CN110745556A - 一种气动输送混凝土砂浆的振动防堵装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动输送混凝土砂浆的振动防堵方法及装置，装置包括输料软管、半圆槽托管、套箍、气动振动装置、连接法兰、三角架弹性振动装置和拉伸弹簧。套箍沿输料软管轴向分布，将输料软管固定于半圆槽托管内，每个套箍处设置一个三角架弹性振动装置，拉伸弹簧通过三角架弹性振动装置和套箍将半圆槽托管悬挂，以扩大振动传播距离、调节振动频率和幅度；连接法兰两端接两半圆槽托管，上部接气动振动装置，气动振动装置接气管通高压气体后振动，输料软管内壁粘附物料在振动作用下剥离，实现预防堵管。该发明优点在于：振动波传播距离远，便于铺设；通过弹簧刚度调节振动频率增强粘附物料剥离效果；气动振动装置振动与物料输送过程同步可实现实时防堵管。

Description

一种气动输送混凝土砂浆的振动防堵装置及方法

技术领域

本发明涉及输送砂浆混凝土的技术领域，尤其是涉及一种气动输送混凝土砂浆的振动防堵装置及方法。

背景技术

混凝土加固在建筑工程、矿业工程甚至装修工程等领域均有举重若轻的作用，它只需预先将水泥、沙、石等加水拌制，输送一定距离后直接喷洒到目标位置，喷出的砂浆混凝土强度高、分布均匀，整个设备工艺简单，易于操作。目前通常采用泵送输送混凝土，即利用液压动力通过输送缸将混凝土输送一定距离，该方法对物料的精确配比和残余清理有相当的要求。为此工程中普遍采用高压气体输料以取代泵送输料，即将混凝土泵送至管道起始位置后，通过高压气体将物料输吹出。该方法虽在一定程度解决了管道的阻塞，但是依然面临问题：一方面水泥本身附着力较强，输送过程中管壁上粘附的水泥浆会逐渐增加，造成混凝土离析，另一方面输送完毕后，受风压作用导致管壁上粘附的水泥浆很难完全清理掉。

堵管发生的频率之高、管壁清理的工程之大，使解决长距混凝土砂浆输送的堵管问题迫在眉睫。各类清管和防堵方法层出不穷，例如：物料的精确配比和均匀拌制、设置辅助压风管道等都被学者研究，如专利公告号为CN 204200245 U公开的新型矿用空气动力喷浆机；专利公开号为CN 105484770 A公开的矿用全风动湿式喷浆机，却都因过度依赖现场工人专业性、设备超高稳定性和多个大型设备组合等因素而难以推行。

受打面机振动下料、沙石筛网振动过滤等机械式振动疏通方法和目前工程中采用夯打疏通输料管的启发，基于高压气体输料的基本条件，设想如果高压气体输送和振动输料管结合必定有很好的效果。因为，一方面高压气体输料时输料管内畅通输送的物料基本处于悬浮状态，管壁振动不会影响该部分物料的正常输送，另一方面输料管和混凝土砂浆力学性能(尤指刚度不同，受到相同外力作用下变形程度的不同更有利于黏附于管壁的物料剥离，剥离下来的物料受高压气体作用和原先正常输送的那部分物料一起被吹出，进而起到防止堵管的作用，保证输料连续畅通。然而，鉴于输料管的刚度与振动波的传播距离成正比、与振动效果成反比，输料管置于地面而致的振动损失快速、严重的事实，实现上述振动防堵管输料方法面临以下困难：①如何兼顾振动波传播距离和振动效果：输料管采用刚度较小的软管便于物料剥离，但不利于振动传递，而刚度较大的硬管则恰好反之，都需要增设大量振源予以补充振波的传播和提升物料剥离的效果。②如何有效利用振动所带来的能量：输料管置于地面，其振动频率和幅度大幅降低，振动所带来的能量严重耗散，通过振动剥离粘附物料的效果也显著下降，防堵效果不会理想。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要解决现有技术中存在的问题，提供一种在于控制振源个数的同时，兼顾振波传播的距离和物料剥离的效果，保证物料稳定、连续、畅通输出的气动输送混凝土砂浆的振动防堵装置及方法。

