速凝剂添加控制系统及速凝剂添加控制方法技术领域
本发明涉及混凝土喷射机技术领域。更具体地，涉及一种速凝剂添加控制系统。
背景技术
湿式混凝土喷射机在喷射混凝土、进行喷浆作业时，特别是喷射边坡、巷道等有具
有倾斜角度的喷射作业时，为了缩短混凝土的凝结时间，需要在混凝土中添加化学制剂(即
速凝剂)，使其能够迅速的凝结干燥，以不至于对后续的喷射作业产生大的影响；在湿式混
凝土喷射机的整个系统中，速凝剂的添加为单独的一个控制系统。
近年来，随着锚喷支护工艺被广泛采用，混凝土湿喷机为重要工程设备在矿山巷
道、铁路和公路隧道、高层建筑基坑、各地下工程中得到了越来越广泛的应用。为加快施工
进度，增加混凝土的凝结速度，则需要在喷射出的混凝土中添加速凝剂，速凝剂的添加需要
用到速凝剂添加控制系统，而速凝剂添加控制系统的性能直接影响到混凝土的凝结速度，
因此，速凝剂泵控制系统性能的好坏将直接影响混凝土湿喷机能否连续、高效的工作。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够实现远端控制速凝剂的添加或者停止添加，
使得速凝剂的启停可以更加方便控制，并且可以节约速凝剂的速凝剂添加控制系统。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：本发明提供一种速凝剂添加控制系
统，包括压风输送管、速凝剂输送管、速凝剂泵组和速凝剂泵组启停控制装置；所述压风输
送管流体进入端与压风源流体导通，所述压风输送管流体排出端与喷枪的流体进入端流体
导通；所述速凝剂输送管的流体进入端与所述速凝剂泵组的流体排出端流体导通，所述速
凝剂输送管的流体排出端与所述压风输送管流体导通；所述速凝剂泵组的流体进入端与速
凝剂桶流体导通；当所述喷枪打开的时候：通过所述速凝剂泵组启停控制装置使得所述速
凝剂泵组启动，当所述喷枪关闭的时候：通过所述速凝剂泵组启停控制装置使得所述速凝
剂泵组停止。
上述速凝剂添加控制系统，所述速凝剂泵组启停控制装置包括文丘里管和气控换
向阀组；所述文丘里管安装在所述压风输送管上，并且位于所述压风源与所述速凝剂输送
管和所述压风输送管连通处之间的所述压风输送管上；所述气控换向阀组的气缸缸筒内部
与所述文丘里管通过启停控制导气管流体导通。
上述速凝剂添加控制系统，所述气控换向阀组的气缸缸筒内部与所述文丘里管的
喉部流体导通。
上述速凝剂添加控制系统，所述气控换向阀组与所述文丘里管之间的启停控制导
气管上安装有三门逻辑阀，所述三门逻辑阀通过急停控制导气管与所述压风源和所述文丘
里管之间的所述压风输送管流体导通，所述急停控制导气管上安装有手动转阀。
上述速凝剂添加控制系统，自所述三门逻辑阀至所述气控换向阀组之间的所述启
停控制导气管上依次安装有可调节流阀和排气阀。
上述速凝剂添加控制系统，在所述压风输送管上：自所述压风源至所述急停控制
导气管与所述压风输送管连通处之间依次安装有截止阀一和截止阀二。
上述速凝剂添加控制系统，所述喷枪与所述速凝剂输送管和所述压风输送管连通
处之间的所述压风输送管上安装有截止阀三。
上述速凝剂添加控制系统，所述气控换向阀组包括气缸和两位两通机动换向阀，
所述气缸的活塞杆伸出时能够使得所述两位两通机动换向阀的阀芯向所述两位两通机动
换向阀的一端移动；所述速凝剂泵组包括液压马达和速凝剂泵，所述液压马达与所述速凝
剂泵驱动连接；所述两位两通机动换向阀的阀口开启和关闭使得所述液压马达启动或停
止。
本发明提供了一种速凝剂添加控制方法，包括如下步骤：
(a)使用速凝剂添加控制系统向混凝土中添加速凝剂；所述速凝剂添加控制系统
包括压风输送管、速凝剂输送管、速凝剂泵组和速凝剂泵组启停控制装置；所述压风输送管
