CN112240104A - 一种干式喷射混凝土装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种干式喷射混凝土装置及方法。该装置包括喷枪、原料供应部和高压电供应部；喷枪包括金属喷嘴和金属电极筒；所述金属电极筒与所述金属喷嘴绝缘连通，以使所述金属喷嘴喷射的混凝土通过所述金属电极筒喷出；原料供应部与所述金属喷嘴连通，用于向所述金属喷嘴供应混凝土；高压电供应部分别与所述金属喷嘴以及所述金属电极筒电连接，以使所述金属电极筒和所述金属喷嘴之间形成电场。本发明实施例解决了作业环境粉尘污染严重的问题，实现了从源头降低施工污染。

Description

一种干式喷射混凝土装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及混凝土喷射技术，尤其涉及一种干式喷射混凝土装置及方法。

背景技术

随着我国基础设施的发展，混凝土防护、修补、隧道单层衬砌等领域对高质量喷射混凝土的需求日益加剧，应用场景越来越多。

目前常见的混凝土喷射技术为干式喷射混凝土施工技术，干式喷射混凝土施工技术又称干喷法，也就是将水泥、沙子、石子和速凝剂按一定比例混合成干拌合料后，用搅拌机搅拌均匀，再投入到干式喷射机内用压缩空气输送到喷头，在喷头处加入水混合后，以一定的压力、距离喷射到受喷面上。

但是干式喷射混凝土也有不可忽视的弱点，如水泥干粉容易被风吹跑、作业环境粉尘严重等，威胁着作业人员的身体健康。

发明内容

本发明提供一种干式喷射混凝土装置及方法，用以解决现有技术中水泥干粉容易被吹飞、作业环境粉尘污染严重的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种干式喷射混凝土装置，其中包括：

喷枪，包括金属喷嘴和金属电极筒；所述金属电极筒与所述金属喷嘴绝缘连通，以使所述金属喷嘴喷射的混凝土通过所述金属电极筒喷出；

原料供应部，与所述金属喷嘴连通，用于向所述金属喷嘴供应混凝土干物料；

高压电供应部，分别与所述金属喷嘴以及所述金属电极筒电连接，以使所述金属电极筒和所述金属喷嘴之间形成电场。

进一步地，所述高压电供应部的输出端负极电连接于所述金属喷嘴，所述高压电供应部的输出端正极电连接于所述金属电极筒。

进一步地，所述原料供应部包括混料机、绝缘水筒和空气压缩机；

所述混料机以及所述绝缘水筒均与所述金属喷嘴相连通；

所述绝缘水筒和所述混料机分别与所述空气压缩机相连通。

可选地，所述喷枪还包括绝缘把套，所述绝缘把套至少部分包覆于所述金属喷嘴外表面。

可选地，所述喷枪还包括绝缘挡板，所述绝缘挡板具有一个通孔，并通过所述通孔套设于所述金属喷嘴上，且所述绝缘挡板位于所述金属电极筒与所述金属喷嘴连接处。

可选地，所述高压电供应部包括可调高压电源。

可选地，所述可调高压电源的输出电压范围为：20kV-100kV。

可选地，所述金属电极筒呈锥形；沿远离所述金属喷嘴的方向，所述金属电极筒的孔径逐渐增加。

可选地，所述金属电极筒的外壁设有绝缘层。

第二方面，本发明实施例还提供了一种干式喷射混凝土方法，其特征在于，采用如第一方面任一项所述的干式喷射混凝土装置，包括：

调节高压电供应部的输出电压，直到金属喷嘴与金属电极筒之间产生火花，此时高压电供应部的输出电压为U1；

将所述高压电供应部的最高输出电压确定为U1-ΔU；

控制高压电供应部调整至目标输出电压；

其中，所述目标输出电压小于高压电供应部的最高输出电压，ΔU<U1。

本发明实施例通过高压电供应部控制金属喷嘴和金属电极筒之间形成电场，进而在喷料过程中，可以使未被湿化的带电水泥粉末吸附到金属电极筒上，从源头上抑制了粉尘污染。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种干式喷射混凝土装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种干式喷射混凝土装置的使用示意图；

图3为本发明实施例提供的一种干式喷射混凝土方法的流程示意图；

附图标记：

10-原料供应部，11-空气压缩机，12-混料机，13-绝缘水桶，20-高压电供应部，30-喷枪，31-绝缘把套，32-金属电极筒，33-绝缘挡板，34-金属喷嘴

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种干式喷射混凝土装置，图1为本发明实施例提供的一种干式喷射混凝土装置的结构示意图，参见图1，干式喷射混凝土装置包括原料供应部10、高压电供应部20以及喷枪30。其中喷枪30包括金属喷嘴34和金属电极筒32；金属电极筒32与金属喷嘴34绝缘连通，以使金属喷嘴34喷射的混凝土通过所述金属电极筒32喷出。原料供应部10与金属喷嘴34连通，用于向所述金属喷嘴34供应混凝土干物料。高压电供应部20分别与金属喷嘴34以及金属电极筒32电连接，以使金属电极筒32和金属喷嘴34之间形成电场。

