本發(fā)明屬于建筑工程機(jī)械中的混凝土輸送設(shè)備，尤其是涉及一種利用螺旋式推送泵實(shí)現(xiàn)混凝土無(wú)間歇輸送的泵送系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的建筑工程施工中，尤其是高層或大型建筑工程，混凝土泵車、拖泵、車載泵等設(shè)備是必不可少的工程機(jī)械，普遍用于將混凝土用管道進(jìn)行長(zhǎng)距離、大高度泵送，以提高施工效率?；炷恋墓艿垒斔?，經(jīng)常發(fā)生 “堵管”，造成這種問(wèn)題的原因，除去混凝土本身的品質(zhì)、輸送管道質(zhì)量、管路布置以及施工中不可避免的暫停等因素外，現(xiàn)有泵送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身是主要原因。

混凝土泵送機(jī)械是建筑施工的必備設(shè)備，而該設(shè)備中的泵送系統(tǒng)又等于是它的心臟。目前所用的泵送系統(tǒng)大都是如說(shuō)明書附圖1所示的結(jié)構(gòu)，包括前端輸出管18、擺動(dòng)管17、料斗16、左右兩個(gè)輸送缸15，輸送缸15內(nèi)設(shè)置推送活塞14，推送活塞14設(shè)置了感應(yīng)盤13。推送活塞回程終點(diǎn)處設(shè)有行程傳感器 12 。推送活塞14由活塞桿112推動(dòng)，活塞桿112位于油缸113內(nèi)，活塞桿112端部設(shè)置油缸活塞111，油缸活塞111由第二電液換向閥B控制，擺動(dòng)管17由柱塞式擺閥油缸19驅(qū)動(dòng)，柱塞式擺閥油缸19由第一電液換向閥A控制，左右的油缸由連通管114形成閉合回路。其泵送動(dòng)作主要是通過(guò)第一電液換向閥A控制擺動(dòng)管17實(shí)現(xiàn)換向、第二電液換向閥B控制左右輸送缸與油缸交替循環(huán)推送。

如上所述，左右兩個(gè)輸送缸在交替之間會(huì)有不可避免的短暫“停頓”，正是因?yàn)檫@短暫的“停頓”，相應(yīng)的，泵送的混凝土也會(huì)在輸出管18及與輸出管18相接的細(xì)長(zhǎng)管路內(nèi)發(fā)生暫停，再加上混凝土在細(xì)長(zhǎng)的管路中本來(lái)就有較大摩擦阻力，而現(xiàn)實(shí)是從進(jìn)料到出料，混凝土在管路中要停頓達(dá)到每分鐘5-30次之多，由于“靜摩擦系數(shù)”大于“動(dòng)摩擦系數(shù)”等等原因，故此極易因暫停造成堵管。一旦發(fā)生堵管，為了避免造成混凝土“隔層”而影響工程質(zhì)量，須盡快排除堵管故障(一般不超過(guò)兩小時(shí))。品質(zhì)較好的泵送設(shè)備可采取正、反泵送方式進(jìn)行故障排除，但是由于設(shè)備仍然不停的在“停頓”，因此堵管現(xiàn)象難免再次出現(xiàn)，而且有時(shí)遇到設(shè)備正反泵送都無(wú)法疏通時(shí)，須停止泵送，逐區(qū)段拆卸，耗費(fèi)大量人力物力，更會(huì)影響工程質(zhì)量。

而且，目前的間歇式交替泵送設(shè)備，結(jié)構(gòu)部件較為復(fù)雜，多次長(zhǎng)時(shí)間的啟停容易發(fā)生機(jī)械故障，例如擺動(dòng)管17在實(shí)現(xiàn)換向時(shí)，需要將位于管道相接處的碎砂、石塊迅猛剪斷以實(shí)現(xiàn)頻繁交替密封連通，這對(duì)部件的機(jī)械性能和穩(wěn)定性都要求較高，屬于易損件，一旦發(fā)生損壞，更換成本也較高；同時(shí)，混凝土泵送時(shí)噪音和振動(dòng)也較大，不利于環(huán)保。

