泵送系统及混凝土泵送设备

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种泵送系统及混凝土泵送设备。

背景技术

公知地，混凝土泵送设备中的泵送系统用于将浆状的混凝土从低位输送至高位，该泵送系统主要包括用于输送混凝土的输送管路以及用于为混凝土提供输送动力的动力机构，该动力机构通常由两个油缸交替伸缩而为混凝土提供动力的。在实际输送过程中，容易理解地，两个油缸通过交替伸缩会使得混凝土在输送管路中的压力产生波动，该波动不但产生较大的耗能，且产生噪音及振动，并影响输送管路的使用寿命。

为克服输送混凝土过程中的上述缺陷，现有技术中，在输送管路的一侧引出一个过渡调节缸以及在过渡调节缸的一侧设置一个与过渡调节缸同轴的调节油缸，过渡调节缸中设置有过渡活塞，调节油缸中设置有调节活塞，过渡调节缸与调节活塞之间借由连杆连接，调节油缸中的被调节活塞分隔出的两个腔室分别与外部的液压系统连接。液压系统中的开关阀通过主动的打开或关闭与调节油缸的腔室而主动的削弱压力波动。

然而，液压系统主动控制开关阀的开关频率以及时机与混凝土的压力波动频率以及时机很多情况下很难匹配和对应，这使得在削弱压力波动上变得非常困难以及不稳定。

为能够与混凝土的压力波动的频率以及时机相匹配和对应，专利号为201110177341.2的中国专利公开了一种技术方案，具体地，在该技术方案中，设置一个蓄能器与调节油缸(或气缸)的一个腔室连通，该蓄能器在混凝土压力升高的压力波动时利用蓄能器吸收能量以降低压力升高，而在压力降低的压力波动时利用蓄能器释放能量而对混凝土的压力进行补偿，这种完全基于混凝土的压力波动而被动的吸收释放能量的方式能够实现与混凝土压力波动的频率及时机相匹配和对应的目的。

然而，上述专利所提供的技术方案却存在如下缺陷：

在该专利中指出，将蓄能器的预置压力设置成小于输送混凝土时的工作压力，也就是说，蓄能器在混凝土被输送过程中，蓄能器始终处于打开状态，且针对混凝土的压力波动实时的吸收和释放能量，因而，过渡缸中的活塞以及调节油缸中的调节缸始终随着混凝土的压力波动实时动作，而这会使得泵送系统中动力机构所提供的能量很大一部分被过渡调节缸以及调节油缸、甚至蓄能器消耗，另外，更严重的是，过渡调节缸、调节油缸以及蓄能器中的相关部件会因实时频繁动作而寿命大大降低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种泵送系统及混凝土泵送设备。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：

一种泵送系统，包括用于输送混凝土的输送管路、用于为混凝土的输送提供动力的动力机构、从所述输送管路引出的过渡缸、与所述过渡缸同轴的调节流体缸、分别设置于所述过渡缸以及所述调节流体缸中的过渡活塞和调节活塞、连接所述过渡活塞与调节活塞的连杆，所述泵送系统还包括：

蓄能器，其用于存储和释放流体介质，所述蓄能器具有进口和出口；

中间管路，其包括与所述蓄能器的进口连通的第一支路以及与所述蓄能器的出口连通的第二支路；

阀组件，其包括设置于所述第一支路上的第一单向阀以及设置于所述第二支路上的第二单向阀；所述第一单向阀的出口与所述蓄能器的进口连通，所述第二单向阀的进口与所述蓄能器的出口连通；其中：

使所述第一单向阀在大于第一设定压力时打开，所述第二单向阀在大于第二设定压力时打开。

优选地，所述第一单向阀和第二单向阀均包括：

阀体，其内形成有柱状腔，所述柱状腔的端部形成有进口，所述柱状腔的侧壁形成有出口；

阀芯，其设置于所述柱状腔中并能够沿所述柱状腔滑动以使进口与出口连通或截断；

柱状铁芯，其连接至所述阀芯；

弹簧，其用于朝向进口方向推抵所述阀芯；

电磁线圈，其用于与所述铁芯相互磁力作用，通过改变所述电磁线圈的电流而能够改变用于使所述第一单向阀打开的第一设定压力差以及使第二单向阀打开的第二设定压力差。

优选地，所述泵送系统还包括控制器和压力传感器；

所述控制器分别与所述第一单向阀、第二单向阀、压力传感器以及动力机构电连接；

所述压力传感器伸入至所述输送管路中以用于实时检测所述输送管路中的混凝土的压力并将检测结果发送给控制器；

所述控制器对所述检测结果进行分析，并基于分析结果控制所述第一单向阀

和/或

所述第二单向阀

和/或

所述动力机构。

优选地，所述分析结果包括混凝土的实际平均压力；

当所述实际平均压力小于输送混凝土的额定压力时，所述控制器控制所述动力机构提高动力机构的运行功率，而当所述实际平均压力大于输送混凝土的额定压力时，所述控制器控制所述动力机构降低所述动力机构的运行功率。

