密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，包括喷射装置、螺杆上料装置、液态速凝剂供给系统、喷头混合装置和简式机械手。喷射装置的入料口与螺杆上料装置的出口连通，喷射装置还与喷头混合装置出口相连，且喷头混合装置的入口连接水和液态速凝剂的混合物。液态速凝剂由液态速凝剂供给装置供给，且液态速凝剂供给装置的输出端连接一个三通装置的一个输入端，三通装置的另一个输入端连接高压水；三通装置的输出端连接喷头混合装置的输入端，且在其连接管路上设有水阀。本实用新型主要是针对目前湿喷技术的应用性欠缺，提出的一种新型湿喷装置，在原有潮喷的基础上，达到湿喷的效果，可控可调，降低喷射施工中的回弹量和粉尘量。
【专利说明】密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种喷射混凝土工艺系统，具体涉及一种新型的密闭式连续二次 加水湿喷混凝土系统，主要应用于岩土工程、边坡工程和地下工程中的喷射混凝土中。
【背景技术】
[0002] 喷射混凝土技术广泛应用于各种围岩巷道以及边坡的支护加固中。目前，主要有 两种制备喷射混凝土的方法，即干喷混凝土和湿喷混凝土。干喷混凝土是将干拌合料(水 泥、骨料及粉状速凝剂）借助喷射机在压缩空气带动下输送至喷嘴处，加水后喷射至受喷 面。而湿喷混凝土则是将湿拌合料(水泥、骨料与水)，借助喷射机由泵送或风送的方式输送 至喷嘴处与液态速凝剂混合后喷射到受喷面。
[0003] 干喷混凝土在国内外应用较为广泛。它的主要优点是设备简单，机型小巧，运输与 移动方便，混合料输送距离长，粉状速凝剂可在进入喷射机前加入。但是也存在许多固有的 缺陷：①其工作面粉尘量及回弹量均较大，工作环境恶劣，喷料时有脉冲现象且均匀度差； ②实际水灰质量比不易准确控制，影响喷射混凝土的质量；③生产效率低。
[0004] 湿喷混凝土主要优点为回弹量低，施工效率高，喷射区粉尘量小，匀质性好。同样， 其也有许多不足之处：①湿喷混凝土施工工艺比干喷混凝土工艺复杂，材料需要随伴随用， 且对材料的配合比、和易性与泵送性要求很高；②对于潮湿或含水地层的适应性差；③对 难于进出的区域施工，由于机械较庞大，使用很不方便，对使用量较小的工程欠缺灵活性； ④湿喷混凝土容易堵管，清晰很不方便。
[0005] 在实际施工作业中，由于喷施喷射机本身要求水和拌合料独立运送，在喷头处混 合，然后喷射出去，在高速运动中，普通的干式喷射机喷头设计简单，无法保证水料的充分 混合，造成粉尘大，回弹高等较差的喷射效果，并且严重污染了施工人员的作业环境。
[0006] 水和拌合料的混合的充分与否，直接影响干喷的喷射效果，决定了粉尘量的大小 和回弹量的高低。在现有的干式喷射机机具中，对于喷头的设计过于简单，无法满足水料充 分混合的要求。 实用新型内容
[0007] 针对以上现有技术，为克服上述技术的不足，本实用新型提供了一种密闭式连续 二次加水湿喷混凝土系统，能实现二次加水，在原有潮喷的基础上，达到湿喷的效果，有效 降低喷射混凝土的回弹量与粉尘量，改善作业环境，减少施工时间和成本，同时设备灵活， 施工简便，易于操作，主要适用于交通隧道、水利隧洞、人防工程、矿山井巷等各类硐室及地 下工程中的喷射混凝土。
[0008] 本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0009] 一种密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，包括喷射装置、螺杆上料装置、喷头 混合装置，所述的喷射装置的入料口与螺杆上料装置的出口连通，所述的喷射装置的出口 与喷头混合装置入口相连，且所述的喷头混合装置的入口用于输入水和液态速凝剂的混合 物。
[0010] 所述的液态速凝剂由液态速凝剂供给系统供给，且液态速凝剂供给系统的输出端 连接一个三通装置的一个输入端，三通装置的另一个输入端连接高压水；三通装置的输出 端连接喷头混合装置的输入端，且在其连接管路上设有水阀。
