一种二衬台车逐窗布料机构及逐窗布料系统的制作方法

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1.本发明属于隧道衬砌设备领域，特别涉及一种二衬台车逐窗布料机构及逐窗布料系统，尤其采用活动关节连接成波浪形可展开的布料管道，能灵活应对工段全流程的浇注。


背景技术：

2.隧道二衬混凝土施工均以衬砌台车作为模板系统，再泵送混凝土入模浇注。二衬台车大体包括有门架、底梁、模板液压杆、上顶架、顶模板和侧模板；而布料系统，即包括有布料机、浇注管、浇注窗口等。采用传统方法进行二衬混凝土施工时，为实现横向左右等高对称、纵向分层均匀浇注，一般沿隧道轴线方向在台车的左右侧、上中下分层开设多个入模窗口(混凝土进料窗口)，通过可拆卸的送料管将混凝土从输送泵出料口送至各入模窗口。当然每个窗口逐一布管和拆管再安装的行为缺乏效率，为此业者做出各种设想，如：
3.专利申请号201220331471.7，公开一种基于隧道二衬混凝土施工台车的布料装置，包括用于输送混凝土的换向管以及连接至台车上各入模窗口处的多个混凝土导入溜槽，换向管设于多个混凝土导入溜槽上方，换向管的出口端可在多个混凝土导入溜槽之间转换。通过一次安装导入溜槽，再逐一分配浇注，解决了效率问题，但也需准备不同长短规格的溜槽，增加安装时的麻烦。
4.而专利申请号201721893372.7，公开一种隧道衬砌台车分层逐窗浇注及清洗系统，包括模板单元、注浆口、浇注口、管道系统以及布料系统，多个模板单元依次连接并形成拱形结构且在拱形结构的内侧形成浇注区域，其中：多个所述注浆口配置在拱形结构外侧的拱顶位置，且成周向和轴向上配置；而管道系统包括多个混凝土管道，多个混凝土管道的一端分别通向每个浇注口，其另一端连接在注浆口上，布料系统包括混凝土泵、送料管、布料小车以及布料台架，混凝土泵通过送料管与布料小车连接，布料台架上设置有轨道，布料小车在轨道上移动，布料小车上有送料口，所述送料口与注浆口相对应。通过布料小车实现轴向逐一分配混凝土，但依然存在布管，以及布料小车与每根管道对接的麻烦。
5.专利申请号202010302225.8，公开一种采用新型液压台车进行隧道二衬的浇筑工艺。提供一种由机械臂来支撑布料系统，配合管道旋转接头来实现上下、左右和伸缩的调节的工艺思路，但缺少系统性的配合细节。
6.如何克服传统技术不足，提供一种可实施的逐窗布料装备，即成为本发明研究的对象。


