CN113910430B - 一种预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械工程技术领域，公开了一种预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置及应用，喷淋车的上端安装有竖向伸缩杆，竖向伸缩杆的顶部安装有水平方向设置的顶部展臂，每个顶部展臂的端部均安装有若干向心喷头；喷淋车底部左右两侧对称安装有底部展臂，每个底部展臂端部安装有多个偏心喷头；底部展臂偏心喷头喷水管道采用圆管，圆管折弯成四分之一圆弧，在弯管上开孔，垂直孔面的中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角；偏心喷头的沿圆弧偏心布置，通过直线式喷射能喷淋预制梁的底部端面以及预制梁的底面；向心喷头沿圆弧向心布置，通过直线式喷射能喷淋预制梁的腹板外侧面和翼缘下表面，具有广泛的应用推广前景。

Description

一种预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置及应用

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，尤其涉及一种预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置及应用。

背景技术

高速铁路预制箱梁的养护对箱梁的质量有重要作用，箱梁养护保护了预制箱梁混凝土质量。梁场用环向喷淋车的车载喷头，应能喷翼缘下表面、腹板外侧面、梁底面、端面，梁体端面及底面喷淋是技术难点。

现有技术一公开了一种高速铁路预制箱梁养护装置，授权公告号：CN 203876026U，包括：基座、立杆、喷头、竖向给水管、弯头、横向给水管、纵向给水管、阀门，所述基座上设有立杆，立杆一侧设有喷头；所述喷头与竖向给水管连通；所述竖向给水管通过弯头与横向给水管、纵向给水管连通，所述竖向给水管底部与压力水管连通，所述竖向给水管与压力水管之间设有阀门；所述横向给水管和纵向给水管设有多个喷头。

现有技术二公开了一种预制箱梁轨道式养护装置，授权公告号：CN 207954238 U，包含主机、控制箱、配电系统、控制器、养护管路、移动架、左侧箱梁、右侧箱梁、微型调焦喷头、高雾扇形喷头、电缆线等；主机与养护管路相连接，养护管路安装在移动家的周边，左侧箱梁设置在移动架的左侧，右侧箱梁设置在移动架的右侧，养护管路左下与右下安装微型调焦喷头，顶端按爪给你高雾扇形喷头，控制箱包含配电系统与控制器，控制箱安装在移动架上，控制箱通过电缆线连接外部电源，电子压力表安装在养护管路的前端，电子压力表与控制器电连接，移动架底部安装又一对主动轮与一对被动轮。

现有技术二公开了一种高速铁路箱梁自动养护系统，授权公告号：CN 212528147U，包括有自动化养护控制单元和现场采集单元；所述的自动化养护控制单元包括有控制柜、梁场数据服务器、箱梁信息采集设备、设置于养护区内的多个供水支管、二级主管道和清水池，所述的箱梁信息采集设备与梁场数据服务器通讯连接，所述的梁场数据服务器与控制柜通讯连接，所述的清水池通过增压泵与二级主管道的输入端连接，所述的多个供水支管均与二级主管道的输出端连接，所述的控制柜的控制信号输出端与增压泵连接；所述的现场采集单元包括有设置于养护区内的温度传感器和湿度传感器，所述的温度传感器和湿度传感器均与控制柜连接。

现有喷头在喷淋小车顺梁长方向行进时，喷淋覆盖区域很难全覆盖梁体端面及底面，且耗水量较大。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置及应用。所述技术方案如下：

该预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置设置有喷淋车，所述喷淋车的上端安装有竖向伸缩杆，所述竖向伸缩杆的顶部安装有与梁体横断面平行且水平设置的顶部展臂，每个顶部展臂的端部均安装有若干向心喷头；所述喷淋车底部左右两侧对称安装有底部展臂，每个底部展臂端部安装有多个偏心喷头；

偏心喷头的喷水管道采用圆管，该圆管折弯成四分之一圆弧，并在弯管上开设与偏心喷头相匹配的安装孔，安装孔间错分布，安装孔的中心线平面投影的夹角为2.5度，垂直孔面的中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角；偏心喷头上设置有若干第一小喷头，所述第一小喷头沿圆弧偏心布置并通过螺纹安装在弯管上；第一小喷头长度方向中心线与安装孔位及偏心点的连线的平面投影一致；

向心喷头的喷水管道采用圆管，该圆管折弯成半圆弧，并在弯管上开设与向心喷头相匹配的安装孔，安装孔间错分布，垂直孔面的中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角；向心喷头上设置有若干第二小喷头，所述第二小喷头沿圆弧向心布置并通过螺纹安装在弯管上，相邻两个第二小喷头中心线平面投影的夹角为2.5度。

