CN108677672B - 一种摆动喷枪以及水射流设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摆动喷枪以及水射流设备，摆动喷枪包括基座；承载座，在第二驱动装置的驱动下相对于基座绕第一轴线转动；射流管，绕第二轴线可转动安装于承载座，顶端与高压水源相连，底部喷嘴指向待处理层；第三驱动装置，安装于承载座，平行于第二轴线的输出轴设置有偏心结构，偏心结构的偏心凸起与连杆铰接，连杆另一端与射流管铰接，铰接位置与第二轴线位置间隔设定距离，组成曲柄摇杆机构，如此设计，首先能够增大喷嘴的摆动幅度，进而增大射流管单行程的工作效率；其次，摆动相同幅度对驱动力要求较小，延长第三驱动装置的使用寿命；另外，喷射管在非工作状态会回归初始位置，不会出现晃动情况，保证了装置的性能和可靠性。

Description

一种摆动喷枪以及水射流设备

技术领域

本发明涉及材料去除设备技术领域，具体涉及一种摆动喷枪，本发明同时涉及一种水射流设备。

背景技术

路面或桥面上的混凝土层经过长时间的使用后会出现疲劳损坏，应及时对损坏位置进行局部维修或整体重建。目前的处理方式是先将目标区域内的路面铺装层破坏后，按原有路面结构重新进行翻新铺整。常用的铺装层破坏方法是使用安装有液压破碎锤的挖掘机强力破坏路面结构，其缺点是在破碎铺装层的同时也破坏了钢筋层，并且破碎锤在工作时产生的较大的噪音和较多的粉尘，严重影响周围居民的正常生活。

随着国家对项目环保方面的要求越来越高，以及人们的环保意识的逐渐增强，采用绿色环保的破碎技术成为发展的趋势。

高压水射流技术是指由高压水射流传递的巨大能量来破除目标物的技术，具体原理为水被高压泵加压，然后经喷嘴射出形成高压水束，高压水束撞击目标物的同时将携带的能量瞬间释放，在目标物表面及细微裂纹处产生水楔效应，从而导致目标物破碎。该技术具有不产尘、效率高，应用于混凝土破除领域时可以做到不伤配筋、不对原有结构产生裂纹扩展等优势，在保证环保施工的基础上能够显著提高工作效率。

现有技术中，申请文献EP1029127B1公开了《用于移动喷射元件的设备和方法》，其用于驱动喷射管8围绕轴线13转动的驱动装置26(EP1029127B1中图2和图6)包括马达27和由马达37驱动的偏心部件28。该偏心部件28围绕电动机27的轴线旋转，并且具有相对于该马达27输出轴轴线偏心的作用在附件25(用于安装喷射管8)的凸起。更确切地说，杠杆臂30与附件25刚性连接，具有槽31，凸起29与槽31配合。在偏心部件28旋转时，杠杆臂30因此将围绕轴线13进行摆动，并且由于杠杆臂30相对于附件25固定，喷射管8也将随之摆动，摆动路径由拱形部分32表示。(EP1029127B1中图2和图3)借助曲线33说明了绕轴线13的摆动和滑架6沿引导杆6的滑动合成Z字形图案。

上述现有技术可以实现对待处理层的材料去除，但是存在一定缺陷，首先，由于杠杆臂固定连接于喷射管的转动位置，通过偏心结构推动杠杆臂相对于转动位置摆动，进而驱动喷射管相对于转动位置摆动；受结构尺寸限制，喷射管末端的喷嘴摆动幅度较小，单行程工作效率较低；其次，通过杠杆臂直接驱动射流管绕转动位置转动，所需驱动力较大，对马达输出功率具有一定要求；然而设置于第二承载部件上马达体积和重量不应较大，输出功率有限，因此容置导致马达的过载，影响使用寿命；再次，由于凸起29与槽31非实连接，在非工作状态时，喷射管容易出现晃动，容易影响装置性能及可靠性。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的摆动幅度小，单行程工作效率较低，影响驱动马达使用寿命以及装置性能与可靠性等缺陷，从而提供一种摆动喷枪，本发明同时提供了一种水射流设备。

