CN111101977A - 一种隧道壁混凝土抛涂装置及抛涂工程车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隧道壁混凝土抛涂装置及抛涂工程车，属于隧道施工设备技术领域，一种隧道壁混凝土抛涂装置，包括底座、壳体、输料管组、动力元件以及转子组件；其中，底座用于固定在抛涂工程车的升降平台上；壳体固定在底座上，顶面开设有出料口；输料管组固定在底座上且一端伸入壳体内部，用于向壳体内输送混凝土；动力元件固定在所述底座上，用于提供转矩；转子组件固定在底座上，一端伸入壳体内，另一端与所述动力元件的转矩输出端连接，转子组件用于将壳体内的混凝土离心加速并经出料口抛至隧道壁上。本发明提供的一种隧道壁混凝土抛涂装置及抛涂工程车，功耗小，且单位时间内抛涂至隧道壁上的混凝土面积大，抛涂效率高。

Description

一种隧道壁混凝土抛涂装置及抛涂工程车

技术领域

本发明属于隧道施工设备技术领域，更具体地说，是涉及一种隧道壁混凝土抛涂装置及抛涂工程车。

背景技术

在隧道施工过程中，隧道成型后需要将隧道壁喷涂一层带豆石的混凝土。目前喷涂带豆石的混凝土采用的方法是利用抽吸泵的原理，通过压缩空气的压力带动喷涂管道内的混凝土喷射至隧道壁上，这种方法需要大量的压缩空气作为动力，因此需要使用大功率高压风机进行压缩空气的输出，而且为了达到喷涂压力，使用的喷涂管道的管径较小，管径一般在40mm以下，喷涂作业时能够喷出的混凝土为直径不足50mm的带状形态，单位时间内的有效喷涂作业面积小，因此喷涂效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道壁混凝土抛涂装置及抛涂工程车，旨在解决现有技术中用于隧道壁混凝土喷涂作业的设备喷涂效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种隧道壁混凝土抛涂装置，包括底座、壳体、输料管组、动力元件以及转子组件；其中，底座用于固定在抛涂工程车的升降平台上；壳体固定在底座上，顶面开设有出料口；输料管组固定在底座上且一端伸入壳体内部，用于向壳体内输送混凝土；动力元件固定在所述底座上，用于提供转矩；转子组件固定在底座上，一端伸入壳体内，另一端与所述动力元件的转矩输出端连接，转子组件用于将壳体内的混凝土离心加速并经出料口抛至隧道壁上。

作为本申请另一实施例，动力元件为液压马达，液压马达用于与抛涂工程车的液压系统连接。

作为本申请另一实施例，还包括输料加压机构，用于固定在抛涂工程车上，一端与输料管组连接，另一端用于与混凝土罐车的供料管连接。

作为本申请另一实施例，输料加压机构包括安装架、两个液压油缸以及两个加压缸；其中，安装架用于固定在抛涂工程车上；两个液压油缸沿上下方向平行固定于安装架上，并用于与抛涂工程车的液压系统连接；两个加压缸分别与两个液压油缸的位置上下对应且平行固定于安装架上，且两个加压缸的活塞分别与两个液压油缸的伸缩杆对应连接；每个加压缸的缸盖上均设有进料管及出料管，且进料管、出料管上均设有开关阀；两个进料管连通并用于与混凝土罐车的供料管连接，两个出料管均与输料管组连接。

作为本申请另一实施例，开关阀包括转阀以及摆缸；其中，转阀设于供料管、出料管上，用于将供料管、出料管开通或封堵；摆缸与转阀的转轴连接且用于与抛涂工程车的液压系统连接。

作为本申请另一实施例，输料管组包括输料管架以及输料管体；其中，输料管架固定连接于底座上；输料管体转动连接于输料管架上，一端封闭并伸入壳体内且位于壳体内部的输料管体的管壁上设有出料槽，另一端与输料加压机构连接。

作为本申请另一实施例，转子组件包括支撑架、传动轴以及叶轮；其中，支撑架固定于底座上；传动轴与支撑架转动连接，一端与动力元件的转矩输出端连接；叶轮位于壳体内，与传动轴固接，且叶轮的轴线与传动轴的轴线重合。

