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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		点击数：	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：
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[2]陈从平，谭宗柒，黄星德等．一种液动注浆泵液压系统设计
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2015年6月化工彳碍J 145
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