[0011] 所述的高压水通过一个水泵连通到螺杆上料装置。
[0012] 所述的喷头混合装置的喷头通过一个机械手支撑。
[0013] 所述喷射装置采用喷射混凝土用潮喷机，对其进行密封处理，降低机旁粉尘。
[0014] 所述螺杆上料装置，其螺杆为全密闭式的，在螺杆上料过程中，预加部分水，使得 混凝土潮料第一次加水，混凝土含水量达到409Γ60%，使拌合料与水更好的混合，降低粉尘。
[0015] 所述液态速凝剂供给系统，能将液态速凝剂加入高压水管中，并精确控制液态速 凝剂的添加量，提高喷射混凝土各方面的性能。
[0016] 所述喷头混合装置，包括依次连通的水料混合部分、双室混合部分和喷嘴部分。 [0017] 所述的水料混合部分包括两根管道、水环、水腔、橡胶垫、两个握式刻度阀门，所述 的两个握式刻度阀门分别各自设于一根管道上，两根管道的出口均与同一个水腔连通，且 在与水相通的管道的出口路设有一个水环，橡胶垫位于水腔壁面，起到缓冲的作用，避免混 凝土混合料对水腔壁造成太大的磨损。
[0018] 握式刻度阀门用于准确的控制进水量，从而达到控制水灰比的作用，并且通过水 环，水流可以分离式与拌合料在水腔内混合，从而达到较好的水料混合效果；
[0019] 所述的双室混合部分包括双室橡胶管，在双室橡胶管内形成双室混合腔，所述的 双室橡胶管内壁为不规则形状。
[0020] 所述的不规则形状为锯齿状，其通过突然的变径效应，造成腔体内压力变化，从而 使得水料进一步充分混合；
[0021] 所述的喷嘴部分为一个加长的喷管，延长高速运动的水和拌合料的接触时间，保 证水料的充分均勻混合。
[0022] 所述水料混合部分、双室混合腔部分和喷嘴部分，全部通过标准螺纹接口相连接， 便于维修和配件。
[0023] 所述水料混合部分的水环接口为四周留有圆孔的金属圆环，水流通过圆孔进入水 腔内。
[0024] 所述水料混合部分的橡胶垫是为了保证水腔的密封性，防止高压水流泄露。
[0025] 所述水料混合部分和喷嘴部分均为轻质镁铝合金材质，轻便并且耐用。
[0026] 所述双室橡胶管结构为一体成型设计，保证双室混合腔的密封性，并保证水料的 顺利通过，避免产生堵管。
[0027] 所述喷嘴部分包括一个混合腔，保证水料的进一步充分混合。
[0028] 所述机械手，为一种可移动支架，可以将喷头支柱，灵活转动，降低劳动力。
[0029] 所述的液态速凝剂供给装置，包括液态速凝剂料桶、手推车和螺杆式定量泵，其 中，手推车上方设有能托住液态速凝剂料桶的支架，液态速凝剂料桶搁置在支架上；螺杆式 定量泵固定在手推车上，位于液态速凝剂料桶下方，螺杆式定量泵由电机、设在电机上的手 动调频器以及与电机连接的螺杆组成，螺杆末端设有出料口，螺杆中部设有进料口；液态速 凝剂料桶底部设有输料管，输料管另一端与进料口连接，输料管上设有能控制液态速凝剂 流量的控制阀。
[0030] 所述液态速凝剂料桶上标有刻度，能清晰地看到液态速凝剂的储量；其底部引出 一根输料管，且安设有控制阀，以控制液态速凝剂的流量，使得液态速凝剂均匀的流入螺杆 泵内。液态速凝剂料桶可以设计为敞口的，配有桶盖，以便能重复加入液态速凝剂，施工中， 桶盖能防止速凝剂被污染。
[0031] 所述手推车是一种行走装置，为现有技术中常规的装置，它将液态速凝剂料桶和 螺杆式定量泵有效的结合为一体，并能够推动行走，使得液态速凝剂的供给成为一个独立 的结构。
[0032] 所述螺杆式定量泵为一种定量供给装置，为现有技术中常规的装置，其能精确控 制液态速凝剂的添加量：总共分为十个开度，十个开度下有二十个转数，每转的流量是固定 的，通过调节其转数，即能有效控制液态速凝剂的添加量。
[0033] 本实用新型的液态速凝剂供给装置，使用时，将出料口与高压水管连接，工作原理 为：液态速凝剂从液态速凝剂料桶中流出，经过控制阀调节其流量，进入螺杆式定量泵的进 料口，由电机提供泵送压力，经螺杆、由出料口压送至高压水管中，从而完成液态速凝剂的 供给。
[0034] 本实用新型的工作过程如下：
