CN107013233A - 混凝土喷嘴和混凝土喷射机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土喷射技术领域，特别涉及一种混凝土喷嘴和混凝土喷射机。本发明所提供的混凝土喷嘴，其包括具有中空腔室的喷嘴本体，喷嘴本体用于与混凝土输送管连通，以使混凝土能够从混凝土输送管进入中空腔室中，其中，喷嘴本体上设有用于允许空气和速凝剂进入中空腔室中的通孔单元，通孔单元包括至少一个异面通孔，异面通孔的中心轴线与喷嘴本体的中心轴线异面设置。本发明通过在喷嘴本体上设置中心轴线与喷嘴本体中心轴线异面的异面通孔，可以使空气和速凝剂从异面通孔中呈螺旋状喷出，实现速凝剂与混凝土更加充分地碰撞，有效改善混凝土与速凝剂的混合均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土喷射技术领域，特别涉及一种混凝土喷嘴和混凝土喷射机。
背景技术
混凝土喷射技术是借助混凝土喷射机，利用压缩空气或其他动力，通过混凝土喷嘴将混凝土喷射到受喷面上，使混凝土迅速凝结硬化的一种技术。
混凝土喷嘴是混凝土喷射机的关键结构部件，其通常包括喷嘴本体和沿着圆周方向设置在喷嘴本体上的多个通孔，喷嘴本体具有中空腔室并与混凝土喷射机的混凝土输送管连通，通孔用于允许压缩空气和速凝剂进入中空腔室中，混凝土在压缩空气的推动作用下喷出至中空腔室外部，而速凝剂则主要起到加速混凝土凝结硬化的作用。其中，速凝剂与混凝土的混合均匀性对于减少混凝土的回弹损失、提高施工质量具有重要影响。
现有的混凝土喷嘴，其通孔的设置方式通常有两种，一种是通孔的中心轴线与喷嘴本体的中心轴线垂直相交，另一种是通孔的中心轴线与喷嘴本体的中心轴线非垂直地倾斜相交，而无论是这两种现有设置方式中的哪一种，通孔的中心轴线均与喷嘴本体的中心轴线处于同一平面内，由于在这种情况下，从通孔出来的速凝剂的流动方向均呈直线，速凝剂与混凝土的接触部位较为集中，碰撞机会较少，因此，这导致速凝剂与混凝土的混合均匀性仍然受到较大限制。而且，现有技术中混凝土本体的末端为锥管，混凝土从锥管喷出时较为离散，产生的粉尘浓度较高，会严重影响施工环境。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是：改善混凝土与速凝剂的混合均匀性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混泥土喷嘴，其包括具有中空腔室的喷嘴本体，喷嘴本体用于与混凝土输送管连通，以使混凝土能够从混凝土输送管进入中空腔室中，其中，喷嘴本体上设有用于允许空气和速凝剂进入中空腔室中的通孔单元，通孔单元包括至少一个异面通孔，异面通孔的中心轴线与喷嘴本体的中心轴线异面设置。
可选地，沿着空气和速凝剂经由异面通孔流入中空腔室中的方向，异面通孔的中心轴线向着喷嘴本体的远离混凝土输送管的一端倾斜。
可选地，异面通孔的中心轴线与喷嘴本体的中心轴线之间的夹角为15°-45°。
可选地，异面通孔的中心轴线与喷嘴本体的中心轴线之间的夹角为25°-35°。
可选地，喷嘴本体上设有两个通孔单元，两个通孔单元沿着喷嘴本体的中心轴线方向上下间隔设置。
可选地，一个通孔单元中的异面通孔的中心轴线相对于喷嘴本体的中心轴线的倾斜方向与另一个通孔单元中的异面通孔的中心轴线相对于喷嘴本体的中心轴线的倾斜方向相同。
可选地，通孔单元包括多个异面通孔，通孔单元中的多个异面通孔沿着喷嘴本体的圆周方向间隔分布。
可选地，通孔单元中的多个异面通孔沿着喷嘴本体的圆周方向间隔均匀分布。
可选地，通孔单元中的各个异面通孔的中心轴线相对于喷嘴本体的中心轴线朝着同一方向倾斜。
可选地，通孔单元中的各个异面通孔的中心轴线相对于喷嘴本体的中心轴线的夹角大小相等。
可选地，喷嘴本体包括第一喷管和第二喷管，第二喷管通过第一喷管与混凝土输送管连通，通孔单元设置在第一喷管上，由混凝土输送管进入中空腔室内的混凝土经由第二喷管的远离第一喷管的一端喷出至中空腔室外部，第二喷管为直管。
可选地，第二喷管的长度为10-12cm。
可选地，第一喷管为锥管。
