种高粘度浆体的输送泵装置，特别适用于井下灭火工程泵送凝胶状防灭火材料。

背景技术

煤矿采空区自燃火灾的预防和治理，需要通过注浆实现对采空区遗煤的冷却降温，并封堵漏风裂隙，同时又要避免注浆管道被封堵。考虑到上述目标及条件限制，灌注的浆体要同时具备高粘度、不自流和不凝固的特点。

上世纪80年代，采煤行业相关科研单位就开发了相应灌浆材料，但在应用工艺上遇到了难题——配置出符合要求的高粘度、不自流的浆体后难以实现有效泵送。

原因在于，普通液压注浆泵的吸排浆通常采用单向阀结构，并采用阀板或钢球作为密封元件，靠压差实现动作功能，可以泵送粘度值在2万mPa.s以下的低粘度洁净介质，而浆体不能自流时的粘度一般在80万mPa.s以上，用普通注浆泵泵送该类浆体则会出现单向阀失效的问题，无法实现泵送要求。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种高粘度不能自流浆体的输送泵装置，能够泵送超粘稠介质；吸排阀不受压差大小、介质粘度高低的影响，与液压缸活塞运行高度同步，通、断动作准确无误；可避免内漏，浆体沉淀小，可以进行远距离输送；无注浆超压风险；方便拆装及运输。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括电机、油泵、液压缸、料缸、油箱、换向阀和吸排阀组，电机与油泵驱动连接，油泵通过换向阀将油箱的高压油输入液压缸，液压缸驱动吸排阀组泵送料缸内的浆体，液压缸的回油再通过换向阀流入油箱，所述的吸排阀组为两个强制切换吸排阀通过一个三通连接构成，三通下端的口为阀组吸料口，每个强制切换吸排阀由两个强控阀通过U型管连接组成；所述的强控阀包括密封连接的驱动油缸、支撑套筒、上阀体部件、下阀体部件、上阀座、下阀座、动阀块和阀杆，驱动油缸通过螺栓与两端的法兰盘Ⅰ、法兰盘Ⅱ连接在一起；上阀体部件焊接在法兰盘Ⅲ上；上阀体部件与下阀体部件通过套有支撑套筒的螺栓与法兰盘Ⅱ连接在一起；阀杆从下阀体部件内自下至上依次穿过上阀座、上阀体部件和法兰盘Ⅱ，上阀座和下阀座位于下阀体部件的内腔中，并分别固定在法兰盘Ⅲ和下阀体部件上，动阀块通过螺纹连接在阀杆的下端并位于上阀座和下阀座之间，阀杆的上端固定在驱动油缸活塞上；在驱动油缸上分别设有上油口和下油口，上、下油口分别与驱动油缸活塞上下方的油腔相通；下阀体部件具有一个与料缸连通的料缸接口和一个下端口；上阀体部件侧部向外伸出一个U型管接口，其下端与下阀体部件的内腔连通，两个强控阀通过U型管接口连通，两个强控阀的下端口之间连通到一个阀组吸料口，形成一个强制切换吸排阀；两个上阀体部件侧边出料接口通过U型管和三通连接，两个强制切换吸排阀U型管接口之间的U型管通过三通连接后整体成为吸排阀组；位于中间的液压缸和其两端的两个料缸相连，构成液压缸料缸总成，液压缸活塞与两个料缸柱塞通过一根柱塞杆连接，液压缸活塞两侧的腔体分别通过进油口和出油口与双五通阀相连；还包括一个双五通阀，所述双五通阀包括阀体，位于阀体内的上油道、下油道呈平行布置且互不相通，上油道的进油孔和下油道的回油孔方向相反且分别位于阀体的两侧，上油道和下油道上各交错布置有五个侧油孔，并且上油道侧油孔与下油道侧油孔之间也交错排列；双五通阀上油道的进油孔连通至换向阀的出油口，其余五个侧油孔分别连通至液压缸的进油口、两个吸排阀组中位于右侧的强控阀的驱动油缸的上油口和位于左侧的强控阀的驱动油缸的下油口；双五通阀下油道的回油孔连通至换向阀的回油口，其余五个侧油孔分别连通至液压缸出油口、两个吸排阀组中位于右侧的强控阀的驱动油缸的下油口和位于左侧的强控阀的驱动油缸的上油口。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的输送泵装置为双料缸、双作用形式，既可泵送单组份介质，又可按1:1泵送双组份介质；高压油驱动的两位三通的强控阀与料缸柱塞同步动作，料缸吸料腔吸料结束的瞬间强制关闭阀组吸料口阻断已吸入料的回流，同步打开该腔的排料口；料缸排料腔排料结束的瞬间强制关闭出料接口阻断已排出料的回流，同步打开该腔的阀组吸料口，实现了无内漏高粘度介质泵送；驱动油缸与料缸共用进、回油路，不受泵送介质进出口压差大小、粘度高低的影响，料缸柱塞和阀运行高度同步，通、断动作准确无误；本发明利用工作介质(浆体、油液)传递压力信号，组成闭环自动调控，无注浆超压风险；另外，本发明方便拆成几个模块分别单独搬运下井，现场组合极为便捷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的立体图，其中，省略了三通。