[0035] 潮拌料通过螺杆上料装置，在上料过程中，进行搅拌和预加水，输送至喷射机中。 液态速凝剂通过供给系统加入到高压水管中，拌合料与水、液态速凝剂在喷头混合装置中 汇合，一同喷射至受喷面。
[0036] 本实用新型与现有技术相比，具有以下突出优点：
[0037] ( 1)本实用新型的密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，使得液态速凝剂应用于 潮喷技术中，并能进行两次加水，有效降低施工中喷射混凝土的回弹量和粉尘量，提高喷射 混凝土质量，降低劳动时间和成本。
[0038] (2)螺杆上料装置，采用完全密封装置，在混凝土的上料过程中，对混合料进行预 水化，使得混凝土与水充分混合，避免粉尘的发生。
[0039] (3)液态速凝剂供给系统，能精确控制液态速凝剂的添加量，保证了喷射混凝土的 性能，如凝结时间、强度、耐久性等。
[0040] (4)喷头混合装置采用涡流原理，使得混凝土拌合料与水、液态速凝剂充分混合， 提高喷射混凝土质量，降低喷射时粉尘和回弹。使用时，水流通过握式刻度阀门的准确控 制，经由两侧的水管，在多孔水环的作用下，离散式进入水腔内，和拌合料初步混合；进而进 入双室混合腔，通过突变的变径效用，改变腔体内压力，从而使得水料进一步混合；再经由 喷嘴处的混合腔完成最后一次混合，并且通过加长喷管，延长水料的接触时间，保证水料的 充分均匀混合，从而极大地减少粉尘，降低回弹量，从而提高喷射效率和喷射效果，保证了 施工作业人员的身体健康。
[0041] (5)本实用新型的液态速凝剂供给装置，使得液态速凝剂成功应用于干喷技术中， 液态速凝剂的使用大大降低了回弹量和粉尘量，改善了工作环境，减少了施工成本。螺杆式 定量泵的使用，能有效控制液态速凝剂的添加量：速凝剂的添加量对喷射混凝土各方面的 性能都有较大的影响，如初终凝时间、前后期强度、粘结强度、徐变性等。该装置使得液态速 凝剂的添加成为一个独立的系统，且能够方便运送；同时，体积小，不占用太多的空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0042] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0043] 图2是本实用新型新型喷头的纵断面结构示意图；
[0044] 图3为液态速凝剂供给系统示意图。
[0045] 图中，1、潮拌料；2、螺杆上料装置；3、喷射机；4、高压水；5、水量定量计；6、液态速 凝剂供给装置；7、三通装置；8、混凝土拌合料；9、水和液态速凝剂的混合物；10、喷头混合 装置；11、水阀；10-1.握式刻度阀门，10-2.水管，10-3.水环，10-4.双室混合腔，10-5. 双室橡胶管，10-6.喷管；6-1.液态速凝剂料桶，6-2.小推车，6-3.螺杆式定量泵，6-4. 控制阀，6-5.输料管。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0047] 如图1所示，一种密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，包括喷射装置、螺杆上料 装置2、液态速凝剂供给系统、喷头混合装置10和简式机械手。所述的喷射装置的入料口与 螺杆上料装置的出口连通，所述的喷射装置还与喷头混合装置出口相连，且所述的喷头混 合装置的入口连接水和液态速凝剂的混合物。
[0048] 液态速凝剂由液态速凝剂供给系统供给，且液态速凝剂供给系统的输出端连接一 个三通装置7的一个输入端，三通装置7的另一个输入端连接高压水；三通装置的输出端连 接喷头混合装置的输入端，且在其连接管路上设有水阀11。
[0049] 高压水4通过一个水量定量计5连通到螺杆上料装置。
[0050] 喷头混合装置10的喷头通过一个机械手支撑。
[0051] 喷射装置采用喷射混凝土用潮喷机，对其进行密封处理，降低机旁粉尘。
[0052] 所述螺杆上料装置，其螺杆为全密闭式的，在螺杆上料过程中，预加部分水，使得 混凝土潮料第一次加水，混凝土含水量达到409Γ60%，使拌合料与水更好的混合，降低粉尘。
