高壓恒流量試驗(yàn)用注漿泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種注漿試驗(yàn)裝置，尤其是一種高壓恒流量試驗(yàn)用注漿栗。
【背景技術(shù)】
[0002]注漿模型試驗(yàn)是注漿理論研究的三大支柱之一，在注漿擴(kuò)散規(guī)律及加固機(jī)理研究方面具有不可替代的作用。室內(nèi)模型試驗(yàn)中注漿栗負(fù)責(zé)漿液輸送，是注漿模型試驗(yàn)的重要組成部分。模型試驗(yàn)由于模型架尺寸較小、注漿工藝和注漿參數(shù)變化繁復(fù)，對(duì)注漿裝置提出了單、雙液注漿可轉(zhuǎn)變、漿液配比靈活調(diào)整、注漿速率小且恒定、注漿壓力變化大的要求。目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有專門(mén)用于室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)的恒流量注漿栗，注漿模型試驗(yàn)多采用工程用注漿栗，大流量、高壓力、無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)注漿參數(shù)，與模型試驗(yàn)需要的注漿系統(tǒng)不匹配;或者利用注射器作為模型試驗(yàn)中的注漿栗，注漿速率不穩(wěn)定，且壓力較低，不能滿足高壓、小流量的注漿試驗(yàn)需要。以上缺陷嚴(yán)重限制注漿模型試驗(yàn)的開(kāi)展，進(jìn)而影響了注漿理論的研究。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高壓恒流量試驗(yàn)用注漿栗，該注漿栗能滿足試驗(yàn)室內(nèi)使用需求，能滿足高壓、小流量、恒流量、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)的注漿試驗(yàn)需要。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0005]一種高壓恒流量試驗(yàn)用注漿栗，包括高壓儲(chǔ)漿罐、推進(jìn)增壓穩(wěn)流系統(tǒng)、內(nèi)置攪拌系統(tǒng)、漿液輸入/輸出系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和底座，推進(jìn)增壓穩(wěn)流系統(tǒng)伸入到高壓儲(chǔ)漿罐中，內(nèi)置攪拌系統(tǒng)位于高壓儲(chǔ)漿罐中，且內(nèi)置攪拌系統(tǒng)一端與處于高壓儲(chǔ)漿罐中的推進(jìn)增壓穩(wěn)流系統(tǒng)相接觸，漿液輸入/輸出系統(tǒng)與高壓儲(chǔ)漿罐連通，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置于漿液輸入/輸出系統(tǒng)上，高壓儲(chǔ)漿罐和推進(jìn)增壓穩(wěn)流系統(tǒng)設(shè)置于底座上；
[0006]所述高壓儲(chǔ)漿罐包括前、后側(cè)板和中部圓筒，前、后側(cè)板固定密封安裝于中部圓筒兩端;前、后側(cè)板外部設(shè)置有能夠包裹前、后側(cè)板外表面及前、后側(cè)板與中部圓筒連接部分的第一、第二密封套，前、后側(cè)板和中部圓筒安裝后的內(nèi)部腔體為壓力腔，中部圓筒周面上沿軸向?qū)ΨQ設(shè)置有兩對(duì)孔，其中一對(duì)為進(jìn)漿孔和排氣孔，另一對(duì)為出漿孔和廢液孔；
[0007]所述推進(jìn)增壓穩(wěn)流系統(tǒng)包括位于壓力腔中的活塞，活塞與推進(jìn)螺桿一端固定連接，推進(jìn)螺桿另一端穿過(guò)設(shè)置于壓力腔前端內(nèi)壁上的滾珠軸承與高壓儲(chǔ)漿罐外部的步進(jìn)電機(jī)連接；
[0008]所述內(nèi)置攪拌系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)裝置、托盤(pán)、增速裝置、攪拌器和控位器，控位器安裝于旋轉(zhuǎn)裝置上，旋轉(zhuǎn)裝置與托盤(pán)一面固定連接，托盤(pán)中設(shè)置有增速裝置，攪拌器一端與增速裝置連接，另一端通過(guò)第二固定軸承與后側(cè)板連接。
[0009]所述前、后側(cè)板均為圓盤(pán)形狀，前側(cè)板的中心處開(kāi)設(shè)有一個(gè)供推進(jìn)螺桿穿過(guò)的中心孔，前、后側(cè)板上與圓心等距的圓周上均勻等距設(shè)置有若干固定孔。
[0010]所述中部圓筒的兩端邊緣留有法蘭，法蘭上與前、后側(cè)板上的固定孔相對(duì)應(yīng)地設(shè)置有法蘭固定孔。