技术方案：本发明的一种气动输送混凝土砂浆的振动防堵装置，包括输料软管、设在输料软管一侧的主气管，所述的输料软管底部设有经焊接法兰固定连接的多节半圆槽托管，多节半圆槽托管的中部均设有固定半圆槽托管和输料软管上的三角架弹性振动装置，所述的三角架弹性振动装置之间插装有多个固定在焊接法兰位置处的气动振动装置，所述的主气管上设有与气动振动装置相连的支气管。

所述的三角架弹性振动装置包括三角支架、套箍、套箍螺栓和拉伸弹簧，所述三角支架骑跨在输料软管上，套箍扣合在半圆槽托管和输料软管上，由套箍螺栓固定，拉伸弹簧上端固定在三角支架顶部，下端固定在套箍螺栓的杆上。

所述的气动振动装置包括气动振动器、振动器底座、连接法兰和连接法兰托盘；所述的连接法兰为两个半圆对扣的环状结构，环状结构的两个半圆上分别设有对接成连接法兰托盘的两个半圆盘，所述的气动振动器经振动器底座固定在连接法兰托盘上，连接法兰的环状结构下半圆环端面沿轴向开有多个螺栓固定孔，与焊接在半圆槽托管上的焊接法兰开孔相匹配。

实施上述振动防堵装置的气动输送混凝土砂浆的振动防堵方法：

输料时，在输料软管输送混凝土砂浆物料的同时向输料软管入口内通入压缩气体，并通过与主气管相连的支气管向设在输料软管管路上的气动振动装置内通入压缩气体持续动作，混凝土砂浆物料在压缩气体用下呈“悬浮”状通过输料软管，粘附于输料软管管壁上的物料受振动作用剥离，不会阻塞输料管；

在物料输送程中，骑跨在输料软管上的三角架弹性振动装置中的拉伸弹簧将输料软管悬挂起来，在刚性半圆槽托管的作用下，振动扩散至整根输料软管，提升防堵效果；气动振动装置一旦接入压缩气体持续动作，物料输送和振动疏通始终同步进行，实时防止输料软管堵管。

有益效果：本发明在控制振源个数的同时，兼顾振波传播的距离和物料剥离的效果，保证物料稳定、连续、畅通的输出，防堵效果好，与现有技术相比的优点在于：

1)振动波传播距离远便于铺设：由于采用振动清管必须考虑振动传播距离和传播效果受限的问题，自然需要增多振动器以达到振动清管的目的，导致安装费时费力，使用和维护成本相继增高。本发明使用半圆槽拖管拖住输料软管，并用套箍加固使软管和硬管紧密贴合，两种刚度不同的管道优势互补，软管利于提升振动效果，硬管利于提升振动传播距离，单一震源下振动波的传播距离增长，可覆盖振动范围更广，所需安装的振动器便于安装铺设，成本降低。

2)通过弹簧刚度调节振动频率增强粘附物料剥离效果：振动的频率和幅度确定时，整个输料管趋于一种稳态，将会导致部分粘附的物料无法剥离。本发明通过带有拉伸弹簧的三角架弹性振动装置将输料管悬挂起来，悬起的输料管可向任意方向运动，受振时不同段的输料管在不同时刻的振动频率、振动幅度和振动方向都不同，发挥拉伸弹簧刚度调节振动效果的作用，带有拉伸弹簧的三角架弹性振动装置可调节振动幅度和频率，不像直接调整振源振动参数那样刻板，正是其不确定性才更有利于打破管道的“稳态”，从而有利于增强粘附物料剥离的效果。

3)气动振动装置振动与物料输送过程同步可实现实时防堵管：传统喷砂管堵塞时，常采用人工夯打的方法确定堵塞位置并进行疏通，疏通效果差，经常需要拆卸管道，影响正常喷浆。本设计使用的气动振动装置连通气管后，受持续输出的高压气体作用持续振动，物料输送和振动疏通同步进行，一旦管壁有物料粘附，便受振动作用开始剥离，防止粘壁的物料堆积，实时防止堵管。