[0053] 该工艺使用潮拌料1，将潮拌料1加入螺杆上料装置中，随着螺杆搅拌进入喷射机 中，经由高压空气输送至喷头混合装置中。高压水管分为两路，一路供给螺杆进行混凝土拌 合料第一次加水，另一路在喷头处加，由机械手控制；液态速凝剂供给系统，能精确定量速 凝剂的添加量，通过自身的泵送装置，将液态速凝剂压入喷头处的高压水管中，液态速凝剂 和水混合后，一同在喷头混合装置中与拌合料混合，经由简式机械手，喷射至受喷面。
[0054] 潮拌料1经由螺杆加水上料机2,在上料过程中进行搅拌和第一次加水，加水量为 整个混凝土需水量的409Γ60%，整个螺杆上料装置，为密封式的，不产生灰尘，然后运送至喷 射机3中，喷射机为真空密闭泵送式。高压水4分为两路，第一路经由水量定量计5与螺杆 加水上料机2整合到一起，第二路直接与喷头混合装置10连接，通过水阀11调节加水量。 液态速凝剂供给装置6通过三通装置7与高压水管相连，将液态速凝剂泵送至高压水4中， 形成了液态速凝剂与水的混合物9,含有409Γ60%的水的混凝土拌合料8与液态速凝剂与水 的混合物9 一同进入喷头混合装置10内，一同喷射至受喷面。
[0055] 如图2所示，一种用于干式喷射混凝土施工作业的新型干式喷射机多重混合腔式 喷头装置，包括水料混合部分I、双室混合部分II和喷嘴部分III。
[0056] 其中，水料混合部分I包括水管10-2、水环10-3、水腔、橡胶垫、握式刻度阀门 10-1，所述的两个握式刻度阀门分别各自设于一根管道上，两根管道的出口均与同一个水 腔连通，且在与水相通的管道的出口路设有一个水环，橡胶垫位于水腔壁面，起到缓冲的作 用，避免混凝土混合料对水腔壁造成太大的磨损。握式刻度阀门10-1用于准确的控制进水 量，从而达到控制水灰比的作用，并且通过水环，水流可以分离式与拌合料在水腔内混合， 从而达到较好的水料混合效果。
[0057] 双室混合部分II包括双室橡胶管10-5和双室混合腔10-4,通过双重突然的变径 效应，造成腔体内压力变化，从而使得水料进一步充分混合。
[0058] 喷嘴部分III包括加长的喷管10-6,延长高速运动的水和拌合料的接触时间，保证 水料的充分均匀混合。
[0059] 水料混合部分、双室混合腔部分和喷嘴部分，全部通过标准螺纹接口相连接，便于 维修和配件。
[0060] 水料混合部分的水环接口为四周留有圆孔的金属圆环，水流通过圆孔进入水腔 内。水料混合部分的橡胶垫是为了保证水腔的密封性，防止高压水流泄露。
[0061] 水料混合部分和喷嘴部分均为轻质镁铝合金材质，轻便并且耐用。
[0062] 双室橡胶管结构为一体成型设计，保证双室混合腔的密封性，并保证水料的顺利 通过，避免产生堵管。喷嘴部分包括一个混合腔，保证水料的进一步充分混合。
[0063] 如图3所示，液态速凝剂供给装置，包括液态速凝剂料桶6-1、手推车6-2和螺杆式 定量泵6-3,其中，手推车上方设有能托住液态速凝剂料桶的支架，液态速凝剂料桶搁置在 支架上；螺杆式定量泵固定在手推车上，位于液态速凝剂料桶下方，螺杆式定量泵由电机、 设在电机上的手动调频器以及与电机连接的螺杆组成，螺杆末端设有出料口，螺杆中部设 有进料口；液态速凝剂料桶底部设有输料管6-4,输料管6-4另一端与进料口连接，输料管 上设有能控制液态速凝剂流量的控制阀6-5。
[0064] 液态速凝剂料桶上标有刻度，能清晰地看到液态速凝剂的储量；其底部引出一根 输料管，且安设有控制阀，以控制液态速凝剂的流量，使得液态速凝剂均匀的流入螺杆泵 内。液态速凝剂料桶可以设计为敞口的，配有桶盖，以便能重复加入液态速凝剂，施工中，桶 盖能防止速凝剂被污染。
[0065] 手推车是一种行走装置，为现有技术中常规的装置，它将液态速凝剂料桶和螺杆 式定量泵有效的结合为一体，并能够推动行走，使得液态速凝剂的供给成为一个独立的结 构。
[0066] 螺杆式定量泵为一种定量供给装置，为现有技术中常规的装置，其能精确控制液 态速凝剂的添加量：总共分为十个开度，十个开度下有二十个转数，每转的流量是固定的， 通过调节其转数，即能有效控制液态速凝剂的添加量。
