一种复杂环境下注射高聚物的方法与流程

本发明涉及一种注射高聚物的方法，具体是一种复杂环境下注射高聚物的方法。

背景技术：

目前，高聚物注射技术已广泛运用于矿山、水利、交通、环保、建筑物等基础设施加固、防渗、喷涂、封孔等技术领域。在矿山领域的矿井内，高聚物注射的主要动力是井下压风系统。在水利、交通、环保、建筑物领域，高聚物注射的主要动力是空气压缩机。因此，目前高聚物注射均需要空气压缩机或压风系统驱动才能正常使用，这样就导致其无法适用于无压风系统或空气压缩机的工作地点，从而严重限制了高聚物注射技术的应用范围。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种复杂环境下注射高聚物的方法，通过液氮气化提供气源动力，从而保证在无压风系统或空气压缩机的环境下进行高聚物注射，进而增加了高聚物注射技术的应用范围。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种复杂环境下注射高聚物的方法，具体步骤为：

第一步：在所需高聚物注射的位置装配基于液氮气化的高聚物注射装置；

第二步：根据实际需要确定高聚物类型及其注射量，根据高聚物类型确定形成高聚物的两种物料，两种物料按照1:1的体积配比，将其中一种标记为a料，另一种标记为b料；打开第四控制阀，通过a料注入口向a料存储罐内注入高聚物注射量1/2的a料，关闭第四控制阀；打开第五控制阀，通过b料注入口向b料存储罐内注入高聚物注射量1/2的b料，关闭第五控制阀；

第三步：根据混合管的注射出口高度及高聚物注射所需的气压、注射阻力、液氮气化产生氮气量，进而计算出液氮所需体积；打开第一控制阀，通过液氮注入口向液氮快速液化装置内注入所需体积的液氮，完成后关闭第一控制阀，并实时观测压力表数值；

第四步：当压力表数值达到所需的第一压力值时打开第二控制阀、第三控制阀、第六控制阀、第七控制阀和开启混合器，高压气体分别通过第一气液连接管和第二气液连接管进入a料存储罐和b料存储罐，同时推动a料存储罐内的a料向出料口移动和推动b料存储罐内的b料向出料口移动，使a料和b料进入混合管内，混合器将a料和b料在混合管内进行搅拌混合；由于a料和b料的黏度会存在差异，在相同气压作用下，两者的流动速度不同，造成a料和b料持续进入混合管内的量不能满足1:1的体积配比，观察a料存储罐和b料存储罐内的a料流动速度和b料流动速度；

①若a料流速大于b料流速，则打开第十控制阀，将第二脚踏式补气装置产生的气流通过第二分支管进入b料存储罐，观察a料存储罐内的a料和b料存储罐内的b料的流动情况，调节第十控制阀的开度，直至使两者流动速度相同，保持当前第十控制阀的开度，从而实现a料和b料持续进入混合管内的量满足1:1的体积配比；

②若b料流速大于a料流速，则打开第九控制阀，将第二脚踏式补气装置产生的气流通过第一分支管进入a料存储罐，观察a料存储罐内的a料和b料存储罐内的b料的流动情况，调节第九控制阀的开度，直至使两者流动速度相同，保持当前第九控制阀的开度，从而实现a料和b料持续进入混合管内的量满足1:1的体积配比；

a料和b料在混合管内通过混合器的作用下搅拌均匀形成所需高聚物，最终从混合管的注射出口对所需的位置进行高聚物注射；

第五步：在高聚物注射过程中，若压力表监测的压力值低于第二压力值时，说明此时液氮已经完全气化，内部的氮气所形成的压力不足，则使第一脚踏式补气装置开始工作，同时打开第八控制阀，将第一脚踏式补气装置产生的气流通过第一补气管进入液氮快速气化装置内，增加其内部气压达到第二压力值时并保持，直至高聚物注射完成。

