一种具有压力流量实时监测与分析的智能注浆泵

技术领域

本发明涉及注浆泵技术领域，具体涉及一种具有压力流量实时监测与分析的智能注浆泵。

背景技术

随着煤炭资源及金属矿的不断开采，煤矿及金属矿大部分进入深部开采，矿井开采过程中常揭露断层破碎带和含水层。巷道开挖后，原有的围岩弱结构面和裂隙进一步开展，尤其是巷道围岩深部破裂发育，给巷道支护带来极大地困难。同时，采矿过程中易发生突水事故，危及矿井安全。为安全采矿，一般都采用注浆加固和堵水技术。注浆泵是注浆施工的关键设备，也是目前常用的设备之一。注浆泵还广泛应用于隧道、水利、地铁等领域。

如图16所示，是单腔往复泵工作原理示意图(原理属于现有技术，百度百科有介绍)，曲轴逆时针旋转，由连杆62、十字头49，带动活塞杆48向左移动，缸体63的腔体的容积突然增大，腔内液体压力降低，在外压力作用下吸入阀打开而排出阀关闭，被输送的液体在压力差的作用下克服吸入阀及进料管口47的阻力进入到腔体内；当曲轴61转动180度以后，活塞向右移动，腔内液体被挤压，压力急剧增加，使得吸入阀关闭而排出阀打开，腔体内液体在压力差的作用下被排送到出料管口46，进入排出管路中去。随着曲轴的不停旋转，泵不断地吸入和排出液体。

上述针对的是单泵的注浆泵；也有设置双泵的注浆泵。对于有些场合，需要同时配置单泵注浆泵和双泵注浆泵，两种泵配合使用，增加配置成本，而且相互切换时需要重新布置管路，比较麻烦。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有压力流量实时监测与分析的智能注浆泵，通过结构优化设计，使得一台注浆泵可以切换单泵或双泵工作模式，满足使用需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有压力流量实时监测与分析的智能注浆泵，包括底座、驱动机构、两个泵体组件，驱动机构、两个泵体组件均设置在底座上；

驱动机构包括电机、传动带、大带轮、带轮轴、主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第一从动轴、第二从动轴；带轮轴、主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第一从动轴、第二从动轴设置在传动箱内，电机位于传动箱的顶部，大带轮通过传动带与电机的输出轮传动，大带轮位于传动箱的外侧；带轮轴与第一从动轴的转动轴线平行，第一从动轴与第二从动轴均为曲轴，第一从动轴与第二从动轴的转动轴线是同轴线设置；

主动齿轮设置在带轮轴上，第一从动齿轮、第二从动齿轮分别设置在第一从动轴、第二从动轴上，主动齿轮与第二从动齿轮啮合传动，第一从动齿轮选择性与主动齿轮啮合传动；

两个泵体组件的结构相同，泵体组件包括缸体、活塞、活塞杆、十字头、连杆，缸体包括水平腔体及竖向腔体，活塞位于水平腔体内，活塞与活塞杆一端连接，活塞杆另一端与十字头连接，十字头与连杆一端连接，连杆另一端与曲轴的曲段铰接；

竖向腔体的下部设有入口阀、进料管口，竖向腔体的上部设有出口阀、出料管口，竖向腔体上还连接有压力变送器、流量计及泄压阀。

进一步地，所述第一从动轴包括U型段及两端的转轴段，转轴段分别与轴承座配合，其中一转轴段为分体式，记为分体转轴，用于安装第一从动齿轮，分体转轴包括固定管、活动轴，第一从动齿轮套设在活动轴上，活动轴插设在固定管中，活动轴与固定管通过沿固定管径向设置的螺栓固定。

进一步地，所述活动轴包括大径段、小径段，大径段的外径大于小径段，大径段为圆柱体，第一从动齿轮套设在该大径段上，小径段由圆柱段和六方段构成，小径段可插入固定管内，螺栓孔设置在六方段上，螺栓孔为盲孔。

进一步地，所述圆柱段与六方段的邻接线形成定位线，指示活动轴的伸出位置；圆柱段与大径段之间形成的台阶形成定位轴肩，对活动轴的缩回位置进行定位，活动轴缩回后则第一从动齿轮与主动齿轮脱离。

进一步地，所述固定管的一侧设有两个螺栓穿孔，对称的另一侧设有两个螺栓穿孔。

进一步地，所述智能注浆泵还包括拉杆，传动箱的一侧的底部设有铰接座，铰接座上设有铰接块，拉杆底部穿过所述铰接块，拉杆底部设有扩颈部，以防止拉杆向上穿出铰接块，拉杆底端为锥尖状，拉杆中部位置设有第一卡块，传动箱侧壁设有第二卡块，第一卡块与第二卡块之间连接有可拆卸的伸缩弹簧。

