CN108772230A - 一种新型混凝土喷射装置及其喷射方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型混凝土喷射装置及其喷射方法，解决了现有技术中混凝土喷射装置的布置和使用困难、喷射效率不高等问题。本发明包括桥架、喷头总成和操作平台架，桥架上设有环形旋转轨道，环形旋转轨道上设有周向旋转机构，周向旋转机构与环形旋转轨道相配合且沿环形旋转轨道移动，喷头总成设置在周向旋转机构的前部，操作平台架安装在桥架上且位于环形旋转轨道的后方，操作平台架通过前后移动油缸与环形旋转轨道相连接。本发明整个装置结构形式新颖、独特，能够实现喷头总成周向旋转和轴向前后移动，结构紧凑，制造加工装配简单，维修方便，在隧道内布置和使用时对空间要求较小。

Description

一种新型混凝土喷射装置及其喷射方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种新型混凝土喷射装置及其喷射方法。

背景技术

敞开式全断面硬岩掘进机（简称TBM）在施工过程中，遇到不稳定围岩时需要架设钢拱架、钢网片等然后喷射混凝土进行支护，以此来稳定围岩保障施工安全。传统混凝土喷射装置结构复杂，布置和使用时都对空间有一定范围要求，在中小隧洞中，由于可利用空间有限，所以传统混凝土喷射装置的布置和使用存在很大困难。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种新型混凝土喷射装置及其喷射方法，解决了现有技术中混凝土喷射装置的布置和使用困难、喷射效率不高等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种新型混凝土喷射装置，包括桥架、喷头总成和操作平台架，桥架上设有环形旋转轨道，环形旋转轨道上设有周向旋转机构，周向旋转机构与环形旋转轨道相配合且沿环形旋转轨道移动，喷头总成设置在周向旋转机构的前部，操作平台架安装在桥架上且位于环形旋转轨道的后方，操作平台架通过前后移动油缸与环形旋转轨道相连接；操作平台架的下部设有轴向移动机构，轴向移动机构与设置在桥架上的行走齿条相配合，桥架的两侧均设有行走轨道，操作平台架的内侧设有行走轮对，行走轮对位于行走轨道中且与行走轨道相配合。

所述周向旋转机构包括固定设置在环形旋转轨道上的大齿圈和活动设置在环形旋转轨道上的旋转框架，旋转框架的一侧设有旋转马达总成，旋转框架的内侧设有支撑座，支撑座上设有第一联轴器，旋转马达总成的输出端通过第一联轴器连接有小齿轮，小齿轮与大齿圈相啮合，支撑座的底部对称设有侧导向轮，侧导向轮分别位于大齿圈的两侧。

所述环形旋转轨道上设有防尘罩，防尘罩的弧长大于等于大齿圈的弧长，大齿圈位于防尘罩中，防尘罩的一侧设有环形槽，旋转马达总成的输出端穿过环形槽与位于防尘罩中的第一联轴器相连接，旋转框架位于防尘罩的上方。

所述旋转框架的两侧对称设有旋转轮对，旋转轮对包括上轮和下轮，上轮和下轮相对应，上轮位于环形旋转轨道的上方，下轮位于环形旋转轨道的下方。

所述轴向移动机构包括对称设置在操作平台架底部的轴座和设置在操作平台架一侧的行走马达总成，轴座通过同步轴相连接，行走马达总成的输出端通过第二联轴器与同步轴相连接，同步轴上设有行走齿轮，行走齿轮与行走齿条相啮合。

所述桥架的底部平行设有两个行走齿条，且行走齿条沿桥架轴向设置，同步轴上设有两个行走齿轮，行走齿轮与行走齿条相对应。

一种新型混凝土喷射装置的喷射方法，包括周向旋转运动和轴向移动运动，其中，周向旋转运动的方法为：启动旋转马达总成，旋转马达总成通过第一联轴器带动小齿轮转动，小齿轮与大齿圈啮合，小齿轮沿大齿圈运动，旋转轮对在环形旋转轨道上行走带动旋转框架沿环形旋转轨道运动，从而带动喷头总成运动，实现喷头总成在隧洞周向方向旋转，完成混凝土周向喷射覆盖动作；

