一种TBM专用混喷系统的制作方法

本发明涉及全断面岩石隧道掘进机设计与施工技术领域，具体涉及一种用于TBM施工支护的自动喷浆系统。

背景技术：

全断面岩石隧道掘进机简称TBM，敞开式TBM及其后配套系统一般都设计布置有混凝土喷射系统，以便实现TBM掘进的同时能够进行隧洞的喷射混凝土支护作业。混凝土喷射的工作原理是将预先搅拌好的混凝土通过泵送系统输送到湿喷机的喷嘴处，经掺加速凝剂后形成料束，在高压气体的作用下，喷射到受喷面，速凝剂使混凝土迅速凝结硬化，从而形成混凝土支护层。

目前，国内TBM的混喷系统主要依靠整机进口，成本高、生产周期长，除此之外，其外形尺寸固定，不能为TBM做定制设计，对TBM的空间限制较多，增加了TBM的设计难度，降低了TBM设备的市场竞争力。因此，研究设计一台适用于TBM的混喷系统具有重要的意义。

技术实现要素：

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种TBM专用混喷系统，用以解决现有技术中对TBM的空间要求高，成本高，不能定制的技术问题。

本发明的技术方案是：一种TBM专用混喷系统，包括后配套台车、混凝土泵送系统、添加剂系统、与TBM供风系统相连接的空压机系统、与TBM液压泵站相连接的动力源控制系统和与行走大车相连接的湿喷机械手；混凝土泵送系统、添加剂系统、空压机系统、动力源控制系统均安装在后配套台车上，动力源控制系统分别与混凝土泵送系统、湿喷机械手相连接，湿喷机械手分别与混凝土泵送系统、添加剂系统、空压机系统相连接。

所述混凝土泵送系统侧置在后配套台车的中部，混凝土泵送系统包括混凝土泵和混凝土输送软管，混凝土泵的出口端与输送软管的输入端相连接。

所述添加剂系统侧置在后配套台车上且位于混凝土泵送系统的前方，添加剂系统包括速凝剂泵、速凝剂箱和速凝剂输送软管，速凝剂箱通过速凝剂泵与速凝剂输送软管相连接。

所述动力源控制系统、空压机系统依次安装在后配套台车的顶部，空压机系统包括空压机、储气罐和输风软管，空压机通过储气罐与输风软管相连接，输风软管上设有风控阀。

所述湿喷机械手包括底座、大臂、小臂、喷射装置、喷嘴和混流器，大臂通过底座固定在行走大车的支撑底架上，小臂设置在大臂的内部，大臂与小臂活动连接，喷射装置安装在小臂远离大臂的一端，喷嘴与喷射装置相连接，混流器与喷嘴相连接。

所述大臂的臂架上设有轨道，轨道上设有滑块，大臂的臂架末端上设有固定块，小臂的外部设有挡泥板，挡泥板的一端与小臂末端通过螺栓连接、另一端与大臂臂架上的滑块连接，挡泥板的中部与大臂上的固定块相接触，大臂与小臂通过伸缩油缸铰接。

所述喷射装置设有X轴摆动油缸、Y轴摆动油缸和液压马达驱动的偏心盘，X轴摆动油缸、Y轴摆动油缸和液压马达驱动的偏心盘均与喷嘴相连接。

所述喷嘴通过混流器与混凝土输送软管的输出端相连接，混流器的两侧设有高压风孔，速凝剂输送软管、输风软管分别与高压风孔相连接。

本发明其混凝土泵送系统、添加剂系统以及空压机系统在TBM后配套台车上分离布置，降低了对TBM空间的要求；空留出的中间通道方便材料运输，不妨碍TBM掘进的其他工序。专用混喷系统的动力源控制系统与TBM液压泵站相融合，空压机系统与TBM供风系统相融合，整机与TBM集成度较高，达到系统性能最优化，进一步降低了对TBM空间的要求；同时成本大大降低，提高了TBM的设备竞争力。本发明的湿喷机械手设置在TBM喷浆区行走大车上，实现了机械手的回转以及水平移动，保证了湿喷机整机的作业范围较大；再加上机械手的伸缩以及喷射装置的多自由度摆动，机动灵活，能轻易实现多方位的控制，消除工作死角；喷射装置与受喷面的相对垂直，能有效减少混凝土的回弹和塌落，提高施工质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的右视图。

图3为本发明湿喷机械手的结构示意图。

图4为图3中的局部放大图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，一种TBM专用混喷系统，其特征在于：包括后配套台车1、混凝土泵送系统2、添加剂系统3、与TBM供风系统相连接的空压机系统4、与TBM液压泵站相连接的动力源控制系统5、与行走大车9相连接的湿喷机械手6；混凝土泵送系统2、添加剂系统3、空压机系统4、动力源控制系统5均安装在后配套台车1上，动力源控制系统5分别与混凝土泵送系统2、湿喷机械手6相连接，湿喷机械手6分别与混凝土泵送系统2、添加剂系统3、空压机系统4相连接。