其中原料供应部10是用于供应混凝土原料的部分，可以是将混凝土中包含的水泥、水、沙和石子等物料分别输送至喷枪30处，在喷枪30处混合并喷出；也可以是由混料机12进行干料的混料，并由空气压缩机11提供压缩空气将混料机12中混好的干料吹至喷枪30处，与水泵提供的水进行混合，一同由喷枪30喷出。原料供应部10可以是任何用于供应喷出物的装置，本发明实施例不对其具体构成进行限定。高压电供应部20是用于供应高压电的部分，本发明实施例不对其具体型号或构成进行限定。喷枪30中的金属喷嘴34是用于将干料和水进行混合，并让混凝土中的各种物质携带电荷的部件，本发明实施例不对其具体形状进行限定。

高压电供应部20可以是由高压电供应部20的输出端正极电连接金属喷嘴34，高压电供应部20的输出端负极电连接金属电极筒32；也可以是如图1所示，由高压电供应部20的输出端正极电连接金属电极筒32，高压电供应部20的输出端负极电连接金属喷嘴34。其中，高压电供应部20的输出端负极电连接于金属喷嘴34，高压电供应部20的输出端正极电连接于金属电极筒32的方案，由于负极性电晕放电的起始电位较正极性的低，且形成的电晕放电比较稳定，不易击穿，因此具有较好的效果。

本实施例的原理如下，参见图2，由原料供应部提供混凝土干料和水，并在金属喷嘴34处混合，金属喷嘴34对流经其间的水、灰、砂混合物料进行极化，也就是在上述物料通过金属喷嘴时，由于物料接触到带有大量电荷的金属喷嘴，因此电荷被转移到了原本不带电的物料上，物料进行直接荷电，并形成喷射流，从金属喷嘴喷出。电荷聚集于物体表面或尖端，因此在同样的环境下进行直接荷电时，物料的颗粒度越大，其荷质比越小。

干式吐喷射混凝土作业时的粉尘主要是因为水与干物料混合不充分不均匀而引起的，因此所喷出的物料中仍有部分干水泥颗粒。因砂与细小的石子的质量较大，所获喷出的动能也较大，且质量较大的物料由于具有较多动能，因此在喷嘴处所获得的指向被喷面的速度分量仅有很小一部分被空气阻力所消耗，并且由于物料的颗粒度大，其荷质比较小，因此电场力带来的加速度很小，所以金属喷嘴34与金属电极筒32之间电场力对大颗粒物料的运动路径影响很小，其所获电场力对其影响不大，都可以较好的达到被喷面。以高压电供应部的输出端负极电连接于金属喷嘴34，高压电供应部的输出端正极电连接于金属电极筒32的方案进行举例，当干水泥颗粒接触金属喷嘴并因此荷电后，其上带负电荷，在金属喷嘴34与金属电极筒32之间电场力的作用下，向金属电极筒32方向加速前进。因干水泥颗粒质量轻，颗粒小，荷质比较大，金属喷嘴34与金属电极筒32之间电场力对干水泥颗粒的运动路径影响大，而干水泥颗粒在喷嘴处所获得的指向被喷面的速度分量会很快被空气阻力所消耗，因此干水泥颗粒可在垂直于喷射方向上被有效的加速，从而可以吸附于作为阳极的金属电极筒的内壁上。

在另一些实施例中，高压电供应部20包括可调高压电源。用户可根据实际需求电压调节其输出电压，进而控制吸附颗粒物的能力，因此能够更好的适应各种使用环境。

在上述实施例基础上，可选的，可调高压电源的输出电压范围为：20kV-100kV。在本范围内，吸附颗粒物能力和防击穿能力得到了较好的平衡。因此将输出电压范围限制在本范围内，能够方便使用者调节合适的电压值。

可选的，如图1所示，其中原料供应部10还可以包括混料机12、绝缘水筒13和空气压缩机11；混料机12以及绝缘水筒13均与金属喷嘴34相连通；绝缘水筒13和混料机12分别与空气压缩机11相连通。空气压缩机11将混料机12里面的干料和绝缘水桶13中的水一同吹至喷枪30的金属喷嘴34处混合然后由金属喷嘴34喷出。这种方案由于具有能够混合干料的混料机12，因此混凝土的混合更充分，并且无需水泵供水，便于绝缘，使得装置占用空间更少。

在另一些实施例中，喷枪30还包括绝缘把套31，绝缘把套31至少部分包覆于所述金属喷嘴34外表面。其中绝缘把套31包覆部分可以是喷枪30整体，也可以是手持部分，本实施例不限制绝缘把套31的包覆范围。

