试验用恒压注浆-供水气动联合伺服控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种试验用恒压注浆-供水气动联合伺服控制系统，包括恒压双液注浆气动伺服控制系统、恒压供水气动伺服控制系统及支架。恒压双液注浆气动伺服控制部分包括储浆腔、备浆腔及气动伺服控制单元，恒压供水气动伺服控制部分包括储水腔、备水腔及气动伺服控制单元，储浆腔、备浆腔及储水腔、备水腔布置在整体构架内，整体构架安放在支架上。试验中可根据试验要求调整浆液配比、注浆压力以及孔隙水压力。配合使用恒压供水气动伺服控制装置，使系统稳定、高效运行，保证了室内注浆试验科学性和严谨性。

【技术实现步骤摘要】
试验用恒压注浆-供水气动联合伺服控制系统
本专利技术涉及一种试验用恒压注浆-供水气动联合伺服控制系统。
技术介绍
矿山、隧道等地下工程建设中，经常发生围岩变形大、涌水量大等问题，甚至会发生突水突泥灾害，造成巨大的人员财产损失。注浆作为一种加固软弱围岩、治理水害的一种有效手段在地下工程灾害治理中得到了越来越广泛的应用。模型试验是研究注浆治理过程中浆液扩散规律及加固机理的重要手段。注浆装置在模型试验中负责输送浆液及浆液的受压注入，是注浆模型试验的重要组成部分。模型试验由于模型架尺寸较小、注浆工艺和注浆参数变化繁复，对注浆装置提出了单、双液注浆可转变、浆液配比灵活调整、注浆压力高且稳定、注浆速率小的要求。目前国内没有专门用于室内注浆模拟试验的注浆装置，注浆模型试验多采用工程用注浆泵，大流量、高压力、无法实时监测并调节注浆参数，与模型试验需要的注浆系统不匹配，严重限制注浆模型试验的开展，进而影响了注浆理论的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种试验用恒压注浆-供水气动联合伺服控制系统。 为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案:一种试验用恒压注浆-供水气动联合伺服控制系统，包括一方形整体构架，所述整体构架中设置有六个圆柱形腔体，每两个相邻且通过控制球阀相连通的圆柱形腔体为一组，三组平行布置，第一组为水泥基材料储浆腔和水泥基材料备浆腔，第二组为化学材料储浆腔和化学材料备浆腔，第三组为储水腔和备水腔；每一组的腔体底部和顶部均通过底板和顶部密封固定，三组圆柱形腔体分别通过管道与缓冲罐连通，缓冲罐经减压阀与高压氮气罐组相通，圆柱形腔体与缓冲罐相连的管道上设置有高精度伺服调节阀；所述水泥基材料储浆腔的顶板偏离中心位置开有与水泥基材料储浆腔相通的第一高压注气孔，且第一高压注气孔中安装有第一矿用快速接头；水泥基材料储浆腔的底板中心处钻设第一阶梯状圆孔，第一阶梯状圆孔上下分为第一过滤孔和第一出浆孔，第一出浆孔中安装有第二矿用快速接头；水泥基材料储浆腔中的顶板和底板的中心位置分别对应固定安装第一密封轴承和第二密封轴承，所述两密封轴承之间固定安装搅拌器。 所述第一过滤孔中设置有第一筛网垫片。 所述搅拌器包括搅拌轴、桨叶和叶轮，搅拌轴焊接交叉分布的桨叶，搅拌轴上部一侧加工钩头楔键，所述叶轮通过钩头楔键固定在搅拌轴上；所述第一高压注气孔位于叶轮侧上方，高压气体推动叶轮旋转。 所述水泥基材料储浆腔侧壁上安置第一机械式水位计和第一精密压力表。 所述水泥基材料备浆腔通过丝扣与第二圆盘状顶板和第二底板连接；所述的第二顶板上偏心位置对称钻设有第二高压注气孔和第一进浆孔，第二高压注气孔和第一进浆孔内分别安置第三、第四矿用快速接头；所述的水泥基材料备浆腔侧壁上安置第二机械式水位计，指示腔内浆液液面高度。 