[0011]所述前、后側(cè)板與中部圓筒之間放置有高強(qiáng)橡膠密封圈，起到密封作用，防止壓力腔中氣/液體泄露。
[0012]所述第一、第二密封套均由對(duì)稱的兩個(gè)半圓體組成的圓盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，沿每一個(gè)半圓體的直徑邊斷面看，其形狀為η形，兩個(gè)平行面中的較長(zhǎng)面邊緣中心開(kāi)有拱推進(jìn)螺桿穿過(guò)的半圓孔;另一個(gè)較短面邊緣開(kāi)有與中部圓筒外圓周等直徑的半圓孔。
[0013]所述活塞為圓盤(pán)狀，其圓周面上加工有若干環(huán)圓周面平行設(shè)置的密封槽，密封槽內(nèi)置高強(qiáng)橡膠密封圈，保證活塞與壓力腔之間的密封性;活塞的一個(gè)表面上加工有第一圓盤(pán)狀凹槽，該圓盤(pán)狀凹槽中固定與推進(jìn)螺桿一端固定連接的高強(qiáng)止推軸承;活塞的相對(duì)的另一個(gè)表面上加工有與內(nèi)置攪拌系統(tǒng)相匹配的半球形凹槽。
[0014]所述推進(jìn)螺桿外表面上加工有螺紋，穿過(guò)滾珠軸承后能自由移動(dòng)。
[0015]所述步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力，且與控制器相連，控制器控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0016]所述旋轉(zhuǎn)裝置包括推桿、內(nèi)螺紋鋼管及復(fù)位彈簧，內(nèi)螺紋鋼管是內(nèi)部有光滑螺紋的圓筒狀，推桿為圓柱形，推桿前端按照內(nèi)螺紋鋼管內(nèi)的螺紋形狀焊接兩個(gè)滑移鋼柱;滑移鋼柱起始位置放置在內(nèi)螺紋鋼管的內(nèi)螺紋里;推桿的桿身上加工有四條對(duì)稱分布的光滑溝槽；
[0017]所述復(fù)位彈簧安放在內(nèi)螺紋鋼管內(nèi)部，前端與托盤(pán)相接觸，后端焊接在推桿前緣。
[0018]所述控位器呈內(nèi)孔為兩級(jí)階梯的圓筒狀，外圓周的底部通過(guò)連接件固定在壓力腔內(nèi)壁上;控位器的第一級(jí)內(nèi)孔內(nèi)壁上加工四條對(duì)稱分布的與推桿桿身上光滑溝槽相匹配的導(dǎo)軌，能使推桿通過(guò);控位器的第二級(jí)內(nèi)孔為第二圓盤(pán)狀凹槽，內(nèi)嵌第一固定軸承，內(nèi)螺紋鋼管左端與第一固定軸承連接，右端焊接固定于托盤(pán)中心位置。
[0019]所述托盤(pán)呈圓柱形，右側(cè)面加工成第三圓盤(pán)狀凹槽，第三圓盤(pán)狀凹槽周緣加工有第一齒輪;第三圓盤(pán)狀凹槽內(nèi)部中心位置焊接有一個(gè)中心鍵，中心鍵的周?chē)鶆蚝附佑兴膫€(gè)周緣鍵，以固定增速裝置。
[0020]所述增速裝置包括四個(gè)第二齒輪和一個(gè)第三齒輪，所述的第二齒輪均勻固定在周緣鍵上，第三齒輪通過(guò)中心鍵固定在托盤(pán)上，四個(gè)第二齒輪分別與第一齒輪和第三齒輪相嚙合，第一、第二和第三齒輪共同組成一行星齒輪組。
[0021]所述攪拌器呈圓盤(pán)狀，外周緣上焊接有四個(gè)攪拌桿;攪拌器左側(cè)面通過(guò)鍵與第三齒輪連接，右側(cè)面通過(guò)第二固定軸承與后側(cè)板連接，第二固定軸承固定在后側(cè)板圓心處。
[0022]所述漿液輸入/輸出系統(tǒng)包括進(jìn)漿管、排氣管、出漿管及廢液管，進(jìn)漿管下部通過(guò)絲扣連接進(jìn)漿孔，上部通過(guò)絲扣連接第一高壓閥門(mén)；排氣管下部通過(guò)絲扣連接排氣孔，上部通過(guò)絲扣連接第二高壓閥門(mén)；出漿管下部通過(guò)絲扣連接出漿孔，上部通過(guò)絲扣連接第三高壓閥門(mén)；廢液管下部通過(guò)絲扣連接廢液孔，上部通過(guò)絲扣連接第四高壓閥門(mén)。
[0023]所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括機(jī)械式高精度壓力表，高精度壓力表安裝在出漿管端部，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注漿壓力大小。
[0024]所述底座包括一臺(tái)階狀鋼板，較低一級(jí)臺(tái)階鋼板上焊接等高的第一承載架和第二承載架，較高一級(jí)臺(tái)階鋼板上設(shè)置有直線導(dǎo)軌，第一承載架和第二承載架上端分別固定在中部圓筒的前部和后部，使壓力腔不能移位;直線導(dǎo)軌安裝在步進(jìn)電機(jī)下面，使步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)能夠自由無(wú)障礙移動(dòng)。
