专利名称：一种干法喷射混凝土的方法及所用喷枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷射混凝土的方法及喷枪，特别是用于干法喷射混凝土涂层的方法及所使用的喷枪。
现有的混凝土喷射施工中，有干法和湿法两种。湿法是将混凝土干料、粘接剂、凝固剂事先掺水搅拌均匀成浆后，用灌浆泵送至喷枪。其缺点是使用的设备昂贵，且为了防止料浆在送料机构内凝固，操作与设备维护都十分复杂。干法是将混凝土干料加入粘接剂、凝固剂后用气动装置送至喷枪，与注入喷枪中的高压水接触混合喷至施工表面。干法与湿法相比具有施工设备简单、可靠性好、维护方便等优点，因此也是最常用的喷射方法。但用于法喷射得到的涂层往往不如湿法的质量好，这主要是由于水与混凝土干料在喷枪中接触时间短，得不到充分均匀的混合所至。现有技术中喷枪的供水系统设计也只是在枪内干料输送管的管壁上开有一至两组注水孔或环缝，将高压水流直接压入管道中与干料混合。为了得到较好的掺混效果，孔和缝都应开得尽量小，一般在2mm左右。由于这种供水方式与设计方法，使注水孔很容易被物料堵塞，出现干料与水混合不匀，甚至水、料分离的现象，尤其当干料较细(如干料为耐火混凝土)时，干料细粉还会包裹水滴，使干料不能湿润，造成物料回弹率高于60％，不仅浪费原料，同时产生大量粉尘；若过量供水，虽减少了粉尘，又会导致涂层流动。这些都是现有干法喷射施工中存在并一直未能得到根本解决的问题。
本发明的目的是提供一种能从根本上解决混凝土干法喷射施工中所遇各种问题的方法和所使用的喷枪。
为完成上述发明目的，本发明采用了以雾化后的水替代高压水流与干料进行混合的方法。该方法包括以下步骤1)将水与压缩空气通过一套水雾化装置将水雾化；2)将雾化后的水与混凝土干料通过喷嘴在喷枪中进行掺混；3)干料与水雾的混合物通过一个或多个混合腔后从喷枪中喷出。
本发明还涉及采用上述方法所使用的喷枪，它包括进料口、外壳、进水口、延长管和喷枪头，其特征在于它增设了至少一套由进气口、水喷嘴、气喷嘴、水雾化喷嘴、水雾化腔组成的水雾化装置，以及干料喷嘴、水雾喷嘴、料-雾喷嘴和混合腔。干料喷嘴置于进料口的前端，并套装在外壳内的后端，干料喷嘴的前端置于外壳内的一个腔中并形成水雾化腔，水雾化腔的内壁上设有水雾化喷嘴，在外壳上、与水雾喷嘴同轴开有一个与外部相通的腔室，用于联接进水口和安置水喷嘴，在外壳的另一侧开有与腔室垂直相通的孔，用以联接进气口，腔室与水雾化喷嘴间设有气喷嘴和水喷嘴，水雾化腔的前端设有水雾喷嘴，其前端接有料-雾喷嘴，料-雾喷嘴的前端可以连接一个或多个大体积的混合腔，也可直接与延长管相接，喷枪的最终出口设有带一个以上喷口的喷枪头。
由于本发明采用了雾化水的供水方式，使干料能得到充分均匀的湿润，不但能得到接近湿法喷射的高质量的涂层，还能使喷涂过程中的物料回弹率由原来的60％下降至接近零，从而节约了大量原料，同时也大大降低了粉尘污染，从根本上解决了现有干法施工中的各种问题。另外还有结构简单、操作、维修方便，成本低等特点。
本发明有如下附图
图1为本发明的喷枪结构示意图。
图2为图1的A—A向剖示图。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
现有干法施工中的主要问题大都是由于水的粒度太大不易被干料很好地吸收所致，而解决这一问题的最好方法就是将水滴进一步打碎成更细的颗粒。为此本发明采用了水雾化处理方法，先将水用压缩空气雾化处理后再与干料混合。由于水被雾化后所得颗粒极小，固不易被干料细粉包裹，且与干料的接触面积加大，更易被干料吸收。为实现该方法，本发明还根据流体力学理论专门设计了新的喷枪。