图2是图1的后视图，其中，省略了三通。

图3是本发明实施例中强控阀的结构示意图。

图4是本发明实施例中吸排阀组与液压缸料缸总成组合的结构示意图。

图5是本发明实施例中吸排阀组、液压缸料缸总成及双五通阀之间的连接工作原理图；其中，省略了三通；双五通阀的上下层结构被抽象表达成一个双五通阀上流道和一个双五通阀下流道；为清晰表达强控阀的内部构造，将料缸接口的方向画为对称了，实际连接时两个料缸接口平行并在阀组吸料口垂直方向上，每个强控阀垂直于图片方向向内连接到料缸上。

图6是本发明实施例中双五通阀的结构示意图。

图1、图2中，1、强制切换吸排阀，2、油箱，3、电机，4、双五通阀，5、油泵，6、蓄能器，7、底盘，8、换向阀(图2)，9、液压缸料缸总成，10、冷却器；

图3～6中，4-1、单向节流阀，4-2、油口接头，11、上油口，12、驱动油缸活塞，13、驱动油缸，13-1、阀杆，13-2、驱动油缸缸体，14、下油口，15、支撑套筒，16、上阀体部件，16-1、密封件，16-2、密封压盖，17、U型管接口，18、上阀座，19、下阀体部件，20、动阀块，21、下阀座，22、下端口，23、料缸接口，24、法兰盘Ⅲ，25、法兰盘Ⅱ，26、法兰盘Ⅰ，27、料缸，27-1、料缸柱塞，28、液压缸，28-1、液压缸进油口，28-2、液压缸出油口，28-3、液压缸活塞，29、阀组吸料口，30、U型管，31、三通，31-1、出料接口，32、强控阀，33、双五通阀上层，34、双五通阀下层，35、上油道，35-1、上油道进油孔，35-2、上油道侧油孔，36、下油道，36-1、下油道回油孔，36-2、下油道侧油孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在图1和图2所示实施例中，一种高粘度不能自流的浆体输送泵装置，包括安装在底盘7上的电机3、油泵5、蓄能器6、换向阀8、液压缸28、料缸27、冷却器10、油箱2和吸排阀组，所述的吸排阀组为两个强制切换吸排阀通过一个三通31连接构成，三通31下端的口为阀组吸料口29，每个强制切换吸排阀由两个强控阀32通过U型管30连接组成；所述的输送泵装置还包括蓄能器6和冷却器10，蓄能器6安装在油泵5的出油口与换向阀8进油口之间，换向阀8安装在蓄能器6和双五通阀4之间，冷却器10则安装在换向阀8的回油口与油箱2之间，双五通阀4安装在液压缸28、吸排阀组的驱动油缸13和换向阀8之间；电机3与油泵5驱动连接，油泵5吸取油箱2内的油并高压输入蓄能器6，而后依次进入换向阀8、双五通阀上层33，由双五通阀上层33流出的高压油同时进入液压缸28和左右吸排阀组的驱动油缸的进油口；液压缸28和左右两个吸排阀组的驱动油缸的回油口→双五通阀下层33→换向阀8的回油口→冷却器10→油箱2。

