CN111676847A - 一种微波破碎装置、微波破除大直径桩头的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波破碎装置、微波破除大直径桩头的设备及方法，所述微波破碎装置，包括微波发生装置、波导管、环形喷水头、微波施加器、作业板和加压设备；所述微波发生装置为筒状结构，所述微波发生装置设置在微波施加器外壁；所述微波发生装置与波导管相连接用于对大直径桩头进行微波破除；所述微波施加器顶壁设置所述加压设备和环形喷水头；所述环形喷水头与加压设备管路连接。本装置应用微波辐射产生的热量，使混凝土温度升高，再喷射水使其冷却，反复操作直至大直径桩头破碎，并与微波防护装置、破碎后混凝土废料收集装置一体化，是一种安全可控、绿色、高效的新型桩头破碎技术。

Description

一种微波破碎装置、微波破除大直径桩头的设备及方法

技术领域

本发明属于建筑拆除技术领域，具体涉及一种微波破碎装置、微波破除大直径桩头的设备及方法。

背景技术

随着公路铁路等交通基础设施建设的快速发展，跨越高山、峡谷、河流的工程越来越多，桥梁建设需求日趋繁重。钻孔灌注桩因其质量可靠，地层适应性强，工艺成熟等特点，被广泛的用于桥梁工程建设过程中，桩头破碎在桥梁工程施工中是一项十分重要的步骤，桩头破碎质量的好坏将直接影响到桩基承载能力的发挥。而桥梁的钻孔桩具有直径大，超灌多的特点，因此，这种大直径桩基的桩头破除一直是个大难题。

传统破碎方法诸如液压破碎锤法、环切法、机械挤压破碎法等不仅耗费大量的人力物力，破除速度较慢，破碎质量难以控制，经济效益低，对桩体质量、桩身钢筋损伤大，能量利用率低，而且容易对环境造成二次污染，和现在的基础设施建设项目所要求的高效施工速度不相匹配，且一线施工工人的雇用日趋困难。

施工现场的复杂性以及破碎桩头工作量的巨大性决定了必须采取高效、易于施工操作、能量利用率高的方法对桩头进行破碎拆除，因此一种安全可控、低噪音、低扬尘的方法是桩头破碎技术发展的大势所趋。

发明内容

本发明旨在解决现阶段桥梁工程桩头破碎的难题，提出一种高效、安全、无声、绿色的一种微波破碎装置、微波破除大直径桩头的设备及方法，将微波技术引入大直径桩头的破碎过程中，提高大直径桩头的破碎效率，节约破碎成本，实现大直径桩头的自动化和智能化破碎。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种微波破碎装置，包括微波发生装置、波导管、环形喷水头、微波施加器、作业板和加压设备；所述微波发生装置为筒状结构；所述微波发生装置设置在微波施加器外壁；所述微波发生装置与波导管相连接用于对大直径桩头进行微波破除；所述微波施加器顶壁设置所述加压设备和环形喷水头；所述环形喷水头与加压设备管路连接；所述微波施加器与微波发生装置便携式安装在作业板上。

一种微波破除大直径桩头的设备，包括搭载工程车、机械臂和微波破碎装置；

所述机械臂通过底座和伸缩平台固定在搭载工程车上；

所述微波破碎装置设置在搭载工程车上；所述微波破碎装置包括微波发生装置、波导管、环形喷水头、微波施加器、作业板和加压设备；所述微波发生装置为筒状结构；所述微波发生装置和微波施加器固定在作业板底部，且微波发生装置设置在微波施加器外壁；作业板通过伸缩吊杆设置在机械臂上；所述微波发生装置与波导管相连接对大直径桩头进行微波破除；所述微波施加器顶壁设置所述加压设备和环形喷水头；所述环形喷水头与加压设备管路连接；

所述搭载工程车上具有控制系统、供电装置和供水设备，所述供电装置为设备提供电能；所述供水设备与加压设备管路连接。

可选地，所述搭载工程车还包括混凝土废料收集装置，所述混凝土废料收集装置包括除尘装置、挖斗油缸、斗连杆、挖斗和抬升装置；所述抬升装置和挖斗油缸均设置在搭载工程车上；所述挖斗通过斗连杆与挖斗油缸相连接；所述抬升装置与挖斗油缸连接；所述除尘装置安装在挖斗上方。

