一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵及其使用方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵及其使用方法。该装置包括：泵身、活塞杆、泵送系统、浆液储存箱、输浆管、出浆管、液压系统和PLC控制系统。PLC控制系统设定注浆压力或注浆速度，将信号传递至液压系统，调节推进油缸控制活塞的往复运动，当活塞向上运动时，上部钢球密封有杆腔，体积减小，实现注浆；将活塞向下运动，下部钢球密封无杆腔，体积减小，实现注浆。本发明专利技术可实现大流量、高压力、高精度的注浆需求，有效的对注浆量、注浆速度实现定量控制和监测，同时往复运动时，在同等速度下实现注浆量的相同，为实现精确控制提供保证；本发明专利技术试验数据易采集，可广泛应用于室内模型试验中。

An intelligent no pulse grouting pump for indoor model test and its usage

The embodiment of the invention provides an intelligent impulse-free grouting pump for indoor model test and the use method thereof. The device comprises a pump body, a piston rod, a pumping system, a slurry storage tank, a slurry delivery pipe, a slurry discharge pipe, a hydraulic system and a PLC control system. The PLC control system sets the grouting pressure or the grouting speed, transmits the signal to the hydraulic system, adjusts the propulsion cylinder to control the reciprocating movement of the piston, when the piston moves upward, the upper steel ball seal has a rod cavity, the volume decreases, realizes the grouting; the piston moves downward, the lower steel ball seal rodless cavity, the volume reduces, realizes the grouting. Pulp. The invention can realize the grouting requirement of large flow rate, high pressure and high precision, effectively realize the quantitative control and monitoring of grouting quantity and grouting speed, and realize the same grouting quantity at the same speed in reciprocating motion, so as to ensure the accurate control; the experimental data of the invention is easy to collect and can be widely used in indoors. Model tests.

【技术实现步骤摘要】
一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵及其使用方法
本专利技术涉及注浆泵
，尤其涉及一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵及其使用方法。
技术介绍
注浆广泛用于各类实际工程中，特别是在盾构掘进的过程中，壁后注浆和二次注浆是非常重要的施工工序。目前国内外隧道建设如火如荼，特别是盾构隧道建设也越来越多，而建设者所面临的施工环境也日趋复杂，类似于越江跨海隧道的建造面临着高水压环境的巨大挑战，在注浆过程中注浆压力、注浆量等因素不能明确，对盾构掘进效率和掘进姿态等影响巨大，急需通过室内试验进行研究探索。室内注浆试验与实际注浆工程相比对注浆泵的要求不同，室内注浆试验更侧重于对试验数据的精确测量和控制；小流量和稳定的注浆压力是数据测量的前提，而目前市场上的注浆泵，普遍具有注浆压力不稳定、无法精确量化控制的问题，难以满足室内模型试验的需求。因此，为了更好的对室内模型试验中注浆过程进行研究，有必要研究一种室内模型试验用的智能无脉冲注浆泵。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵及其使用方法，以解决上述
技术介绍
