混凝土泵防混凝土倒流的結構分析

1、混凝土的倒流及其影響

所謂“停泵”系指混凝土泵在泵送間歇或完工后清洗工作前停止泵送。在主油缸正常運行停泵時垂直方向配管里的高塌落度混凝土，在其較大的重力作用下通過水平配管及混凝土分配閥倒流返回，返流回壓傳遞到混凝土分配閥倒流返回，返流回壓傳遞到混凝土活塞端面上，而后通過活寒桿又傳遞到進油推缸運動的主缸活塞上，如圖1所示。如無防混凝土倒流結構，則此返流回壓將把混凝土活寒倒推至洗滌室的止動限位擋銷上，同時主缸的活塞在它的作用下也產生回流壓力，并返回至運動的起始點A。

主泵送系統(tǒng)的混凝土泵送狀態(tài)

泵送停止時，主系統(tǒng)的油泵處于卸荷狀態(tài)，混凝土倒流時產生于A缸的較大的回流壓力，對油泵產生較大的有害沖擊，同時有桿腔是封閉連通的，當左缸活塞以停泵時的位置返回至A點時，封閉回路的容積增大，將會發(fā)生如下兩種情形：①在因容積增大而產生的較大負壓作用下，封閉回路內的油液發(fā)生浮化，即油液分子間的距離被拉大，油液中的空氣被分離出來聚結成氣泡。在乳化的同時，外界回路將向封閉回路內滲漏，直至封閉回路的負壓小于所有宇航局封接觸應力為止。結果是以向內滲漏為主，油液乳化為次，致使封閉回路內油液增加。在再次泵送時，主缸除了要克服混凝土泵送阻力檔案室外，還要克服有桿腔內因增多的油液通過封閉回路安全閥或單向閥排出所產生的較大背壓。若上述兩者之和達到主系統(tǒng)的溢流壓力時，則主系統(tǒng)將停止泵磅。②若封閉回路的密封效果較佳時，則回路內油液變化情況是液壓油乳化為主，向內滲漏為次。即封閉回路的負壓很快達到小于所有密封元件最小的接觸應力的狀態(tài)。在再次泵送時，主缸運行到快換向時的這段時間內，乳化態(tài)的油液受壓后恢復到原狀態(tài)，泵送壓力不會增大。繼續(xù)向行程止點運動時；因滲入的極少量多余的油液需完全排出，此時泵送壓力突然增大，也會發(fā)生泵送壓力與背壓之和達到主系統(tǒng)的安全溢流壓力，主系統(tǒng)泵送失敗。

2、防范結構的設計原理及其應用

在主缸的主進出油道上，利用三位四通閥的面能來實現(xiàn)停泵時主缸油路處于卸荷狀態(tài)的主系統(tǒng)油路隔斷。此結構應用于Schwing公司混凝土泵的系列產品中?？刂浦鞲祝幢玫娜凰耐ㄩy采用液控彈簧對中復位的結構，滑閥機能為M型。其工作原理是：停泵的時，液控油壓pk消失。三位四通閥芯在兩邊位移彈簧作用下處于中位，此時閥的出油口處于截止態(tài)，主油壓p則處回油卸荷態(tài)。受倒流閥截止。在某些閉式主泵送系統(tǒng)中，挖控制主缸換向的四通閥也采用圖2所示的三位四通閥結構，但其滑閥機能卻采用“H”型。盡管它滿足閉式回路系統(tǒng)進回油要求，但不能起到防止混凝土倒流的作用。作者認為還不如采用M型機能。既可滿足閉式系統(tǒng)的要求，又可防止混凝土倒流。混凝土倒流防范結構之一

采用梭閥加單向閥混凝土倒流防范結構之二

單向閥人關閉可鎖死混凝土倒流對油缸的產生的回壓。此結構運用于IHI公司及國內同類產品的泵中。其工作原理是：停止泵送時，電磁閥位于圖示的工作位置，混凝土倒流對油缸產生的回壓pk經主缸四通閥后，將梭閥芯推至右位，并流經梭閥、電磁閥后作用在單向閥的彈簧腔上。因單向閥是DF型直角式，可將主缸回壓與正處于卸荷狀態(tài)的主系統(tǒng)隔開。

利用順序閥主芯發(fā)斷主油路。在順序閥順序動作的主系統(tǒng)中，利用順序閥主芯在停泵時的關閉，將主缸進油路與卸荷系統(tǒng)隔開，如圖4。此結構運用于IHI公司及國內同類產品的泵中。其原理是：在目前結構中，單向閥2及其控制油路f是不存在的。停止泵送時，電磁閥3位于圖示的上工作位，先導閥的外控油路與回油路相通，先導閥立即關閉。主閥芯也隨之關閉?；炷恋沽鲗τ透桩a生的回壓被主閥芯截斷。不過因順序閥主芯采用的是錐面凡爾線密封，其進出油口也是成直角的。故在密封錐面上始終存在一使主芯開啟的有效受壓環(huán)形面積，當倒流回壓達到一定值時，施加在受壓環(huán)形面積上的作用力將大于主芯彈簧的彈力而使主芯開啟，倒流回壓溢出回油箱。故此結構的防范混凝土倒流的高度是有限的，須加以改進。改進的原理是：利用外控順序閥外控油咱上電磁閥的多余封堵油道去控制加置在主油路上的單向閥，單閥與f油道所組成的方框。其工作原理是：泵送停止時，電磁閥如圖示的工作位，在來自蓄能器的分配閥保壓回路壓力經此電磁閥、f油道達到單向閥2的彈簧腔，使單向閥關閉。由于彈簧腔受壓面積遠大于密封錐面的有效環(huán)形受壓面積。故加置的單向閥2能有效地將混凝土倒流對油缸產生的回壓截止。混凝土倒流防范結構之三

在插裝閥的主泵送系統(tǒng)中混凝土倒流防范結構之四

依靠插裝閥2自身實現(xiàn)防倒流。通過插裝閥的先導控制閥1對主擄倒流回壓的引用和控制，倒流回壓分別作用于插裝元件的彈簧腔，使主缸回壓與處于卸荷的主系統(tǒng)隔斷。其作用原理實質上與第2、3種結構是一樣的，都是利用倒流回壓或外控壓力反方向將單向閥關死。隔斷主缸倒流回壓。其通過原理模型如圖6所示，圖中p回為混凝土倒流時對主缸產生回壓，S為彈簧腔的有效作用面積，S環(huán)為密封處受p回作用的有效環(huán)形面積。單向閥或插裝元件的回壓密封

3、實際泵送工作中混凝土倒流現(xiàn)象的避免與處理

在已投入使用又無防范倒流結構的混凝土泵中，如遇向垂直方向泵送施工時，可對主系統(tǒng)作特殊的操作來避免發(fā)生混凝土的倒流，即當混凝土分配缸剛剛完成換向后就立即停止泵送。此時垂直方向上混凝土倒流壓力將混凝土活塞緊壓在洗滌的擋銷上。如已發(fā)生混凝土倒流，且確認主缸封閉回路內滲入了油液，則在再次泵送運行一段時間后，打開調整回油路油量的截止閥或可調節(jié)流閥，以排除其內過多的油液，但隨后應立即關閉。