在上述实施例基础上，可选的，如图1所示，喷枪30还包括绝缘挡板33，绝缘挡板33具有一个通孔，并通过通孔套设于金属喷嘴34上，且绝缘挡板33位于金属电极筒32与金属喷嘴34连接处。其中绝缘挡板33可以套设于金属喷嘴34上，也可以套设于绝缘把套31上，用于避免用户握持绝缘把套31时，手触碰到喷枪30的金属电极筒32导致触电，提升了安全性。

在另一些实施例中，金属电极筒32的外壁还可以设置绝缘层。能够防止用户不慎接触接触金属电极筒32导致触电，进一步提升了本装置的安全性。

在另一些实施例中，如图1所示，金属电极筒32呈锥形；沿远离金属喷嘴34的方向，金属电极筒32的孔径逐渐增加。金属电极筒32呈喇叭状，将金属电极筒32设置为这种形状的好处在于，由于金属电极筒32的形状符合喷射流的形状，因此本装置在降低了击穿概率的前提下，又能保证较好的除尘功能。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种干式喷射混凝土方法，其中采用了上述实施例中任一项的干式喷射混凝土装置。图3为本发明实施提供的一种干式喷射混凝土方法的流程示意图，参见图3，该方法包括：

S1、调节高压电供应部20的输出电压，直到金属喷嘴34与金属电极筒32之间产生火花，此时高压电供应部20的输出电压为U1。

S2、将高压电供应部20的最高输出电压确定为U1-ΔU。

S3、控制高压电供应部20调整至目标输出电压；

其中，目标输出电压小于高压电供应部20的最高输出电压，ΔU<U1。

设计水、水泥、砂及外加剂的配比，并在不开启高压电供应部电源的情况下试喷，保证喷面无干斑，无流淌，粘着力强，再进行加电试喷。

调节高压电供应部20的输出电压，进行加电试喷，由小到大逐渐加大电压，观察水泥粉尘被吸附在金属电极筒内壁的情况。当看到金属喷嘴与金属电极筒之间被击穿产生火花，马上关闭高压电供应部20，此时高压电供应部20的输出电压为U1，并在此时的电压基础上减去ΔU，并将此值作为高压电供应部的最高输出电压，即，高压电供应部的最高输出电压为U1-ΔU。在后续喷射作业时，控制高压电供应部20调整至目标输出电压，该目标输出电压小于此最高电压。

由于击穿电压与现场的气温和空气湿度有关，并且本装置吸附效果和装置电压正相关。因此本方法能够在保证正常使用过程中不击穿的情况下，将电压增至最大。进而能够得到很好的除尘吸附效果。

其中ΔU优选值为10-100V。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种干式喷射混凝土装置，其特征在于，包括：

喷枪，包括金属喷嘴和金属电极筒；所述金属电极筒与所述金属喷嘴绝缘连通，以使所述金属喷嘴喷射的混凝土通过所述金属电极筒喷出；

原料供应部，与所述金属喷嘴连通，用于向所述金属喷嘴供应混凝土；

高压电供应部，分别与所述金属喷嘴以及所述金属电极筒电连接，以使所述金属电极筒和所述金属喷嘴之间形成电场。

2.根据权利要求1所述的干式喷射混凝土装置，其特征在于，所述高压电供应部的输出端负极电连接于所述金属喷嘴，所述高压电供应部的输出端正极电连接于所述金属电极筒。

3.根据权利要求1所述的干式喷射混凝土装置，其特征在于，所述原料供应部包括混料机、绝缘水筒和空气压缩机；

所述混料机以及所述绝缘水筒均与所述金属喷嘴相连通；

所述绝缘水筒和所述混料机分别与所述空气压缩机相连通。

4.根据权利要求1所述的干式喷射混凝土装置，其特征在于，所述喷枪还包括绝缘把套，所述绝缘把套至少部分包覆于所述金属喷嘴外表面。

5.根据权利要求4所述的干式喷射混凝土装置，其特征在于，所述喷枪还包括绝缘挡板，所述绝缘挡板具有一个通孔，并通过所述通孔套设于所述金属喷嘴上，且所述绝缘挡板位于所述金属电极筒与所述金属喷嘴连接处。

6.根据权利要求1所述的干式喷射混凝土装置，其特征在于，所述高压电供应部包括可调高压电源。

7.根据权利要求6所述的干式喷射混凝土装置，其特征在于，所述可调高压电源的输出电压范围为：20kV-100kV。

8.根据权利要求1所述的干式喷射混凝土装置，其特征在于，所述金属电极筒呈锥形；沿远离所述金属喷嘴的方向，所述金属电极筒的孔径逐渐增加。

9.根据权利要求1所述的干式喷射混凝土装置，其特征在于，所述金属电极筒的外壁设有绝缘层。

10.一种干式喷射混凝土方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的干式喷射混凝土装置，包括：

调节高压电供应部的输出电压，直到金属喷嘴与金属电极筒之间产生火花，此时高压电供应部的输出电压为U1；

将所述高压电供应部的最高输出电压确定为U1-ΔU；

控制高压电供应部调整至目标输出电压；

其中，所述目标输出电压小于高压电供应部的最高输出电压，ΔU<U1。

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