如图3所示，其中，所述的强控阀32包括密封连接的驱动油缸13、阀杆13-1、支撑套筒15、上阀体部件16、下阀体部件19、上阀座18、下阀座21和动阀块20等；驱动油缸13通过螺栓与两端的法兰盘Ⅰ26、法兰盘Ⅱ25连接在一起；所述上阀体部件16由密封件16-1、上阀体和密封压盖16-2组成，其中上阀体由密封体、弯管和接头焊接在法兰盘Ⅲ24上形成，密封体在弯管上部且中心与法兰盘Ⅲ24中心线同轴，接头在弯管的小头上且中心线与法兰盘Ⅲ中心线垂直，密封件16-1安装在密封体内，上面用密封压盖16-2压紧，对阀杆13-1实施密封；上阀体部件16与下阀体部件19通过套有支撑套筒15的螺栓与法兰盘Ⅱ25连接在一起；阀杆13-1从下阀体部件19内自下至上依次穿过上阀座18、上阀体部件16和法兰盘Ⅱ25，上阀座18和下阀座21位于下阀体部件19的内腔中，并分别固定在法兰盘Ⅲ24和下阀体部件19上，动阀块20通过螺纹连接在阀杆13-1的下端并位于上阀座18和下阀座21之间，阀杆13-1的上端固定在驱动油缸活塞12上；在驱动油缸13上分别设有上油口11和下油口14，上、下油口分别与驱动油缸活塞12上下方的油腔相通；下阀体部件19具有一个与料缸27连通的料缸接口23和一个下端口22；上阀体部件16侧部向外伸出一个U型管接口17，其下端与下阀体部件19的内腔连通，两个强控阀32通过U型管接口17连通，两个强控阀32的下端口22之间连通到一个阀组吸料口29，形成一个强制切换吸排阀；两个上阀体部件16侧边出料接口31-1通过U型管30和三通31连接，两个强制切换吸排阀U型管接口17之间的U型管30通过三通31连接后整体成为吸排阀组。

参见图4，位于中间的液压缸28和其两端的两个料缸27相连，构成液压缸料缸总成9，液压缸活塞28-3与两个料缸柱塞27-1通过一根柱塞杆连接，液压缸活塞28-3两侧的腔体分别通过液压缸进油口28-1和液压缸出油口28-2与双五通阀4相连。

参见图5和6，还包括一个双五通阀4，所述的双五通阀4包括阀体、单向节流阀和油口接头；单向节流阀安装在阀体和油口接头之间，具体是单向节流阀安装在侧油孔处，油口接头安装在单向节流阀的下端，通过调节单向节流阀的开度实现强控阀开闭速度调节；位于阀体内的上油道35、下油道36呈平行布置且互不相通，上油道35的进油孔35-1和下油道36的回油孔36-1方向相反且分别位于阀体的两侧，上油道35和下油道36上各交错布置有五个侧油孔，并且上油道侧油孔35-2与下油道侧油孔36-2之间也交错排列。如图5所示，所述双五通阀4的上油道35的进油孔35-1连通至换向阀8的出油口，其余五个侧油孔分别连通至液压缸进油口28-1、两个吸排阀组中位于右侧的强控阀的驱动油缸的上油口和位于左侧的强控阀的驱动油缸的下油口；双五通阀4的下油道36的回油孔36-1连通至换向阀8的回油口，其余五个侧油孔分别连通至液压缸出油口28-2、两个吸排阀组中位于右侧的强控阀的驱动油缸的下油口和位于左侧的强控阀的驱动油缸的上油口。