技术实现要素：

7.本发明的目的是设计一种管段经活动关节连接成波浪形的布料管道，并能沿轨道展开的二衬台车逐窗布料机构；以及由该逐窗布料机构组成能实现全工段浇注的逐窗布料系统。
8.本发明技术方案是这样实现的：一种二衬台车逐窗布料机构，包括管段、活动关节、翻转布料头和能锁固在二衬台车固定部的轨道，其特征在于：复数根管段通过活动关节
连接，形成波浪形能展开结构，处于波峰或波谷的一组活动关节被定位在独立的行走小车上，该行走小车通过导轮搭靠在所述轨道上；处于起首的一根管段通过活动关节连接砼管、末尾一根管段经活动关节连接有翻转布料头；所述翻转布料头，包括三节头尾连接的弯管轴承，首节弯管轴承与管段连接、尾节弯管轴承的管口为布料口；所述活动关节分成主动关节和从动关节，每根管段各连接有一主动关节和一从动关节。
9.所述活动关节由一对弯管轴承连接而成；主动关节带有驱动机构，该驱动机构包括定位在一弯管轴承上的关节油马达，及套固在另一弯管轴承上的蜗轮，关节油马达输出轴上的蜗杆与所述蜗轮啮合，驱动一对弯管轴承做相对旋转。
10.所述管段上附加有支撑用的连接臂，该连接臂分别锁固在管段两端的弯管轴承处，且通过连接臂锁固在行走小车的支承轴架上，该支承轴架通过轴定位在行走小车上。
11.所述轨道为一对平行的光杆，通过中间方管连接和支撑；行走小车具有四对导轮，分成两排对夹在一对光杆两侧。
12.所述末尾一根管段与翻转布料头之间，还连接有一过度直管。
13.所述翻转布料头中尾节弯管轴承表面焊接有操作手柄。
14.所述翻转布料头中首节弯管轴承与管段间设置有机动装置，该机动装置包括翻转油马达和与之传动连接的减速机，所述机动装置锁固在首节弯管轴承上，减速机输出轴上的主动链轮与固定在管段上的固定链轮经链条连接，由翻转油马达驱动三段弯管轴承相对管段做旋转。
15.所述固定链轮套固在管段上，且与管段同心。
16.所述弯管轴承的圆心角为90度。
17.一种包含上述二衬台车逐窗布料机构的逐窗布料系统，其特征在于：在门梁总成两侧的立柱及顶部平台上各设置有一套逐窗布料机构，该逐窗布料机构通过轨道上的方管锁固在立柱和顶部平台上；其中两侧逐窗布料机构接入的砼管经截止阀后接三通，三通的一个口作为泵入口，而处于顶部平台的逐窗布料机构中的砼管的管口为泵入口。
18.本发明具有构思巧妙、设计合理、结构简单、操控灵活、施工效率高的特点；管段通过活动关节连接，伸缩自如可覆盖整个工段，再配合翻转布料头，布料口具有一定的自由度，实现同一段面逐窗浇注的需求；并分别在门梁总成的两侧及顶部各设置一套逐窗布料机构，形成完整的逐窗布料系统。
附图说明：
19.下面结合具体图例对本发明做进一步说明：
20.图1为逐窗布料机构示意图
21.图2为图1中a局部放大示意图
22.图3为图1中b局部放大示意图
23.图4为逐窗布料机构局部剖面示意图
24.图5为图4中c局部放大示意图
25.图6为翻转布料头示意图
26.图7为弯管轴承示意图
27.图8为逐窗布料系统示意图
28.图9为逐窗布料系统端部示意图
29.其中
30.1—管段
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11—过度直管
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12—连接臂
31.2—活动关节
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21—主动关节
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22—从动关节
32.23—关节油马达
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24—蜗轮
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3—翻转布料头
33.31—首节弯管轴承
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32—尾节弯管轴承
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33—布料口
34.34—手柄
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35—翻转油马达
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36—减速机
35.37—主动链轮
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38—固定链轮
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4—行走小车
36.41—导轮
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42—支承轴架