可选地，第一喷管的管径沿着由混凝土输送管至第二喷管的方向逐渐减小。
本发明另一方面还提供了一种混凝土喷射机，其包括混凝土输送管和本发明的混凝土喷嘴。
本发明通过在喷嘴本体上设置中心轴线与喷嘴本体中心轴线异面的异面通孔，可以使空气和速凝剂从异面通孔喷出时不再呈直线，而是呈螺旋状喷出，扩大速凝剂与混凝土的接触范围，增大速凝剂与混凝土的接触面积，实现速凝剂与混凝土更加充分地碰撞，因此，本发明可以有效改善混凝土与速凝剂的混合均匀性。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本发明一实施例的混凝土喷嘴的使用状态连接结构示意图。
图2示出图1所示混凝土喷嘴的主视图。
图3示出图1所示混凝土喷嘴的俯视图。
图中：
1、混凝土喷嘴；
11、第一喷管；12、第二喷管；13、异面通孔；14、凹槽；15、密封圈；16、套管；161、进气口；
2、混凝土输送管；
31、管夹；32、橡胶圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
图1-3示出了本发明混凝土喷嘴的一个实施例。参照图1-3，本发明所提供的混凝土喷嘴1，包括具有中空腔室的喷嘴本体，喷嘴本体用于与混凝土输送管2连通，以使混凝土能够从混凝土输送管2进入中空腔室中，其中，喷嘴本体上设有用于允许空气和速凝剂进入中空腔室中的通孔单元，通孔单元包括至少一个异面通孔13，异面通孔13的中心轴线与喷嘴本体的中心轴线异面设置。
本发明通过在喷嘴本体上设置异面通孔13，且将异面通孔13的中心轴线设置为与喷嘴本体的中心轴线异面，可以使空气和速凝剂从异面通孔13喷出时形成螺旋气流，由于相对于现有技术中通孔中心轴线与喷嘴本体中心轴线共面时空气和速凝剂从通孔中直线喷出的情况，速凝剂可以与混凝土更加充分地碰撞，因此，本发明可以有效改善混凝土与速凝剂的混合均匀性，减少回弹损失，提高施工质量。而且，在经由异面通孔13螺旋状喷入的气流的作用下，混凝土在从中空腔室喷出时可以具有更好的定向性，从而更好地按照预期喷射至受喷面上。
在本发明中，异面通孔13相对于喷嘴本体中心轴线的倾斜方式优选设置为，沿着空气和速凝剂经由异面通孔13流入中空腔室中的方向，异面通孔13的中心轴线向着喷嘴本体的远离混凝土输送管2的一端倾斜，即，异面通孔13中心轴线的位于喷嘴本体内壁上的一端相对于位于喷嘴本体外壁上的一端向着喷嘴本体的远离混凝土输送管2的一端倾斜。基于此，气流从异面通孔13中喷出时，其一方面具有能够使气流发生旋转的速度分量，另一方面其同时还具有与混凝土在喷嘴本体中前进方向同向的速度分量，可以进一步增大速凝剂与混凝土的接触面积，增多速凝剂与混凝土的碰撞机会，从而使速凝剂与混凝土能够更加均匀地进行混合。
在本发明中，通孔单元中异面通孔13的数量可以为一个，例如，通孔单元可以只包括一个异面通孔13，或者，通孔单元也可以同时包括一个异面通孔13和数个中心轴线与喷嘴本体中心轴线共面的通孔。但为了更有效地改善速凝剂与混凝土的混合均匀性，通孔单元优选设置为包括多个异面通孔13，这多个异面通孔13可以沿着喷嘴本体的圆周方向间隔分布，这样在喷嘴本体的圆周方向上，能够形成多股螺旋气流，从而使混凝土与速凝剂能够更加均匀地进行混合，进一步改善混合效果。其中，通孔单元中的各个异面通孔13的中心轴线相对于喷嘴本体的中心轴线的倾斜方向优选相同，这样通孔单元中各个异面通孔13的中心轴线相对于喷嘴本体的中心轴线朝着同一方向倾斜，从通孔单元的多个异面通孔13中流出的多股螺旋气流向着同一方向进行螺旋，整体形成沿喷嘴本体圆周方向顺时针或逆时针回旋的回旋气流，可以进一步提高混凝土与速凝剂的混合均匀性，避免各股螺旋气流因向不同方向螺旋发生对冲而削弱对混合均匀性的改善作用。
