一种可动态调配双液浆配比的注浆装置及其操作方法

1.本发明属于隧道与地下工程注浆技术领域，特别涉及一种可动态调配双液浆配比的注浆装置及其操作方法。


背景技术：

2.隧道与地下工程建设所面临的地质条件日趋复杂，受深大断裂、岩溶、富水软弱地层等不良地质影响，突水突泥、塌方等地质灾害频繁发生，对工程与环境安全构成重大威胁。注浆是隧道与地下工程地质灾害治理的主要方法，因其具有地质适应性强、操作灵活便捷、工期造价可控等优势，在施工中得到广泛应用。
3.当隧道开挖揭露大流量、高流速突涌水时，普通水泥单液浆难以实现有效封堵，工程上通常采用水泥-水玻璃、水泥-黏土、水玻璃-铝酸钠等双液材料进行注浆治理。为最大程度地提升注浆效率与治理效果，施工中需根据地质条件与工程情况，合理选择双液浆配比，并动态调整浆液的初、终凝时间、黏度等参数。在实际工程中，双液注浆通常采用两种方式：其一是由两台单液注浆泵同时工作以完成双液灌注，但该方式无法灵活调配双液浆比例，且两种浆液的混合的均匀性难以保证；其二是采用双液注浆泵，不管是常用的单缸活塞双作用注浆泵还是双缸活塞双作用注浆泵，均不同程度地存在浆液配比相对固定、注浆系统结构复杂、注浆操作工艺繁琐等问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种可动态调配双液浆配比的注浆装置及其操作方法，以解决现有技术中存在的浆液配比相对固定、注浆系统结构复杂、注浆操作工艺繁琐等问题。为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案来解决：
5.第一方面，本发明提供了一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，包括：
6.浆液配比调节单元，包括两个通过带进行传动的锥形带轮，两个锥形带轮的旋转轴线平行且反向安装，两个锥形带轮均设有若干轮槽，通过调节带安装在不同轮槽的位置以调节所述两个锥形带轮之间的传动比，锥形带轮分别驱动两个吸浆活塞做相应速度比例的运动，进而控制双液浆比例；
7.双液浆混合仓，内设搅拌机构，所述双液浆混合仓配置两所述吸浆活塞，两所述锥形带轮分别驱动两所述吸浆活塞运动；
8.监测单元，设于所述双液浆混合仓出口端且用于实时监测注浆参数。
9.作为进一步的技术方案，所述两个锥形带轮其中一个为主动轮，另一个为从动轮，所述主动轮配置有驱动。
10.作为进一步的技术方案，不同传动比可采用同一根带调节，各所述轮槽均设有传动比标记。
11.作为进一步的技术方案，所述带配置有张紧轮。
12.作为进一步的技术方案，所述吸浆活塞与所述锥形带轮之间设置旋转转直线运动
机构。
13.作为进一步的技术方案，所述吸浆活塞腔体与所述双液浆混合仓之间设置单向阀。
14.作为进一步的技术方案，所述搅拌机构包括可旋转的搅拌杆，所述搅拌杆设置若干搅拌叶片。
15.作为进一步的技术方案，所述若干搅拌叶片设置在所述搅拌杆朝向浆液进口和出口两侧。
16.作为进一步的技术方案，所述双液浆混合仓出口端设有监测单元，包括流量计和压力计，用于注浆过程中的流量、压力进行实时监测。
17.第二方面，本发明提供了根据如第一方面所述的一种可动态调配双液浆配比的注浆装置的操作方法，包括以下步骤：
18.根据所需双液浆配比，得到两个锥形带轮的传动比，将带调节至两个锥形带轮相应的轮槽内以满足传动比要求；注浆过程中若需调整双液浆配比，需重新调整带所对应的轮槽位置；
19.启动伺服电机，在锥形带轮的带动下，吸浆单元将浆液吸入，并通过单向阀进入双液浆混合仓内，浆液经搅拌机构充分搅拌均匀后排出；
20.注浆过程中，通过设置在双液浆混合仓出口端的监测单元实时监测注浆压力、流量等参数，若需要调整注浆压力或流量，通过调整伺服电机转速和功率，即可在保证两种浆液混合比例一致的前提下，动态调整注浆参数。
21.上述本发明的有益效果如下：
22.(1)本发明设置的浆液配比调节单元包括两个通过带进行传动的锥形带轮，由于锥形带轮上布设了若干轮槽且反方向安装，可以通过调节带安装在不同轮槽的位置来调节两个锥形带轮之间的传动比，锥形带轮分别驱动两个活塞做相应速度比例的运动，进而控制双液浆比例。
23.(2)本发明可通过双液浆混合仓出口端的监测单元实时监测注浆参数，在保证双液浆准确配比的前提下，动态调整双液注浆的压力和流量。具体而言，在预设的传动比下，一个锥形带轮驱动另一个锥形带轮运动，二者速度同步改变，在保证两种浆液混合比例一致的前提下，通过调整伺服电机转速，动态调整注浆参数。
24.(3)本发明在双液浆混合仓内设置搅拌机构，在带有若干搅拌叶片的搅拌杆旋转作用下，双液注浆材料能够充分混合均匀，从而提高了注浆的质量和效果。
