混凝土泵送技术发展到今天,混凝土泵(车)已朝高压大排量方向发展,在高层建筑施工中,就必须考虑泵(车)在停泵时的混凝土倒流及其防范措施。
1 混凝土的倒流及其影响
所谓“停泵”系指混凝土泵(车)在泵送间歇(不停主机)或完工后清洗工作前的停止泵送。在主油缸正常运行停泵时(非起、止点),垂直方向配管里的高塌落度(18~22cm)混凝土,在其较大的重力作用下通过水平配管及混凝土分配阀倒流返回,返流回压传递到混凝土活塞端面上,而后通过活塞杆又传递到进油推缸运动的主缸活塞上,如图1所示。如无防混凝土倒流结构,则此返流回压将把混凝土活塞倒推至洗涤室的止动限位挡销(或管)上,同时主缸的活塞在它的作用下也产生回流压力,并返回至运动的起始点A。
泵送停止时,主系统的油泵处于卸荷状态,混凝土倒流时产生于A缸的较大回流压力,对油泵产生较大的有害冲击。同时有杆腔是封闭连通的,当左缸活塞以停泵时的位置(图示虚线)返回至A点时,封闭回路的容积增大,将会发生如下两种情形:①在因容积增大而产生的较大负压作用下,封闭回路内的油液发生乳化,即油液分子间的距离被拉大,油液中的空气被分离出来聚结成气泡。在乳化的同时,外界回路将向封闭回路内渗漏,直至封闭回路的负压小于所有密封元件最小的密封接触应力为止。结果是以向内渗漏为主,油液乳化为次,致使封闭回路内油液增加(极端情况是两主缸均回缩在起始点A、B处)。在再次泵送时,主缸除了要克服混凝土泵送阻力之外,还要克服有杆腔内因增多的油液通过封闭回路安全阀或单向阀排出所产生的较大背压。若上述两者之和达到主系统的溢流压力时,则主系统将停止泵送。②若封闭回路的密封效果较佳时,则回路内油液变化情况是液压油乳化为主,向内渗漏为次。即封闭回路的负压很快达到小于所有密封元件最小的接触应力的状态(极端情况仅是原回路内的油液被乳化增大一倍)。在再次泵送时,主缸运行到快换向时的这段时间内,乳化态的油液受压后恢复到原状态,泵送压力不会增大;继续向行程止点运行时;因渗入的极少量多余的油液需完全排出,此时泵送压力突然增大,也会发生泵送压力与背压之和达到主系统的安全溢流压力,主系统泵送失败。
2 利用顺序阀主芯切断主油路。在顺序阀顺序动作的主系统中,利用顺序阀主芯在停泵时的关闭,将主缸进油路与卸荷系统隔开,如图4。此结构运用于IHI公司及国内同类产品的泵(车)中。其原理是:在目前结构中,单向阀2及其控制油路f是不存在的。停止泵送时,电磁阀3位于图示的上工作位,先导阀的外控油路与回油路相通,先导阀立即关闭,主阀芯也随之关闭。混凝土倒流对油缸产生的回压被主阀芯截断。不过因顺序阀主芯采用的是锥面凡尔线密封,其进出油口也是成直角的,故在密封锥面上始终存在一使主芯开启的有效受压环形面积,当倒流回压达到一定值时,施加在受压环形面积上的作用力将大于主芯弹簧的弹力而使主芯开启,倒流回压溢出回油箱。故此结构的防范混凝土倒流的高度是有限的,须加以改进。改进的原理是:利用外控顺序阀外控油路上电磁阀的多余封堵油道去控制加置在主油路上的单向阀,如图4中的单向阀与f油道所组成的方框。其工作原理是:泵送停止时,电磁阀如图示的工作位,来自蓄能器的分配阀保压回路压力经此电磁阀、f油道达到单向阀2的弹簧腔,使单向阀关闭。由于弹簧腔受压面积远大于密封锥面的有效环形受压面积,故加置的单向阀2能有效地将混凝土倒流对油缸产生的回压截止。
在已投入使用又无防范倒流结构的混凝土泵(车) 中,如遇向垂直方向泵送施工时,可对主系统作特殊的操作来避免发生混凝土的倒流,即当混凝土分配阀缸刚刚完成换向后就立即停止泵送。此时垂直方向上混凝土倒流压力将混凝土活塞紧压在洗涤室的挡销(或管)上。如已发生混凝土倒流,且确认主缸封闭回路内渗入了(多余的)油液,则在再次泵送运行一段时间后,打开调整回路油量的截止阀或可调节流阀,以排除其内过多的油液,但随后应立即关闭。
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