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注浆泵安全阀的改进
文档作者:
徐刚
文档来源:
镇江宝城注浆设备有限公司
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更新时间:
2022年04月28日
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注浆泵安全阀的改进 徐刚(镇江宝城注浆设备有限公司,江苏镇江212125) 摘要:注浆泵在各种建筑施工中应用越来越广泛,对其要 求也越来越高。注浆泵中的关键部件——安全阀对注浆泵的 实用性能具有重要影响作用,为了满足各种工作环境的需求, 安全阀的改进工作也在不断进行。文章就两种安全阀的结构 和功能进行了对比说明,希望能对从事这一领域工作的人员提 供一定帮助。 关键词:注浆泵;安全阀;改进 注浆泵是建筑施工过程中常用设备,注浆泵的注浆质量及 安全性能对注浆工程的质量、安全和效率具有决定作用,如水 利工程、隧道施工、建筑施工、桥梁建设、矿井施工、地铁施工等 需要注浆堵水、填充空隙和加固破碎岩层的工程需要注浆泵注 浆施工的地点,更是离不开性能稳定、安全可靠的注浆设备。 随着注浆泵施工地点环境恶劣程度不断增加,对注浆泵的性能 要求也不断提高,尤其是关系到注浆设备使用的关键部件—— 安全阀也在不断改进。 1安全阀改进 1.1安全阀改进前后结构对比 1.1.1改进前安全阀结构组成及特点 改进前安全阀结构如图一,该结构类似于单向阀,主要组 成部件为弹簧、调节螺杆、螺座、阀座、阀芯、阀套等,其中阀座 上的/ML与阀芯的锥面之间是密封的。该结构简单、加工方 便,适合在粘度低、不易凝固的注浆液为介质的环境下作业。 1.1.2改进后安全阀结构组成及特点 改进后的安全阀在结构上和普通的安全阀有较大差异,具 体工艺图可参见图二。新型安全阀组成部件为调节螺钉、压力 表、排气螺钉、三通、爆破膜、阀芯、油液、小阀芯、弹簧等组成。 新型安全阀在密封型式维持原状,但增加了液压倍增系统、爆 破膜和压力表三个功能型系统部件。其中液压倍增系统是在 原有阀芯的基础上增加了小阀芯,利用大小阀芯的面积差,改 变所传递的作用力的大小。其中涉及到的物理原理为,液体可 以传递压强,且不改变压强的大小。根据公式F=pS,其中F为 力,P为压强,S为受力面积。当压强相等时,受力面积的大小决 定了力的大小。由此实现液压倍增的目的。 乒冀一 图一改进前安全阀工艺图图二改进后安全阀工艺图 1.2安全阀改进前后功能对比 1.2.1改进前安全阀工作原理及弊端 弹簧顶针式安全阀保护原理为:注浆泵在排除浆液时,进 入空气室的部分浆液经过阀座小孔作用在阀芯锥面上,形成向 右的作用力,而位于阀芯右边的弹簧经过调节螺旋杆压缩作 用,对阀芯形成向左的作用力,当阀芯所受到的向右的力较大 时,就会右移,安全阀打开,排除多于浆液传达预警信息,同时 也起到泄压作用,形成过载保护。 若注浆介质为高粘度,易凝固的浆液时,如水泥、黄泥等容 易在阀座部位凝固沉淀,影响安全阀内弹簧受力时的形变程度 及形变速度。若发套内死角部位沉积大量浆液,会堵塞泄压口, 安全阀的泄压功能和预警功能无法正常实施。若要解决问题, 需要增大阀芯处密封/ML的直径,但也会造成弹簧直径的增大 和弹簧钢丝的变粗,降低安全阀对注浆泵的保护作用。另一方 面,压力表位于空气室上方,与浆液直接接触,表针指数受注浆压 力影响较大,不易稳定,若压力过大,有可能损坏压力表。 1.2.2改进后安全阀优势 改进后的安全阀工作原理不变,但由于增加了三个功能型 部件,大大提高了安全阀的实用性能,这些实用性能的优势主 要体现在以下三点: 首先,液压倍增系统可解决弹簧承受力和弹簧体积之间的 矛盾。液压倍增系统中的小阀芯与阀芯间的空腔里充满油液, 在注浆泵工作时,浆液对阀芯密封锥面形成向上的作用力的同 时,也对空腔内的油液产生等大的作用力。液体可以传递压 强,油液将浆施加的压强传递阀芯,对小阀芯也产生一定作用 力。由于小阀芯的面积相对于阀芯而言要小得多,因此同等压 强下,作用在小阀芯的压力就会降低很多(可根据压强计算公 式p=F/S推导而得)。根据液压倍增系统工作原理可知,通过调 整阀芯与小阀芯之间的面积差,可将注浆泵排浆压力的大小调 节到弹簧所能承受的作用力范围内。同时,还可以通过此系统 降低排浆液对弹簧的压力,从而改变弹簧的体积,增大弹簧的 形变幅度,提高安全阀的可靠性。 其次,安全阀下端爆破膜的增加解决了由于浆液沉积造成 压力巨变,引起安全事故的问题。在实际施工作业过程中,由 于各种原因,需要注浆泵进行间歇性作业,在停止工作的时间 内,管路中粘度较高的浆液会凝固沉淀,堵塞管路。当再次开 机工作时,由于管路内堵塞造成压力急剧升高,超出注浆泵承 受范围,容易引起安全事故。在安全阀下端增加爆破膜后,在 压力超出额定注浆压力的瞬间,膜片可自动爆破,排除浆液,从 而保护设备,防止安全事故发生。 最后,安全阀上的压力表延长了使用寿命。传统注浆泵内 的压力表直接与浆液接触,而注浆液的压力不稳定,很容易造 成压力表指针在很大范围内波动,若浆液渗透到压力表内反馈 信号油管内,会发生凝固现象,导致压力表失效。而安全阀上 的压力表则利用空腔内油液传导浆液压强产生压力示数,避免 浆液与压力表的直接接触,有效降低压力表由于浆液凝固而损 坏的可能性,大大延长其使用寿命。 2结语 通过对注浆泵安全阀的改进,提高了注浆泵的实用性能, 不仅有效控制注浆液压力变化对注浆泵各部件的损害,还能扩 大注浆泵适用范围,注浆泵可以在低粘度或高粘度注浆液环境 下正常停止或启动。值得注意的是,在改进过程中,要注意油 液的密封性、在加工各种阀芯的外圆面和阀体的内孔时注意精 准度;另外应注意排查空腔内油液中是否含有空气,保证油液 传递压强的准确性。 参考文献: [11张金双,李大男,刘红专等.注浆泵用安全阀的改进【J].煤 矿机械,2002,(6):6卜62. [2]陈从平,谭宗柒,黄星德等.一种液动注浆泵液压系统设计 [J】.液压-9气动,2010,(6):13—14. 2015年6月化工彳碍J 145 万方数据
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