附图说明
25.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。还应当理解，这些附图是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：
26.图1示出了本发明实施例中一种可动态调配双液浆配比的注浆装置的主视图；
27.图2示出了本发明实施例中一种可动态调配双液浆配比的注浆装置的侧视图；
28.图3示出了本发明实施例中双液浆配比与带对应位置示意图。
29.图中：1、第一伺服电机；2、齿轮；3、主动轮；4、从动轮；5、带；6、轮槽；7、张紧轮；8、出浆口；9、旋转转直线运动机构；10、活塞；11、吸浆口；12、第二伺服电机；13、搅拌叶片；14、搅拌杆；15、压力传感器；16、流量传感器；17、传动比标记；18、单向阀。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明典型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
31.如图1-图3所示，本实施例提供了一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，包括：动力单元、浆液配比调节单元、吸浆单元、双液浆混合仓和监测单元五部分。
32.其中，如图1和图2所示，浆液配比调节单元包括两个通过带进行传动的锥形带轮，其中一个为主动轮3，另一个为从动轮4，主动轮3配置有驱动，即为本实施例的动力单元。本实施例中动力单元为第一伺服电机1，第一伺服电机1输出端通过相互啮合的两齿轮2与主动轮3连接，进而实现对主动轮3的驱动，在主动轮3的带动下从动轮4发生相应的转动。
33.锥形带轮上设置有若干间距和规格一致的轮槽6，这里的规格仅指轮槽的宽度和深度，由于锥形轮的母线与其轴线具有夹角，所以轮槽直径并不相同。在装配时，主动轮3和从动轮4的旋转轴线平行，但需要反方向安装，即一个锥形带轮的大端对应另一锥形带轮的小端。
34.本实施例设置的浆液配比调节单元包括两个通过带5进行传动的锥形带轮，由于锥形带轮上布置了若干轮槽6且反方向安装，可以通过调节带5安装在不同轮槽6的位置调节两个锥形带轮之间的传动比，锥形带轮分别驱动活塞10做相应速度比例的往复运动，进而实现双液浆配比的动态调整。本实施例中的活塞10即为吸浆单元。
35.为了方便调节传动比，不同传动比可采用同一根带5调节，这就要求轮槽6的设计需要满足上述条件。
36.为了方便识别和调节至相应的传动比，各轮槽6均设有传动比标记17，根据需要将带调节至该标记所对应的轮槽内即可。如图3所示，本实施例设计了九种传动比可供调节。在其他一些实施例中，不局限本实施例中的传动比数量，根据需求自行设计。
37.带5配置有张紧轮7，用于调节带的松紧度，在调节传动比的过程，松开张紧轮7，同时也便于带5的调节。
38.另外，由于其中一个锥形带轮通过带驱动另一个锥形带轮运动，在特定传动比条件下，通过调整伺服电机1的转速来调整主动轮3的转速，从动轮4的转速同步改变，保证浆液混合比例一致，即可实现双液注浆流量的动态调整。
39.活塞10的运动为往复直线运动，而锥形带轮的运动为旋转运动，因此活塞10与锥形带轮之间设置旋转转直线运动机构9，实现运动的转化，旋转转直线运动机构9采用现有机构即可，详细结构此处不再详细赘述。
40.活塞10的缸体通过单向阀18与双液浆混合仓连通，吸入的浆液通过单向阀18进入双液浆混合仓，避免双液浆混合后回流造成堵管。
41.双液浆混合仓内部设有搅拌机构，搅拌机构包括伺服电机12和可旋转的搅拌杆14，搅拌杆14上设置若干搅拌叶片13。为了提高搅拌效果，若干搅拌叶片13设置在搅拌杆14朝向浆液进口和出口两侧。搅拌杆14配置有第二伺服电机12，驱动其发生旋转运动。在带有
若干搅拌叶片的搅拌杆旋转搅拌下，使双液注浆材料充分混合均匀，从而提高了双液注浆的质量与效果。
42.双液浆混合仓出口端设有监测浆液流量的监测单元，包括流量传感器16和监测压力的压力传感器15。混合后的浆液通过出浆口8时，可对注浆过程中的流量、压力进行实时监测，为动态调配双液浆配比和调整注浆流量提供依据。
43.本实施例提供了根据实施例一中可动态调配双液浆配比的注浆装置的操作方法，包括以下步骤：
44.根据所需双液浆配比，得到两个锥形带轮传动比，根据轮槽的传动比标记17将带调节安装在两个锥形带轮相应的轮槽6内以满足传动比要求，若需调整双液浆配比，重新调整带安装在不同轮槽6的位置；