轴向前后移动的方法为：启动行走马达总成，行走马达总成通过第二联轴器带动行走齿轮转动，行走齿轮与行走齿条啮合，带动行走轮对在行走轨道内前后移动，进而实现操作平台架带动环形旋转轨道沿桥架轴向前后移动，从而带动喷头总成在隧洞轴向方向前后移动，完成混凝土轴向喷射覆盖动作；当行走马达带动行走齿轮沿行走齿条行进一定行程后，通过前后移动油缸的伸缩推动环形旋转轨道沿桥架轴向移动，实现喷头总成在隧洞轴向方向前后移动，完成混凝土轴向喷射覆盖动作。

本发明整个装置结构形式新颖、独特，能够实现喷头总成周向旋转和轴向前后移动，结构紧凑，制造加工装配简单，维修方便，在隧道内布置和使用时对空间范围要求较小；前后移动油缸和行走齿轮齿条的配合使用，使整个装置前后移动行程更长，移动更加平稳。旋转轮对和侧导向轮的配合使用使旋转框架旋转时更为平稳，不易偏载卡滞。同步轴的设计使左右行走齿轮啮合同步，装置前后行走时不易偏载卡滞。本发明结构紧凑便于安装和使用，大大提高了喷射效率和喷射质量，具有较高的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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为本发明整体结构俯视示意图。

图2为图1中A向视图。

图3为图2中F处局部放大图。

图4为图2中B向视图。

图5为图2中C向视图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

如图1-5所示，实施例1，一种新型混凝土喷射装置，包括桥架13、喷头总成1和操作平台架11，操作平台架11上设有便于攀爬的梯子和便于操作的操作系统。桥架顶部为弧形，桥架13上设有环形旋转轨道9，环形旋转轨道9与桥架相配合，环形旋转轨道9上设有周向旋转机构，周向旋转机构与环形旋转轨道9相配合且沿环形旋转轨道9移动，喷头总成1设置在周向旋转机构的前部，周向旋转机构带动喷头总成沿桥架进行周向旋转，实现对隧洞的周向旋转喷涂。操作平台架11安装在桥架13上且位于环形旋转轨道9的后方，操作平台架11可沿桥架进行轴向平移运动，操作平台架11通过前后移动油缸12与环形旋转轨道9相连接，操作平台架11通过前后移动油缸12带动环形旋转轨道9进行同步轴向运动，此外操作平台架11通过前后移动油缸12的伸缩推动环形旋转轨道9单独沿桥架进行轴向运动；使整个装置前后移动行程更长，移动更加平稳。操作平台架11的下部设有轴向移动机构，轴向移动机构与设置在桥架13上的行走齿条19相配合，轴向移动机构带动操作平台架11进行轴向前后移动，进而带动喷头总成前后步进运动，对隧洞进行轴向喷涂。桥架13的两侧均设有行走轨道14，行走轨道14沿桥架轴向水平设置，操作平台架11的内侧设有行走轮对15，行走轮对15位于行走轨道14中且与行走轨道14相配合，起到导向的同时，利于装置的稳定运行。

实施例2，一种新型混凝土喷射装置，所述周向旋转机构包括固定设置在环形旋转轨道9上的大齿圈8和活动设置在环形旋转轨道9上的旋转框架2，旋转框架沿环形旋转轨道运动，旋转框架2的后侧设有旋转马达总成6，旋转框架2的前侧与喷头总成相连接，旋转框架2的内侧设有支撑座22，支撑座22上设有第一联轴器5，旋转马达总成6的输出端通过第一联轴器5连接有小齿轮4，小齿轮4与大齿圈8相啮合，旋转马达总成通过带动小齿轮沿大齿圈运动，实现喷头总成的周向运动。支撑座22的底部对称设有侧导向轮6，侧导向轮6分别位于大齿圈8的两侧，在旋转框架运动的同时，侧导向轮与环形旋转轨道接触且沿环形旋转轨道移动，旋转轮对和侧导向轮的配合使用使旋转框架旋转时更为平稳，不易偏载卡滞。