作为本申请另一实施例，叶轮包括转板以及多个叶片；其中，转板与传动轴对中固接，且一侧板面与壳体的内壁平齐；多个叶片围绕转板的中心呈圆周形态间隔固定于转板上，且每个叶片的延伸方向均经过转板的中心。

作为本申请另一实施例，叶片的侧壁设有固定板，固定板与转板可拆卸连接。

本发明提供的一种隧道壁混凝土抛涂装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种隧道壁混凝土抛涂装置，通过底座固定在抛涂工程车的升降平台上，动力元件能够向转子组件提供转矩，混凝土通过输料管组进入壳体后，在转子组件的高速旋转带动下，通过离心力经出料口抛至隧道壁上，出料口的大小不受限制，因此能够设置比现有技术的喷涂管道的尺寸更大的出料口，从而使出料口在单位时间内抛涂至隧道壁上的混凝土面积更大，从而提高抛涂效率。

本发明还提供了一种抛涂工程车，包括抛涂工程车本体以及设于抛涂工程车上的上述一种隧道壁混凝土抛涂装置。

本发明还提供的抛涂工程车的有益效果与上述一种隧道壁混凝土抛涂装置的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为本发明实施例提供的一种隧道壁混凝土抛涂装置及抛涂工程车的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种隧道壁混凝土抛涂装置的结构示意图；

图3为沿图2中A-A线的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例所采用的输料加压机构的结构示意图。

图中：1、底座；2、动力元件；21、联轴器；3、壳体；30、出料口；4、输料管组；41、输料管体；410、出料槽；42、输料管架；421、套筒；422、固定架；423、顶丝；5、转子组件；51、叶轮；511、转板；512、叶片；513、固定板；52、传动轴；53、支撑架；54、锁紧螺母；6、输料加压机构；61、安装架；62、液压油缸；620、伸缩杆；63、加压缸；630、活塞；64、进料管；65、出料管；66、开关阀；661、转阀；662、摆缸；7、抛涂工程车本体；71、升降平台；8、供料管。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的一种隧道壁混凝土抛涂装置进行说明。所述一种隧道壁混凝土抛涂装置，包括底座1、壳体3、输料管组4、动力元件2以及转子组件5；其中，底座1用于固定在抛涂工程车的升降平台71上；壳体3固定在底座1上，顶面开设有出料口30；输料管组4固定在底座1上且一端伸入壳体3内部，用于向壳体3内输送混凝土；动力元件2固定在所述底座1上，用于提供转矩；转子组件5固定在底座1上，一端伸入壳体3内，另一端与动力元件2的转矩输出端连接，转子组件5用于将壳体3内的混凝土离心加速并经出料口30抛至隧道壁上。

本发明提供的一种隧道壁混凝土抛涂装置的工作方式：混凝土罐车排出的混凝土通过输料管组4进入壳体3内，转子组件5与动力元件2的转矩输出端通过联轴器21进行连接，因此转子组件5能够在动力元件2的带动下高速旋转，从而带动混凝土高速旋转产生离心力，当混凝土旋转至出料口30位置时，由于没有壳体3的阻挡，混凝土在离心力作用下经出料口30甩出，脱离壳体3后抛至隧道壁上，通过抛涂工程车的移动并配合升降平台71的升降，实现对整个隧道壁的抛涂作业。

本发明提供的一种隧道壁混凝土抛涂装置，与现有技术相比，通过底座1固定在抛涂工程车的升降平台71上，动力元件2能够向转子组件5提供转矩，混凝土通过输料管组4进入壳体3后，在转子组件5的高速旋转带动下，通过离心力经出料口30抛至隧道壁上，出料口30的大小不受限制，因此能够设置相对于现有技术的喷涂管道尺寸更大的出料口30，使出料口30在单位时间内抛涂至隧道壁上的混凝土面积更大，从而提高抛涂效率。

作为本发明提供的一种隧道壁混凝土抛涂装置的一种具体实施方式，请参阅图1，动力元件2为液压马达，液压马达用于与抛涂工程车的液压系统连接。

首先需要说明，液压系统、升降平台71均为抛涂工程车的常规配置，而且液压系统的动力来源通常为发动机的输出轴提供动力带动液压泵工作，而本发明采用的液压马达功耗在20Kw左右，发动机的动力输出完全能够满足使用要求。