[0025]所述步進(jìn)電機(jī)、推進(jìn)螺桿以及壓力腔中心線重合。
[0026]本實(shí)用新型提供的高壓恒流量試驗(yàn)用注漿栗的工作原理如下:
[0027]完成注漿栗安裝、檢查注漿栗密封效果，并與注漿試驗(yàn)系統(tǒng)相連接。開(kāi)打進(jìn)漿管及排氣管，關(guān)閉出漿管與廢液管，通過(guò)進(jìn)漿管向壓力腔內(nèi)注入新配制漿液;壓力腔內(nèi)充滿漿液后，關(guān)閉進(jìn)漿管及排氣管，打開(kāi)出漿管。啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)整步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，此時(shí)推進(jìn)螺桿按照恒定速度前進(jìn)，并帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)沿直線導(dǎo)軌移動(dòng)。活塞推動(dòng)作用下，通過(guò)出漿管單位時(shí)間內(nèi)輸出恒定體積的漿液;在此過(guò)程中，因被注介質(zhì)條件及漿液自身性質(zhì)的改變等綜合阻力因素作用下產(chǎn)生注漿壓力。因此注漿過(guò)程中，注漿速率恒定，注漿壓力隨著阻力能夠不斷增加，即實(shí)現(xiàn)高壓恒流量注漿試驗(yàn)。當(dāng)活塞運(yùn)移至內(nèi)置攪拌系統(tǒng)所在位置，通過(guò)半球形凹槽與推桿接觸后，內(nèi)螺紋鋼管在推桿作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)托盤(pán)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，通過(guò)增速裝置使攪拌器加速轉(zhuǎn)動(dòng)，使注入一定時(shí)間的漿液均勻攪拌，防止?jié){液沉淀。注漿試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉出漿管，逐漸打開(kāi)廢液管釋放壓力腔內(nèi)壓力。步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，增壓穩(wěn)流系統(tǒng)向反方向移動(dòng)，內(nèi)置攪拌系統(tǒng)的推桿在復(fù)位彈簧作用下逐漸恢復(fù)到起始位置。待步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)到初始位置后，打開(kāi)進(jìn)漿管及排氣管，向壓力腔內(nèi)輸入壓力水，清洗壓力腔及注漿栗。
[0028]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了恒定注漿速率下，高壓注漿模型試驗(yàn)的實(shí)施，通過(guò)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，也能夠?qū)嵤┎煌{速率下注漿擴(kuò)散規(guī)律及加固機(jī)理等方面的對(duì)比研究。內(nèi)置攪拌系統(tǒng)安裝在高壓儲(chǔ)漿罐內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)輸出漿液的均勻攪拌;推進(jìn)增壓穩(wěn)流系統(tǒng)以步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源，能夠滿足漿液輸出流量的恒定，并通過(guò)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整完成注漿速率的調(diào)節(jié)。此外，本實(shí)用新型一臺(tái)儀器單獨(dú)使用時(shí)，可實(shí)現(xiàn)水泥漿等單液注漿試驗(yàn);兩臺(tái)儀器同時(shí)使用時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同，實(shí)現(xiàn)不同材料配比的雙液注漿試驗(yàn)，技術(shù)參數(shù)先進(jìn)，多臺(tái)儀器同時(shí)使用時(shí)可保障不同配比雙液注漿試驗(yàn)的實(shí)施。本實(shí)用新型滿足了注漿試驗(yàn)中高注漿壓力、恒定注漿速率的要求，為注漿理論研究提供了強(qiáng)有力支撐。
[0029]本實(shí)用新型的特點(diǎn)為:
[0030]1、真正實(shí)現(xiàn)了高