另外，在本发明中，通孔单元的数量可以为一个、两个或多个，其中，为了获得较好的喷射效果，且为了更好地适应喷嘴本体上用于设置通孔单元的空间有限的限制，通孔单元的数量优选为两个，这两个通孔单元可以沿着喷嘴本体的中心轴线的方向上下间隔设置。设置沿喷嘴本体中心轴线方向上下间隔设置的两个通孔单元，相对于只设置一个通孔单元的情况，由于可以在不同轴向位置处均喷入压缩空气和速凝剂，因此，可以实现更好的混凝土喷射效果，且由于每个通孔单元均包括异面通孔13，可以在不同轴向位置处均形成螺旋状喷出的气流，使速凝剂与混凝土在不同轴向位置处均能够较为充分地混合，因此，可以实现对混合效果的进一步改善；而且，与多个通孔单元相比，两个通孔单元所占用的空间相对较少，因此，还可以更好地适应喷嘴本体上用于设置通孔单元的空间有限的结构特点。可见，在喷嘴本体上设置两个通孔单元，可以在满足空间限制条件的前提下，进一步改善喷射效果，并进一步提高混凝土与速凝剂的混合均匀性。
两个通孔单元中异面通孔13的倾斜方向可以相同，也可以不同。其中为了获得更好地混合效果，两个通孔单元中异面通孔13的倾斜方向优选设置为相同的，即，一个通孔单元中的异面通孔13的中心轴线相对于喷嘴本体的中心轴线的倾斜方向与另一个通孔单元中的异面通孔13的中心轴线相对于喷嘴本体的中心轴线的倾斜方向相同。基于此，从两个通孔单元的异面通孔13中喷出的气流会相互促动，而不会相互对冲，因此，速凝剂与混凝土的混合效果更好。
下面结合图1-3所示的实施例来对本发明进行进一步地说明。
如图1所示，在该实施例中，混凝土喷嘴1包括喷嘴本体、两个通孔单元、密封圈15和套管16等。
其中，喷嘴本体用于与混凝土喷射机的混凝土输送管2连通。混凝土经混凝土输送管2流入喷嘴本体的中空腔室中，并在由通孔单元进入喷嘴本体中空腔室中的空气(压缩空气)的作用下由喷嘴本体喷出至受喷面上。如图1所示，该实施例的喷嘴本体包括第一喷管11和第二喷管12，第二喷管12通过第一喷管11与混凝土输送管2连通，即，第一喷管12的顶端与混凝土输送管2连接，第二喷管12连接在第一喷管12的底端，这样从混凝土输送管2流入喷嘴本体中的混凝土依次流经第一喷管11和第二喷管12，最后从位于喷嘴本体尾部的第二管部12的底端(即第二管部12的远离混凝土输送管2的一端)喷出至受喷面上。
具体地，由图1可知，第一喷管11的顶端与混凝土输送管2通过管夹31连接；且为了减少在第一喷管11与混凝土输送管的2连接处发生混凝土中水分流失问题，管夹31内还设有橡胶圈32，橡胶圈32对第一喷管11与混凝土输送管2的连接处起到密封作用，可以有效防止混凝土在第一喷管11与混凝土输送管2的连接处因水分流失而产生离析。可见，该实施例采用管夹31和橡胶圈32实现喷嘴本体与混凝土输送管2的密封连接，不仅结构简单，且密封效果好。
由图1和图2可知，在该实施例中，第一喷管11为锥管，第二喷管12为直管。该设置与现有技术不同。现有技术中，通常喷嘴本体的尾部为锥管段，即通常其尾部即为呈锥管状的第一喷管11，而在第一喷管11的底端没有设置第二喷管12，这种现有喷嘴本体的问题在于，混凝土喷出时较为离散，混凝土的回弹损失较大，所产生的粉尘浓度较高。而该实施例在第一喷管11的底端增设呈直管状的第二喷管12，使得喷嘴本体的尾部为直管段，由于为直管的第二喷管12可以起到聚料作用，因此，可以有效降低混凝土喷出时的离散性，减少回弹损失，降低粉尘浓度，改善施工环境。其中，第二喷管12的长度优选为10-12cm，这种情况下，第二喷管12不仅能够产生较好的聚料作用，且还对混凝土具有较小的阻力，可以使混凝土更高效高质地被喷射至受喷面上，降低堵塞风险。
而且，如图1所示，第一喷管11的管径沿着由混凝土输送管2至第二喷管12的方向逐渐减小，即，第一喷管11的小径端朝下。这样相对于第一喷管11的管径沿着由混凝土输送管2至第二喷管12的方向逐渐增大(即第一喷管11的大径端朝下)的情况，第一喷管11也可以起到一定的聚料作用；而且，基于此，由于连接在第一喷管11底端的第二喷管12的管径与第一喷管11的底端(小径端)管径相等，因此，第二喷管12的管径也相对较小，可以更好地起到聚料作用。