附图说明

图1是本发明的气动输送混凝土砂浆的振动防堵装置结构示意图。

图2是本发明的连接法兰局部结构示意图。

图3是本发明的三角架弹性振动装置局部结构示意图。

图中：支气管-1，主气管-2，拉伸弹簧-3，振动器-4，三角支架-5，连接法兰-6，套箍-7，半圆槽托管-8，输料软管-9，振动器底座-10，连接法兰托盘-11，焊接法兰-12，套箍螺栓-13。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1、2和3所示，本发明的气动输送混凝土砂浆的振动防堵装置，主要由支气管1、主气管2、气动振动装置、三角架弹性振动装置、半圆槽托管8、输料软管9和振动器底座10构成；所述的输料软管9底部设有经焊接法兰12固定连接的多节半圆槽托管8，多节半圆槽托管8的中部均设有固定半圆槽托管和输料软管上的三角架弹性振动装置，所述的三角架弹性振动装置之间插装有多个固定在焊接法兰12位置处的气动振动装置，所述的主气管2上设有与气动振动装置相连的支气管1。所述的三角架弹性振动装置包括三角支架5、套箍7、套箍螺栓13和拉伸弹簧3，所述三角支架5骑跨在输料软管上，套箍7扣合在半圆槽托管和输料软管上，由套箍螺栓13固定，拉伸弹簧3上端固定在三角支架顶部，下端固定在套箍螺栓13的杆上。所述的气动振动装置包括气动振动器4、振动器底座10、连接法兰6和连接法兰托盘11；所述的连接法兰6为两个半圆对扣的环状结构，环状结构的两个半圆上分别设有对接成连接法兰托盘11的两个半圆盘，所述的气动振动器4经振动器底座10固定在连接法兰托盘11上，连接法兰6的环状结构下半圆环端面沿轴向开有多个螺栓固定孔，与焊接在半圆槽托管8上的焊接法兰12开孔相匹配。

所述输料软管10利用高压气体输送混凝土砂浆物料；所述半圆槽拖管9刚度较好，单个长度适中便于运输和装配，内径略大于输料软管9的外径恰使软管落入圆槽并贴合；所述套箍7沿输料管轴向分布，将输料软管9固定于半圆槽托管8内，每个半圆槽拖管8之间通过连接法兰6连接；所述套箍7沿输料管道轴向分布，由下自上套住输料管，以提升半圆槽托管8和输料软管9的接合；所述气动振动装置4经主气管2接入支流气管1通高压气体后振动，沿轴向等距分布于输料软管9上，振动作用下软管9内壁粘附的物料剥离，气动振动装置4振动与输料软管9输送过程同步可实时预防堵管。

所述连接法兰6上部接气动振动装置4，两边通过焊接法兰12接两半圆槽托管8。先将输料软管9铺设至半圆槽拖管8的凹槽内，再将连接法兰6对接并按螺丝孔位置置入半圆槽拖管8端部的焊接法兰12的中间，再将气动振动装置4的底座10对准托盘11，所有螺丝孔内插入螺丝并用螺母上紧，半圆槽拖管8和输料软管9构成一个整体，有利于振动器4振动时产生的振动波在输料软管9传播，一个振动器4提供的振动波的传播距离增长，可覆盖振动范围更广，减少振动器4的使用便于铺设。

通过弹簧刚度调节振动频率增强粘附物料剥离效果：所述三角架弹性振动装置5沿输料软管9轴向分布，每一支架顶面设置竖直向下的拉伸弹簧3，所述拉伸弹簧3底端勾住套箍7上部事先插入的螺丝杆13，使整个系统悬挂起来并在三角架弹性振动装置5的作用下固定于地平面，输料软管9可向任意方向运动，所以振动时输料软管9内壁的同一位置在不同时刻拥有不同的振动幅度和振动频率，增强粘附物料剥离的效果。