中的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：本专利技术的一方面，提供了一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵。本专利技术的实施例提供的一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵，其特征在于，该装置包括：泵身、活塞杆、泵送系统、浆液储存箱、推进油缸、液压系统和PLC控制系统，所述泵送系统安装在所述泵身上，所述泵送系统通过所述活塞杆与所述推进油缸连接，所述液压系统置于所述PLC控制系统与所述推进油缸之间，所述浆液储存箱与所述泵送系统连接；所述PLC控制系统控制所述液压系统向所述推进油缸提供动力，让所述推进油缸带动所述活塞杆进行上下往复运动，在所述泵送系统内产生压力变化，从而将所述浆液储存箱内的注浆液提供给所述泵送系统，再从所述泵送系统将注浆液向外送出。优选地，所述装置还包括：输浆管和出浆管；所述输浆管置于所述浆液储存箱和所述泵送系统之间，用于将所述浆液储存箱内的注浆液输送到所述泵送系统；所述出浆管用于连接所述泵送系统并向外引出，将所述泵送系统内的注浆液向外送出。优选地，所述泵送系统包括：钢球、钢球支撑环、进浆口、出浆口、有杆腔和无杆腔；所述进浆口位于所述泵送系统底部的中心位置，所述出浆口置于所述泵送系统的上端边沿，所述有杆腔在所述泵送系统的上部，所述无杆腔在所述泵送系统的下部，所述钢球为两个，分别为钢球1和钢球2，所述钢球支撑环为两个，分别为钢球支撑环1和钢球支撑环2，所述钢球1置于所述有杆腔与所述无杆腔之间的所述钢球支撑环1上，所述钢球2置于所述无杆腔与所述进浆口之间的钢球支撑环2上。优选地，所述钢球，用于在所述活塞杆进行上下往复运动时，对所述有杆腔和所述无杆腔的底部进行密封，当所述活塞杆向上运动时，所述钢球1密封所述有杆腔的底部，当所述活塞杆向下运动时，所述钢球2密封所述无杆腔的底部；所述进浆口，用于安装所述输浆管，将所述泵送系统与所述输浆管进行连接；所述出浆口，用于安装所述出浆管，将所述泵送系统与所述出浆管进行连接；所述有杆腔，用于置放所述活塞杆，并随着所述活塞杆的上下运动改变体积和腔内压力；所述无杆腔，用于连接所述输浆管，并根据所述有杆腔体积和腔内压力的变化而改变体积和腔内压力。优选地，所述活塞杆，从所述推进油缸一直延伸到所述有杆腔的底部；在所述活塞杆的底部设置开口，将所述有杆腔与所述无杆腔之间形成通路进行连通，当所述活塞杆向下运动时，注浆液从所述无杆腔进入所述有杆腔；在所述有杆腔与所述无杆腔之间的通路，通过所述钢球1控制通断。优选地，所述泵送系统还包括：O型圈密封件、耐磨环、导向套、内法兰、YS圈密封件和耐磨生铁件，所述导向套、所述内法兰和所述YS圈密封件置于所述泵送系统的顶部，所述耐磨环和所述耐磨生铁件置于所述有杆腔与所述无杆腔之间；所述O型圈密封件为5个，其中，两个安装于所述泵送系统的顶部，用于分别密封所述导向套与所述泵身的接触处，以及密封所述导向套和所述内法兰的接触处；两个分别位于所述钢球支撑环1和所述钢球支撑环2上，用于密封所述密封钢球支撑环1及其周围连接件，以及密封所述密封钢球支撑环2及其周围连接件；一个位于所述耐磨生铁件与所述活塞杆的底部；所述导向套置于所述泵送系统的底部，与所述内法兰螺纹连接，并与所述泵送系统的外壳进行螺纹连接，所述导向套与所述活塞杆之间还安装防尘圈，用于起到防尘和二次动态密封的作用；所述YS圈密封件置于所述内法兰与所述活塞杆之间，用于在所述活塞杆与所述内法兰之间进行动态密封，密封压力达5Mpa；所述耐磨生铁件置于所述活塞杆底部，在所述耐磨生铁件上下各安装一个所述耐磨环，所述耐磨生铁件用于，在所述耐磨环被磨坏后起到保护所述活塞杆的作用。优选地，所述液压系统还设置伺服阀，所述PLC控制系统将控制信号发送到所述伺服阀，利用所述伺服阀实现对所述推进油缸的控制。优选地，所述PLC控制系统，用于控制和记录所述泵送系统的注浆压力和注浆量，所述PLC控制系统通过向所述液压系统发送控制信号，从而对所述推进油缸进行控制，实现对注浆压力的控制；在所述PLC控制系统的控制作用下，所述泵送系统的注浆压力范围为：0～5Mpa，精度为：0.1Mpa；所述PLC控制系统通过控制所述泵送系统的注浆速度，从而实现对注浆量的控制，所述注浆速度的计算公式为：当活塞杆向上运动时：v注浆＝πv油缸(R12-R02)，(1)当活塞杆向下运动时：v注浆＝πv油缸R02，(2)其中：v注浆为注浆泵的注浆速度，v油缸为油缸的注浆速度，R1为泵送系统的内径，R0为活塞杆的半径；v油缸的值，通过所述PLC控制系统进行设定；为保证注浆的连续性，保持所述活塞杆进行往复运动的v注浆不变，则需要满足：优选地，在所述PLC控制系统的控制作用下，所述推进油缸带动所述活塞杆进行上下往复运动，从而实现注浆的具体运行过程如下：当所述活塞杆向上运动时，所述有杆腔体积迅速减小，所述钢球1被注浆液压住密封，注浆液从所述出浆口挤出，实现注浆，所述无杆腔内的压力减小，所述钢球2被所述进浆口的注浆液挤开，注浆液进入并储存于所述无杆腔内；当所述活塞杆向下运动时，所述钢球2受压力作用对所述无杆腔进行密封，所述无杆腔内的注浆液挤开所述钢球1进入所述有杆腔，并从所述出浆口向外挤出，所述无杆腔内的注浆液也会从所述出浆口挤出，实现注浆。本专利技术的另一方面，提供了一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵的使用方法。