所述水泥基材料储浆腔和水泥基材料备浆腔通过第一圆孔和第二圆孔连通，所述圆孔内分别密封固定第一球阀和第二球阀；所述第一球阀和第二球阀分别通过延伸至所述水泥基材料储浆腔和水泥基材料备浆腔外部的第一手柄和第二手柄控制工作状态。 所述化学材料储浆腔通过丝扣与第三圆盘状顶板和第三底板连接，所述第三顶板中心位置钻设有用于安置矿用第五快速接头的第三高压注气孔；所述第三底板中心位置钻设有第二阶梯状圆孔，第二阶梯状圆孔上半部为第二过滤孔，下半部第二出浆孔；所述第二出浆孔内安置第六矿用快速接头，所述第二过滤孔内安放第二筛网垫片，防止浆液堵塞注浆管路；所述水泥基材料储浆腔侧壁上安置第三机械式水位计和第二精密压力表，指示腔内浆液液面高度和压力值。 所述的化学材料备浆腔通过丝扣与第四圆盘状顶板和第四底板连接，所述第四顶板上偏心钻设对称布置第四高压注气孔和第二进浆孔，第四高压注气孔和第二进浆孔内分别安置第七、第八矿用快速接头；所述化学材料备浆腔侧壁上安置第四机械式水位计，指示腔内浆液液面高度。 所述化学材料储浆腔和化学材料备浆腔通过第三圆孔和第四圆孔连通，第三、第四圆孔内分别密封固定第三球阀和第四球阀；所述第三球阀和第三球阀分别通过延伸至化学材料储浆腔和化学材料备浆腔外部的第三手柄和第四手柄控制工作状态。 所述储水腔通过丝扣方式与第五圆盘状顶板和第五底板连接，所述第五顶板中心位置钻设有用于安置矿用第九快速接头的第五高压注气孔，所述第五底板中心位置钻设有用于安置第十矿用快速接头的出水孔；所述储水腔侧壁上安置第五机械式水位计和第三精密压力表，指示腔内液面高度和压力值。 所述备水腔通过丝扣与第六圆盘状顶板和第六底板连接,所述第六顶板偏心位置对称钻设有第六高压注气孔和进水孔，第六高压注气孔和进水孔中分别安置第十一、第十二矿用快速接头；所述的备水腔侧壁上安置第六机械式水位计，指示腔内液面高度。 所述的储水腔和备水腔通过第五圆孔和第六圆孔连接，第五圆孔和第六圆孔中密封固定第五球阀和第六球阀；所述第五球阀和第六球阀分别通过延伸至储水腔和备水腔外部的第五手柄和第六手柄控制。 所述的高压氮气罐组由3个高压氮气罐并联组成，所述的缓冲罐有三个，其中第一缓冲罐和第二缓冲罐并联后通过第一减压阀与高压氮气罐组连通； 所述第一缓冲罐经第一高精度伺服压力调节阀与水泥基材料储浆腔和水泥基材料备浆腔并联连通； 所述的第二缓冲罐经第二高精度伺服压力调节阀与化学材料储浆腔和化学材料备浆腔并联连通；所述第三缓冲罐通过第二减压阀与高压氮气罐组连通，经第三高精度伺服压力调节阀与储水腔和备水腔并联连通；所述高精度伺服压力调节阀能够保障注浆压力和水压力长期稳定。 所述方形整体构架通过高强螺栓安装于支架上；所述方形整体构架采用酚醛树脂材料加工而成。 本专利技术主体材料采用酚醛树脂材料加工而成，可同时满足无机材料(如水泥基材料)和化学材料(如树脂类材料)注浆需要，提高了注浆系统适用性；本专利技术使用过程中，可根据试验中浆液或水的需求量通过备用腔实时对储存腔补给，保证浆液或水的连续稳定供给。本专利技术采用缓解罐和高精度伺服压力调节阀，有效保证了气体压力供应的稳定性，大大提高了注浆过程或供水过程的可控性。 本专利技术具有以下优点:1、整体框架采用酚醛树脂材料制成，即可以实现无机材料的注浆，也可以用来灌注化学材料；既可以灌注水泥浆等单液浆，也能够注双液浆，功能全面，适用性强。 