45.启动搅拌机构第二伺服电机12，在两个锥形带轮3、4的带动下，两个活塞10分别将两种浆液从吸浆口11吸入，经过单向阀18进入双液浆混合仓，经搅拌机构充分搅拌均匀后从出浆口8排出；
46.注浆过程中，通过设置在双液浆混合仓出口端的压力传感器15、流量传感器16监测注浆压力、流量等参数，若需要调整双液注浆压力和流量，调整第一伺服电机1转速和功率，即可在保证两种浆液混合比例一致的前提下，动态调整注浆参数。
47.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，其特征在于，包括：浆液配比调节单元，包括两个通过带进行传动的锥形带轮，两个锥形带轮的旋转轴线平行且反向安装，两个锥形带轮均设有若干轮槽，通过调节带安装在不同轮槽的位置以调节所述两个锥形带轮之间的传动比，锥形带轮分别驱动两个吸浆活塞做相应速度比例的运动，进而控制双液浆比例；双液浆混合仓，内设搅拌机构，所述双液浆混合仓配置两所述吸浆活塞，两所述锥形带轮分别驱动两所述吸浆活塞运动；监测单元，设于所述双液浆混合仓出口端且用于实时监测注浆参数。2.如权利要求1所述的一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，其特征在于，所述两个锥形带轮其中一个为主动轮，另一个为从动轮，所述主动轮配置有驱动。3.如权利要求1所述的一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，其特征在于，不同传动比可采用同一根带调节，各所述轮槽均设有传动比标记。4.如权利要求1所述的一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，其特征在于，所述带配置有张紧轮。5.如权利要求1所述的一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，其特征在于，所述吸浆活塞与所述锥形带轮之间设置旋转转直线运动机构。6.如权利要求1所述的一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，其特征在于，所述吸浆活塞腔体与所述双液浆混合仓之间设置单向阀。7.如权利要求1所述的一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，其特征在于，所述搅拌机构包括可旋转的搅拌杆，所述搅拌杆设置若干搅拌叶片。8.如权利要求7所述的一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，其特征在于，所述若干搅拌叶片设置在所述搅拌杆朝向浆液进口和出口两侧。9.如权利要求1所述的一种可动态调配双液浆配比的注浆装置，其特征在于，所述双液浆混合仓出口端设有监测单元，包括流量计和压力计，用于注浆过程中的流量、压力进行实时监测。10.根据如权利要求1-9任一项所述的可动态调配双液浆配比的注浆装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：根据所需双液浆配比，得到两个锥形带轮的传动比，将带调节至两个锥形带轮相应的轮槽内以满足传动比要求；注浆过程中若需调整双液浆配比，需重新调整带所对应的轮槽位置；启动伺服电机，在锥形带轮的带动下，吸浆单元将浆液吸入，并通过单向阀进入双液浆混合仓内，浆液经搅拌机构充分搅拌均匀后排出；注浆过程中，通过设置在双液浆混合仓出口端的监测单元实时监测注浆压力、流量等参数，在预设的传动比下，若需要调整注浆压力或流量，通过调整伺服电机转速和功率，即可在保证两种浆液混合比例一致的前提下，动态调整注浆参数。

技术总结
本发明属于隧道与地下工程注浆技术领域，特别涉及一种可动态调配双液浆配比的注浆装置及操作方法；包括浆液配比调节单元，包括两个通过带进行传动的锥形带轮，两个锥形带轮的旋转轴线平行且反向安装，两个锥形带轮均设有若干轮槽，通过调节带安装在不同轮槽的位置以调节两个锥形带轮之间的传动比，锥形带轮分别驱动两个吸浆活塞做相应速度比例的运动，进而控制双液浆比例；双液浆混合仓，内设搅拌机构，双液浆混合仓配置两吸浆活塞，两锥形带轮分别驱动两吸浆活塞运动；监测单元，设于双液浆混合仓出口端且用于实时监测注浆参数；本发明通过设置的两个锥形带轮可控制双液浆比例，并且通过设置的监测单元可动态调整双液注浆的压力和流量。力和流量。力和流量。


技术研发人员：杨磊 王蓥森 王博 王康 屠文锋 鹿伟 张耀磊 胡浩 谢云鹏
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/8/5