本发明提供的一种摆动喷枪，包括：

基座，安装于移动本体的安装支架，在第一驱动装置的驱动下相对于所述安装支架沿第一方向滑动；

承载座，安装于所述基座，在第二驱动装置的驱动下相对于所述基座绕第一轴线转动，所述第一轴线的延伸方向垂直于所述第一方向；

射流管，绕第二轴线可转动安装于所述承载座，顶端通过连接管与高压水源相连，底部末端的喷嘴指向待处理层；所述第二轴线垂直于所述第一轴线；

第三驱动装置，安装于所述承载座，平行于所述第二轴线的输出轴设置有偏心结构，所述偏心结构的偏心凸起与连杆铰接，所述连杆另一端与所述射流管铰接；所述连杆与所述射流管的铰接位置与所述第二轴线位置相对于所述射流管间隔设定距离，在所述第三驱动装置、所述偏心结构与所述连杆的作用下所述射流管绕所述第二轴线往复摆动。

所述基座设置有在所述第二驱动装置驱动下绕第三轴线转动的摆动杆，所述第三轴线平行于所述第一轴线；所述摆动杆的另一端与所述承载座相对于平行于所述第一轴线的轴线可转动连接；所述基座还设置有转动支座，所述转动支座包括限制所述射流管在垂直于所述第一轴线的平面内摆动的转动限位结构，以及，连接所述转动限位结构和所述基座的转动轴，所述转动限位结构通过所述转动轴转动安装于所述基座，所述转动轴的轴线为所述第一轴线。

可选的，所述转动限位结构为沿平行于所述第一轴线的方向延伸的环形结构，所述射流管贯穿所述环形结构，可绕所述第二轴线自由摆动。

可选的，所述基座相应位置设置有阻挡所述摆动杆转动以限制所述摆动杆转动范围的第一限位结构和第二限位结构。

可选的，所述基座上设置有以所述第三轴线为圆心，延伸设定弧度的弧形限位结构；所述弧形限位结构的两端部分别为所述第一限位结构和所述第二限位结构。

可选的，所述第二驱动装置为所述基座对应所述射流管的另一侧安装的液压摆动缸，所述液压摆动缸输出轴的中轴线为所述第三轴线，其贯通所述基座与所述摆动杆固定相连。

可选的，所述安装支架上设置有沿所述第一方向布置的齿条结构；所述基座顶部设置有第二液压马达，所述第二液压马达输出轴上设置有与所述齿条结构配合的驱动齿轮。

可选的，所述射流管外周固定套设有安装套，所述连杆与所述安装套铰接。

可选的，所述承载座包括延伸平面垂直于所述第一轴线的中间板，所述中间板上垂直设置有相对的第一侧壁和第二侧壁；所述安装套对应所述第一侧壁和所述第二侧壁的两侧通过同轴的安装轴与所述第一侧壁和所述第二侧壁转动连接。

可选的，所述中间板垂直设置有允许所述射流管穿过并可自由摆动的底板，所述第三驱动装置为固定安装于所述底板的液压马达。

本发明同时提供了一种水射流设备，包括上述任一项所述的摆动喷枪。

可选的，包括承载所述摆动喷枪并沿行进方向运动的移动本体，所述移动本体上设置有所述安装支架，所述安装支架包括沿所述第一方向延伸的导向杆和齿条结构。

可选的，所述导向杆朝向所述基座的侧面设置有所述齿条结构。

可选的，所述安装支架下方设置有扣设于待处理层包围所述射流管沿所述导向杆工作区域的防护罩。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种摆动喷枪，第三驱动装置输出轴、偏心凸起、连杆与射流管组成曲柄摇杆机构，如此设计，首先能够增大射流管末端喷嘴的摆动幅度，进而增大射流管单行程的工作效率；其次，摆动相同幅度对驱动力要求较小，延长第三驱动装置的使用寿命；另外，喷射管在非工作状态会回归初始位置，不会出现晃动情况，保证了装置的性能和可靠性。