流体进入端与压风源流体导通，所述压风输送管流体排出端与喷枪的流体进入端流体导
通；所述速凝剂输送管的流体进入端与所述速凝剂泵组的流体排出端流体导通，所述速凝
剂输送管的流体排出端与所述压风输送管流体导通；所述速凝剂泵组的流体进入端与速凝
剂桶流体导通；当所述喷枪打开的时候：通过所述速凝剂泵组启停控制装置使得所述速凝
剂泵组启动，当所述喷枪关闭的时候：通过所述速凝剂泵组启停控制装置使得所述速凝剂
泵组停止；
(b)开启压风源，通过所述压风输送管向喷枪输送压风；
(c)打开喷枪，所述速凝剂泵组启停控制装置向所述速凝剂泵组发出开始工作的
控制信号，所述速凝剂泵组启动并使得所述速凝剂桶中的速凝剂通过所述速凝剂输送管输
送到所述压风输送管内；
(d)速凝剂在所述压风输送管内的压风作用下输送至喷枪喷出；
(e)关闭喷枪，所述速凝剂泵组启停控制装置向所述速凝剂泵组发出停止工作的
控制信号，所述速凝剂泵组停止；
(f)使得所述速凝剂桶中的速凝剂停止通过所述速凝剂输送管输送到所述压风输
送管内。
本发明的有益效果如下：
本发明的速凝剂添加控制系统能够实现远端控制速凝剂的添加或者停止添加功
能，当没有混凝土喷出时，工作人员可以通过喷枪头处的截止阀关闭速凝剂的喷射，从而节
约速凝剂。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明速凝剂添加控制系统的结构示意图；
图2为开启压风时速凝剂泵调节量与速凝剂泵流量的变化曲线；
图3为供气压力与湿喷机耗气量的变化曲线。
图中：1-截止阀一，2-截止阀二，3-手动转阀，4-文丘里管，5-三门逻辑阀，6-可调
节流阀，7-排气阀，8-气控换向阀组，9-速凝剂泵组，10-截止阀三，11-压风输送管，12-速凝
剂输送管，13-喷枪，14-压风源，15-速凝剂桶，16-启停控制导气管，17-急停控制导气管，
18-气缸，19-两位两通机动换向阀，20-液压马达，21-速凝剂泵。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说
明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体
描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例的速凝剂添加控制系统，包括压风输送管11、速凝剂输送管
12、速凝剂泵组9和速凝剂泵组启停控制装置；所述压风输送管11流体进入端与压风源14流
体导通，所述压风输送管11流体排出端与喷枪13的流体进入端流体导通；所述速凝剂输送
管12的流体进入端与所述速凝剂泵组9的流体排出端流体导通，所述速凝剂输送管12的流
体排出端与所述压风输送管11流体导通；所述速凝剂泵组9的流体进入端与速凝剂桶15流
体导通；当所述喷枪13打开的时候：通过所述速凝剂泵组启停控制装置使得所述速凝剂泵
组9启动，当所述喷枪13关闭的时候：通过所述速凝剂泵组启停控制装置使得所述速凝剂泵
组9停止。所述速凝剂泵组启停控制装置包括文丘里管4和气控换向阀组8；所述文丘里管4
安装在所述压风输送管11上，并且位于所述压风源14与所述速凝剂输送管12和所述压风输
送管11连通处之间的所述压风输送管11上；所述气控换向阀组8的气缸缸筒内部与所述文
丘里管4通过启停控制导气管16流体导通。所述气控换向阀组8的气缸缸筒内部与所述文丘
里管4的喉部流体导通。所述气控换向阀组8与所述文丘里管4之间的启停控制导气管16上
安装有三门逻辑阀5，所述三门逻辑阀5通过急停控制导气管17与所述压风源14和所述文丘
里管4之间的所述压风输送管11流体导通，所述急停控制导气管17上安装有手动转阀3。自