进一步，所述环形旋转轨道9上设有防尘罩3，防尘罩3的弧长大于等于大齿圈8的弧长，大齿圈8弧长对应的圆心角不小于180°，防尘罩3用于将大齿圈和第一联轴器5、小齿轮4罩住，起到防尘作用。大齿圈8位于防尘罩3中，防尘罩3的一侧设有环形槽，旋转马达总成6的输出端穿过环形槽与位于防尘罩3中的第一联轴器5相连接，旋转框架2位于防尘罩3的上方，便于旋转框架的运动。所述旋转框架2的两侧对称设有旋转轮对10，旋转轮对10包括上轮和下轮，上轮和下轮相对应，上轮位于环形旋转轨道9的上方，下轮位于环形旋转轨道9的下方，提高旋转框架在移动过程中的稳定性。

其他结构与实施例1相同。

实施例3，一种新型混凝土喷射装置，所述轴向移动机构包括对称设置在操作平台架11底部的轴座18和设置在操作平台架11一侧的行走马达总成16，轴座18通过同步轴20相连接，行走马达总成16的输出端通过第二联轴器17与同步轴20相连接，同步轴20上设有行走齿轮21，行走齿轮21与行走齿条19相啮合；行走马达总成通过第二联轴器带动行走齿轮转动，行走齿轮与行走齿条啮合，带动行走轮对在行走轨道内前后移动，进而实现操作平台架带动环形旋转轨道沿桥架轴向前后移动，从而带动喷头总成在隧洞轴向方向前后移动，完成混凝土轴向喷射覆盖动作。所述桥架13的底部平行设有两个行走齿条19，且行走齿条19沿桥架13轴向设置，同步轴20上设有两个行走齿轮21，行走齿轮21与行走齿条19相对应；提高装置整体的稳定性。

其他结构与实施例2相同。

一种新型混凝土喷射装置的喷射方法，包括周向旋转运动和轴向移动运动，其中，周向旋转运动过程为：启动旋转马达总成，旋转马达总成通过第一联轴器带动小齿轮转动，小齿轮与大齿圈啮合，小齿轮沿大齿圈运动，旋转轮对在环形旋转轨道上行走带动旋转框架沿环形旋转轨道运动，从而带动喷头总成运动，实现喷头总成在隧洞周向方向旋转，完成混凝土周向喷射覆盖动作；

轴向前后移动：启动行走马达总成，行走马达总成通过第二联轴器带动行走齿轮转动，行走齿轮与行走齿条啮合，带动行走轮对在行走轨道内前后移动，进而实现操作平台架带动环形旋转轨道沿桥架轴向前后移动，从而带动喷头总成在隧洞轴向方向前后移动，完成混凝土轴向喷射覆盖动作；当行走马达带动行走齿轮沿行走齿条行进一定行程后，通过前后移动油缸的伸缩推动环形旋转轨道沿桥架轴向移动，实现喷头总成在隧洞轴向方向前后移动，完成混凝土轴向喷射覆盖动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (7)

1.一种新型混凝土喷射装置，其特征在于：包括桥架（13）、喷头总成（1）和操作平台架（11），桥架（13）上设有环形旋转轨道（9），环形旋转轨道（9）上设有周向旋转机构，周向旋转机构与环形旋转轨道（9）相配合且沿环形旋转轨道（9）移动，喷头总成（1）设置在周向旋转机构的前部，操作平台架（11）安装在桥架（13）上且位于环形旋转轨道（9）的后方，操作平台架（11）通过前后移动油缸（12）与环形旋转轨道（9）相连接；操作平台架（11）的下部设有轴向移动机构，轴向移动机构与设置在桥架（13）上的行走齿条（19）相配合，桥架（13）的两侧均设有行走轨道（14），操作平台架（11）的内侧设有行走轮对（15），行走轮对（15）位于行走轨道（14）中且与行走轨道（14）相配合。