结合图1和图2可知，第一喷管11上设有凹槽14，该凹槽14由第一喷管11的部分外壁向内凹陷形成；套管16套设在第一喷管11的设有凹槽14的部分上，并对凹槽14的敞口端进行封闭，形成由凹槽14和套管16内壁围合形成的通气腔。如图1所示，该通气腔与通孔单元连通，且套管16上设有进气口161，该进气口161连通通气腔与外部环境，使得通孔单元可以通过该进气口161与速凝剂供应装置和空气供应装置连通。工作时，速凝剂供应装置所供应的速凝剂和空气供应装置所供应的空气可以先进入该通气腔中进行初步混合，再从该通气腔经由通孔单元进入喷嘴本体内的中空腔室中。而且，如图1所示，在套管16与第一喷管11的位于凹槽14上下两侧的外壁之间还设有密封圈15，这样可以有效改善通气腔的密封性，防止空气和速凝剂在通气腔处发生泄露。
两个通孔单元均用于允许空气和速凝剂进入喷嘴本体的中空腔室中。由图1和图2可知，在该实施例中，两个通孔单元设置在第一喷管11上，并位于凹槽14的中下部区域，用于连通通气腔与中空腔室，以使在通气腔中经过初步混合的空气和速凝剂能够进入喷嘴本体中，作用于混凝土上。
具体地，如图1和图2所示，该实施例的两个通孔单元沿着喷嘴本体的中心轴线方向上下布置，每个通孔单元均包括沿着喷嘴本体的圆周方向间隔分布的多个异面通孔13，这就使得该实施例的混凝土喷嘴包括两排异面通孔13。每个异面通孔13的中心轴线均与喷嘴本体的中心轴线异面设置，并且，由图3可知，各个异面通孔13的中心轴线相对于喷嘴本体的中心轴线的倾斜方向相同，即，各个异面通孔13的中心轴线均相对于喷嘴本体的中心轴线朝着同一方向倾斜。基于此，当空气和速凝剂喷入喷嘴本体的中空腔室中时，会形成多股螺旋气流，且各股螺旋气流向同一方向回旋，彼此之间互相促动，互不干扰，形成整体的回旋气流，可以有效增大速凝剂与混凝土的接触面积，增多速凝剂与混凝土的碰撞机会，从而可以改善速凝剂与混凝土的混合均匀性，降低混凝土的回弹率，提高施工质量；而且，这种在螺旋气流的作用下，混凝土也可以呈螺旋状喷出，定向性更好，有助于降低粉尘浓度，改善施工环境，并且，由于无需在中空腔室的内壁上设置任何辅助结构(如图1所示，喷嘴本体的内壁为光滑的)，即可实现混凝土的螺旋喷出，因此，喷射阻力也较小，混凝土喷射过程更加顺畅，可以降低喷嘴本体发生堵塞的几率，并提高施工效率，且结构也较为简单，加工难度较低。其中更优选地，每个通孔单元中的多个异面通孔13可以沿着喷嘴本体的圆周方向间隔均匀分布，以进一步改善速凝剂与混凝土的混合均匀性。
而且，由图1和图2可知，在该实施例中，每个异面通孔13的位于喷嘴本体内壁上的一端相对于位于喷嘴本体外壁上的一端向着喷嘴本体的远离混凝土输送管2的一端倾斜，即，在空气和速凝剂经由异面通孔13流入中空腔室中的方向上，每个异面通孔13的中心轴线均向下倾斜。异面通孔13采用该倾斜设置方式，可以使得从中喷出的气流在具有能够使气流发生旋转的速度分量的同时，还具有与混凝土在喷嘴本体中前进方向同向的速度分量，从而能够进一步增多速凝剂与混凝土的碰撞机会，实现速凝剂与混凝土更加均匀的混合过程。
如图1所示，该实施例的异面通孔13，其中心轴线与喷嘴本体中心轴线之间的夹角θ可以设置为15°-45°，这样可以使气流从异面通孔13中流出时更好地形成螺旋气流，实现速凝剂与混凝土更充分地混合。其中经研究表明，将异面通孔13的中心轴线与喷嘴本体中心轴线之间的夹角θ设置为25°-35°，既可以使螺旋气流形成得更加充分，又可以缩短混凝土在喷嘴本体中的输送时间，从而有助于进一步缩短喷嘴本体内壁的摩擦阻力对混凝土的作用时间，使混凝土能够被更顺畅高效地喷出。优选地，各个异面通孔13的中心轴线与喷嘴本体中心轴线之间的夹角θ设置为大小相等的，这样可以更好地形成螺旋气流，更有效地改善速凝剂与混凝土的混合均匀性，并使混凝土喷出时具有更好的定向性。
可见，该实施例的混凝土喷嘴1，结构简单，且可以实现速凝剂与混凝土更充分地混合，并可以实现混凝土定向性更好且聚集性更好的混凝土喷射过程。
将本发明的混凝土喷嘴1应用于混凝土喷射机(如混凝土湿喷机)，可以有效改善混凝土喷射机的施工质量和施工环境。因此，本发明还提供了一种混凝土喷射机，其包括混凝土输送管2和本发明的混凝土喷嘴1。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种混凝土喷嘴(1)，包括具有中空腔室的喷嘴本体，所述喷嘴本体用于与混凝土输送管(2)连通，以使混凝土能够从所述混凝土输送管(2)进入所述中空腔室中，其特征在于，所述喷嘴本体上设有用于允许空气和速凝剂进入所述中空腔室中的通孔单元，所述通孔单元包括至少一个异面通孔(13)，所述异面通孔(13)的中心轴线与所述喷嘴本体的中心轴线异面设置。