[〇〇67] 液态速凝剂供给装置，使用时，将出料口与高压水管连接，工作原理为：液态速凝 剂从液态速凝剂料桶中流出，经过控制阀调节其流量，进入螺杆式定量泵的进料口，由电机 提供泵送压力，经螺杆、由出料口压送至高压水管中，从而完成液态速凝剂的供给。
【权利要求】
1. 一种密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，其特征在于：包括喷射装置、螺杆上料 装置、喷头混合装置，所述的喷射装置的入料口与螺杆上料装置的出口连通，所述的喷射装 置的出口与喷头混合装置入口相连，且所述的喷头混合装置的入口用于输入水和液态速凝 剂的混合物。
2. 如权利要求1所述的密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，其特征在于：所述的液 态速凝剂由液态速凝剂供给装置供给，且液态速凝剂供给装置的输出端连接一个三通装置 的一个输入端，三通装置的另一个输入端连接高压水；三通装置的输出端连接喷头混合装 置的输入端，且在其连接管路上设有水阀。
3. 如权利要求2所述的密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，其特征在于：所述的液 态速凝剂供给装置，包括液态速凝剂料桶、手推车和螺杆式定量泵，其中，手推车上方设有 能托住液态速凝剂料桶的支架，液态速凝剂料桶搁置在支架上；螺杆式定量泵固定在手推 车上，位于液态速凝剂料桶下方，螺杆式定量泵由电机、设在电机上的手动调频器以及与电 机连接的螺杆组成，螺杆末端设有出料口，螺杆中部设有进料口；液态速凝剂料桶底部设有 输料管，输料管另一端与进料口连接，输料管上设有能控制液态速凝剂流量的控制阀。
4. 如权利要求2所述的密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，其特征在于：所述的高 压水通过一个水泵连通到螺杆上料装置。
5. 如权利要求1所述的密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，其特征在于：所述螺杆 上料装置，其螺杆为全密闭式的。
6. 如权利要求1所述的密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，其特征在于：所述的喷 头混合装置的喷头通过一个机械手支撑，所述的机械手，为一种移动支架。
7. 如权利要求1所述的密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，其特征在于：所述喷头 混合装置，包括依次连通的水料混合部分、双室混合部分和喷嘴部分。
8. 如权利要求7所述的密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，其特征在于：所述的水 料混合部分包括两根管道、水环、水腔、两个握式刻度阀门，所述的两个握式刻度阀门分别 各自设于一根管道上，两根管道的出口均与同一个水腔连通，且在与水相通的管道的出口 路设有一个水环。
9. 如权利要求7所述的密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，其特征在于：所述的双 室混合部分包括双室橡胶管，在双室橡胶管内形成双室混合腔，所述的双室橡胶管内壁为 不规则形状。
10. 如权利要求7所述的密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统，其特征在于：所述的 喷嘴部分为一个加长的喷管。
【文档编号】E02D15/02GK203834482SQ201420080903
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】张露晨, 李树忱, 李术才, 徐咸辉, 马腾飞 申请人:山东大学