2.本发明提供的一种摆动喷枪，申请文献EP1029127B1公开的技术方案中，为了保证喷射管末端喷嘴始终处于与待处理层高度一致的平面内，使得喷枪结构较为复杂。然而工作过程中，射流管绕第一轴线的转动仅发生在射流管沿导向杆运动至末端需要换向的位置。本发明采用摆动杆与转动支座配合实现射流管绕第一轴线转动，转动过程中喷嘴末端距离待处理层的高度变化很小，经实际对比发现，本申请提供的射流管与现有技术公开的喷射管对待处理层的处理结果无明显差异，可以实现相同的技术效果，并且结构简单，可靠性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种水射流设备实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的摆动喷枪和安装支架的结构示意图；

图3为摆动喷枪的结构示意图；

图4为摆动喷枪另一方向的结构示意图；

图5为摆动喷枪局部的结构示意图；

图6为摆动喷枪另一局部的结构示意图；

图7为承载座的结构示意图；

图8为转动支座的结构示意图。

附图标记说明：

1-移动本体、2-安装支架、21-导向杆、22-齿条结构、23-防护罩、3-摆动喷枪、31-承载座、311-中间板、312-第二侧壁、313-底板、314-第一侧壁、32-喷枪组件、33-第一液压马达、4-导向轮、5-连接端口、6-转动支座、61-转动轴、62-环形结构、7-喷嘴、8-基座、9-第二液压马达、10-导向轮安装孔、11-液压摆动缸、12-摆动杆、13-弧形限位结构、14-安装套、15-连杆、16-射流管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出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。

图1至8图示出了本发明提供的一种水射流设备实施例。

从图1中看出，该水射流设备包括移动本体1和安装于移动本体1的摆动喷枪3。移动本体1用于承载摆动喷枪3，将摆动喷枪3移动至目标工作位置；并根据工作需求沿行进方向A前后移动，从而实现对待处理层的依次破碎。此处移动本体1可以为人工操作的行进设备，也可为远程控制或者自动控制的行进设备。本实施例中移动本体1为履带式车辆。

移动本体1的前端设置有用于安装摆动喷枪3的安装支架2。请参考图1和图2，安装支架2包括垂直于移动本体1行进方向且水平延伸的导向杆21。导向杆21朝向摆动喷枪3的侧面设置有沿导向杆21延伸方向布置的齿条结构22。摆动喷枪3包括基座8、承载座31、喷枪组件32和转动支座6。

从图3至图6中可以看出，基座8为沿竖直平面延伸并且平行于导向杆21延伸方向的板状结构。基座8对应导向杆21的一侧设置有导向轮安装孔10，导向轮安装孔10内安装有导向轮。导向轮对应导向杆21的上下面设置。通过导向轮与导向杆21的配合，基座8安装于导向杆21并可沿导向杆21延伸方向滑动，此处导向杆21延伸方向即第一方向，请参考图2中的B。基座8的顶端设置有第二液压马达9，第二液压马达9的输出轴延伸方向为竖直方向，其上设置有与齿条结构22配合的驱动齿轮，驱动齿轮位于上下导向轮4之间的位置。驱动齿轮在第二液压马达9的驱动下绕轴转动，通过驱动齿轮与齿条结构22的配合驱动基座8在导向杆21上往复滑动，以便摆动喷枪3可以遍历整个工作区域。

对应第二液压马达9下方，基座8对应导向杆21的一侧固定安装有液压摆动缸11。液压摆动缸11输出轴的中轴线为第三轴线图4中C，第三轴线延伸方向平行于移动本体1行进方向。液压摆动缸11输出轴贯穿基座8并在另一侧与摆动杆12固定相连。摆动杆12的另一端与承载座31相对于平行于第三轴线的轴线可转动连接。

请参考图7，承载座31包括延伸平面平行于基座8延伸平面的中间板311，中间板311上垂直设置有相对的第一侧壁314和第二侧壁312。中间板311下侧位置垂直设置有允许喷枪组件32穿过并可自由摆动的底板313。

