一种精确控制灌注压力的调压装置及调压方法与流程

本发明涉及工程压力控制，具体涉及一种精确控制灌注压力的调压装置及调压方法。

背景技术：

1、在土木工程、机械加工等多个工业领域中，常常需要将液体（如水泥浆、化学浆液、液压油等）以一定的压力注入目标容器或结构内部，以实现填充、加固、纠偏、成型等目的。灌注压力的控制精度直接影响工程质量与结构安全。

2、以土木工程中的建筑物纠偏与抬升为例，当建筑物发生不均匀沉降时，通常采用压力注浆的方式将浆液注入地基土层中，利用浆液的压力将建筑物缓慢抬升至设计标高。若灌注压力过小，则无法达到抬升效果；若灌注压力过大，则可能导致结构突升甚至破坏，造成重大安全事故。因此，对灌注压力的精确控制至关重要。

3、目前，常用的灌注压力控制方法及其局限性如下：

4、（1）出浆嘴直径控制法：在流量不变的条件下，通过更换不同直径的喷嘴来改变压力。该方法压力一旦设定便难以在线调节，无法适应动态变化的灌注需求。

5、（2）变频调节法：通过变频器调节灌浆泵的转速，改变流量从而间接调节压力。该方法设备成本较高，且对于低流量、高压力的精确控制响应较慢。

6、（3）回浆阀调节法：在进浆量恒定时，通过调节回浆阀的开度改变回流量来调整压力。该方法控制粗糙，压力波动大，仅适用于要求不高的场合。

7、（4）伺服反馈控制法：采用伺服电机与压力传感器闭环控制，精度高但设备昂贵，维护复杂，难以在施工现场大规模推广。

8、因此，开发一种结构简单、成本低廉、压力控制精确且可方便调节的灌注压力控制装置，具有重要的工程实用价值和经济效益。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术问题，本发明提供一种精确控制灌注压力的调压装置及调压方法，本发明摒弃传统变频、伺服等高成本精密设备，利用硬质外壳与柔性囊体的配合结构，结合高压小流量水泵实现粗灌浆保压结合水压微挤压精准增压的分级调压模式，大幅提升压力控制精度，适配不同施工现场与工况需求，且设备清洗、维护便捷。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种精确控制灌注压力的调压装置，包括进浆管路组件、压力调节组件、供水组件、测控组件和待灌注容器；

3、所述进浆管路组件包括进浆管、浆管单向阀和控制阀，所述进浆管一端外接灌浆泵，另一端依次串联浆管单向阀、压力调节组件、控制阀后与待灌注容器相连通；

4、所述压力调节组件包括管状外壳与囊体；所述管状外壳采用高强度材料制成，其内部设有中空腔体；所述囊体为高强度软体密封结构，同轴嵌套于管状外壳内部，囊体的外壁轮廓与所述管状外壳的内壁轮廓相匹配，囊体与管状外壳之间形成间隙；所述管状外壳的侧壁上设有至少一个进水口，所述进水口用于向囊体与管状外壳之间的间隙注入压力介质；管状外壳侧壁还安装有调压阀，管状外壳两端分别固定设置进口法兰与出口法兰，管状外壳通过进口法兰、出口法兰密封对接在进浆管管路上；所述囊体两端分别设有进口端面体与出口端面体，进口端面体、出口端面体夹持在管状外壳法兰与进浆管法兰之间，实现整体密封。

5、所述供水组件包括水泵与水管单向阀，所述水泵为高压小流量水泵，其流量可在0至设定常量范围内调节，水泵可采用人工驱动或电力驱动；水泵的出水口与水管单向阀相连，所述水管单向阀另一端连接管状外壳的进水口，水泵用于向囊体与管状外壳的间隙内输送压力介质，压力介质优选为清水。