可选地，所述机械臂为液压驱动；所述机械臂上设有机械臂油缸；机械臂油缸固定在底座上，机械臂油缸的顶出端与所述机械臂连接。

可选地，所述机械臂油缸和挖斗油缸均与所述控制系统电连接。

可选地，所述微波施加器为圆柱形桶壁，桶壁周围设有微波防护装置。

可选地，所述微波发生装置通过安装在机械臂上的输电线分别与控制系统和供电装置相连接。

可选地，所述加压设备通过安装在机械臂内的输电线与控制系统电连接；所述加压设备通过安置在机械臂内的供水管与供水设备相连。

可选地，所述搭载工程车上还具有液压千斤顶，所述液压千斤顶安装在搭载工程车的前后侧下部。

一种微波破除大直径桩头的方法，包括如下步骤：

将整个微波破碎装置套在大直径桩头上；

调整微波发生装置对混凝土桩头进行微波加热；

使环形喷水头对微波加热过的大直径桩头进行喷水使其迅速冷却，降低其强度或使其直接破碎；

循环微波加热和喷水步骤，直至大直径桩头完全破碎。

与传统技术对比，本申请提出的技术方案具有如下优点：

本发明微波破碎装置通过将微波技术引入大直径桩头的破碎过程中，应用微波辐射产生的热量，使混凝土温度升高，再喷射水使其冷却，反复操作降低混凝土桩头的强度直至完全破碎，提高大直径桩头的破碎效率，节约破碎成本，实现大直径桩头的安全高效绿色破碎。

本发明微波破除大直径桩头的设备通过将微波技术引入大直径桩头的破碎过程中，应用微波辐射产生的热量，使混凝土温度升高，再喷射水使其迅速冷却，反复操作降低混凝土桩头的强度直至完全破碎，提高大直径桩头的破碎效率，节约破碎成本，实现大直径桩头的安全高效绿色破碎。

优选地，本发明中将微波破碎装置、微波防护装置、破碎后混凝土废料收集装置与载体车辆一体化，减少了劳动力与工作时间。实现了对微波破除大直径桩头的自动化、智能化。

优选地，本发明中使用的微波发生装置、波导管和微波施加器为可拆卸与更换，针对不同的混凝土型号、级配等材料参数，快速识别并标定最优的微波破碎功率，实现低能耗下的快速破碎，提高经济和环保效益。

进一步地，针对不同作业环境可以选择合适的设备形状，来实现多环境下建筑物的破碎与废料收集。

进一步地，本发明提供的环形喷水头与除尘设备，有效的减少了施工中的噪音、粉尘等二次污染。

本发明微波破除大直径桩头的方法，通过将整个微波破碎装置套在大直径桩头上；先对混凝土桩头进行微波加热，再进行喷水使其迅速冷却，降低其强度或使其直接破碎；循环微波加热和喷水步骤，使得大直径桩头不断进行加热和冷却破坏其结构，以达到降低其强度的目的。

附图说明

此处说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明微波破除大直径桩头设备的整体结构示意图；

图2为本发明微波破碎装置示意图；

图3为本发明微波破除大直径桩头设备的载体工程车的结构示意图；

图4为本发明微波破除大直径桩头设备的混凝土废料收集装置示意图；

图5为本发明的工艺流程图；

图中标号：1-底座，2-机械臂，3-机械臂油缸，4-输电线，5-伸缩吊杆，6-微波发生装置，7-波导管，8-环形喷水头，9-微波施加器，10-微波防护装置，11-作业板，12-伸缩平台，13-控制系统，14-供电装置，15-搭载工程车，16-油压千斤顶，17-驾驶室，18-承重轮胎，19-挖斗油缸，20-斗连杆，21-除尘装置，22-挖斗，23-抬升装置，24-油管，25-加压设备，26-供水管，27-供水设备。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明做任何限制的依据。

如图1所示，本发明一种微波破除大直径桩头的设备，包括搭载工程车15、机械臂2和微波破碎装置。

所述机械臂2通过底座1和伸缩平台12固定在搭载工程车15上；所述控制系统13、供电装置14和供水设备27固定在搭载工程车15上；

所述整个微波破碎装置便携式固定在作业板11上，通过伸缩吊杆5与机械臂2相连接；所述微波发生装置6和加压设备25通过安装在机械臂2上的输电线4分别与控制系统13和供电装置14相连接；所述加压设备25通过安置在机械臂2内的供水管26与供水设备27相连；

所述混凝土废料收集装置通过抬升装置23安装在搭载工程车15前端；所述驾驶室17用来操控机械臂2与挖斗22进行工作。

如图2所示，为本发明的微波破碎装置。所述微波破碎装置包括微波发生装置6、波导管7、环形喷水头8、微波施加器9、作业板11和加压设备25；所述微波发生装置6为筒状结构；所述微波发生装置6设置在微波施加器9外壁；所述微波发生装置6与波导管7相连接用于对大直径桩头进行微波破除；所述微波施加器9顶壁设置所述加压设备25和环形喷水头8；所述环形喷水头8与加压设备25管路连接；所述微波施加器9侧壁安装有微波防护装置10，用来防止微波泄露。