进一步，所述第一压力值确定公式为：y1＝1.5ρgh，其中y1为第一压力值，ρ为高聚物密度，g为重力加速度，h为混合管的注射出口与注射位置的高度差；所述第二压力值确定公式为：y2＝ρgh，其中y2为第二压力值。

与现有技术相比，本发明采用液氮气化提供气源动力，在处于无压风系统或空气压缩机的环境进行高聚物注射时，通过液氮注入口加入一定量液氮，通过液氮在液氮快速气化装置内气化提供高压气源，保证对所需位置进行高聚物注射，当液氮完全气化而高聚物注射未完成时会导致氮气气源不足，此时采用第一脚踏式补气装置确保高聚物注射所需要的气压。另外由于形成高聚物的a料和b料黏度会存在差异，因此在相同气压作用下，两者的流动速度不同，造成a料和b料持续进入混合管内的量不能满足1:1的体积配比，故通过第二脚踏式补气装置对两者中流动速度小的料进行补压，确保a料与b料流动速度相同，满足高聚物1：1的体积配比，且在a料与b料在混合器的作用下搅拌均匀。因此本发明适用于无压风系统或空气压缩机的环境下进行高聚物注射，进而增加了高聚物注射技术的应用范围。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、液氮注入口；2、第一控制阀；3、压力表；4、液氮快速气化装置；5、第二控制阀；6、第一气液连接管；7、第一逆止阀；8、第三控制阀；9、第二气液连接管；10、第二逆止阀；11、a料注入口；12、第四控制阀；13、b料注入口；14、第五控制阀；15、a料存储罐；16、b料存储罐；17、第六控制阀；18、第七控制阀；19、混合管；20、混合器；21、第一脚踏式补气装置；22、第一补气管；23、第八控制阀；24、第三逆止阀；25、第二脚踏式补气装置；26、第二补气管；27、三通阀；28、第一分支管；29、第九控制阀；30、第四逆止阀；31、第二分支管；32、第十控制阀；33、第五逆止阀。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的具体步骤为：

第一步：在所需高聚物注射的位置装配基于液氮气化的高聚物注射装置；

所述基于液氮气化的高聚物注射装置包括液氮快速气化装置4、a料存储罐15、b料存储罐16、混合管19、混合器20、第一脚踏式补气装置21和第二脚踏式补气装置25，所述a料存储罐15和b料存储罐16固定在液氮快速气化装置4下部，且a料存储罐15和b料存储罐16的结构相同且镜像对称设置；a料存储罐15侧部设有a料注入口11，b料存储罐16侧部设有b料注入口13，a料存储罐15的出料口和b料存储罐16的出料口均与混合管19的进料口连接，混合器20设置在混合管19内；液氮快速气化装置4上设有液氮注入口1和压力表3，液氮快速气化装置4通过第一气液连接管6与a料存储罐15连通，液氮快速气化装置4通过第二气液连接管9与b料存储罐16连通，第一脚踏式补气装置21通过第一补气管22与液氮快速气化装置4连通，第二脚踏式补气装置25通过第二补气管26与三通阀27其中一个端口连通，三通阀27另外两个端口分别通过第一分支管28和第二分支管31与a料存储罐15和b料存储罐16连通；所述a料存储罐15和b料存储罐16均采用透明材质制成；

所述液氮注入口1处装有第一控制阀2，第一气液连接管6上装有第二控制阀5，第二气液连接管9上装有第三控制阀8，a料注入口11处装有第四控制阀12，b料注入口13处装有第五控制阀14，a料存储罐15的出料口处装有第六控制阀17，b料存储罐16的出料口处装有第七控制阀18，第一补气管22上装有第八控制阀23，第一分支管28上装有第九控制阀29，第二分支管31上装有第十控制阀32，且第九控制阀29和第十控制阀32均为比例控制阀；所述第一气液连接管6上装有第一逆止阀7、且第一逆止阀7的进口与液氮快速气化装置4连通，第二气液连接管9上装有第二逆止阀10、且第二逆止阀10的进口与液氮快速气化装置4连通，第一补气管22上装有第三逆止阀24、且第三逆止阀24的进口与第一脚踏式补气装置21连通，第一分支管28上装有第四逆止阀30、且第四逆止阀30的进口与第二脚踏式补气装置25连通，第二分支管31上装有第五逆止阀33、且第五逆止阀33的进口与第二脚踏式补气装置25连通；