2.根据权利要求1所述的新型混凝土喷射装置，其特征在于：所述周向旋转机构包括固定设置在环形旋转轨道（9）上的大齿圈（8）和活动设置在环形旋转轨道（9）上的旋转框架（2），旋转框架（2）的一侧设有旋转马达总成（6），旋转框架（2）的内侧设有支撑座（22），支撑座（22）上设有第一联轴器（5），旋转马达总成（6）的输出端通过第一联轴器（5）连接有小齿轮（4），小齿轮（4）与大齿圈（8）相啮合，支撑座（22）的底部对称设有侧导向轮（6），侧导向轮（6）分别位于大齿圈（8）的两侧。

3.根据权利要求2所述的新型混凝土喷射装置，其特征在于：所述环形旋转轨道（9）上设有防尘罩（3），防尘罩（3）的弧长大于等于大齿圈（8）的弧长，大齿圈（8）位于防尘罩（3）中，防尘罩（3）的一侧设有环形槽，旋转马达总成（6）的输出端穿过环形槽与位于防尘罩（3）中的第一联轴器（5）相连接，旋转框架（2）位于防尘罩（3）的上方。

4.根据权利要求2或3所述的新型混凝土喷射装置，其特征在于：所述旋转框架（2）的两侧对称设有旋转轮对（10），旋转轮对（10）包括上轮和下轮，上轮和下轮相对应，上轮位于环形旋转轨道（9）的上方，下轮位于环形旋转轨道（9）的下方。

5.根据权利要求1所述的新型混凝土喷射装置，其特征在于：所述轴向移动机构包括对称设置在操作平台架（11）底部的轴座（18）和设置在操作平台架（11）一侧的行走马达总成（16），轴座（18）通过同步轴（20）相连接，行走马达总成（16）的输出端通过第二联轴器（17）与同步轴（20）相连接，同步轴（20）上设有行走齿轮（21），行走齿轮（21）与行走齿条（19）相啮合。

6.根据权利要求5所述的新型混凝土喷射装置，其特征在于：所述桥架（13）的底部平行设有两个行走齿条（19），且行走齿条（19）沿桥架（13）轴向设置，同步轴（20）上设有两个行走齿轮（21），行走齿轮（21）与行走齿条（19）相对应。

7.一种权利要求1所述的新型混凝土喷射装置的喷射方法，其特征在于：包括周向旋转运动和轴向移动运动，其中，周向旋转运动的方法为：启动旋转马达总成，旋转马达总成通过第一联轴器带动小齿轮转动，小齿轮与大齿圈啮合，小齿轮沿大齿圈运动，旋转轮对在环形旋转轨道上行走带动旋转框架沿环形旋转轨道运动，从而带动喷头总成运动，实现喷头总成在隧洞周向方向旋转，完成混凝土周向喷射覆盖动作；

轴向前后移动的方法为：启动行走马达总成，行走马达总成通过第二联轴器带动行走齿轮转动，行走齿轮与行走齿条啮合，带动行走轮对在行走轨道内前后移动，进而实现操作平台架带动环形旋转轨道沿桥架轴向前后移动，从而带动喷头总成在隧洞轴向方向前后移动，完成混凝土轴向喷射覆盖动作；当行走马达带动行走齿轮沿行走齿条行进一定行程后，通过前后移动油缸的伸缩推动环形旋转轨道沿桥架轴向移动，实现喷头总成在隧洞轴向方向前后移动，完成混凝土轴向喷射覆盖动作。