6、所述测控组件包括压力表与排气阀，所述压力表、排气阀均安装在待灌注容器上，压力表用于实时监测容器内部灌注压力，排气阀用于排出管路及容器内部积存的气体。

7、所述调压阀为泄压调压阀，用于释放间隙内的压力介质，实现压力下调。

8、所述管状外壳的出口段设置为锥形结构，保障浆液流动形态平顺。

9、所述管状外壳的材质为钢材、玻璃钢或高强度纤维缠绕材料。

10、所述囊体的材质为复合橡胶或高强纤维复合布。

11、当所述水泵采用电力驱动时，本装置还配套设有工控器与压力传感器；所述压力传感器安装于待灌注容器内部，压力传感器、电动水泵均与工控器电连接，通过工控器实现压力自动调控。

12、基于上述精确控制灌注压力的调压装置，本发明还提供一种精确控制灌注压力的调压方法，包括以下步骤：

13、s1设备组装与密封性检查：将管状外壳与囊体通过法兰密封串联在进浆管路上，依次连接浆管单向阀、控制阀、待灌注容器，完成水泵、水管单向阀、调压阀、压力表、排气阀的管路及线路连接，全面检查各接口、法兰的密封性能，确保无渗漏；

14、s2初步注浆与排气：启动外接灌浆泵，浆液沿进浆管流经浆管单向阀、囊体内部腔体后进入待灌注容器；打开排气阀，排出管路与容器内的空气，当排气阀持续流出浆液时，关闭排气阀，继续向容器内注浆；

15、s3预压停机保压：实时观察压力表的压力数值，当待灌注容器内部压力接近预设设计压力时，关闭灌浆泵；在浆管单向阀的阻断作用下，浆液无法回流，容器内压力保持稳定；

16、s4精准升压调节：启动水泵，压力介质经水管单向阀、进水口注入囊体与管状外壳之间的间隙；压力介质逐步挤压囊体，使囊体收缩并挤压其内部浆液，待灌注容器内压力缓慢升高；持续观测压力表，直至容器内压力达到预设设计压力；

17、s5压力修正与保压作业：若升压过程中容器内压力超过设计值，缓慢开启调压阀，释放间隙内部分压力介质，将压力下调至预设标准值；压力达标后，关闭控制阀，对容器进行保压作业；

18、s6设备泄压与清洗复位：灌注及保压作业完成后，完全打开调压阀，释放间隙内的压力介质，解除腔体压力；拆卸管状外壳的出口法兰，向灌浆泵接入清水，启动灌浆泵，利用清水循环冲洗进浆管路、囊体内部腔体；清洗完成后关停所有设备，完成装置复位。

19、进一步地，当采用电动水泵配合自动控制模式作业时，提前在工控器内录入目标压力值；压力传感器实时采集待灌注容器内的压力信号并传输至工控器，当检测压力达到预设值时，工控器自动控制电动水泵停机，完成全自动调压。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、（1）本发明结构简洁，主要由管状外壳、囊体、常规泵阀及检测仪表组成，零部件易加工、采购便捷，相较于伺服控制系统、变频调压设备，大幅降低了设备购置与运维成本。装置可直接串联在现有管路上，无需大幅改造原有设备；

22、（2）本发明调压精度优异，依靠高压小流量水泵向间隙内通入压力介质，通过柔性挤压囊体实现灌注压力无级微调，压力变化平缓可控，可精准达到预设压力值，有效规避压力骤变引发的结构、工件损坏问题。设备配备双重单向阀防止介质回流，搭配泄压调压阀可快速修正超压工况，手动、电动两种驱动模式可灵活切换，既能满足现场人工操作需求，也可接入工控系统实现自动化调控，运行安全且操作灵活；

23、（3）本发明后期维护难度低，作业完成后可通入清水快速冲洗管路与囊体内部，清洁作业简单高效。外壳选用高强度材质、囊体采用耐磨高强软体材料，整体结构抗压能力强，能够适应土木工程灌浆、工业液压成型等不同工况与复杂作业环境，使用寿命长，具备良好的工程应用价值。