如图3所示，本发明搭载工程车15由伸缩平台12、控制系统13、供电装置14、油压千斤顶16、驾驶室17、承重轮胎18、供水设备27构成。所述机械臂2通过底座1固定在伸缩平台12上；所述机械臂油缸3固定在底座1上，机械臂油缸3的顶出端与所述机械臂2连接；所述机械臂2通过伸缩吊杆5与作业板11相连接；所述伸缩平台12进行机械臂2的前后移动；控制系统13、供电装置14、供水设备27固定在搭载工程车15上；所述液压千斤顶16安装在搭载工程车15的前后侧下部。

如图4所示，为本发明破碎后混凝土废料收集装置，所述混凝土废料收集装置包括除尘装置21、挖斗油缸19、斗连杆20、挖斗22、抬升装置23、油管24；所述挖斗油缸19与油管24相连接；所述挖斗22通过斗连杆20与挖斗油缸19相连接，通过抬升装置23进行破碎后废弃混凝土的收集工作；所述除尘装置21安装在挖斗22上方；所述除尘装置21位于挖斗22上方，用来降低处理破碎后混凝土过程中的粉尘。

作为优选地实施例，所述机械臂2利用液压驱动的驱动方式进行臂部的作业角度控制；所述机械臂2上设有机械臂油缸3，所述抬升装置23连接的有挖斗油缸19；所述机械臂油缸3和挖斗油缸19均与所述控制系统13电连接。

作为优选地实施例，所述微波破碎装置采用2.45GHz工业微波频率；针对不同的混凝土型号、级配等材料参数，可以通过控制系统13调整微波发生装置6的微波功率源来切换微波功率，实现低能耗下的快速破碎，提高经济和环保效益。

作为优选地实施例，所述微波施加器9采用高1.5m、直径1.8m的圆柱形桶壁，尺寸可以根据现场桩头进行调节，桶壁周围设有微波防护装置10；所述微波发生装置6、波导管7、环形喷水头8、微波施加器9、微波防护装置10和加压设备25可以从作业板11上便捷拆式卸下来。

作为优选地实施例，所述微波发生装置6通过安装在机械臂2上的输电线4分别与控制系统13和供电装置14相连接。

作为优选地实施例，所述加压设备25通过安置在机械臂2内的输电线4与控制系统13相连。

作为优选地实施例，所述加压设备25通过安置在机械臂2内的供水管26与供水设备27相连。

作为优选地实施例，所述环形喷水头8与加压设备25相连；所述环形喷水头8在破碎过程中同时起到降尘作用。

本发明基本原理为：搭载工程车用于搭载工作设备，供电装置与控制系统对微波破碎装置进行供电与控制。微波破碎装置可便携拆卸式的安装在作业板上，并通过伸缩吊杆与机械臂相连接，其中微波发生装置通过波导管作用于微波施加器中，对大直径桩头进行微波加热，微波防护设备用于避免微波源泄露。微波破除大直径桩头后，通过驾驶室来控制挖斗，对破碎混凝土废料进行回收，过程中安装的除尘装置起到减少粉尘的作用。本装置应用微波辐射产生的热量，使混凝土温度升高，再喷射水使其冷却，反复操作直至大直径桩头破碎，并与微波防护装置、破碎后混凝土收集装置一体化，是一种安全可控、绿色、高效的新型桩头破碎技术。

本发明还提供一种微波破碎装置，包括微波发生装置6、波导管7、环形喷水头8、微波施加器9、作业板11和加压设备25；所述微波发生装置6为筒状结构，所述微波发生装置6设置在微波施加器9外壁；所述微波发生装置6与波导管7相连接用于对大直径桩头进行微波破除；所述微波施加器9顶壁设置所述加压设备25和环形喷水头8；所述环形喷水头8与加压设备25管路连接；所述微波施加器9与微波发生装置6便携式安装在作业板11上。

本发明还提供了所述装置的微波破除大直径桩头的方法，包括以下步骤：

S101：将微波发生装置6、波导管7、微波防护装置10固定在相应尺寸的微波施加器9上，进一步地，将微波施加器9与加压设备25、环形喷水头8安装在作业板11上，通过伸缩吊杆5与机械臂2相连接；

S102：通过驾驶室17驾驶搭载工程车15到达需要破除的大直径桩头位置，通过控制系统13来操作底座1与伸缩平台12，使微波施加器9中心与桩头中心对应，通过机械臂2与伸缩吊杆5将整个微波破碎装置套在大直径桩头上；

