CN103821365A - 一种混凝土喷射机超声速气流产生与防止回风装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种混凝土喷射机超声速气流产生与防止回风装置，在混凝土喷射机的一次进风管道内设置一段拉瓦尔喷管结构，拉瓦尔喷管结构的收缩管和扩张管顺着一次进风管道内空气流向依次设置；在混凝土喷射机的喷射管道的喷射口处设置文丘里阀门，所述文丘里阀门包括进风管、喷射管和吸入管，所述进风管与喷射管之间连接有文丘里管，文丘里管的进风口连接进风管，文丘里管的出风口连接喷射管，在文丘里管的出风口与喷射管之间设有缺口，所述缺口连接至吸入管，所述吸入管连接至喷射管道的喷射口。利用拉瓦尔喷管对压缩空气进行加速，冲击力更大，喷射动力增加；利用文丘里阀门产生真空吸取混凝土以及混入混凝土中的空气，避免回风现象。

Description

一种混凝土喷射机超声速气流产生与防止回风装置

技术领域

本发明涉及混凝土喷射机，尤其是混凝土喷射机上的超声速气流产生和防止回风装置。

背景技术

混凝土喷射机是主要利用压缩空气将混凝土经过料腔，进入输料管道连续输送，并喷射到施工面上去的机械。目前混凝土喷射机以转子式和叶轮式的应用最为广泛。但是，现在普遍使用的混凝土喷射机都具有两种缺陷：一是在混凝土喷射过程中容易产生回风现象，即进入到混凝土管道内部的压缩空气中的一部分会反向进入料斗，进而影响混凝土的正常进料；二是压缩空气的速度过低，导致混凝土的喷射动力不足。这些技术缺陷都在很大程度上影响了混凝土喷射机的高质量作业。

当受限流体通过缩小的过流断面时，出现流速增大的现象，流速的增大伴随着流体压力的降低，在流体附近会产生低压，进而产生吸附作用，利用这种效应可以制造文丘里管和文丘里阀门等。

当气体或液体在文丘里管里面流动，在管内的最窄处，动态压力达到最大值，静息压力达到最小值。气体或液体的速度因为涌流横截面积变化的原因而上升。整个涌流都要在同一时间内经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小，进而产生压力差，这个压力差用于测量或者给流体提供一个外在吸力。

对于不可压缩和不具有摩擦的理想流体，其压力差通过伯努利方程获得。当涌流达到了声速，文丘里管将被称为拉瓦尔喷管。

拉瓦尔喷管是一种截面积先逐渐收缩后再逐渐扩张的喷管，用以在出口处获得超声速气流。拉瓦尔喷管广泛使用于超声速风洞、喷气发动机、汽轮机、火箭推进器等需用超声速气流的设备中。

拉瓦尔喷管的原理可用一维定常等熵流动理论来解释。该理论证明：亚声速气流在收缩管中加速，在扩张管中减速；超声速气流则相反，在收缩管中减速，在扩张管中加速。故拉瓦尔喷管在正常工作状态下，亚声速气流在收缩段加速，至拉瓦尔喷管的横截面最小处达到声速，进入扩张段成为超声速气流，然后继续加速，直到喷出拉瓦尔喷管的出口为止。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种混凝土喷射机超声速气流产生与防止回风装置，解决现有技术中存在的以下技术问题：一、混凝土喷射过程中容易产生回风现象、进而影响混凝土的正常进料；二、压缩空气的速度过低，导致混凝土喷射机出口处的混凝土的喷射动力不足。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种混凝土喷射机超声速气流产生与防止回风装置，在混凝土喷射机的一次进风管道内设置一段拉瓦尔喷管结构，拉瓦尔喷管结构分为收缩管和扩张管两段，截面逐渐减小的部分为收缩管，截面逐渐增大的部分为扩张管，收缩管和扩张管顺着一次进风管道内空气流向依次设置；

在混凝土喷射机的喷射管道的喷射口处设置文丘里阀门，所述文丘里阀门包括进风管、喷射管和吸入管；所述进风管与喷射管之间连接有文丘里管，文丘里管的进风口连接进风管，文丘里管的出风口连接喷射管；在文丘里管的出风口与喷射管之间设有缺口，所述缺口连接至吸入管，所述吸入管连接至喷射管道的喷射口。

本发明的一次进风管内因设置了拉瓦尔喷管结构，起到流速增大的作用，当压缩空气进入一次喷管后流经拉瓦尔喷管结构处时，就被加速至2-3公里/秒，达到音速的7-8倍，这样就产生了巨大的推力，从而可以为混凝土的喷射提供更强大的动力。

依靠在喷射管道的喷射口连接文丘里管，产生局部真空，在将混凝土物料吸入并从喷射管中喷出的同时，把进入混凝土喷射管道内的压缩空气也吸入到文丘里阀门中，使这些压缩空气不能再次返回进入料斗，避免了回风现象。