本专利技术的实施例提供的一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵的使用方法，其特征在于，包括：组装调试所述注浆泵的各部件，清洗所述注浆泵，并检查所述注浆泵的密封情况；通过所述PLC控制系统控制所述推进油缸，带动所述活塞杆进行空载运动，标定所述泵送系统的注浆压力，减少所述活塞杆与内壁间的摩擦损失影响；将所述活塞杆置于底部，并预先向所述有杆腔注入注浆液直至所述出浆口连续排出，对所述泵送系统进行标定，并将所述出浆管与被注介质相连，根据实际需要在所述PLC控制系统内设定注浆压力和注浆量，实现无脉冲连续注浆。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例通过利用PLC控制系统传递信号给液压系统的伺服阀，从而控制推进油缸带动活塞杆进行上下往复运动，在活塞杆的运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵，其特征在于，该装置包括：泵身、活塞杆、泵送系统、浆液储存箱、推进油缸、液压系统和PLC控制系统，所述泵送系统安装在所述泵身上，所述泵送系统通过所述活塞杆与所述推进油缸连接，所述液压系统置于所述PLC控制系统与所述推进油缸之间，所述浆液储存箱与所述泵送系统连接；所述PLC控制系统控制所述液压系统向所述推进油缸提供动力，让所述推进油缸带动所述活塞杆进行上下往复运动，在所述泵送系统内产生压力变化，从而将所述浆液储存箱内的注浆液提供给所述泵送系统，再从所述泵送系统将注浆液向外送出。

【技术特征摘要】
1.一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵，其特征在于，该装置包括：泵身、活塞杆、泵送系统、浆液储存箱、推进油缸、液压系统和PLC控制系统，所述泵送系统安装在所述泵身上，所述泵送系统通过所述活塞杆与所述推进油缸连接，所述液压系统置于所述PLC控制系统与所述推进油缸之间，所述浆液储存箱与所述泵送系统连接；所述PLC控制系统控制所述液压系统向所述推进油缸提供动力，让所述推进油缸带动所述活塞杆进行上下往复运动，在所述泵送系统内产生压力变化，从而将所述浆液储存箱内的注浆液提供给所述泵送系统，再从所述泵送系统将注浆液向外送出。2.根据权利要求1所述的一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵，其特征在于，所述装置还包括：输浆管和出浆管；所述输浆管置于所述浆液储存箱和所述泵送系统之间，用于将所述浆液储存箱内的注浆液输送到所述泵送系统；所述出浆管用于连接所述泵送系统并向外引出，将所述泵送系统内的注浆液向外送出。3.根据权利要求1或2所述的一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵，其特征在于，所述泵送系统包括：钢球、钢球支撑环、进浆口、出浆口、有杆腔和无杆腔；所述进浆口位于所述泵送系统底部的中心位置，所述出浆口置于所述泵送系统的上端边沿，所述有杆腔在所述泵送系统的上部，所述无杆腔在所述泵送系统的下部，所述钢球为两个，分别为钢球1和钢球2，所述钢球支撑环为两个，分别为钢球支撑环1和钢球支撑环2，所述钢球1置于所述有杆腔与所述无杆腔之间的所述钢球支撑环1上，所述钢球2置于所述无杆腔与所述进浆口之间的钢球支撑环2上。4.根据权利要求3所述的一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵，其特征在于，所述钢球，用于在所述活塞杆进行上下往复运动时，对所述有杆腔和所述无杆腔的底部进行密封，当所述活塞杆向上运动时，所述钢球1密封所述有杆腔的底部，当所述活塞杆向下运动时，所述钢球2密封所述无杆腔的底部；所述进浆口，用于安装所述输浆管，将所述泵送系统与所述输浆管进行连接；所述出浆口，用于安装所述出浆管，将所述泵送系统与所述出浆管进行连接；所述有杆腔，用于置放所述活塞杆，并随着所述活塞杆的上下运动改变体积和腔内压力；所述无杆腔，用于连接所述输浆管，并根据所述有杆腔体积和腔内压力的变化而改变体积和腔内压力。5.根据权利要求3所述的一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵，其特征在于，所述活塞杆，从所述推进油缸一直延伸到所述有杆腔的底部；在所述活塞杆的底部设置开口，将所述有杆腔与所述无杆腔之间形成通路进行连通，当所述活塞杆向下运动时，注浆液从所述无杆腔进入所述有杆腔；在所述有杆腔与所述无杆腔之间的通路，通过所述钢球1控制通断。6.根据权利要求3所述的一种室内模型试验用智能无脉冲注浆泵，其特征在于，所述泵送系统还包括：O型圈密封件、耐磨环、导向套、内法兰、YS圈密封件和耐磨生铁件，所述导向套、所述内法兰和所述YS圈密封件置于所述泵送系统的顶部，所述耐磨环和所述耐磨生铁件置于所述有杆腔与所述无杆腔之间；所述O型圈密封件为5个，其中，两个安装于所述泵送系统的顶部，用于分别密封所述导向套与所述泵身的接触处，以及密封所述导向套和所述内法兰的接触处；两个分别位于所述钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁大军，吴俊，沈翔，李兴高，袁鹏，金大龙，苑兆海，许亚楼，高振峰，陈鹏，王旭阳，金慧，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11