实施例2：如图1-3所示，一种TBM专用混喷系统，包括后配套台车1、混凝土泵送系统2、添加剂系统3、与TBM供风系统相连接的空压机系统4、与TBM液压泵站相连接的动力源控制系统5、与行走大车9相连接的湿喷机械手6；混凝土泵送系统2、添加剂系统3、空压机系统4、动力源控制系统5均安装在后配套台车1上，动力源控制系统5分别与混凝土泵送系统2、湿喷机械手6相连接，湿喷机械手6分别与混凝土泵送系统2、添加剂系统3、空压机系统4相连接。所述湿喷机械手6包括底座601、大臂602、小臂603、喷射装置604、喷嘴605和混流器606，大臂602通过底座601固定在行走大车9的支撑底架12上，支撑底架12绕着固定在行走大车9上的环形轨道13运动，带动湿喷机械手6整体旋转，转动角度为270°；行走大车9可以带动湿喷机械手6水平移动，增加其喷浆覆盖范围。小臂603设置在大臂602的内部，大臂602与小臂603通过伸缩油缸铰接，实现湿喷机械手6的伸缩，喷射装置604安装在小臂603远离大臂602的一端，喷嘴605与喷射装置604相连接，混流器606与喷嘴605相连接。所述大臂602的臂架上设有轨道，轨道上设有滑块，大臂602的臂架末端上设有固定块，小臂603的外部设有挡泥板607，挡泥板607的一端与小臂603末端通过螺栓连接、另一端与大臂602臂架上的滑块连接，挡泥板607的中部与大臂602上的固定块相接触，防止挡泥板607因变形而与大臂602干涉。所述喷射装置604设有X轴摆动油缸、Y轴摆动油缸和液压马达驱动的偏心盘，X轴摆动油缸、Y轴摆动油缸实现喷嘴在X轴摆动和Y轴摆动，液压马达驱动的偏心盘实现喷嘴605的连续刷动。所述喷嘴605通过混流器606与混凝土输送软管202的输出端相连接，混流器606的两侧设有高压风孔，经高压风风化的速凝剂通过混流器606两侧的高压风孔吹入混凝土中，均匀混合，并将混凝土通过喷嘴605吹出，均匀的喷射到隧道表面。

实施例3：如图1-4所示，一种TBM专用混喷系统，包括后配套台车1、混凝土泵送系统2、添加剂系统3、与TBM供风系统相连接的空压机系统4、与TBM液压泵站相连接的动力源控制系统5和与行走大车9相连接的湿喷机械手6，所述混凝土泵送系统2侧置在后配套台车1的中部，混凝土泵送系统2包括混凝土泵201和混凝土输送软管202，混凝土泵201的出口端与输送软管202的输入端相连接，为混凝土的输送提供原动力，在混凝土泵的作用下，混凝土进入混凝土输送软管202中。所述添加剂系统3侧置在后配套台车1上且位于混凝土泵送系统2的前方，添加剂系统3包括速凝剂泵301、速凝剂箱302和速凝剂输送软管303，速凝剂箱302通过速凝剂泵301与速凝剂输送软管303相连接，速凝剂在速凝剂泵的作用下进入速凝剂输送软管303中。所述动力源控制系统5、空压机系统4依次安装在后配套台车1的顶部，动力源控制系统5与TBM液压泵站相融合，为混凝土泵送系统及湿喷机械手的动作控制提供源动力。空压机系统4包括空压机401、储气罐402和输风软管403，空压机401通过储气罐402与输风软管403相连接，输风软管403上设有风控阀404，通过调节风控阀可以控制风量的大小。动力源控制系统5分别与混凝土泵送系统2、湿喷机械手6相连接，湿喷机械手6与混凝土泵送系统2、添加剂系统3、空压机系统4相连接。

所述湿喷机械手6包括底座601、大臂602、小臂603、喷射装置604、喷嘴605和混流器606，大臂602通过底座601固定在行走大车9的支撑底架12上，支撑底架12绕着固定在行走大车9上的环形轨道13运动，带动湿喷机械手6整体旋转，转动角度为270°；行走大车9可以带动湿喷机械手6水平移动，增加其喷浆覆盖范围。小臂603设置在大臂602的内部，大臂602与小臂603通过伸缩油缸铰接，实现湿喷机械手6的伸缩，喷射装置604安装在小臂603远离大臂602的一端，喷嘴605与喷射装置604相连接，混流器606与喷嘴605相连接。所述大臂602的臂架上设有轨道，轨道上设有滑块，大臂602的臂架末端上设有固定块，小臂603的外部设有挡泥板607，挡泥板607的一端与小臂603末端通过螺栓连接、另一端与大臂602臂架上的滑块连接，挡泥板607的中部与大臂602上的固定块相接触，防止挡泥板607因变形而与大臂602干涉。所述喷射装置604设有X轴摆动油缸、Y轴摆动油缸和液压马达驱动的偏心盘，X轴摆动油缸、Y轴摆动油缸实现喷嘴在X轴摆动和Y轴摆动，液压马达驱动的偏心盘实现喷嘴605的连续刷动。所述喷嘴605通过混流器606与混凝土输送软管202的输出端相连接，混流器606的两侧设有高压风孔，经高压风风化的速凝剂通过混流器606两侧的高压风孔吹入混凝土中，均匀混合，并将混凝土通过喷嘴605吹出，均匀的喷射到隧道表面。

混凝土喷射的工作原理：将预先搅拌好的混凝土通过泵送系统输送到湿喷机的喷嘴处，经掺加速凝剂后形成料束，在高压气体的作用下，喷射到受喷面，速凝剂使混凝土迅速凝结硬化，从而形成混凝土支护层，起到支撑、防护作用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。