如图1所示，混凝土干料进口17通过法兰密封联接在喷枪后部的外壳1上，其前端设有一干料喷嘴2，喷嘴2的前端置于外壳1内的一个柱面腔室中并形成环形水雾化腔9。在水雾化腔9的内壁上开有一孔作水雾化喷嘴8(如图2所示)，喷嘴8的另一端通过与其同轴的腔室6与外界相通，用于连接进水口3，在进水口3的前端装有水喷嘴4，水喷嘴4的前端部分置于比其直径略大的水雾化喷嘴8内，并由此形成一个环形的气喷嘴7。在外壳1的另一侧开有与腔室6垂直相通的孔，用于连接进气口5。压缩空气通过进气口5和腔室6被压入环形的气喷嘴7。在水雾化喷嘴8内，压缩空气与从水喷嘴4内喷出的水流相遇完成了水的初步雾化，继而被喷入水雾化腔9中加强雾化。为了得到更好的雾化效果，使进入雾化腔9的水雾产生旋流，设计时将水雾化喷嘴8的轴线垂直偏置于水雾化腔9的轴线一侧，让水-气混合物沿水雾化腔9的切线方向进入。
在水雾化腔9的前端开有一沿前进方向收缩的锥孔，锥孔的母线与其轴线的夹角在30°～60°间，该孔与干料喷嘴2的出口外缘间形成一个环缝式的水雾喷嘴10。这种设计方法可以迫使从水雾喷嘴10喷出的水雾以30°～60°的角度与从干料喷嘴2喷出的混凝土干料相遇。在水雾喷嘴10的前端接有一个料-雾喷嘴11，为方便设计，料-雾喷嘴11可以是一个在外壳1内与干料喷嘴2同轴的孔，也可以是一个套装在外壳1内的独立的喷嘴。干料与水雾同时从料-雾喷嘴11喷出完成了第一次混合。
为了进一步加剧料与水雾的掺混，使干料得到更均匀透彻的湿润，在料-雾喷嘴11的出口连接至少一个与其同轴的大体积混合腔12，该混合腔12可以简单设计成一个直径大于料-雾喷嘴11的柱面腔体，也可以采用本发明实施例中的扩张-收缩式的混合腔，即腔室依次带有一个沿前进方向扩张的锥面和一个收缩的锥面。为便于加工，两个锥面间有一个柱面的转换段。这种混合腔是基于流体力学理论设计而成，可以使料、雾在其中产生涡旋，加剧它们的混合。该混合腔的最佳设计尺寸为其长度是料-雾喷嘴11直径的3～8倍；其扩张-收缩转换段出现在混合腔长度方向上的三分之一之内；其最大的扩张截面与最小的收缩截面的面积比在2～10之间。
为方便施工现场远距离操作，可以在喷枪头15与混合腔12出口间螺纹密封或焊接延长管13，其长度可根据现场条件决定。
现有技术中喷枪头15仅设有一个轴向的喷口18，并设有用来安装喷嘴16的螺纹。本发明在喷枪头15轴向喷管的一侧增设了一个与其轴线有15°～60°夹角的支路喷口19，该喷口也设有安装喷嘴16的螺纹。使用时，可以根据施工现场的条件选择喷口18作直喷或喷口19作斜喷，并将另一个用螺纹或焊接密封。这种设计带来了一个优点，尤其在使用支路喷口19作料浆的最终喷口时，由于喷口18被密封，自然形成了一个扰流腔14，料浆因在此被强迫拐头而产生扰动，再一次增强了料-雾的混合。为了达到类似的效果，也可直接将具有一个轴向喷口的喷枪头前端弯屈15°～60°。
在实际设计中，为了得到更好的涂层质量和降低粉尘污染，在喷枪上的任何位置可增设一套或更多的雾化水注入装置及大体积的混合腔。该枪适用于各种混凝土的干法喷射施工，尤其适用于耐火混凝土的喷涂。
权利要求
1.一种干法喷射混凝土的方法，它是将水与混凝土干料相混合后从喷枪中喷出，其特征在于，它包括以下步骤1)将水与压缩空气通过一套水雾化装置将水雾化；2)将雾化后的水与混凝土干料通过喷嘴在喷枪中进行掺混；3)干料与水雾的混合物通过一个或多个混合腔后从喷枪中喷出。