喷枪组件32包括射流管16和安装套14。射流管16为细长的管状结构，为作用于待处理层的作用元件，其顶端设置有连接端口5，用于连接与高压水源相连的管路，底部末端的喷嘴7以一定夹角指向待处理层。高压水源可以布置在移动本体1上，也可为与移动本体1独立的装置。射流管16引导高压水自喷嘴7射出，冲击待处理层，破碎并去除其上的材料，实现破碎的目的。安装套14固定套设于射流管16外周。安装套14对应第一侧壁314和第二侧壁312的两侧分别通过同轴的安装轴可转动安装于第一侧壁314和第二侧壁312。安装轴的轴线为第二轴线图7中E，即射流管16可绕第二轴线转动安装于承载座31。第二轴线平行于中间板311所在平面。

第一液压马达33固定安装于底板313，输出轴平行于第二轴线，末端连接有偏心结构相连。偏心结构相对于第二轴线的偏心凸起与连杆15铰接，连杆15的另一端与安装套14相对于平行于第二轴线的轴线铰接。连杆15与安装套14的铰接位置和第一轴线的位置相对于射流管16的延伸方向间隔设定距离，从而组成曲柄连杆15机构。在第一液压马达33的驱动下，喷枪组件32可绕第二轴线在一定角度内往复摆动，摆动幅度大，工作效率高，并且所需驱动力较小。

为了限制承载座31的运动路径，基座8对应射流管16下半部分设置有转动支座6。请参考图8，转动支座6包括转动限位结构和连接转动限位结构与基座8的转动轴61。转动限位结构限制射流管16在平行于基座8延伸平面内的运动，允许绕第二轴线的摆动。转动限位结构绕转动轴61中轴线可自由转动的安装于基座8。转动轴61中轴线为第一轴线图6中D，第一轴线垂直于第二轴线。本实施例中，转动限位结构为延伸方向平行于行进方向的环形结构62，射流管16贯穿该环形结构62中。在液压摆动缸11、摆动杆12和环形结构62的共同作用下，承载座31可相对于转动轴61的中轴线转动，即相对于第一轴线转动，从而实现调整射流管16指向待处理层的倾斜角度。液压摆动缸11、摆动杆12和环形结构62统称为第二驱动装置。射流管16相对于待处理层的倾斜角度可以根据待处理层的材料特性和厚度进行确定。

从图5可以看出，基座8上设置有以第三轴线为圆心的延伸设定弧度的弧形限位结构13，摆动杆12在弧形限位结构13未覆盖的角度内自由转动，弧形限位结构13的两端结构可阻挡摆动杆12运动，从而将摆动杆12的转动角度限制在一定范围内。

安装支架2下方设置有扣设于待处理层包围射流管16沿导向杆21工作区域的防护罩23，从而防止水流溅射和物料的飞溅。

显而易见地，该水射流设备还包括检测基座8、喷枪组件32等零部件运动位置和运动状态的传感器，以及与传感器电连接，控制液压摆动缸11、第一液压马达33和第二液压马达9动作的控制器。

作为另一种实施方式，弧形限位结构13可用设置与摆动杆12运动路径上的第一限位凸起和第二限位凸起代替。

作为另一种实施方式，齿条结构22可设置与导向杆21的下底面，导向轮4设置于导向杆21的顶面，驱动齿轮和导向轮4配合实现基座8与导向杆21的配合。齿条结构22也可为与导向杆21并行延伸的分体结构。

本实施例中，第二液压马达9、液压摆动缸11与第一液压马达33分别第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置。显而易见地，上述三个驱动装置不局限于液压驱动件，也可为驱动电机。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种摆动喷枪(3)，其特征在于，包括：