本发明的气动输送混凝土砂浆的振动防堵方法：

a.输料软管9利用高压气体输送混凝土砂浆物料，多节半圆槽拖管之间通过焊接法兰连接成一整体，根据需求在两焊接法兰之间设置连接法兰以连接气动振动器，半圆槽托管承接输料软管，并由套箍加固使两者紧密连接成一整体，气动振动器通过主气管和支气管通入高压气体而振动；

b.输料时，在输料软管9输送混凝土砂浆物料的同时向输料软管9入口内通入压缩气体，并通过与主气管相连的支气管向设在输料软管9管路上的气动振动装置内通入压缩气体持续动作，混凝土砂浆物料在压缩气体用下呈“悬浮”状通过输料软管9，粘附于输料软管管壁上的物料受振动作用剥离，不会阻塞输料管；

c.在物料输送程中，骑跨在输料软管上的三角架弹性振动装置中的拉伸弹簧将输料软管悬挂起来，在刚性半圆槽托管8的作用下，振动扩散至整根输料软管，提升防堵效果；气动振动装置一旦接入压缩气体持续动作，物料输送和振动疏通始终同步进行，实时防止输料软管堵管。

所述拉伸弹簧使输料软管悬挂起来并在三角架弹性振动装置作用下固定于地平面，以便振动扩散至整根输料软管，增加振动幅度，调节振动频率，提升防堵效果。输送物料的风量和风压应有所要求，既要防止风压过大吹散物料又要防止风压过小风力不足阻塞管道，以保证喷浆时混凝土砂浆在输料管内始终处于悬浮状态。各半圆槽拖管之间的连接尽可能紧密，以保证连接起来的半圆槽拖管具备一定整体性，便于有效传播振动。拉伸弹簧的刚度可变、振动器本身振动属性可调，以适应不同工况使用。由于长距输送时存在软管之间的连接问题，应尽量避免软管对接处出现“台阶”，以保证物料在输料软管内畅通运行。三角架弹性振动装置的个数尽可能多，避免悬挂铺设的管道受自重作用产生较大挠度，以保证物料输送路径尽可能成直线，减小输送阻力。

Claims (4)

1.一种气动输送混凝土砂浆的振动防堵装置，包括输料软管(9)、设在输料软管(9)一侧的主气管(2)，其特征在于：所述的输料软管(9)底部设有经焊接法兰(12)固定连接的多节半圆槽托管(8)，多节半圆槽托管(8)的中部均设有固定半圆槽托管和输料软管上的三角架弹性振动装置，所述的三角架弹性振动装置之间插装有多个固定在焊接法兰(12)位置处的气动振动装置，所述的主气管(2)上设有与气动振动装置相连的支气管(1)。

2.根据权利权利要求1所述的一种气动输送混凝土砂浆的振动防堵装置，其特征在于：所述的三角架弹性振动装置包括三角支架(5)、套箍(7)、套箍螺栓(13)和拉伸弹簧(3)，所述三角支架(5)骑跨在输料软管上，套箍(7)扣合在半圆槽托管和输料软管上，由套箍螺栓(13)固定，拉伸弹簧(3)上端固定在三角支架顶部，下端固定在套箍螺栓(13)的杆上。

3.根据权利权利要求1所述的一种气动输送混凝土砂浆的振动防堵装置，其特征在于：所述的气动振动装置包括气动振动器(4)、振动器底座(10)、连接法兰(6)和连接法兰托盘(11)；所述的连接法兰(6)为两个半圆对扣的环状结构，环状结构的两个半圆上分别设有对接成连接法兰托盘(11)的两个半圆盘，所述的气动振动器(4)经振动器底座(10)固定在连接法兰托盘(11)上，连接法兰(6)的环状结构下半圆环端面沿轴向开有多个螺栓固定孔，与焊接在半圆槽托管(8)上的焊接法兰(12)开孔相匹配。

4.一种实施权利要求1所述振动防堵装置的气动输送混凝土砂浆的振动防堵方法，其特征在于：

输料时，在输料软管(9)输送混凝土砂浆物料的同时向输料软管(9)入口内通入压缩气体，并通过与主气管相连的支气管向设在输料软管(9)管路上的气动振动装置内通入压缩气体持续动作，混凝土砂浆物料在压缩气体用下呈“悬浮”状通过输料软管(9)，粘附于输料软管管壁上的物料受振动作用剥离，不会阻塞输料管；

在物料输送程中，骑跨在输料软管上的三角架弹性振动装置中的拉伸弹簧将输料软管悬挂起来，在刚性半圆槽托管(8)的作用下，振动扩散至整根输料软管，提升防堵效果；气动振动装置一旦接入压缩气体持续动作，物料输送和振动疏通始终同步进行，实时防止输料软管堵管。

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