2.一种为实现如权利要求1所述的混凝土喷射方法而设计的喷枪，它包括进料口(17)、外壳(1)、进水口(3)、延长管(13)、喷枪头(15)和喷嘴(16)，其特征在于它增设了至少一套由进气口(5)、水喷嘴(4)、气喷嘴(7)、水雾化喷嘴(8)、水雾化腔(9)组成的水雾化装置，以及干料喷嘴(2)、水雾喷嘴(10)、料-雾喷嘴(11)和混合腔(12)，干料喷嘴(2)置于进料口(17)的前端，并套装在外壳(1)的后端，干料喷嘴(2)的前端置于外壳(1)内的一个腔室中并形成水雾化腔(9)，水雾化腔(9)的内壁上设有水雾化喷嘴(8)，在外壳(1)上、与水雾化喷嘴(8)同轴开有一个与外部相通的腔室(6)，用于联接进水口(3)和安置水喷嘴(4)，在外壳(1)的另一侧开有与腔室(6)垂直相通的孔，用以联接进气口(5)，腔室(6)与水雾化喷嘴(8)间设有气喷嘴(7)和水喷嘴(4)，水雾化腔(9)的前端设有水雾喷嘴(10)，其前端接有料-雾喷嘴(11)，料-雾喷嘴(11)的前端可以连接一个或多个大体积的混合腔(12)，也可直接与延长管(13)相接，喷枪的最终出口设有带一个以上喷口的喷枪头(15)。
3.如权利要求2所述的混凝土喷枪，其特征在于所说的水雾喷嘴(10)是一个环缝式的喷嘴，即在水雾化腔(9)的出口处开有一收缩锥孔，该孔与干料喷嘴(2)出口外缘间形成了一个环缝并共同构成水雾喷嘴(10)。
4.如权利要求3所述的混凝土喷枪，其特征在于所说的环缝式水雾化喷嘴(10)的收缩锥孔母线与轴线的夹角在30°～60°间。
5.如权利要求4所述的混凝土喷枪，其特征在于所说的水雾化喷嘴(8)的轴线垂直偏置于水雾化腔(9)轴线的一侧，使水-气混合物沿偏心方向射入水雾化腔(9)。
6.如权利要求2或5所述的混凝土喷枪，其特征在于所说的大体积混合腔(12)为一个扩张-收缩混合腔，即该混合腔至少带有一个沿料浆前进方向的扩张锥面和一个收缩锥面，两个锥面间可带有一个柱面转换段。
7.如权利要求6所述的混凝土喷枪，其特征在于所说的扩张-收缩混合腔(12)的最佳设计尺寸为其长度是料-雾喷嘴(11)直径的3～8倍，其扩张-收缩转换段出现在混合腔长度方向上的三分之一之内，其最大的扩张截面与最小的收缩截面之比为2～10之间。
8.如权利要求2所述的混凝土喷枪，其特征在于所说的喷枪头(15)仅具有一个与其轴线有15°～60°夹角的喷口，并在喷口处设有用于安装喷嘴(16)的螺纹。
9.如权利要求2所述的混凝土喷枪，其特征在于所说的喷枪头(15)具有一个轴向的喷口(18)和一个与其轴线有15°～60°夹角的支路喷口(19)，喷嘴(16)可以安装在喷口(18)、(19)两者之一上，另一个用螺纹或焊接密封。
全文摘要
本发明公开了一种用于干法喷射混凝土的方法及其使用的喷枪，其特征在于它先将水雾化处理后再与混凝土干料混合，为此在喷枪内增设了至少一套水雾化装置和大体积的混合腔，并改进了现有的喷枪头。使用该方法和喷枪施工不但可获得接近湿法喷射的高质量的涂层，还可使物料回弹率由原来的60％下降至接近零，并大大降低了粉尘污染，克服了现有混凝土干法喷射施工中的所有问题，还具有结构简单、操作、维修方便、低成本等特点。
文档编号E04F21/02GK1118034SQ95108248
公开日1996年3月6日 申请日期1995年7月25日 优先权日1995年7月25日
发明者王晓宇, 国相杰, 刘建军, 陈鸿, 卓曦 申请人:王晓宇