S103：针对不同的混凝土型号、级配等材料参数，可以通过控制系统13调整微波发生装置6的微波功率源来切换微波功率，对混凝土桩头进行微波加热。

S104：通过控制系统13控制加压设备25与供水设备27，使环形喷水头8对微波加热过的大直径桩头进行迅速冷却，降低其强度或使其直接破碎。

S105:循环步骤S103-S104操作，反复加热与冷却直至大直径桩头完全破碎。

S106：将整个微波破碎装置升起，通过驾驶室17驾驶搭载工程车15，操纵挖斗22进行混凝土废料的收集工作，收集过程中通过除尘装置21进行降尘工作，收集的废弃混凝土可以用来进行骨料回收与利用；

S107：进入下一个工作循环。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (10)

1.一种微波破碎装置，其特征在于：包括微波发生装置(6)、波导管(7)、环形喷水头(8)、微波施加器(9)、作业板(11)和加压设备(25)；所述微波发生装置(6)为筒状结构；所述微波发生装置(6)设置在微波施加器(9)外壁；所述微波发生装置(6)与波导管(7)相连接用于对大直径桩头进行微波破除；所述微波施加器(9)顶壁设置所述加压设备(25)和环形喷水头(8)；所述环形喷水头(8)与加压设备(25)管路连接；所述微波施加器(9)与微波发生装置(6)便携式安装在作业板(11)上。

2.一种微波破除大直径桩头的设备，其特征在于：包括搭载工程车(15)、机械臂(2)和微波破碎装置；

所述机械臂(2)通过底座(1)和伸缩平台(12)固定在搭载工程车(15)上；

所述微波破碎装置设置在搭载工程车(15)上；所述微波破碎装置包括微波发生装置(6)、波导管(7)、环形喷水头(8)、微波施加器(9)、作业板(11)和加压设备(25)；所述微波发生装置(6)为筒状结构；所述微波发生装置(6)和微波施加器(9)固定在作业板(11)底部，且微波发生装置(6)设置在微波施加器(9)外壁；作业板(11)通过伸缩吊杆(5)设置在机械臂(2)上；所述微波发生装置(6)与波导管(7)相连接对大直径桩头进行微波破除；所述微波施加器(9)顶壁设置所述加压设备(25)和环形喷水头(8)；所述环形喷水头(8)与加压设备(25)管路连接；

所述搭载工程车(15)上具有控制系统(13)、供电装置(14)和供水设备(27)，所述供电装置(14)为设备提供电能；所述供水设备(27)与加压设备(25)管路连接。

3.根据权利要求2所述的一种微波破除大直径桩头的设备，其特征在于：所述搭载工程车(15)还包括混凝土废料收集装置，所述混凝土废料收集装置包括除尘装置(21)、挖斗油缸(19)、斗连杆(20)、挖斗(22)和抬升装置(23)；所述抬升装置(23)和挖斗油缸(19)均设置在搭载工程车(15)上；所述挖斗(22)通过斗连杆(20)与挖斗油缸(19)相连接；所述抬升装置(23)与挖斗油缸(19)连接；所述除尘装置(21)安装在挖斗(22)上方。

4.根据权利要求2所述的一种微波破除大直径桩头的设备，其特征在于：所述机械臂(2)为液压驱动；所述机械臂(2)上设有机械臂油缸(3)；机械臂油缸(3)固定在底座(1)上，机械臂油缸(3)的顶出端与所述机械臂(2)连接。

5.根据权利要求4所述的一种微波破除大直径桩头的设备，其特征在于：所述机械臂油缸(3)和挖斗油缸(19)均与所述控制系统(13)电连接。

6.根据权利要求2所述的一种微波破除大直径桩头的设备，其特征在于：所述微波施加器(9)为圆柱形桶壁，桶壁周围设有微波防护装置(10)。

7.根据权利要求2所述的一种微波破除大直径桩头的设备，其特征在于：所述微波发生装置(6)通过安装在机械臂(2)上的输电线(4)分别与控制系统(13)和供电装置(14)相连接。

8.根据权利要求2所述的一种微波破除大直径桩头的设备，其特征在于：所述加压设备(25)通过安装在机械臂(2)内的输电线(4)与控制系统(13)电连接；所述加压设备(25)通过安置在机械臂(2)内的供水管(26)与供水设备(27)相连。

9.根据权利要求2所述的一种微波破除大直径桩头的设备，其特征在于：所述搭载工程车(15)上还具有液压千斤顶(16)，所述液压千斤顶(16)安装在搭载工程车(15)的前后侧下部。

10.一种微波破除大直径桩头的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将整个微波破碎装置套在大直径桩头上；

调整微波发生装置对混凝土桩头进行微波加热；

使环形喷水头对微波加热过的大直径桩头进行喷水使其迅速冷却，降低其强度或使其直接破碎；

循环微波加热和喷水步骤，直至大直径桩头完全破碎。

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