应当理解，抛涂工程车的液压系统向液压马达的供油流量以及流速能够进行调节，因此液压马达的转速能够进行调节，从而实现转子组件5的转速可调，转子组件5的转速决定了混凝土由出料口30的抛出速度，通过调整转速，能够使混凝土的抛出速度在70m/s以内进行调整，以适应工况需要。

液压马达作为动力相较于现有技术中采用电机带动高压风机作为动力源的方式，一方面液压马达的体积小、重量轻、功率损耗小，另一方面液压马达的转速能够通过液压系统对液压油流量的控制进行任意调整，并传递至转子组件5上，使转子组件5达到所需的转速工作，操作方便且安全性高。

作为本发明提供的一种隧道壁混凝土抛涂装置的一种具体实施方式，请参阅图1，还包括输料加压机构6，用于固定在抛涂工程车上，一端与输料管组4连接，另一端用于与混凝土罐车的供料管8连接。

混凝土的流动性很差，目前使用的喷涂混凝土管道内的混凝土流动压力全部来源于混凝土罐车的出料压力，由于混凝土罐车的出料压力较小，因此流入壳体3内的混凝土速度较慢，而通过输料加压机构6对混凝土罐车流出的混凝土进行加压后再进入壳体3，能够提高混凝土的流速，一方面保证混凝土供料充足，另一方面由于提高了混凝土进入壳体3的初始速度，因此能够使转子组件5对混凝土的加速效果更好，从而提高混凝土的抛出速度，保证抛涂距离远、效率高；另外，由于混凝土进入壳体3内的初始速度高，因此能够减小转子组件5对混凝土加速所需的功耗，从而降低动力元件的功耗。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4，输料加压机构6包括安装架61、两个液压油缸62以及两个加压缸63；其中，安装架61用于固定在抛涂工程车上；两个液压油缸62沿上下方向平行固定于安装架61上，并用于与抛涂工程车的液压系统连接；两个加压缸63分别与两个液压油缸62的位置上下对应平行固定于安装架61上，且两个加压缸63的活塞630分别与两个液压油缸62的伸缩杆620对应连接；每个加压缸63的缸盖上设有进料管64及出料管65，且进料管64、出料管65上均设有开关阀66；两个进料管64连通并用于与混凝土罐车的供料管8连接，两个出料管65均与输料管组4连接。

当液压油缸62收缩时，带动加压缸63的活塞630下移，使加压缸63内部产生负压，使混凝土由进料管64快速进入加压缸63内部；当液压油缸62伸长时，推动加压缸63的活塞630上移，从而挤压混凝土使加压缸63内部压力增大，将混凝土经出料管65快速排出。

两个液压油缸62同时进行相反的动作，使一个加压缸63进行负压吸料，同时另一个加压缸63进行加压排料，需要说明的是，加压缸63进行吸料时，其出料管65上的开关阀66关闭，进料管64上的开关阀66开启，加压缸63进行排料时，出料管65上的开关阀66开启，进料管64上的开关阀66关闭，每个开关阀66的启闭与加压缸63的吸料、排料动作同步配合，且加压缸63的吸料、排料动作循环重复执行，从而实现混凝土能够持续排向壳体3内。

通过两个加压缸63的循环往复动作，一方面通过负压吸料提高了混凝土的罐车的出料速度，确保混凝土供料充足，另一方面通过加压排料提高混凝土进入壳体3内的速度，从而使混凝土经过转子组件5加速后能够具有更高的抛出速度，提高抛涂距离以及抛涂效率，同时能够减小动力元件的功耗。