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5—轨道
37.51—光杆
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52—方管
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6—砼管
38.x—圆心角
39.100—逐窗布料机构
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101—截止阀
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102—三通
40.200—门梁总成
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201—立柱
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202—顶部平台
具体实施方式：
41.参照图1至图7，二衬台车逐窗布料机构100，包括管段1、活动关节2、翻转布料头3、行走小车4和轨道5，借助该轨道5锁固在二衬台车的固定部，形成整体的伸缩支撑，且能使翻转布料头3覆盖整个工作面。更具体地说，轨道5为一对平行的光杆51，通过中间方管52连接和支撑，也即通过方管52锁固在二衬台车上；行走小车4具有四对导轮41，分成两排对夹在一对光杆51两侧，无论轨道5处于哪一立面，行走小车4均能稳定行走。
42.复数根管段1通过活动关节2连接，形成波浪形能展开结构，完成伸缩调节功能；处于波峰或波谷的一组活动关节2被定位在独立的行走小车4上，活动关节2借助各自独立的行走小车4，行走于轨道5上，解决波浪形连接的管段展开和收折动作；而波浪形连接的管段中，处于起首的一根管段1通过活动关节2连接砼管6、末尾一根管段1经活动关节连接有翻转布料头3；当然也可在末尾一根管段1与翻转布料头3之间，连接有一过度直管11，用来补偿砼车等占用空间，减少活动关节数量。
43.为了提高连接管路的强度，管段1上附加有支撑用的连接臂12，该连接臂12分别锁固在管段1两端的弯管轴承处，且通过连接臂12锁固在行走小车的支承轴架42上，该支承轴架42通过轴定位在行走小车4上，允许支承轴架42相对行走小车4绕轴摆动，不妨碍管段1展开和收折动作。
44.活动关节2和翻转布料头3均由弯管轴承组成，而且采用的弯管轴承圆心角x均为90度，如图7，保证相邻管段1能处在平行面上。其中，活动关节2由一对弯管轴承连接而成；翻转布料头3包括有三节头尾连接的弯管轴承，首节弯管轴承31与管段1连接、尾节弯管轴承32的管口为布料口33；为此，翻转布料头3在尾节弯管轴承32表面焊接有操作手柄34，以便手持作业，如图6。
45.活动关节2为两种结构，一是主动关节21，也即带驱动机构，能主动驱动相邻管段1展开或收折动作；二是从动关节22，只是跟随动作；每根管段1各连接有一主动关节21和一从动关节22，也就是说，管段1一端连接主动关节21一端连接从动关节22。本实例中，主动关节21设置波谷处，为悬空状态提供驱动机构安装的空间；而从动关节22定位在行走小车4
上。
46.进一步，主动关节21带有的驱动机构，包括定位在一弯管轴承上的关节油马达23，及套固在另一弯管轴承上的蜗轮24，关节油马达23输出轴上的蜗杆与蜗轮24啮合，驱动一对弯管轴承做相对旋转，实现主动关节21的动作，如图3、图4和图5。
47.进一步，翻转布料头3中首节弯管轴承31与管段1间设置有机动装置，该机动装置包括翻转油马达35和与之传动连接的减速机36，且机动装置锁固在首节弯管轴承31上，也就是说翻转油马达35和减速机36固连后锁固在首节弯管轴承31上，减速机36输出轴上的主动链轮37与固定在管段1上的固定链轮38经链条连接，由翻转油马达35驱动三段弯管轴承相对管段1做旋转，也即实现机动与人工配合完成布料作业，减轻提携翻转布料头3的重量，更灵活手持操控后两节弯管轴承，如图6。
48.再则，固定链轮38套固在管段1或过度直管11上，且与管段同心，理论上满足360度旋转需求；当然也可将固定链轮38固定在管段侧面的固定轴上，至少也可实现180度范围的摆动，基本满足实际施工要求。另外，采用链轮和链条的传动方式来调节角度，位置可更为灵活且轻便，当然也可采用啮合齿轮的方案，如减速机36输出轴上固定主动齿轮，而在管段或过度直管一侧固定有固定齿轮或扇形齿轮，利用两者啮合迫使翻转布料头3摆动，如图1和图6。
49.参照图8和图9，为一种逐窗布料系统，包括上述二衬台车逐窗布料机构100和门梁总成200，在门梁总成200两侧的立柱201及顶部平台202上，各设置有一套逐窗布料机构100，该逐窗布料机构100通过轨道5上的方管52锁固在立柱201和顶部平台202上；其中两侧逐窗布料机构100接入的砼管101经截止阀101后接三通102，三通102的一个口作为泵入口，左右两侧施工时，只需通过控制截止阀101交换通断，即可方便切换，无需接管麻烦，且可实现同一断面逐窗施工；而处于顶部平台202的逐窗布料机构中的砼管101的管口直接为泵入口。