优选地，所述分析结果还包括混凝土的实际波峰压力与所述实际平均压力之间的第一实际压力差以及所述实际平均压力与混凝土的实际波谷压力之间的第二实际压力差；

当所述第一实际压力差小于第一额定压力差时，控制器控制所述第一单向阀而使通过第一单向阀的电磁线圈的电流增大，而当所述第一实际压力差大于第一额定压力差时，控制器控制第一单向阀而使通过第一单向阀的电磁线圈的电流减小；

当所述第二实际压力差小于第二额定压力差时，控制器控制第二单向阀而使通过第二单向阀的电磁线圈的电流增大，而当所述第二实际压力差大于第二额定压力差时，控制器控制第二单向阀而使通过第二单向阀的电磁线圈的电流增大；其中：

第一额定压力差为允许通过输送管路的混合土的波峰压力与所述额定压力之差；

第二额定压力差为所述额定压力与允许通过输送管路的混合土的波谷压力之差。

优选地，所述调节流体缸为气缸或油缸。

本发明还公开了一种混凝土泵送设备，包括上述的泵送系统。

与现有技术相比，本发明公开的泵送系统及混凝土泵送设备的有益效果是：

在混凝土压力波动过程中，仅有在压力波动超过一定程度后，过渡缸以及调节流体缸的相关部件才动作以缓冲和稳定压力波动，而压力波动未超过一定程度时过渡缸以及调节流体缸的相关部件不会动作。这一方面削弱了混凝土的压力波动，降低了混凝土在输送过程中因压力波动产生的噪音，并延长了输送管路的使用寿命，另一方，降低了过渡缸以及调节流体缸等相关部件的动作频率，避免了相关部件实时动作，进而降低了相关部件的耗能，且提高了相关部件的使用寿命。

本发明中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所发明的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本发明的实施例所提供的泵送系统的结构示意图。

图2为本发明的实施例所提供的泵送系统中的第一单向阀打开时的状态视图。

图3为图2的局部A的放大视图。

图4为本发明的实施例所提供的泵送系统中的第一单向阀打开时的状态视图。

图5为图4的局部A的放大视图。

附图标记：

10-输送管路；20-过渡缸；21-过渡活塞；30-调节流体缸；31-调节活塞；40-连杆；41-第一连杆；42-第二连杆；43-弹簧；51-第一支路；52-第二支路；61-第一单向阀；611-进口；612-出口；62-第二单向阀；621-进口；622-出口；70-蓄能器；71-进口；72-出口；80-控制器；90-压力传感器；91-阀体；92-阀芯；93-柱状铁芯；94-电磁线圈。

具体实施方式

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1所示，本发明的实施例公开了一种泵送系统，它属于混凝土泵送设备的一个核心系统，该系统包括：输送管路10、动力机构(未示出)、过渡缸20、调节流体缸30、过渡活塞21、调节活塞31、连杆40、蓄能器70、中间管路以及阀组件。

选用现有技术中的并列的两个油缸作为动力机构，该两个油缸交替伸缩而用于为浆状的混凝土在输送管路10中流动提供动力，而公知地，因油缸的交替伸缩而使得在输送管路10中流动的混凝土产生压力波动，即，混合土的压力产生具有波峰和波谷的压力波动。

通常地，在动力机构的运行功率以及混凝土的质地(如粘稠度等)等参数不变的情况下，混凝土的压力波动的规律不变，进而可通过试验和计算获得混合土的额定压力以及波峰和波谷压力，例如，基于某些计算规则计算出基于波峰压力与波谷压力之间的中位压力(平均压力)作为额定压力。

过渡缸20从输送管路10的一侧引出，调节流体缸30位于过渡缸20的一侧并与过渡缸20同轴，过渡活塞21设置于过渡缸20中，输送管路10中的混凝土能够进入被过渡活塞21封堵的腔室中，调节活塞31设置于调节流体缸30中，调节活塞31将调节流体缸30分隔出两个腔室，更靠近过渡缸20的腔室与大气连通，而远离过渡缸20的腔室封闭设置并形成有一个接口。

连杆40位于过渡活塞21与调节活塞31之间，并且，连杆40的两端分别连接至过渡活塞21以及调节活塞31，这使得过渡活塞21与调节活塞31能够借由连杆40的进行相互的驱动。