公開(kāi)號(hào)為“CN 102094781 A”的中國(guó)專利，公開(kāi)了一種“混凝土機(jī)械連續(xù)泵送系統(tǒng)”，運(yùn)用螺旋結(jié)構(gòu)的斜面輸送原理，實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)、平穩(wěn)輸送。但是該公開(kāi)申請(qǐng)只是將螺旋葉片運(yùn)用到混凝土輸送，從公開(kāi)的技術(shù)內(nèi)容看，其對(duì)混凝土的水平輸送無(wú)疑是可以實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于將混凝土從低向高輸送以及遠(yuǎn)距離輸送需要的巨大推送力沒(méi)有提出更進(jìn)一步的解決方案。實(shí)際上，螺旋式泵送需要解決的核心問(wèn)題正是如何保證螺旋推送的推送力，以滿足施工要求，使其至少在輸送距離（高度）上，達(dá)到與現(xiàn)有間歇式輸送設(shè)備接近的標(biāo)準(zhǔn)，這涉及到螺旋葉的參數(shù)設(shè)計(jì)、各相連設(shè)備的配合以及來(lái)料要求等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決如上所述的現(xiàn)有間歇式交替泵送系統(tǒng)常見(jiàn)的易堵管、部件易損壞以及工作噪音大等缺陷，本發(fā)明旨在提出一種混凝土的螺旋式無(wú)間歇泵送系統(tǒng)。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下：

混凝土的無(wú)間歇?jiǎng)蛩俦盟拖到y(tǒng)，包括依次設(shè)置的動(dòng)力區(qū)段、進(jìn)料區(qū)段、推送區(qū)段、攪拌區(qū)段與輸出區(qū)段。動(dòng)力區(qū)段設(shè)置液壓馬達(dá)，進(jìn)料區(qū)段設(shè)置料斗，推送區(qū)段設(shè)置推送泵，攪拌區(qū)段設(shè)置攪拌機(jī)，輸出區(qū)段設(shè)置通用的輸出管接口，相連通的料斗、推送泵與攪拌機(jī)共用同一主軸，主軸由變量泵供油的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；位于料斗段的主軸上設(shè)置進(jìn)料螺旋葉，位于推送泵段的主軸上設(shè)置推送螺旋體，推送螺旋體的外邊緣貼近推送泵體內(nèi)壁；所述攪拌機(jī)設(shè)置注水機(jī)構(gòu)。

根據(jù)以上所述的混凝土的無(wú)間歇?jiǎng)蛩俦盟拖到y(tǒng)，所述推送泵體內(nèi)壁設(shè)置若干軸向槽或類似炮膛內(nèi)壁的螺旋槽，以增大混凝土與推送泵內(nèi)壁之間在圓周方向的摩擦力，使得推送泵體內(nèi)壁與混凝土的摩擦力大于推送螺旋體與混凝土間的摩擦力。

料斗及推送泵的進(jìn)料要求為適合管道輸送的干硬性混凝土，且進(jìn)料經(jīng)攪拌機(jī)及其注水機(jī)構(gòu)后滿足工程施工標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)料優(yōu)選為坍落度≦60mm的干硬性混凝土。

攪拌機(jī)為雙軸攪拌，攪拌機(jī)頂部設(shè)置檢測(cè)窗、底部設(shè)置排放口。

位于攪拌機(jī)段的主軸為中空結(jié)構(gòu)，中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置輸水孔道；則注水機(jī)構(gòu)包括：設(shè)置于主軸末端的注水中心迴轉(zhuǎn)接頭、從注水中心迴轉(zhuǎn)接頭出發(fā)沿主軸設(shè)置的輸水孔道、與輸水孔道連通的設(shè)置于末端推送螺旋體的噴水孔，噴水孔孔口朝向攪拌機(jī)內(nèi)。

