CN105178985B - 程控闸板式混凝土喷射机 - Google Patents

Abstract

本发明提供程控闸板式混凝土喷射机，其结构包括小车底盘、料斗组件、闸板式给料器、喷射器、气动程控系统和动力系统；所述料斗组件、闸板式给料器和喷射器从上到下依次连通，且喷射器固定设置在小车底盘上方；所述气动程控系统和动力系统分别固定设置在小车底盘上方，且气动程控系统控制闸板式给料器的启闭，动力系统为喷射器提供动力。本发明设计合理，通过设置由气动程控系统控制的闸板式给料器、以及动力系统驱动的喷射器，实现增大喷射距离的目的，且最大水平喷射距离可达1500米，远远超过现有喷射机，还保证了喷射喷浆料的连续性，降低混凝土喷浆料的回弹率；同时，通过增设进料密封和排料来保证工作过程中的密封性能，延长密封寿命。

Description

程控闸板式混凝土喷射机

技术领域

本发明涉及煤矿井下用混凝土喷射机，具体地说是一种程控闸板式混凝土喷射机。

背景技术

混凝土喷射机(shotcrete machine ，concrete sprayer)，是一种利用压缩空气将混凝土沿管道连续输送并喷射到施工面上去的机械，广泛用于地下工程、井巷、隧道、涵洞等的衬砌施工。

目前，国内煤矿井下大多使用转子式混凝土喷射机，转子式混凝土喷射机又可分为U型料腔转子式混凝土喷射机（即上出料混凝土喷射机,代表型号PC5U）和直通型转子式混凝土喷射机（即下出料混凝土喷射机,代表型号PC6I），其主要用于干料、潮料混凝土喷射作业，喷射距离水平100m，垂直30m。转子式混凝土喷射机给料器、喷射器布置在一起（即它只有一个料腔，同时用于给料和喷射作业），给料和喷射时密封处于相对旋转状态，密封结构不可靠，并极易出现磨损造成密封失效，无法保证喷射距离并产生较大粉尘，料腔通过出料口频率较低，喷射时脉冲大，物料不能连续。

随着我国煤矿掘进机械化程度进一步提高，掘进及配套设备增多，喷浆迎头作业环境复杂，对混凝土喷射机的喷射距离开始有了更高的要求。另一方面，我国出台煤矿井下粉尘治理相关措施，严格要求煤矿井下喷浆作业粉尘浓度不得高于10mg/m³，对混凝土喷射机密封可靠性也开始有了更高要求。为此，设计一种具有喷射距离长、产尘少、密封结构可靠、维护周期长、成本低等优点的混凝土喷射机将成为煤矿井下混凝土喷射作业的重要研发工作。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种程控闸板式混凝土喷射机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

程控闸板式混凝土喷射机，包括小车底盘、料斗组件、闸板式给料器、喷射器、气动程控系统和动力系统；所述料斗组件、闸板式给料器和喷射器从上到下依次连通，且喷射器固定设置在小车底盘上方；所述气动程控系统和动力系统分别固定设置在小车底盘上方，且气动程控系统控制闸板式给料器的启闭，动力系统为喷射器提供动力。在此结构基础上，所涉及闸板式给料器包括上下贯通的给料筒、设置在给料筒上方的进料闸板组件、设置在给料筒下方的排料闸板组件、以及设置在给料筒侧部的泄气阀和补气口，外部压缩空气进气装置的出气端口密封连接于补气口；

所述进料闸板组件与给料筒之间设置有进料密封，所述排料闸板组件与给料筒之间设置有排料密封；

上述气动程控系统控制进料闸板组件和排料闸板组件不同时开启，上述进料密封的工作状态始终与进料闸板组件的启闭状态相反，上述排料密封的工作状态始终与排料闸板组件的启闭状态相反，且只有进料闸板组件和排料闸板组件同时关闭时，在进料密封和排料密封的作用下，给料筒与进料闸板组件、排料闸板组件共同围成密封结构的储料腔，此时，气动程控系统控制泄气阀处于开启状态；上述气动程控系统还控制外部压缩空气进气装置与排料闸板组件同步启闭。

进一步的，所述进料闸板组件包括配合套设于给料筒上端部的上盖板、滑动设置于上盖板上表面的进料闸板、以及连接进料闸板的第一气缸，所述进料闸板外侧、上盖板上表面连接有进料闸板座，该进料闸板座固定连接上盖板和料斗组件，所述第一气缸在气动程控系统的控制下带动进料闸板直线往复运动以遮挡或不遮挡给料筒的顶部进料口。