所述三门逻辑阀5至所述气控换向阀组8之间的所述启停控制导气管16上依次安装有可调
节流阀6和排气阀7。在所述压风输送管11上：自所述压风源14至所述急停控制导气管17与
所述压风输送管11连通处之间依次安装有截止阀一1和截止阀二2。所述喷枪13与所述速凝
剂输送管12和所述压风输送管11连通处之间的所述压风输送管11上安装有截止阀三10。所
述气控换向阀组8包括气缸18和两位两通机动换向阀19，所述气缸18的活塞杆伸出时能够
使得所述两位两通机动换向阀19的阀芯向所述两位两通机动换向阀19的一端移动；所述速
凝剂泵组9包括液压马达20和速凝剂泵21，所述液压马达20与所述速凝剂泵21驱动连接；所
述两位两通机动换向阀19的阀口开启和关闭使得所述液压马达20启动或停止。
如图1所示，速凝剂添加控制系统正常工作状态为：喷枪13打开，压风源14内的压
风经过文丘里管4输送至喷枪13，并且压风经过手动转阀3输送至三门逻辑阀5；由于文丘里
管4的作用，使得三门逻辑阀5的a口气压较低，b口处气压大于a口处气压，此时三门逻辑阀5
的b口和s口导通，压风经过排气阀7输送至气缸18，使得气缸18的活塞杆顶出，对两位两通
机动换向阀19的阀芯施加压力，使得阀芯向两位两通机动换向阀19的一端移动，此时进油
口P和回油口T导通，液压马达20开始工作，然后液压马达20带动速凝剂泵21工作，这样速凝
剂桶15中的速凝剂就被抽吸到速凝剂输送管12中。当需要暂时停机的时候，喷枪13关闭，三
门逻辑阀5的a口处气压等于b口处气压，此时三门逻辑阀5的b口和s口断开即处于不导通状
态，可调节流阀6继续向外排气，使得三门逻辑阀5的s口与排气阀7之间的启停控制导气管
16内气压降低，排气阀7中的阀球开始复位，进而使得气缸18通过排气阀7向外排气，气缸18
的活塞杆施加在两位两通机动换向阀19的阀芯上的作用力减小，阀芯在弹簧的作用向两位
两通机动换向阀19的另一端移动，使得气缸18的活塞杆回复到气缸18内，使得进油口P和回
油口T不导通，此时液压马达20停止工作，速凝剂泵21停止向速凝剂输送管12中输送速凝
剂，达到节约速凝剂和降低能源消耗的作用。
当速凝剂添加控制系统需要进行机器清洗的时候，使手动转阀3处于断开状态，压
风经压风输送管11至喷枪13，此时液压马达20和速凝剂泵21不工作，没有速凝剂从喷枪13
喷出，即可进行机器清洗。
当速凝剂添加控制系统没有混凝土输送至喷枪13或者需要等待较长的时间混凝
土才能输送至喷枪13，如果仅仅关闭喷枪13，虽然没有速凝剂从喷枪13排出，但是压风仍旧
可以进入压风输送管11内，使得控制系统内部存在气压，此时需要断开截止阀一1，停机不
工作。
本实施例速凝剂添加控制方法，包括如下步骤：
凝剂添加控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)使用速凝剂添加控制系统向混凝土中添加速凝剂；所述速凝剂添加控制系统
包括压风输送管11、速凝剂输送管12、速凝剂泵组9和速凝剂泵组启停控制装置；所述压风
输送管11流体进入端与压风源14流体导通，所述压风输送管11流体排出端与喷枪的流体进
入端流体导通；所述速凝剂输送管12的流体进入端与所述速凝剂泵组9的流体排出端流体
导通，所述速凝剂输送管12的流体排出端与所述压风输送管11流体导通；所述速凝剂泵组9
的流体进入端与速凝剂桶15流体导通；当所述喷枪13打开的时候：通过所述速凝剂泵组启
停控制装置使得所述速凝剂泵组9启动，当所述喷枪13关闭的时候：通过所述速凝剂泵组启
停控制装置使得所述速凝剂泵组9停止；
(b)开启压风源14，通过所述压风输送管11向喷枪13输送压风；
(c)打开喷枪13，所述速凝剂泵组启停控制装置向所述速凝剂泵组9发出开始工作