注水中心迴轉(zhuǎn)接頭包括注水口與定位銷桿，主軸尾端還設(shè)置用于拖動(dòng)水泵的鏈輪；所述噴水孔至少為兩個(gè)。

優(yōu)選的，所述液壓馬達(dá)的工作轉(zhuǎn)速為0~30轉(zhuǎn)/分鐘，進(jìn)料螺旋葉的外徑大于推送螺旋體外徑10%~20%。

采用以上結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的混凝土無(wú)間歇?jiǎng)蛩俦盟拖到y(tǒng)，利用低速大扭矩的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)主軸帶動(dòng)螺旋體轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)混凝土無(wú)間歇泵送。其具體流程是，先將攪拌站提供的“干硬性”混凝土（即適合螺旋泵送的含水量較低的混凝土）從料斗內(nèi)加入，由螺旋式推送泵泵送到攪拌機(jī)攪拌、稀釋，最終從輸出管輸出施工要求的標(biāo)準(zhǔn)混凝土。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了以下有益效果：采用螺旋式推送泵的無(wú)間歇?jiǎng)蛩佥斔突炷?，有效避免堵管的發(fā)生，又由于采用“干硬性”混凝土、推送螺旋體與混凝土間的摩擦力小于推送泵體內(nèi)壁與混凝土的摩擦力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及推送泵中的混凝土壓力會(huì)隨螺旋體的軸向長(zhǎng)度而逐漸遞增的關(guān)系，可據(jù)所需的混凝土壓力而調(diào)整螺旋體的總長(zhǎng)等措施，使之泵送距離及高度至少能與現(xiàn)有的間歇式泵送設(shè)備接近或超過(guò)；無(wú)間歇、勻速泵送不存在“換向剪切”的巨大沖擊，從而有效地提高了機(jī)械部件的使用壽命、降低了能耗和噪聲，有利于節(jié)能環(huán)保。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的間歇式泵送設(shè)備的核心結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的混凝土無(wú)間歇?jiǎng)蛩俦盟拖到y(tǒng)的總裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的A-A截面示意圖；

圖4為圖2中攪拌機(jī)的注水結(jié)構(gòu)圖以及注水中心迴轉(zhuǎn)接頭的局部放大示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的混凝土無(wú)間歇?jiǎng)蛩俦盟拖到y(tǒng)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖2所示，混凝土的無(wú)間歇?jiǎng)蛩俦盟拖到y(tǒng)，包括動(dòng)力區(qū)段I、進(jìn)料區(qū)段II、推送區(qū)段III、攪拌區(qū)段IV與輸出區(qū)段V。動(dòng)力區(qū)段I設(shè)置由變量泵供油的液壓馬達(dá)21，進(jìn)料區(qū)段II設(shè)置料斗22，推送區(qū)段III設(shè)置推送泵23；攪拌區(qū)段IV設(shè)置攪拌機(jī)25，輸出區(qū)段V設(shè)置通用的輸出管接口26，相連通的料斗22、推送泵23與攪拌機(jī)25共用同一主軸27，主軸27由液壓馬達(dá)21驅(qū)動(dòng)；位于料斗段的主軸上設(shè)置進(jìn)料螺旋葉221，位于推送泵段的主軸上設(shè)置推送螺旋體231，推送螺旋體231的外邊緣貼近推送泵體23內(nèi)壁；所述攪拌機(jī)25設(shè)置注水機(jī)構(gòu)。

推送泵體23內(nèi)壁設(shè)置若干軸向槽或類似炮膛內(nèi)壁的螺旋槽，以增大混凝土與推送泵體23內(nèi)壁之間在圓周方向的摩擦力，使得推送泵體23內(nèi)壁與混凝土的摩擦力大于推送螺旋體231與混凝土間的摩擦力。

料斗22的進(jìn)料要求為干硬性混凝土，且進(jìn)料經(jīng)攪拌機(jī)及其注水機(jī)構(gòu)后滿足工程施工標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)料選擇坍落度≤60mm的干硬性混凝土。

攪拌機(jī)25為雙軸攪拌，攪拌機(jī)頂部設(shè)置檢測(cè)窗257、底部設(shè)置排放口258。

位于攪拌機(jī)段的主軸內(nèi)設(shè)置輸水孔道244；從注水中心迴轉(zhuǎn)接頭24出發(fā)沿主軸設(shè)置輸水孔道244、與輸水孔道244連通的末端推送螺旋體設(shè)置至少為兩個(gè)孔口朝向攪拌機(jī)25內(nèi)的噴水孔245；注水中心迴轉(zhuǎn)接頭包括注水口242與定位銷桿243，主軸尾部還設(shè)置用于拖動(dòng)水泵的鏈輪241。注水中心迴轉(zhuǎn)接頭24供水而末端推送螺旋體出水，注水口242與每轉(zhuǎn)排水量可調(diào)節(jié)的水泵連通，該水泵的轉(zhuǎn)速經(jīng)鏈輪241與主軸27成一定的速比傳動(dòng)。