更进一步的，所述排料闸板组件包括配合套设于给料筒下端部的下盖板、滑动设置于下盖板下表面的排料闸板、以及连接排料闸板的第二气缸，所述排料闸板外侧、下盖板下表面连接有排料闸板座，该排料闸板座固定连接下盖板和喷射器，所述第二气缸在气动程控系统的控制下带动排料闸板直线往复运动以遮挡或不遮挡给料筒的底部排料口。

更进一步的，所述喷射器包括设置在给料筒正下方的喷射气料室、设置在喷射气料室内部的叶轮、连通喷射气料室的进气口和出料口，所述进气口位于叶轮上方，所述出料口位于进气口下方；

所述喷射气料室通过进气口外连外部压缩空气进气装置，喷射气料室通过出料口外连喷射管；

所述叶轮上连接有轮轴，所述轮轴向外伸出喷射气料室连接于动力系统的动力输出端；

所述叶轮上环形等间距的开设有多个料槽，且叶轮旋转过程中，叶轮的料槽依次转过并连通喷射气料室的出料口；工作过程中，由给料筒下落的物料落在喷射气料室的叶轮料槽内，且恰好转过出料口的料槽内盛装的物料由出料口排入喷射管进行喷射作业。

具体的，所述料斗组件包括连接于进料闸板座上表面的储料斗、设置在储料斗进料口的筛网、设置在储料斗侧部的气动振动器以及环形设置在储料斗侧部的橡胶弹簧，所述气动振动器设置于储料斗上侧部，所述橡胶弹簧设置于储料斗下侧部，且所述橡胶弹簧向下连接于进料闸板座。

本发明的程控闸板式混凝土喷射机与现有技术相比所产生的有益效果是：

本发明设计合理，通过设置由气动程控系统控制的闸板式给料器、以及动力系统驱动的喷射器，使混凝土的下料密封和喷射在两个不同的空间内完成，增大喷射距离，且最大水平喷射距离可达1500米，远远超过现有喷射机；通过增设进料密封和排料密封，保证进料和排料过程中的密封性能，胃肠距离的喷射做好前提工作，同时延长部件的更换周期，降低工作环境中的粉尘浓度，保护环境，保障工作人员的身体健康；设置具有叶轮的喷射器，使每个料槽通过出料口的频率大幅提高，有效提高了喷浆料在喷射管内的连续性，显著降低了混凝土喷浆料的喷射脉冲及回弹率。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明中闸板式给料器的放大结构主视图；

附图3是本发明中喷射器的放大结构主视图；

附图4是图3中叶轮的结构俯视图；

附图5是本发明中料斗组件的结构主视图；

附图6是本发明中进料闸板、进料密封、排料闸板、排料密封、泄气阀的启闭时序图。

图中，100、小车底盘，200、料斗组件，300、闸板式给料器，

400、喷射器，500、气动程控系统，600、动力系统；

201、储料斗，202、筛网，203、气动振动器，204、橡胶弹簧；

301、给料筒，302、泄气阀，303、补气口，304、储料腔，

305、上盖板，306、进料闸板，307、第一气缸，308、进料闸板座，

309、下盖板，310、排料闸板，311、第二气缸，312、排料闸板座，

313、进料密封，314、排料密封；

401、喷射气料室，402、叶轮，403、进气口，404、出料口，

405、轮轴，406、料槽。

具体实施方式

下面结合附图1-6，对本发明的程控闸板式混凝土喷射机作以下详细说明。

如附图1-5所示，本发明的程控闸板式混凝土喷射机，其结构包括小车底盘100、料斗组件200、闸板式给料器300、喷射器400、气动程控系统500和动力系统600。

所述料斗组件200、闸板式给料器300和喷射器400从上到下依次连通，且喷射器400固定设置在小车底盘100上方；所述气动程控系统500和动力系统600分别固定设置在小车底盘100上方，且气动程控系统500控制闸板式给料器300的启闭，动力系统600为喷射器400提供动力。

所述闸板式给料器300包括上下贯通的给料筒301、设置在给料筒301上方的进料闸板组件、设置在给料筒301下方的排料闸板组件、以及设置在给料筒301侧部的泄气阀302和补气口303，外部压缩空气进气装置的出气端口密封连接于补气口303；所述进料闸板组件与给料筒301之间设置有进料密封313，所述排料闸板组件与给料筒301之间设置有排料密封314；