参见图3，本实施例输送泵装置的密封手段是：所述液压缸活塞28-3与其缸体之间密封，液压缸28的活塞杆与用于和料缸27连接用的液压法兰之间密封，料缸柱塞27-1与其缸体及用于与液压缸28连接用的料缸法兰之间密封，强控阀32的驱动油缸活塞12与其缸体之间密封，法兰盘Ⅰ26和法兰盘Ⅱ25与驱动油缸缸体13-2之间密封，法兰盘Ⅱ25与阀杆13-1之间密封，上阀体部件16与阀杆13-1之间密封。以上各部位分别采用孔用Yx形密封圈、V型组合密封、斯特封、格莱封等密封形式；24法兰盘Ⅲ24与下阀体部件19之间通过O型橡胶密封圈密封。

本发明实施例的工作原理如下：(前提：构成左侧强制切换吸排阀的两个强控阀1号阀和2号阀，1号阀的上油口和下油口分别用11和12表示，2号阀的上油口和下油口分别用21和22表示，构成右侧强制切换吸排阀的两个强控阀3号阀和4号阀，3号阀的上油口和下油口分别用31和32表示，4号阀的上油口和下油口分别用41和42表示)

如图4、5所示，高压油经双五通阀4的上油道35进入液压缸进油口28-1，推动液压缸活塞28-3从左向右运动时，左、右的料缸27内两个料缸柱塞27-1的左侧空间变大形成负压区，相连的1号阀和3号阀动作后处于上阀位(出浆口关闭、吸浆口打开)，浆体被分别吸入到两个料缸柱塞27-1的左侧料室；同时，两个料缸柱塞27-1的右侧空间变小形成高压区，相连的2号阀和4号阀动作后处于下阀位(出浆口打开、吸浆口关闭)，浆体被分别从两个料缸柱塞27-1的右侧料室高压泵出；当液压缸活塞28-3从右向左运动时，左、右料缸27内两个料缸柱塞27-1的右侧形成负压区，2号阀和4号阀动作后处于上阀位(出浆口关闭、吸浆口打开)，浆体被分别吸入到两个料缸柱塞27-1的右侧料室；同时，两个料缸柱塞27-1的左侧形成高压区，1号阀和3号阀动作后处于下阀位(出浆口打开、吸浆口关闭)，浆体被分别从两个料缸柱塞27-1的左侧料室高压泵出。如此循环往复，随着液压缸活塞28-3不停地往复运动，四个强控阀32与之有机协调动作，从而顺利完成浆体的持续吸、排工作。液压缸活塞28-3的往复运动由双五通阀4上下油道36的进、回油往复变化进行控制，而上油道35进油时下油道36回油，上油道35回油时下油道36进油的往复变化由换向阀8进行控制。

另外，当高压液油从双五通阀上层33进入时，分别同时流向液压缸28左侧的液压缸进油口28-1、1号阀与3号阀的下油口12/32、2号阀与4号阀的上油口21/41，使原液压缸活塞28-3右侧的油从28-2油口回流至双五通阀下层34，再经换向阀8、冷却器10回到油箱2。与此同时，1号阀、3号阀下油口12/32得油带动驱动油缸活塞12向上阀位运动(出浆口关闭、吸浆口打开)，与此同时2号阀、4号阀上油口21/41得油带动驱动油缸活塞12向下阀位运动(出浆口打开、吸浆口关闭)，与此同时1～4号阀驱动油缸活塞12另一侧油腔内的液油分别从上油口11/31和下油口22/42回流至双五通阀下层34，也经换向阀8、冷却器10回到油箱2。当换向阀8完成换向，高压液油从双五通阀下层34进入时，分别同时流向液压缸28右侧的液压缸出油口28-2、1号阀与3号阀的上油口11/31、2号阀与4号阀的下油口22/42，使原液压缸活塞28-3左侧的油从28-1油口回流至双五通阀上层33，再经换向阀8、冷却器10回到油箱2。与此同时，1号阀、3号阀上油口11/31得油带动驱动油缸活塞12向下阀位运动(出浆口打开、吸浆口关闭)，与此同时2号阀、4号阀下油口22/42得油带动驱动油缸活塞12向上阀位运动(出浆口关闭、吸浆口打开)，与此同时1～4号阀的带动驱动油缸活塞12另一侧油腔内的液油分别从下油口12/32和上油口21/41回流至双五通阀上层33，也经换向阀8、冷却器10回到油箱2。