应当理解，加压缸63的数量还可以为两个以上，从而能够确保混凝土的供料充分，无论加压缸63的数量多少，其加压工作原理与采用两个加压缸63的工作原理相同，均可作为本发明的一种实施方式。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4，开关阀66包括转阀661以及摆缸662；其中，转阀661设于进料管64、出料管65上，用于将进料管64、出料管65开通或封堵；摆缸662与转阀661的转轴连接且用于与抛涂工程车的液压系统连接。摆缸662转矩大、动作精确可靠，与液压系统连接作为动力源，功耗小，动作响应快。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，输料管组4包括输料管架42以及输料管体41；其中，输料管架42固定连接于底座1上；输料管体41转动连接于输料管架42上，一端封闭并伸入壳体3内且位于壳体3内部的输料管体41的管壁上设有出料槽410，另一端与输料加压机构6连接。

在本实施例中，作为一种具体实施方式，请参阅图2，输料管架42包括套筒421、固定架422以及顶丝423，固定架422固定在底座1上，套筒421固定在固定架422的顶端用于与输料管体41转动连接，顶丝423与套筒421的侧壁螺纹连接，一端穿过套筒421的侧壁后与输料管体41的外壁抵接。

输料管体41的外壁上间隔设有两个凸台，两个凸台之间的距离与套筒421的长度相等，套筒421套设在输料管体41上且位于两个凸台之间。套筒421的两端分别与两个凸台抵接，从而实现输料管体41的轴线定位。

混凝土通过输料管体41进入壳体3内后经出料槽410排出，由于出料槽410位于壳体3的管壁上，因此能够使混凝土排出后直接接触转子组件5，能够顺利贴附至转子组件5上进行旋转，当旋转至出料口30位置时在离心作用力下抛出，需要说明的是，只有当混凝土达到足够的速度，才能够在离心作用力下经出料口30抛出，而混凝土的速度与贴附转子组件5进行旋转的角度有关，角度越大，混凝土经转子组件5加速的时间越长，因此混凝土获得的速度越大，而通过转动输料管体41，改变出料槽410的位置，从而能够改变混凝土的进入位置，对混凝土贴附转子组件5旋转的角度进行调整，从而获得所需的出料速度；

混凝土在转子组件5的带动下达到一定速度必然因离心作用力向外甩出，而混凝土由进入到被加速抛出需要转子组件5带动的转动角度是一定的，因此，通过转动输料管体41，改变出料槽410的位置，能够改变混凝土贴附至转子组件5的位置，由于混凝土经固定旋转角度加速后由出料口30抛出，因此混凝土抛出的位置和角度能够通过转动输料管体41进行调整。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，转子组件5包括支撑架53、传动轴52以及叶轮51；其中，支撑架53固定于底座1上；传动轴52与支撑架53转动连接，一端与动力元件2的转矩输出端连接；叶轮51位于壳体3内，与传动轴52固接，且叶轮51的轴线与传动轴52的轴线重合。

通过支撑架53将传动轴52转动支撑，传动轴52、叶轮51以及动力元件2的转矩输出端三者之间同轴连接，确保转动平稳。支撑架53包括固定在底座1上的支架以及固定在支架顶端的轴承座，传动轴52穿过轴承座，传动轴52上设有定位台，传动轴52上螺纹连接有锁紧螺母54，且传动轴52通过定位台与锁紧螺母54进行定位。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2及图3，叶轮51包括转板511以及多个叶片512；其中，转板511与传动轴52对中固接，且一侧板面与壳体3的内壁平齐；多个叶片512围绕转板511的中心呈圆周形态间隔固定于转板511上，且每个叶片512的延伸方向均经过转板511的中心。

在本实施例中，叶片512位于输料管组4伸入壳体3内的部分的外围，输料管组4伸入壳体3内的出料位置与相邻两个叶片512之间的位置对齐，当混凝土通过输料管组4进入壳体3内后能够顺利进入相邻的两个叶片512之间进行加速。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2及图3，叶片512的侧壁设有固定板513，固定板513与转板511可拆卸连接。

由于叶片512为易损件，需要经常更换，因此将叶片512与转板511通过固定板513的过渡进行可拆卸连接，从而方便对叶片512进行更换。

在本实施例中，转板511上以转板511的中心呈圆周形态间隔设有多个卡槽，卡槽的延伸方向经过转板511的中心，固定板513插设于卡槽内，并与转板511通过螺栓进行固定连接。通过卡槽的定位确保各个叶片512的固定可靠，位置安装精度高，避免因叶片512安装位置误触造成的转动抖动问题。