进一步地，所述铰接块具有穿孔，穿孔由圆孔及一侧的凹槽形成，拉杆侧壁设有弧形凸起，弧形凸起的长度方向沿拉杆长度方向设置，弧形凸起的长度大于铰接块的厚度，弧形凸起用于与所述凹槽配合，正常状态下，拉杆上的弧形凸起位于背对凹槽的一侧，并与铰接块上侧挡止配合；拉杆旋转一定角度后，拉杆上的弧形凸起对准所述凹槽则拉杆可向下移动。

进一步地，所述传动箱与缸体之间有间隔，活塞杆的一段从该间隔中露出，传动箱与缸体之间设有防护罩，防护罩罩设住该活塞杆的露出部分，防护罩由两个罩壳相对设置，每个罩壳是通过螺栓固定，罩壳内设有半油环，半油环内设有毡圈，两个罩壳的半油环相对设置并形成一个环体。

进一步地，所述半油环具有U形槽，半油环的背部通过筋板固定在罩壳内，半油环的上部设有注油半圆管，注油半圆管向上突出罩壳，两个半油环的注油半圆管相贴合设置，并形成注油嘴，注油嘴设有盖帽。

进一步地，所述底座由横竖交叉设置的槽钢拼接成，底座上设有四个轮子，其中一部分的槽钢上设有螺栓孔，用于将智能注浆泵作为模块安装在相应装置上。

本发明的有益效果：

本发明的智能注浆泵，泵的缸体上连接有压力变送器、流量计及泄压阀，压力变送器可以实时监测出料压力，并将压力数据传输给控制器，控制器根据压力条件及时间条件，控制电机的停止。实时监测出口压力变化，监测注浆流量；在注浆压力达到设定压力，持续注浆设定时间后，注浆泵自动打开泄压阀，关停注浆泵，具有自动启停功能。本发明采用第一从动齿轮与主动带轮选择性配合，第二从动齿轮与主动带轮固定配合的方式，通过控制第一从动齿轮是否与主动带轮配合，即可实现是单泵还是双泵工作模式，一机多用，降低采购成本，使用时根据需要灵活调整，只需要调整第一从动齿轮的位置，而不需要对进出料管道进行调整，使用方便。

通过将第一从动轴的其中一个转轴段设置成分体式，可实现第一从动齿轮位置的调节，选择是否与主动齿轮啮合；最终实现是单泵还是双泵的工作模式。并进一步通过设置定位线、定位轴肩，便于快速定位、调节。

附图说明

图1是本发明的智能注浆泵的示意图；

图2是图1基础上去除防护罩后的示意图；

图3是传动箱内部分传动件的组合示意图；

图4是齿轮、传动轴之间的配合关系示意图；

图5是第一从动齿轮与主动齿轮配合的示意图；

图6是第一从动齿轮所在的活动轴插入固定管内的示意图(第一从动齿轮与主动齿轮脱离)；

图7是第一从动齿轮与转轴段的分解示意图()；

图8是泵的工作原理示意图；

图9是拉杆的设置位置及结构示意图；

图10是图9中的局部视图；

图11是拉杆的结构示意图；

图12是图11中的A处示意图；

图13是拉杆旋转角度后与铰接块配合的示意图；

图14是罩壳的剖面示意图；

图15是防护罩的剖面示意图；

图16是背景技术中泵的原理示意图。

图中各标记对应的名称：

1、底座；11、轮子；

20、传动箱；201、第二卡块；21、电机；22、传动带；23、大带轮；24、第一从动轴；241、转轴段；2411、固定管；242、活动轴；2421、大径段；

2422、圆柱段；2423、六方段；2424、螺栓孔；243、螺栓；25、第二从动轴；26、第一从动齿轮；27、第二从动齿轮；28、主动齿轮；29、带轮轴；

31、拉杆；311、锥部；312、弧形凸起；313、第一卡块；314、扩颈部；

32、伸缩弹簧；33、铰接块；34、铰接座；

40、缸体；41、水平腔体；42、竖向腔体；43、泄压阀；44、流量计；45、压力变送器；46、出料管口；47、进料管口；48、活塞杆；49、十字头；

5、防护罩；51、罩壳；52、筋板；53、注油半圆管；54、毡圈；55、半油环；56、盖帽；

61、曲轴；62、连杆；63、缸体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例：

如图1-15所示，一种具有压力流量实时监测与分析的智能注浆泵，包括底座1、驱动机构、两个泵体组件，驱动机构、两个泵体组件均设置在底座1上。底座1由横竖交叉设置的槽钢拼接成，拼接成框架结构。底座1上设有四个轮子11，独立使用时，便于移动。在平地或硬质地面上使用时，轮子11还可以采用现有技术中的。其中一部分的槽钢上设有螺栓孔，用于将智能注浆泵作为模块安装在相应装置上；螺栓孔的数量不做限定，如设置四个或六个等，可以将该模块整体固定在移动平台或升降平台等处。