上述气动程控系统500控制进料闸板组件和排料闸板组件不同时开启，上述进料密封313的工作状态始终与进料闸板组件的启闭状态相反，上述排料密封314的工作状态始终与排料闸板组件的启闭状态相反，且只有进料闸板组件和排料闸板组件同时关闭时，在进料密封313和排料密封314的作用下，给料筒301与进料闸板组件、排料闸板组件共同围成密封结构的储料腔304，此时，气动程控系统控制泄气阀处于开启状态；上述气动程控系统还控制外部压缩空气进气装置与排料闸板组件同步启闭。需要说明的一点是，上述进料密封313的工作状态与进料闸板组件的启闭状态相反，上述排料密封314的工作状态与排料闸板组件的启闭状态相反，即进料闸板组件开启时，进料密封313不工作，进料闸板组件关闭时，进料密封313工作以密封连接进料闸板组件和给料筒301，排料闸板组件开启时，排料密封314不工作，排料闸板组件关闭时，排料密封314工作以密封连接排料闸板组件和给料筒301。

所述进料闸板组件包括配合套设于给料筒301上端部的上盖板305、滑动设置于上盖板305上表面的进料闸板306、以及连接进料闸板306的第一气缸307，所述进料闸板306外侧、上盖板305上表面连接有进料闸板座308，该进料闸板座308固定连接上盖板305和料斗组件200，所述第一气缸307在气动程控系统500的控制下带动进料闸板306直线往复运动以遮挡或不遮挡给料筒301的顶部进料口。

所述排料闸板组件包括配合套设于给料筒301下端部的下盖板309、滑动设置于下盖板309下表面的排料闸板310、以及连接排料闸板310的第二气缸311，所述排料闸板310外侧、下盖板309下表面连接有排料闸板座312，该排料闸板座312固定连接下盖板309和喷射器400，所述第二气缸311在气动程控系统500的控制下带动排料闸板310直线往复运动以遮挡或不遮挡给料筒301的底部排料口。

所述喷射器400包括设置在给料筒301正下方的喷射气料室401、设置在喷射气料室401内部的叶轮402、连通喷射气料室401的进气口403和出料口404，所述进气口403位于叶轮402上方，所述出料口404位于进气口403下方；

所述喷射气料室401通过进气口403外连外部压缩空气进气装置，喷射气料室401通过出料口404外连喷射管；

所述叶轮402上连接有轮轴405，所述轮轴405向外伸出喷射气料室401连接于动力系统600的动力输出端；

所述叶轮402上环形等间距的开设有多个料槽406，且叶轮402旋转过程中，叶轮402的料槽406依次转过并连通喷射气料室401的出料口404；在本实用新型的实际工作过程中，由给料筒301下落的物料落在喷射气料室401的叶轮402料槽406内，且恰好转过出料口404的料槽406内盛装的物料由出料口404排入喷射管进行喷射作业。

所述料斗组件200包括连接于进料闸板座308上表面的储料斗201、设置在储料斗201进料口的筛网202、设置在储料斗201侧部的气动振动器203以及环形设置在储料斗201侧部的橡胶弹簧204，所述气动振动器203设置于储料斗201上侧部，所述橡胶弹簧204设置于储料斗201下侧部，且所述橡胶弹簧204向下连接于进料闸板座308。

本发明的工作过程：

1）料斗组件200筛分混合料：启动气动振动器203，将混合料倒入储料斗201，混合料经储料斗201进料口的筛网202筛分后进入闸板式给料器300。

2）闸板式给料器300由气动程控系统500进行控制：

①进料：气动程控系统500控制第一气缸307工作，进料闸板306开启，即进料闸板306不遮挡给料筒301的顶部进料口，而排料闸板310则完全遮挡给料筒301的底部排料口，此时，进料密封313不工作，排料密封314工作，给料筒301与进料闸板306、排料闸板310分别密封连接，筛分后的混合料由储料斗201落入给料筒301内，然后，第一气缸307又在气动程控系统500的控制下关闭进料闸板306，即进料闸板306完全遮挡给料筒301的顶部进料口，此时，进料密封313也工作，给料筒301与进料闸板306之间密封连接；

②出料：气动程控系统500控制第二气缸311工作，使排料闸板310开启，即排料闸板310不遮挡给料筒301的底部排料口，排料密封314不工作，第二气缸311动作的同时，气动程控系统500还控制外部压缩空气进气装置开启，外部压缩空气进气装置通过补气口303将压缩空气送入储料腔304，使排料闸板310开启前给料筒301上下两侧的压力达到平衡，便于排料闸板310的开启，混合料通过给料筒301底部排料口进入喷射器400；随之，第二气缸311又在气动程控系统500的控制下关闭排料闸板310，即排料闸板310完全遮挡给料筒301的底部排料口，排料密封314工作；