基座(8)，安装于移动本体(1)的安装支架(2)，在第一驱动装置的驱动下相对于所述安装支架(2)沿第一方向滑动；

承载座(31)，安装于所述基座(8)，在第二驱动装置的驱动下相对于所述基座(8)绕第一轴线转动，所述第一轴线的延伸方向垂直于所述第一方向；

射流管(16)，绕第二轴线可转动安装于所述承载座(31)，顶端通过连接管与高压水源相连，底部末端的喷嘴(7)指向待处理层；所述第二轴线垂直于所述第一轴线；

第三驱动装置，安装于所述承载座(31)，平行于所述第二轴线的输出轴设置有偏心结构，所述偏心结构的偏心凸起与连杆(15)铰接，所述连杆(15)另一端与所述射流管(16)铰接；所述连杆(15)与所述射流管(16)的铰接位置与所述第二轴线位置相对于所述射流管(16)间隔设定距离，在所述第三驱动装置、所述偏心结构与所述连杆(15)的作用下所述射流管(16)绕所述第二轴线往复摆动；所述基座(8)设置有在所述第二驱动装置驱动下绕第三轴线转动的摆动杆(12)，所述第三轴线平行于所述第一轴线；所述摆动杆(12)的另一端与所述承载座(31)相对于平行于所述第一轴线的轴线可转动连接；

所述基座(8)还设置有转动支座(6)，所述转动支座(6)包括限制所述射流管(16)在垂直于所述第一轴线的平面内摆动的转动限位结构，以及，连接所述转动限位结构和所述基座(8)的转动轴(61)，所述转动限位结构通过所述转动轴(61)转动安装于所述基座(8)，所述转动轴(61)的轴线为所述第一轴线。

2.根据权利要求1所述的摆动喷枪，其特征在于：所述转动限位结构为沿平行于所述第一轴线的方向延伸的环形结构(62)，所述射流管(16)贯穿所述环形结构(62)，可绕所述第二轴线自由摆动。

3.根据权利要求1所述的摆动喷枪，其特征在于：所述基座(8)相应位置设置有阻挡所述摆动杆(12)转动以限制所述摆动杆(12)转动范围的第一限位结构和第二限位结构。

4.根据权利要求3所述的摆动喷枪，其特征在于：所述基座(8)上设置有以所述第三轴线为圆心，延伸设定弧度的弧形限位结构(13)；所述弧形限位结构(13)的两端部分别为所述第一限位结构和所述第二限位结构。

5.根据权利要求1所述的摆动喷枪，其特征在于：所述第二驱动装置为所述基座(8)对应所述射流管(16)的另一侧安装的液压摆动缸(11)，所述液压摆动缸(11)输出轴的中轴线为所述第三轴线，其贯通所述基座(8)与所述摆动杆(12)固定相连。

6.根据权利要求1所述的摆动喷枪，其特征在于：所述安装支架(2)上设置有沿所述第一方向布置的齿条结构(22)；所述基座(8)顶部设置有第二液压马达(9)，所述第二液压马达(9)输出轴上设置有与所述齿条结构(22)配合的驱动齿轮。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的摆动喷枪，其特征在于：所述射流管(16)外周固定套设有安装套(14)，所述连杆(15)与所述安装套(14)铰接。

8.根据权利要求7所述的摆动喷枪，其特征在于：所述承载座(31)包括延伸平面垂直于所述第一轴线的中间板(311)，所述中间板(311)上垂直设置有相对的第一侧壁(314)和第二侧壁(312)；所述安装套(14)对应所述第一侧壁(314)和所述第二侧壁(312)的两侧通过同轴的安装轴与所述第一侧壁(314)和所述第二侧壁(312)转动连接。

9.根据权利要求8所述的摆动喷枪，其特征在于：所述中间板(311)垂直设置有允许所述射流管(16)穿过并可自由摆动的底板(313)，所述第三驱动装置为固定安装于所述底板(313)的液压马达。

10.一种水射流设备，其特征在于：包括权利要求1-9中任一项所述的摆动喷枪。

11.根据权利要求10所述的水射流设备，其特征在于：包括承载所述摆动喷枪(3)并沿行进方向运动的移动本体(1)，所述移动本体(1)上设置有所述安装支架(2)，所述安装支架(2)包括沿所述第一方向延伸的导向杆(21)和齿条结构(22)。

12.根据权利要求11所述的水射流设备，其特征在于：所述导向杆(21)朝向所述基座(8)的侧面设置有所述齿条结构(22)。

13.根据权利要求11所述的水射流设备，其特征在于：所述安装支架(2)下方设置有扣设于待处理层包围所述射流管(16)沿所述导向杆(21)工作区域的防护罩(23)。

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