如图3-5所示，驱动机构包括电机21、传动带22、大带轮23、带轮轴29、主动齿轮28、第一从动齿轮26、第二从动齿轮27、第一从动轴24、第二从动轴25；带轮轴29、主动齿轮28、第一从动齿轮26、第二从动齿轮27、第一从动轴24、第二从动轴25设置在传动箱20内。电机21位于传动箱20的顶部，顶部设有电机21座，利用螺栓固定。具体连接关系如下：

大带轮23通过传动带22与电机21的输出轮传动，大带轮23位于传动箱20的外侧；带轮轴29与第一从动轴24的转动轴线平行，第一从动轴24与第二从动轴25均为曲轴，第一从动轴24与第二从动轴25的转动轴线是同轴线设置。主动齿轮28设置在带轮轴29上，第一从动齿轮26、第二从动齿轮27分别设置在第一从动轴24、第二从动轴25上，主动齿轮28与第二从动齿轮27啮合传动，第一从动齿轮26选择性与主动齿轮28啮合传动。主动齿轮28与带轮轴29的固定方式以及第二从动齿轮27与第一从动轴24的固定方式为现有技术，均不在详述。第一从动齿轮26选择性与主动齿轮28啮合传动，是一种新的安装方式。

如图5-7所示，第一从动轴24包括U型段及两端的转轴段241，转轴段241分别与轴承座转动配合，其中一侧的转轴段为分体式，记为分体转轴，用于安装第一从动齿轮26。第二从动轴25虽然也是曲轴，同样包括U型段及两端的转轴段，但是转轴段与U型段是固定的，不是可相对活动的，其中一侧的转轴段上安装第二从动齿轮27。该分体转轴包括固定管2411、活动轴242，第一从动齿轮26套设在活动轴242上，活动轴242插设在固定管2411中，固定管2411内设有六角孔，活动轴242的除固定管2411以外的部分为实体。活动轴242与固定管2411通过沿固定管2411径向设置的螺栓243固定。通过调整螺栓的固定位置，使得活动轴242可以伸出或缩回，调节第一从动齿轮26的位置，从而实现是否与主动齿轮28啮合传动。

进一步地，活动轴242包括大径段2421、小径段，大径段2421的外径大于小径段，大径段2421为圆柱体，第一从动齿轮26套设在该大径段2421上，小径段由圆柱段2422和六方段2423构成，小径段可插入固定管2411内，螺栓孔2424设置在六方段2423上，螺栓孔2424为盲孔，螺栓孔2424不需要深，以免破坏轴的强度。

圆柱段2422与六方段2423的邻接线形成定位线，指示活动轴242的伸出位置；即当活动轴242向外拉出时，定位线与固定管2411的端面对齐，此时第一从动齿轮26与主动齿轮28啮合。圆柱段2422与大径段2421之间形成的台阶形成定位轴肩，对活动轴242的缩回位置进行定位，活动轴242向固定管2411内插入，至该定位轴肩位置，插入到位，活动轴242缩回后则第一从动齿轮26与主动齿轮28脱离。

固定管2411的一侧设有两个螺栓穿孔，对称的另一侧设有两个螺栓穿孔。也可以在每侧设置一个螺栓穿孔，六方段2423上设置两个螺纹盲孔。能够满足活动轴242处于两种不同位置时，均能通过螺栓固定即可。

以上通过将第一从动轴24的其中一个转轴段241设置成分体式，可实现第一从动齿轮26位置的调节，选择是否与主动齿轮28啮合。最终实现是单泵还是双泵的工作模式。并进一步通过设置定位线、定位轴肩，便于快速调节。

两个泵体组件的结构相同，图8所示，泵体组件包括缸体40、活塞、活塞杆48、十字头49、连杆，缸体40包括水平腔体41及竖向腔体42，活塞位于水平腔体41内，活塞与活塞杆48一端连接，活塞杆48另一端与十字头49连接，十字头49与连杆一端连接，连杆另一端与曲轴的曲段铰接，该曲段也即曲轴的U形段。两个连杆，分别连接第一从动轴24、第二从动轴25。带轮轴29转动时，第一从动轴24、第二从动轴25随之转动，当选择第一从动齿轮26不动作时，则带轮轴29转动，仅通过齿轮传动带22动第二从动轴25转动。