③排除残余物：气动程控系统500控制泄气阀302开启，将给料筒301内部的残余物料及压缩空气通过管路排出向外排出。

3）喷射器400工作：在闸板式给料器300的进料过程中，进料闸板306开启时，外部压缩空气进气装置还通过进气口403向喷射气料室401输送压缩空气，使喷射气料室401内形成一定压力；所以，当混合料由闸板式给料器300进入喷射气料室401并落入叶轮402的料槽时，喷射气料室401处于高压状态；

动力系统600的输出端驱动叶轮402的轮轴405转动，叶轮402也随之转动，混合料落入叶轮402的料槽，叶轮402的转动，使叶轮402料槽内的混合料依次转动至喷射气料室401的出料口404，压缩空气带动混合料通过喷射气料室401外连的喷射管输送至工作地点，完成长距离喷射。

在上述工作过程中，进料闸板306、进料密封313、排料闸板310、排料密封314、泄气阀302的启闭状况可参考图6。

使用本发明的程控闸板式混凝土喷射机，能实现水平距离长达1500米的喷射，工作过程中部件的密封性能好，工作环境中粉尘的浓度低，喷射连续无脉冲，混凝土回弹小。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域技术人员可以在本发明的指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (5)

1.程控闸板式混凝土喷射机，包括小车底盘、料斗组件、闸板式给料器、喷射器、气动程控系统和动力系统；所述料斗组件、闸板式给料器和喷射器从上到下依次连通，且喷射器固定设置在小车底盘上方；所述气动程控系统和动力系统分别固定设置在小车底盘上方，且气动程控系统控制闸板式给料器的启闭，动力系统为喷射器提供动力；其特征在于，

所述闸板式给料器包括上下贯通的给料筒、设置在给料筒上方的进料闸板组件、设置在给料筒下方的排料闸板组件、以及设置在给料筒侧部的泄气阀和补气口，外部压缩空气进气装置的出气端口密封连接于补气口；

所述进料闸板组件与给料筒之间设置有进料密封，所述排料闸板组件与给料筒之间设置有排料密封；

上述气动程控系统控制进料闸板组件和排料闸板组件不同时开启，上述进料密封的工作状态始终与进料闸板组件的启闭状态相反，上述排料密封的工作状态始终与排料闸板组件的启闭状态相反，且只有进料闸板组件和排料闸板组件同时关闭时，气动程控系统控制泄气阀处于开启状态；上述气动程控系统还控制外部压缩空气进气装置与排料闸板组件同步启闭。

2.根据权利要求1所述的程控闸板式混凝土喷射机，其特征在于,所述进料闸板组件包括配合套设于给料筒上端部的上盖板、滑动设置于上盖板上表面的进料闸板、以及连接进料闸板的第一气缸，所述进料闸板外侧、上盖板上表面连接有进料闸板座，该进料闸板座固定连接上盖板和料斗组件，所述第一气缸在气动程控系统的控制下带动进料闸板直线往复运动以遮挡或不遮挡给料筒的顶部进料口。

3.根据权利要求2所述的程控闸板式混凝土喷射机，其特征在于,所述排料闸板组件包括配合套设于给料筒下端部的下盖板、滑动设置于下盖板下表面的排料闸板、以及连接排料闸板的第二气缸，所述排料闸板外侧、下盖板下表面连接有排料闸板座，该排料闸板座固定连接下盖板和喷射器，所述第二气缸在气动程控系统的控制下带动排料闸板直线往复运动以遮挡或不遮挡给料筒的底部排料口。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的程控闸板式混凝土喷射机，其特征在于,所述喷射器包括设置在给料筒正下方的喷射气料室、设置在喷射气料室内部的叶轮、连通喷射气料室的进气口和出料口，所述进气口位于叶轮上方，所述出料口位于进气口下方；

所述喷射气料室通过进气口外连外部压缩空气进气装置，喷射气料室通过出料口外连喷射管；

所述叶轮上连接有轮轴，所述轮轴向外伸出喷射气料室连接于动力系统的动力输出端；

所述叶轮上环形等间距的开设有多个料槽，且叶轮旋转过程中，叶轮的料槽依次转过并连通喷射气料室的出料口。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的程控闸板式混凝土喷射机，其特征在于, 所述料斗组件包括连接于进料闸板座上表面的储料斗、设置在储料斗进料口的筛网、设置在储料斗侧部的气动振动器以及环形设置在储料斗侧部的橡胶弹簧，所述气动振动器设置于储料斗上侧部，所述橡胶弹簧设置于储料斗下侧部，且所述橡胶弹簧向下连接于进料闸板座。