选用气动蓄能器70作为蓄能器70，选用气缸作为调节流体缸30，该气缸的远离过渡缸20的腔室内封闭有气体。蓄能器70具有进口71和出口72，气体通过进口71进入而储存能量，而出口72用于出气而释放能量。

中间管路包括第一支路51和第二支路52，第一支路51和第二支路52的的第一端均与调节流体缸30的接口连通，第一支路51的第二端与蓄能器70的进口71连通，第二支路52的第二端与蓄能器70的出口72连通。

如图2至图5所示，阀组件包括第一单向阀61和第二单向阀62，第一单向阀61的出口612与蓄能器70的进口71连通，第二单向阀62的进口621与蓄能器70的出口72连通。

两个单向阀的结构大致相同，其均包括阀体91、阀芯92、柱状铁芯93、复位弹簧以及电磁线圈94。阀体91内形成有柱状腔，第一单向阀61和第二单向阀62的进口611，621均形成在柱状腔的端部，而第一单向阀61和第二单向阀62的出口612,622均形成在柱状腔的侧壁上。阀芯92设置于柱状腔中并能够沿柱状腔滑动，弹簧用于向进口方向推抵阀芯92，柱状铁芯93连接至阀芯92的尾部，电磁线圈94包围于柱状铁芯93外，通过向电磁线圈94通入不同的电流而能够使电磁线圈94以不同的磁力作用在轴向方向上作用于柱状铁芯93，进而使阀芯92具有不同的打开压力。

基于上述可知，调节流体缸30中的腔室内的气体仅能够通过第一单向阀61进入蓄能器70，而蓄能器70中的气体仅能够通过第二单向阀62而进入调节流体缸30的腔室中。

在本发明中，使第一单向阀61的进口压力在大于第一设定压力时打开，第二单向阀62的进口压力在大于第二设定压力时打开。

应该说明：

1、第一设定压力和第二设定压力为人为设定的压力，其设定规则为：使过渡活塞21与调节活塞31的截面相同；混凝土的波峰压力与额定压力之间的某一压力P1为第一设定压力；额定压力与波谷压力之间的某一压力P2为第二设定压力。

2、使蓄能器70的工作压力与混凝土的额定压力大致相等。

基于上述可知，当输送管路10中的混凝土压力升高但仍小于该压力P1时，此时，第一单向阀61不会打开，过渡活塞21以及调节活塞31不会动作；如图2和图3所示，当输送管路10中的混凝土压力升高且超过压力P1时，第一单向阀61打开，过渡活塞21以及调节活塞31向右移动，调节流体缸30的腔室内的气体流向蓄能器70，蓄能器70储存能量，此时，混凝土的压力几乎不再上升或者仅有极小程度的上升。

当输送管路10中的混凝土压力下降且仍高于压力P2时，此时，第二单向阀62不会打开，调节活塞31与过渡活塞21不会动作；如图4和图5所示，而当输送管路10中的混凝土的压力下降且低于压力P2时，此时，第二单向阀62打开，气体从蓄能器70中流入调节流体缸30的腔室中以推抵调节活塞31，以使得调节活塞31以及过渡活塞21向左运动，这使得混凝土的压力不在降低。

本发明所提供的泵送系统的优势在于：

在混凝土压力波动过程中，仅有在压力波动超过一定程度后，过渡缸20以及调节流体缸30的相关部件才动作以缓冲和稳定压力波动，而压力波动未超过一定程度时过渡缸20以及调节流体缸30的相关部件不会动作。这一方面削弱了混凝土的压力波动，降低了混凝土在输送过程中因压力波动产生的噪音，并延长了输送管路10的使用寿命，另一方，降低了过渡缸20以及调节流体缸30等相关部件的动作频率，避免了相关部件实时动作，进而降低了相关部件的耗能，且提高了相关部件的使用寿命。

应该说明：上述的目的在于削弱压力波动的波峰和波谷的压力，在通过上述手段削弱了波峰和波谷的压力后，混凝土在一个相对合理的压力范围波动对混泥土输送过程不会产生较大的不利影响。

此外上述结构的泵送系统还具有如下优势：

可通过调节流经第一单向阀61和第二单向阀62上的电磁线圈94的电流来调节对波峰和波谷的削弱程度。

例如，当需要较大程度的削弱波峰时，可使流经第一单向阀61的电磁线圈94的电流减小，如此，当混凝土的压力上升至较低程度时，调节流体缸30内的气体便能够克服第一单向阀61的磁力而使第一单向阀61打开，进而使得气体进入蓄能器70中，进而使得混凝土在压力上升较高程度时便不再上升。

例如，当需要较小程度的削弱波峰时，可使流经第一单向阀61的电磁线圈94的电流增大，如此，当混凝土的压力直至上升至较高程度时，调节流体缸30内的气体才能够克服第一单向阀61的磁力而使第一单向阀61打开，使得气体进入蓄能器70中，进而使得混凝土的压力上升至较高程度时才不再上升。