進(jìn)料螺旋葉的外徑大于推送螺旋體外徑20%。

以最大理論砼排量為20m3/h為例說(shuō)明推送螺旋體231的參數(shù)（現(xiàn)實(shí)中，混凝土的最大理論排量還多涉40m3/h、60m3/h、80m3/h…等）：

大徑400mm，中徑320mm，小徑210mm，單線導(dǎo)程220mm，中徑螺旋升角12.34°，中徑導(dǎo)程展開(kāi)長(zhǎng)1029.1mm；

螺旋體“U”形槽軸向截面面積U=1.427 dm2；

推送螺旋體每轉(zhuǎn)排量Q_u=中徑導(dǎo)程展開(kāi)長(zhǎng)*“U”形槽軸向截面面積≈1.43*10.29≈14.7升/轉(zhuǎn)；

當(dāng)輸出管的砼排量為20m3/h時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速=（20m3/h*1000）/（14.7L/r*60m）≈22.67r/min。

推送螺旋體與混凝土之間的摩擦力小于推送泵內(nèi)壁與混凝土圓周方向的摩擦力；推送泵的內(nèi)壁設(shè)置若干軸向槽或類似炮膛內(nèi)壁的螺旋槽。

輸出管接口26可與現(xiàn)有泵送設(shè)備通用的標(biāo)準(zhǔn)輸出管連接。

如圖3所示，攪拌機(jī)構(gòu)25優(yōu)選的內(nèi)置兩個(gè)由同步齒輪252傳動(dòng)的主攪拌軸253與輔攪拌軸254，攪拌軸帶有葉片255、256，主攪拌軸253由攪拌馬達(dá)251驅(qū)動(dòng), 攪拌馬達(dá)由變量泵供油，優(yōu)選的，攪拌軸的轉(zhuǎn)速優(yōu)化后也可以后改用定量泵供油。

系統(tǒng)工作時(shí)，啟動(dòng)液壓馬達(dá)21帶動(dòng)主軸27轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)料螺旋葉221與推送螺旋體231轉(zhuǎn)動(dòng)，啟動(dòng)攪拌馬達(dá)251帶動(dòng)攪拌軸及其葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。將攪拌站運(yùn)來(lái)的干硬混凝土從料斗22加入，在進(jìn)料螺旋葉221與推送螺旋體231帶動(dòng)下，干硬性混凝土沿推送泵23輸送到攪拌機(jī)25；

從注水口242注水，水經(jīng)過(guò)輸水孔道244、噴水孔245后向攪拌機(jī)25內(nèi)噴灑，使干硬性混凝土進(jìn)行稀釋，經(jīng)稀釋后的混凝土從出料口經(jīng)輸出管26外接的通用輸送管輸向作業(yè)面。注水口242的注水量與主軸27轉(zhuǎn)速、進(jìn)料的混凝土坍落度以及輸出管的出料速度相關(guān)，可以根據(jù)需要對(duì)注水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本系統(tǒng)采用螺旋式推送，能實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)勻速泵送，有效避免了傳統(tǒng)間歇式泵送設(shè)備的頻繁堵管現(xiàn)象。

由于上述的推送螺旋體231的參數(shù)設(shè)置，以及其與混凝土摩擦力小于混凝土與推送泵體23內(nèi)壁的摩擦力，在轉(zhuǎn)速為0~30轉(zhuǎn)/分鐘的低速大扭矩的液壓馬達(dá)21推送下，可以保證足夠大的推送力。繼而將注水、攪拌、稀釋后混凝土泵送到一定高度和距離，從而滿足施工要求。

而且本發(fā)明采用螺旋式推送，結(jié)構(gòu)件工作更穩(wěn)定、不易損壞，噪音低，更有利于減少故障、降低能耗。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。