本发明能泵送动力粘度高达近百万mPa·s的超粘稠介质；吸排阀组不受压差大小、介质粘度高低的影响，与液压泵活塞28-3运行高度同步，通、断动作准确无误；由于采用了设计独特的强制切换吸排阀，避免了内漏，浆体沉淀小，可以进行远距离输送；利用工作介质(浆体、油液)传递压力信号，组成闭环自动调控，无注浆超压风险；方便拆成几个模块分别单独搬运下井，现场组合极为便捷。

本发明不仅能泵送动力粘度高达近百万mPa·s的超粘稠介质；还可以用于单液浆、双液浆、黄泥浆等其他化学浆料的输送，适用于高压力、大涌水的注浆封堵工程，以及松散岩层的注浆固结工程。

当本发明配置自动变量高压油泵时，能根据输出端排浆实际压力自动调节泵送流量，从而实现流量、压力无级自动调整；配置手动变量高压油泵时，又可以实现输出端排浆实际压力无级变化下的定流量泵送，从而满足不同工况的特殊要求；由于泵送装置采用设计独特的强制切换吸排阀，上下阀座与动阀块20采用高硬度材料，在高压油驱动下可以轻易挤碎介质中微颗粒，且贴合面经过精磨符合镜面接触，避免了内漏，浆体沉淀小，可以进行远距离输送。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高粘度不能自流浆体的输送泵装置，包括电机(3)、油泵(5)、液压缸(28)、料缸(27)、油箱(2)、换向阀(8)和吸排阀组，电机(3)与油泵(5)驱动连接，油泵(5)通过换向阀(8)将油箱(2)的高压油输入液压缸(28)，液压缸(28)驱动吸排阀组泵送料缸(27)内的浆体，液压缸(28)的回油再通过换向阀(8)流入油箱(2)，其特征是：

所述的吸排阀组为两个强制切换吸排阀通过一个三通(31)连接构成，三通(31)下端的口为阀组吸料口(29)，每个强制切换吸排阀由两个强控阀(32)通过U型管(30)连接组成；

所述的强控阀(32)包括密封连接的驱动油缸(13)、支撑套筒(15)、上阀体部件(16)、下阀体部件(19)、上阀座(18)、下阀座(21)、动阀块(20)和阀杆(13-1)，驱动油缸(13)通过螺栓与两端的法兰盘Ⅰ(26)、法兰盘Ⅱ(25)连接在一起；上阀体部件(16)焊接在法兰盘Ⅲ(24)上；上阀体部件(16)与下阀体部件(19)通过套有支撑套筒(15)的螺栓与法兰盘Ⅱ(25)连接在一起；阀杆(13-1)从下阀体部件(19)内自下至上依次穿过上阀座(18)、上阀体部件(16)和法兰盘Ⅱ(25)，上阀座(18)和下阀座(21)位于下阀体部件(19)的内腔中，并分别固定在法兰盘Ⅲ(24)和下阀体部件(19)上，动阀块(20)通过螺纹连接在阀杆(13-1)的下端并位于上阀座(18)和下阀座(21)之间，阀杆(13-1)的上端固定在驱动油缸活塞(12)上；在驱动油缸(13)上分别设有上油口(11)和下油口(14)，上、下油口分别与驱动油缸活塞(12)上下方的油腔相通；下阀体部件(19)具有一个与料缸(27)连通的料缸接口(23)和一个下端口(22)；上阀体部件(16)侧部向外伸出一个U型管接口(17)，其下端与下阀体部件(19)的内腔连通，两个强控阀(32)通过U型管接口(17)连通，两个强控阀(32)的下端口(22)之间连通到一个阀组吸料口(29)，形成一个强制切换吸排阀；两个上阀体部件(16)侧边出料接口(31-1)通过U型管(30)和三通连接，两个强制切换吸排阀U型管接口(17)之间的U型管(30)通过三通连接后整体成为吸排阀组；