竖向腔体42的下部设有入口阀、进料管口47，竖向腔体42的上部设有出口阀、出料管口46，这部分的原理属于现有技术，至于如何入料或排料的工作原理不再赘述。竖向腔体42上还连接有压力变送器45、流量计44及泄压阀43。泄压阀43，采用现有的泄压球阀。压力变送器45可以实时监测压力，并将压力数据传动给控制器，控制器根据压力条件及时间条件，控制电机21的停止。实时监测出口压力变化，监测注浆流量；在注浆压力达到2.0MPa，(此压力可调)，持续注浆20s(时间可调)后，注浆泵自动打开泄压阀43，关停注浆泵，具有自动启停功能。

如图9-13所示，智能注浆泵还包括拉杆31，传动箱20的一侧的底部设有铰接座34，铰接座34上设有铰接块33，铰接块33通过转销铰接在铰接座34上，铰接块33受力可旋转。拉杆31底部穿过铰接块33，拉杆31底部设有扩颈部314，以防止拉杆31向上穿出铰接块33，拉杆31的主体为圆杆，顶部设有横杆式的握把，扩颈部314也即使得外径大于拉杆的主体。拉杆31底端为锥尖状，记为锥部311，是为了在需要的时候能够插入软质的地面中。扩颈部314是一个过渡段，由上至下外径逐渐变大、然后又逐渐变小，是一个光滑过渡段，既能保证拉杆31不会从铰接块33处向上脱出，又不影响在需要的时候拉杆31的向下移动，如向土壤或碎矿石层中等处插设。

拉杆31中部位置设有第一卡块313，传动箱20侧壁设有第二卡块201，第一卡块313与第二卡块201之间连接有可拆卸的伸缩弹簧32。第一卡块313、第二卡块201均具有通孔，供卡扣连接，伸缩弹簧32的两端分别连接一个卡扣，卡扣也可称为锁扣，为现有技术的扣件，用手指按压卡扣打开可以扣入卡块的通孔中，设计卡扣是为了根据需要可将伸缩弹簧32暂时去掉。

铰接块33具有穿孔，穿孔由圆孔及一侧的凹槽形成，拉杆31侧壁设有弧形凸起312，弧形凸起312的长度方向沿拉杆31长度方向设置，弧形凸起312的长度大于铰接块33的厚度，整体呈条状。弧形凸起312用于与凹槽配合，凹槽是近似半圆形的，与弧形凸起312外周适配。正常状态下，拉杆31上的弧形凸起312位于背对凹槽的一侧，并与铰接块33上侧挡止配合，拉杆31不会向下掉出。当需要时，拆掉伸缩弹簧32的与拉杆31连接的一端，拉杆31旋转一定角度后，拉杆31上的弧形凸起312对准所述凹槽，解除了弧形凸起312底部与铰接块33上侧的限位，则拉杆31可向下移动。注浆泵在矿地上，稍微松软的地面上的使用时，可以调整拉杆31，用力将其向下插入，底部尖端是为了便于插入，此时拉杆31可以起到一定的稳定注浆泵整体的作用，一定程度上缓解使用时的震动。

如图14-15所示，传动箱20与缸体40之间有间隔，活塞杆48的一段从该间隔中露出。注浆泵使用的场合环境不是太别好，活塞杆48表面有需要保持干净、光滑，保证活塞杆48的良好运动顺畅性。在传动箱20与缸体40之间设有防护罩5，防护罩5罩设住该活塞杆48的露出部分。两个泵的两处防护罩5结构及设置相同，防护罩5由两个罩壳51相对设置，每个罩壳51是通过螺栓固定，以其中一个为例：罩壳51内设有半油环55，半油环55内设有毡圈54，两个罩壳51的半油环55相对设置并形成一个环体。

半油环55具有U形槽，半油环55的背部通过筋板52固定在罩壳51内，半油环55的上部设有注油半圆管53，注油半圆管53向上突出罩壳51，两个半油环55的注油半圆管53相贴合设置，并形成注油嘴。可以从注油嘴向油环注射润滑油，或油脂类，向下流入半油环55内。注油嘴设有盖帽56，盖帽56可拆卸，注油时去除，注完后盖上防止灰尘等物质进入，避免堵塞。

毡圈54，是设置在半油环55的U形槽内，一部分突出U形槽，另一部分位于U形槽内，且毡圈54与U形槽的槽底之间还留有空隙，以供注入的润滑油流入，润滑油大部分可以吸附毡圈54上，不至于向下流出半油环55。两个半油环55上的毡圈54，组合一个环体，套设活塞杆48，两者之间稍有点接触，通过毡圈54能够对活塞杆48外周进行润滑，再加上外部的罩体的罩设，能够保证活塞杆48所处环境的良好。

罩壳51通过螺栓固定，连接传动箱20外壁一侧与泵的缸体40部分，同时起到了提高泵工作时的稳定性。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。