再例如，当需要较大程度的削弱波谷时，可使流经第二单向阀62的电磁线圈94的电流减小，如此，当混凝土的压力下降程度较低时，蓄能器70内的气体便能够克服第二单向阀62的磁力而使第二单向阀62单开，进而使得气体进入调节流体缸30中，进而使得混凝土在压力仅下降至很小程度时便不再下降。

再例如，当需要较小程度的削弱波谷时，可使流经第二单向阀62的电磁线圈94的电流增大，如此，当混凝土的压力下降至较大程度时，蓄能器70中的气体才能够克服第二单向阀62中的磁力而使第二单向阀62打开，使得气体进入进而使得气体进入调节流体缸30中，进而使得混凝土的压力下降至较大程度时才不再下降。

实际上，即使已知动力机构以及混凝土的质地等参数，混凝土的额定压力以及波动程度也不确定，例如，混凝土的实际平均压力可能小于输送混凝土的额定压力，混凝土的实际波动程度与所允许的额定波动程度不一致。

为此，在一些优选实施例中，泵送系统还包括控制器80和压力传感器90；控制器80分别与第一单向阀61、第二单向阀62、压力传感器90以及动力机构电连接；压力传感器90伸入至输送管路10中以用于实时检测输送管路10中的混凝土的压力并将检测结果发送给控制器80；控制器80对检测结果进行分析，并基于分析结果控制第一单向阀61、第二单向阀62以及动力机构。该分析结果包括实际平均压力、第一实际压力差、第二实际压力差。

其中：

实际平均压力是经过压力传感器90在连续几个压力波动周期而获得的压力的平均值，该实际平均压力代表着泵送系统的实际工作压力。

第一实际压力差是混凝土的实际波峰压力与实际平均压力之差，该第一实际压力差代表混凝土的压力向上波动的波动程度。

第二实际压力差是实际平均压力与混凝土的实际波谷压力之差，该第二实际压力差代表混凝土的压力向下波动的波动程度。

第一额定压力差为允许通过输送管路10的混合土的波峰压力与额定压力之差，小于第一额定压力差，对混泥土输送过程不会产生较大的不利影响。而大于第一压力差，对混凝土输送过程会产生较大的不利影响，例如，产生噪音，较大程度的缩短输送管路10的使用寿命。

第二额定压力差为额定压力与允许通过输送管路10的混合土的波谷压力之差。小于第二额定压力差，对混泥土输送过程不会产生较大的不利影响。而大于第一压力差，对混凝土输送过程会产生较大的不利影响，例如，产生噪音，较大程度的缩短输送管路10的使用寿命以及导致混凝土瞬时输送动力不足。

控制器80基于实际压力差与额定压力差进行如下控制：

当第一实际压力差小于第一额定压力差时，说明混凝土的向上波动的波动程度较小，控制器80控制第一单向阀61而使通过第一单向阀61的电磁线圈94的电流增大，以较小程度的削弱波峰，进而能够尽量减少过渡缸20以及调节流体缸30的相关部件的动作频率。

当第一实际压力差大于第一额定压力差时，说明混凝土的向上波动的波动程度较大，控制器80控制第一单向阀61而使通过第一单向阀61的电磁线圈94的电流减小，以较大程度的削弱波峰，进而能够尽量避免因过大的压力波动造成的较大的噪音以及缩短输送管路10的使用寿命。

当第二实际压力差小于第二额定压力差时，说明混凝土的向下波动的波动程度较小，控制器80控制第二单向阀62而使通过第二单向阀62的电磁线圈94的电流增大，以较小程度的削弱波谷，进而能够尽量减少过渡缸20以及调节流体缸30的相关部件的动作频率。

当第二实际压力差大于第二额定压力差时，说明混凝土的向下波动的波动程度较大，控制器80控制第二单向阀62而使通过第二单向阀62的电磁线圈94的电流增大，以较大程度的削弱波谷，进而能够尽量避免因过大的压力波动造成的较大的噪音以及缩短输送管路10的使用寿命。

在一些优选实施例中，连杆40包括第一连杆41、第二连杆42以及设置于第一连杆41与第二连杆42之间的弹簧43，使弹簧43保持在一定的压缩状态。

将弹簧屈服的节点设置成：

当混凝土的压力大于压力P1时，弹簧开始屈服，如此，在该弹簧的屈服以及第一单向阀61的打开的作用下，过渡缸20中的过渡活塞21能够更快速的向右侧移动更灵敏的削弱压力波动的波峰。

此外，尽管已经在本发明中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本发明的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。