位于中间的液压缸(28)和其两端的两个料缸(27)相连，构成液压缸料缸总成(9)，液压缸活塞(28-3)与两个料缸柱塞(27-1)通过一根柱塞杆连接，液压缸活塞(28-3)两侧的腔体分别通过液压缸进油口(28-1)和液压缸出油口(28-2)与双五通阀(4)相连；

还包括一个双五通阀(4)，所述双五通阀(4)包括阀体，位于阀体内的上油道(35)、下油道(36)呈平行布置且互不相通，上油道(35)的进油孔(35-1)和下油道(36)的回油孔(36-1)方向相反且分别位于阀体的两侧，上油道(35)和下油道(36)上各交错布置有五个侧油孔，并且上油道侧油孔(35-2)与下油道侧油孔(36-2)之间也交错排列；

双五通阀(4)的上油道(35)的进油孔(35-1)连通至换向阀(8)的出油口，其余五个侧油孔分别连通至液压缸进油口(28-1)、两个吸排阀组中位于右侧的强控阀的驱动油缸的上油口和位于左侧的强控阀的驱动油缸的下油口；双五通阀(4)的下油道(36)的回油孔(36-1)连通至换向阀(8)的回油口，其余五个侧油孔分别连通至液压缸出油口(28-2)、两个吸排阀组中位于右侧的强控阀的驱动油缸的下油口和位于左侧的强控阀的驱动油缸的上油口。

2.根据权利要求1所述的一种高粘度不能自流浆体的输送泵装置，其特征是：所述的输送泵装置还包括蓄能器(6)和冷却器(10)，蓄能器(6)安装在油泵(5)的出油口与换向阀(8)的进油口之间，换向阀(8)安装在蓄能器(6)和双五通阀(4)之间，冷却器(10)则安装在换向阀(8)的回油口与油箱(2)之间，双五通阀(4)安装在液压缸(28)、吸排阀组的驱动油缸(13)和换向阀(8)之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种高粘度不能自流浆体的输送泵装置，其特征是：所述的双五通阀(4)还包括单向节流阀和油口接头，单向节流阀安装在阀体的侧油孔和油口接头之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种高粘度不能自流浆体的输送泵装置，其特征是：所述上阀体部件(16)由密封件(16-1)、上阀体和密封压盖(16-2)组成，其中上阀体由密封体、弯管和接头焊接在法兰盘Ⅲ(24)上形成，密封体在弯管上部且中心与法兰盘Ⅲ(24)中心线同轴，接头在弯管的小头上且中心线与法兰盘Ⅲ中心线垂直，密封件(16-1)安装在密封体内，上面用密封压盖(16-2)压紧。

5.根据权利要求1或2所述的一种高粘度不能自流浆体的输送泵装置，其特征是：所述液压缸活塞(28-3)与其缸体之间密封，液压缸(28)的活塞杆与用于和料缸(27)连接用的液压法兰之间密封，料缸柱塞(27-1)与其缸体及用于与液压缸(28)连接用的料缸法兰之间密封，强控阀(32)的驱动油缸活塞(12)与其缸体之间密封，法兰盘Ⅰ(26)和法兰盘Ⅱ(25)与驱动油缸缸体(13-2)之间密封，法兰盘Ⅱ(25)与阀杆(13-1)之间密封，上阀体部件(16)与阀杆(13-1)之间密封。

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