第二步：根据实际需要确定高聚物类型及其注射量，根据高聚物类型确定形成高聚物的两种物料，两种物料按照1:1的体积配比，将其中一种标记为a料，另一种标记为b料；打开第四控制阀12，通过a料注入口11向a料存储罐15内注入高聚物注射量1/2的a料，关闭第四控制阀12；打开第五控制阀14，通过b料注入口13向b料存储罐16内注入高聚物注射量1/2的b料，关闭第五控制阀14；

第三步：根据混合管19的注射出口高度及高聚物注射所需的气压、注射阻力、液氮气化产生氮气量，进而计算出液氮所需体积；打开第一控制阀2，通过液氮注入口1向液氮快速液化装置4内注入所需体积的液氮，完成后关闭第一控制阀2，并实时观测压力表5数值；

第四步：当压力表3数值达到所需的第一压力值时打开第二控制阀5、第三控制阀8、第六控制阀17、第七控制阀18和开启混合器20，高压气体分别通过第一气液连接管6和第二气液连接管9进入a料存储罐15和b料存储罐16，同时推动a料存储罐15内的a料向出料口移动和推动b料存储罐16内的b料向出料口移动，使a料和b料进入混合管19内，混合器20将a料和b料在混合管19内进行搅拌混合；由于a料和b料的黏度会存在差异，在相同气压作用下，两者的流动速度不同，造成a料和b料持续进入混合管19内的量不能满足1:1的体积配比，观察a料存储罐15和b料存储罐16内的a料流动速度和b料流动速度；

①若a料流速大于b料流速，则打开第十控制阀32，将第二脚踏式补气装置25产生的气流通过第二分支管31进入b料存储罐16，观察a料存储罐15内的a料和b料存储罐16内的b料的流动情况，调节第十控制阀32的开度，直至使两者流动速度相同，保持当前第十控制阀32的开度，从而实现a料和b料持续进入混合管19内的量满足1:1的体积配比；

②若b料流速大于a料流速，则打开第九控制阀29，将第二脚踏式补气装置25产生的气流通过第一分支管28进入a料存储罐15，观察a料存储罐15内的a料和b料存储罐16内的b料的流动情况，调节第九控制阀29的开度，直至使两者流动速度相同，保持当前第九控制阀29的开度，从而实现a料和b料持续进入混合管19内的量满足1:1的体积配比；

a料和b料在混合管19内通过混合器20的作用下搅拌均匀形成所需高聚物，最终从混合管19的注射出口对所需的位置进行高聚物注射；

第五步：在高聚物注射过程中，若压力表3监测的压力值低于第二压力值时，说明此时液氮已经完全气化，内部的氮气所形成的压力不足，则使第一脚踏式补气装置21开始工作，同时打开第八控制阀23，将第一脚踏式补气装置21产生的气流通过第一补气管22进入液氮快速气化装置4内，增加其内部气压达到第二压力值时并保持，直至高聚物注射完成。

进一步，所述第一压力值确定公式为：y1＝1.5ρgh，其中y1为第一压力值，ρ为高聚物密度，g为重力加速度，h为混合管19的注射出口与注射位置的高度差；所述第二压力值确定公式为：y2＝ρgh，其中y2为第二压力值。

上述液氮快速气化装置4、混合管19、混合器20、第一脚踏式补气装置21和第二脚踏式补气装置25均为现有结构。