2.根据权利要求1所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，沿着空气和速凝剂经由所述异面通孔(13)流入所述中空腔室中的方向，所述异面通孔(13)的中心轴线向着所述喷嘴本体的远离所述混凝土输送管(2)的一端倾斜。
3.根据权利要求1所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述异面通孔(13)的中心轴线与所述喷嘴本体的中心轴线之间的夹角为15°-45°。
4.根据权利要求3所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述异面通孔(13)的中心轴线与所述喷嘴本体的中心轴线之间的夹角为25°-35°。
5.根据权利要求1所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述喷嘴本体上设有两个所述通孔单元，所述两个通孔单元沿着所述喷嘴本体的中心轴线方向上下间隔设置。
6.根据权利要求5所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，一个所述通孔单元中的所述异面通孔(13)的中心轴线相对于所述喷嘴本体的中心轴线的倾斜方向与另一个所述通孔单元中的所述异面通孔(13)的中心轴线相对于所述喷嘴本体的中心轴线的倾斜方向相同。
7.根据权利要求1-6任一所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述通孔单元包括多个所述异面通孔(13)，所述通孔单元中的多个所述异面通孔(13)沿着所述喷嘴本体的圆周方向间隔分布。
8.根据权利要求7所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述通孔单元中的多个所述异面通孔(13)沿着所述喷嘴本体的圆周方向间隔均匀分布。
9.根据权利要求7所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述通孔单元中的各个所述异面通孔(13)的中心轴线相对于所述喷嘴本体的中心轴线朝着同一方向倾斜。
10.根据权利要求9所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述通孔单元中的各个所述异面通孔(13)的中心轴线相对于所述喷嘴本体的中心轴线之间的夹角大小相等。
11.根据权利要求1所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述喷嘴本体包括第一喷管(11)和第二喷管(12)，所述第二喷管(12)通过所述第一喷管(11)与所述混凝土输送管(2)连通，所述通孔单元设置在所述第一喷管(11)上，由所述混凝土输送管(2)进入所述中空腔室内的混凝土经由所述第二喷管(12)的远离所述第一喷管(11)的一端喷出至所述中空腔室外部，所述第二喷管(12)为直管。
12.根据权利要求11所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述第二喷管(12)的长度为10-12cm。
13.根据权利要求11所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述第一喷管(11)为锥管。
14.根据权利要求13所述的混凝土喷嘴(1)，其特征在于，所述第一喷管(11)的管径沿着由所述混凝土输送管(2)至所述第二喷管(12)的方向逐渐减小。
15.一种混凝土喷射机，包括混凝土输送管(2)，其特征在于，所述混凝土喷射机还包括如权利要求1-14任一所述的混凝土喷嘴(1)。
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