2、采用储存腔和备用腔联合制式，能够通过阀门调整浆液配比，实现小流量高压注浆，同时也能够适用不同的注浆总量和供水量稳定无间断供给。 3、采用缓解罐和高精度伺服压力调节阀，有效保证了气体压力供应的稳定性，大大提高了注浆过程及供水过程的可控性。 4、针对颗粒状浆液，本专利技术设置了气动搅拌装置，使颗粒状浆液注浆过程中始终处于均匀状态，避免了浆液的沉淀和管路堵塞。 5、该系统结构紧凑、维护方便，提高了注浆或供水的效率以及可靠性，保证了相关试验的顺利开展。 【附图说明】 图1是本专利技术结构示意图；图2是本专利技术俯视图；图3是本专利技术水泥基材料储浆腔及备浆腔侧视图；图4是本专利技术化学材料储浆腔及备浆腔侧视图；图5是本专利技术储水腔及备水腔侧视图；其中，1-1.整体构架、2-1.水泥基材料储浆腔、2-2.水泥基材料备浆腔、2-3.第一圆盘状顶板、2-4.第一底板、2-5.第一高压注本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种试验用恒压注浆‑供水气动联合伺服控制系统，其特征是，包括一方形整体构架，所述整体构架中加工平行布置的三个腔体组，每个腔体组包括两个通过高压球阀控制通断的圆柱形腔体，第一组为水泥基材料储浆腔和水泥基材料备浆腔，第二组为化学材料储浆腔和化学材料备浆腔，第三组为储水腔和备水腔；三组腔体分别通过高精度伺服调节阀与缓冲罐连通，缓冲罐经减压阀与高压氮气罐组相通；所述的圆柱形腔体上、下端口均通过丝扣与顶、底板连接；所述水泥基材料储浆腔顶、底板分别钻设第一高压注气孔及第一阶梯状圆孔，所述第一阶阶梯状圆孔上部为过滤孔，下部为出浆孔；所述的水泥基材料储浆腔顶、底板中心位置均粘固密封轴承，所述的密封轴承之间安装搅拌器。

【技术特征摘要】
1.一种试验用恒压注浆-供水气动联合伺服控制系统，其特征是，包括一方形整体构架，所述整体构架中加工平行布置的三个腔体组，每个腔体组包括两个通过高压球阀控制通断的圆柱形腔体，第一组为水泥基材料储浆腔和水泥基材料备浆腔，第二组为化学材料储浆腔和化学材料备浆腔，第三组为储水腔和备水腔；三组腔体分别通过高精度伺服调节阀与缓冲罐连通，缓冲罐经减压阀与高压氮气罐组相通；所述的圆柱形腔体上、下端口均通过丝扣与顶、底板连接； 所述水泥基材料储浆腔顶、底板分别钻设第一高压注气孔及第一阶梯状圆孔，所述第一阶阶梯状圆孔上部为过滤孔，下部为出浆孔；所述的水泥基材料储浆腔顶、底板中心位置均粘固密封轴承，所述的密封轴承之间安装搅拌器。2.如权利要求1所述的试验用恒压注浆-供水气动联合伺服控制系统，其特征是，所述搅拌器包括搅拌轴、桨叶和叶轮，所述搅拌轴上焊接交叉分布的桨叶，且上部一侧加工钩头楔键；所述叶轮通过钩头楔键固定在搅拌轴上；所述第一高压注气孔位于叶轮侧上方，高压气体推动叶轮旋转； 所述水泥基材料储浆腔侧壁上安置第一机械式水位计和第一精密压力表； 所述水泥基材料备浆腔顶板对称钻设第二高压注气孔和第一进浆孔，侧壁上安置指示腔内浆液液面高度的第二机械式水位计。3.如权利要求1所述的试验用恒压注浆-供水气动联合伺服控制系统，其特征是，所述化学材料储浆腔顶、底板分别钻设第三高压注气孔及第二阶梯状圆孔，所述的第二阶梯状圆孔上部为过滤孔，下部为出浆孔；所述化学材料储浆腔侧壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟杰，魏久传，尹会永，郭建斌，谢道雷，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37