本发明还提供了一种抛涂工程车。请参阅图1，所述抛涂工程车包括抛涂工程车本体7以及设于抛涂工程车上的上述一种隧道壁混凝土抛涂装置。

本发明提供的抛涂工程车，采用了上述一种隧道壁混凝土抛涂装置，混凝土通过输料管组4进入壳体3后，动力元件2的转矩输出端与转子组件5连接提供动力，在转子组件5的高速旋转带动下，通过离心力经出料口30抛至隧道壁上，出料口30的大小不受限制，因此能够设置比现有技术的喷涂管道的尺寸更大的出料口30，从而使出料口30在单位时间内抛涂至隧道壁上的混凝土面积更大，从而提高抛涂效率。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道壁混凝土抛涂装置，其特征在于，包括：

底座，用于固定在抛涂工程车的升降平台上；

壳体，固定在所述底座上，顶面开设有出料口；

输料管组，固定在所述底座上且一端伸入所述壳体内部，用于向所述壳体内输送混凝土；

动力元件，固定在所述底座上，用于提供转矩；

转子组件，固定在所述底座上，一端伸入所述壳体内，另一端与所述动力元件的转矩输出端连接，所述转子组件用于将所述壳体内的所述混凝土离心加速并经所述出料口抛至隧道壁上。

2.如权利要求1所述的一种隧道壁混凝土抛涂装置，其特征在于：所述动力元件为液压马达，所述液压马达用于与所述抛涂工程车的液压系统连接。

3.如权利要求1所述的一种隧道壁混凝土抛涂装置，其特征在于，还包括：

输料加压机构，用于固定在抛涂工程车上，一端与所述输料管组连接，另一端用于与混凝土罐车的供料管连接。

4.如权利要求3所述的一种隧道壁混凝土抛涂装置，其特征在于：所述输料加压机构包括：

安装架，用于固定在所述抛涂工程车上；

两个液压油缸，沿上下方向平行固定于所述安装架上，并用于与所述抛涂工程车的液压系统连接；

两个加压缸，分别与两个液压油缸的位置上下对应且平行固定于所述安装架上，两个所述加压缸的活塞分别与两个所述液压油缸的伸缩杆对应连接；每个所述加压缸的缸盖上均设有进料管及出料管，且所述进料管、所述出料管上均设有开关阀；两个所述进料管连通并用于与所述混凝土罐车的供料管连接，两个所述出料管均与所述输料管组连接。

5.如权利要求4所述的一种隧道壁混凝土抛涂装置，其特征在于，所述开关阀包括：

转阀，设于所述供料管、所述出料管上，用于将所述供料管、所述出料管开通或封堵；

摆缸，与所述转阀的转轴连接且用于与所述抛涂工程车的液压系统连接。

6.如权利要求3所述的一种隧道壁混凝土抛涂装置，其特征在于，所述输料管组包括：

输料管架，固定连接于所述底座上；

输料管体，转动连接于所述输料管架上，一端封闭并伸入所述壳体内且位于所述壳体内部的所述输料管体的管壁上设有出料槽，另一端与所述输料加压机构连接。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种隧道壁混凝土抛涂装置，其特征在于：所述转子组件包括：

支撑架，固定于所述底座上；

传动轴，与所述支撑架转动连接，一端与所述动力元件的转矩输出端连接；

叶轮，位于所述壳体内，与所述传动轴固接，且所述叶轮的轴线与所述传动轴的轴线重合。

8.如权利要求7所述的一种隧道壁混凝土抛涂装置，其特征在于，所述叶轮包括：

转板，与所述传动轴对中固接，且一侧板面与所述壳体的内壁平齐；

多个叶片，围绕所述转板的中心呈圆周形态间隔固定于所述转板上，且每个所述叶片的延伸方向均经过所述转板的中心。

9.如权利要求8所述的一种隧道壁混凝土抛涂装置，其特征在于：所述叶片的侧壁设有固定板，所述固定板与所述转板可拆卸连接。

10.抛涂工程车，其特征在于，包括抛涂工程车本体以及设于所述抛涂工程车上的如权利要求1-9任一项所述的一种隧道壁混凝土抛涂装置。

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