在本发明中，所述文丘里阀门水平设置，所述喷射管道的喷射口朝上，喷射管道的喷射口与文丘里阀门的吸入管之间通过螺纹连接。原先混凝土物料直接从喷射管道的喷射口水平喷出，现在加了文丘里阀门，故需改变喷射口方向与文丘里阀门的吸入管连接后再喷出。

进一步的，在本发明中，在文丘里喷管的侧壁上设有喷气管，所述喷气管设置在文丘里管的进风口与缺口之间。将该喷气管设置在进风口与缺口之间，可以防止混凝土物料进入堵塞喷气管，同时该喷气管设置得很小，将带入文丘里阀门中的少部分压缩空气排出文丘里管外，避免因混凝土物料不能很快排出而导致内压过高的不利影响。

有益效果：

本发明主要做了两点改进，一是在一次进风管道内部采用了拉瓦尔喷管的结构，因此能够在不消耗外界附加能源的情况下，将压缩空气加速到超音速，给混凝土的流动和喷射提供更强大的动力；

二是通过混凝土喷射机的喷射管道的改造，以及与文丘里阀门的连接，利用文丘里原理，在将混凝土物料吸入并喷出的同时，把物料中的压缩空气也吸入到阀门里，避免了回风现象，保证了混凝土喷射机的正常作业。

附图说明

图1是一次进风管道内拉瓦尔喷管结构处的示意图；

图2是焊接完成后文丘里阀门结构示意图；

图3是文丘里阀门支架的结构示意图；

图4是转子式混凝土喷射机示意图；

图5是叶轮式混凝土喷射机示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明不影响混凝土喷射机的基本工作原理，仅是在混凝土喷射机上做部分改进来实现发明目的。主要改进部分：一是在一次进风管道2内设置拉瓦尔喷管结构，如图1所示；二是在混凝土喷射机的喷射管道4的喷射口处设置文丘里阀门3，如图2所示。

如图4和图5所示，分别为转子式混凝土喷射机示意图和叶轮式混凝土喷射机示意图，二者的基本工作原理相似。混凝土物料通过料斗1进入喷射管道4，然后向一次进风管道2中输送压缩空气。由于一次进风管道2中应用了拉瓦尔喷管结构，当压缩空气流经此段时，就被加速至为2-3公里/秒，相当于音速的7-8倍，这样就产生了巨大的推力，其中应用拉瓦尔喷管结构的一次进风管实际上起到了一个“流速增大器”的作用，从而可以为混凝土的喷射提供更强大的动力。压缩空气推动混凝土从喷射管道4末端的喷射口输出。喷射管道4和文丘里阀门的吸入管3-2之间通过螺纹连接。同时向文丘里阀门3的进风管3-1通入高速压缩空气，利用文丘里原理在吸入管3-2内部产生局部真空，从而将混凝土吸入文丘里阀门3的内部，并通过喷射管3-4喷出。在此同时，文丘里阀门3内部的真空也会将混凝土中夹杂的压缩空气吸入文丘里阀门3中，其中大部分压缩空气与混凝土物料一起通过喷射管3-4再次喷出，少部分压缩空气通过设置在文丘里管3-3侧壁上的喷气管3-6喷出。因此，混凝土物料中的压缩空气就无法再进入料斗中，达到了避免回风现象的效果。

在文丘里阀门3在加工制造过程中，首先铸造好进风管3-1和喷射管3-4，再焊接到文丘里管3-3的两端。为了便于该结构的安装和固定，如图3所示将两个相同结构的支架3-5先铸造好，然后焊接到文丘里管3-3的两端，用于架起整个文丘里阀门3。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种混凝土喷射机超声速气流产生与防止回风装置，其特征在于：在混凝土喷射机的一次进风管道（2）内设置一段拉瓦尔喷管结构，

拉瓦尔喷管结构分为两段，截面逐渐减小的部分为收缩管，截面逐渐增大的部分为扩张管，收缩管和扩张管顺着一次进风管道（2）内空气流向依次设置；

在混凝土喷射机的喷射管道（4）的喷射口处设置文丘里阀门（3），所述文丘里阀门（3）包括进风管（3-1）、喷射管（3-4）和吸入管（3-2）；所述进风管（3-1）与喷射管（3-4）之间连接有文丘里管（3-3），文丘里管（3-3）的进风口连接进风管（3-1），文丘里管（3-3）的出风口连接喷射管（3-4）；

在文丘里管（3-3）的出风口与喷射管（3-4）之间设有缺口，所述缺口连接至吸入管（3-2），所述吸入管（3-2）连接至喷射管道（4）的喷射口。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土喷射机超声速气流产生与防止回风装置，其特征在于：所述文丘里阀门（3）水平设置，所述喷射管道（4）的喷射口朝上，喷射管道（4）的喷射口与文丘里阀门（3）的吸入管（3-2）之间通过螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土喷射机超声速气流产生与防止回风装置，其特征在于：文丘里喷管（3-3）的侧壁上设有喷气管（3-6），所述喷气管（3-6）设置在文丘里管（3-1）的进风口与缺口之间。

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