的控制信号，所述速凝剂泵组9启动并使得所述速凝剂桶15中的速凝剂通过所述速凝剂输
送管12输送到所述压风输送管11内；
(d)速凝剂在所述压风输送管11内的压风作用下输送至喷枪13喷出；
(e)关闭喷枪13，所述速凝剂泵组启停控制装置向所述速凝剂泵组9发出停止工作
的控制信号，所述速凝剂泵组9停止；
(f)使得所述速凝剂桶15中的速凝剂停止通过所述速凝剂输送管12输送到所述压
风输送管11内。
利用实施例1的速凝剂添加控制系统及实施例2的速凝剂添加控制方法进行添加
速凝剂试验，试验过程及结果如下：
由于速凝剂的流量是通过速凝剂添加控制系统来实现的，所以该系统的试验即是
速凝剂流量的试验；用一25L的水桶盛满速凝剂，用另一较小水桶盛装通过速凝剂泵排出的
速凝剂，利用秒表计时，用电子秤测得一分钟内速凝剂泵排出的速凝剂的重量，由于速凝剂
的比重与水的比重相近，即得出一分钟内速凝剂添加控制系统速凝剂的流量；对不同速凝
剂泵调节量做流量试验时，分别测量两次流量，取平均值为此调节量下的速凝剂的流量。
表1为开启压风时速凝剂流量测量记录表，从表1中得出，分别调节速凝剂泵的调
节量为60％、70％、80％、90％、100％时，测得相应的速凝剂的流量的平均值分别为4.98L/
min、5.45L/min、6.45L/min、6.95L/min、8.10L/min；图2为开启压风时速凝剂泵调节量与速
凝剂泵流量的变化曲线，从图2中看出，速凝剂的流量随着速凝剂泵调节量的增大而显著增
大，但呈现非线性状态；在此两种状态下，分别调节速凝剂泵的调节量为60％、70％、80％、
90％及100％状态下的速凝剂的流量；并对此两种状态下的流量进行比较，查看在实际工况
下，速凝剂泵需要调节多大的调节量能够满足喷射混凝土的需要。
表1开启压风时速凝剂流量测量记录表
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耗气量测定
为模拟井下压风，使用空气压缩机作为速凝剂添加控制系统气压传动与控制的动
力源，工作压力0.8MPa，容积流量为20m3/min，即为120m3/h。储气罐容积为5m3，最高工作压
力0.8MPa，起稳压与储能作用；为准确的测量该喷射机的耗气量，采用智能流量计算仪对消
耗气体的测量，把智能流量积算仪串联进气路中。
测得供气压力与湿喷机耗气量变化曲线如图3所示，分别调节空气压缩机的供气
压力，智能流量计算仪测得地气体压力分别为0.13、0.20、0.30、0.41、0.50、0.60、0.70及
0.80MPa，其对应的气体流量分别为7.5、14.5、28.7、40.0、57.2、72.4、91.1及109.3m3/h。该
系统正常工作气压为0.13-0.80MPa，流量为7.5-109.3m3/h，压缩机的供气能力满足该系统
的使用耗气量，矿山井下压风的压力一般为0.5MPa左右，所以该系统完全适用于矿山井下
作业。
本发明的速凝剂添加控制系统在开启压风状态时，即在正常喷射过程中，所述速
凝剂泵组9在0.5Mpa压力时就可以抽吸速凝剂，能量需求较小，供气压力与耗气量的调节范
围较大，能够满足矿山井下压风量的要求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对
本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可
以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发
明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。