在一个实施例中，所述顶部展臂相对于所述竖向伸缩杆对称设置。

在一个实施例中，所述顶部展臂的末端通过第二双头内丝接头安装有向心喷头，所述底部展臂的末端通过第一双头内丝接头安装有偏心喷头；

所述第一小喷头和第二小喷头均采用带螺纹的铜喷头，铜喷头的横截面为圆形结构，铜喷头的直径不超过6mm，铜喷头的出水孔径为1mm。

在一个实施例中，所述喷水管道采用内径为19mm-22mm的圆管，所述圆管采用铝合金管或紫铜管，所述圆管的壁厚为1.2mm-2.0mm。

在一个实施例中，所述圆管折弯成圆弧的直径为320mm。

在一个实施例中，所述喷淋车内部的水箱通过管道分别与顶部展臂和底部展臂相连通。

在一个实施例中，所述向心喷头及偏心喷头采用直线式喷射方式，向心喷头及偏心喷头所安装的圆管的圆弧半径160mm。

在一个实施例中，为计算喷淋横截面面积，把每个第一小喷头和第二小喷头喷水喷到壁面扩展宽度按矢量进行水平及竖向分解，根据向心喷头及偏心喷头喷到梁面经扩展后宽度的和计算出喷淋横截面面积，计算公式近似为：

其中，s为喷淋横截面面积，h为下部喷头最上端的第一组向心喷头距梁底面的竖向距离，z为下部喷头最上第一组偏心喷头距梁底平面外边线的距离；10为第一小喷头和第二小喷头在给定水压下，离壁面给定距离下的扩展宽度，单位为cm；

为水泵压力形成的放大系数；

为偏心喷头上第一小喷头喷射方向与水平面的夹角。

在一个实施例中，所述偏心喷头上设置的第一小喷头长向中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角，偏差为±2度；向心喷头上设置的第二小喷头长向中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角，偏差为±2度。

本发明的另一目的在于提供一种根据所述预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置在高速公路、高速铁路预制梁喷淋中的应用。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：偏心喷头的沿圆弧偏心布置，通过直线式喷射能喷淋预制梁的底部端面以及预制梁的底面；向心喷头沿圆弧向心布置，通过直线式喷射能喷淋预制梁的腹板外侧面和翼缘下表面；该喷淋装置可满足梁体移动喷淋的要求，具有广泛的应用推广前景。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明实施例提供的预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置的布置结构图。

图2是本发明实施例提供的第一小喷头及第二小喷头的分布主视示意图。

图3(a)是本发明实施例提供的向心喷头横断面图。

图3(b)是本发明实施例提供的偏心喷头横断面图。

图4是喷淋横截面计算中下部偏心喷头距离预制梁的底面的竖向距离h、下部偏心喷头距离预制梁的底面近边线的距离z

图5是本发明实施例提供的第二小喷头在弧形主水管上安装孔位图。

图6是本发明实施例提供的第一小喷头竖向中心线布置图。

图7是本发明实施例提供的第二小喷头竖向中心线布置图。

图8是本发明实施例提供的偏心喷头的结构正视图。

图9是本发明实施例提供的向心喷头的结构正视图。

图10是本发明实施例提供的向心喷头的结构俯视图。

图中：1、向心喷头；2-1、第一小喷头；2-2、第二小喷头；3、顶部展臂；4、竖向伸缩杆；5、喷淋车；6、底部展臂；7、偏心喷头；8-1、第一双头内丝接头；8-2、第二双头内丝接头。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

如图1所示，喷淋车5的上端安装有竖向伸缩杆4，所述竖向伸缩杆4的顶部安装有水平方向设置的顶部展臂3，所述顶部展臂3相对于所述竖向伸缩杆4对称设置，每个顶部展臂3的端部均安装有若干向心喷头1；喷淋车5底部左右两侧对称安装有底部展臂6，每个底部展臂6端部安装有多个偏心喷头7；喷淋车5内部的水箱通过管道分别与顶部展臂3和底部展臂6相连通；对预制梁进行喷淋作业的过程中，控制喷淋车5在两道预制箱梁中间行走，并沿着预制箱梁的长度方向运行，喷淋车5的车身中心线偏离两道预制箱梁中间线的距离在2厘米范围内，以便实现同时对两个预制梁的喷淋作业。所述顶部展臂3的末端通过第二双头内丝接头8-2安装有向心喷头1，所述底部展臂6的末端通过第一双头内丝接头8-1安装有偏心喷头7。

如图4所示，底部展臂6的末端延伸至预制梁底部边缘，根据喷淋外边线确定底部展臂6上安装的偏心喷头7上第一小喷头2-1的布置范围，第一小喷头2-1的喷口直径为1mm，底部展臂6内喷水管道采用内径为19mm-22mm的圆管，将圆管折弯成直径为320mm的四分之一圆弧；

如图3所示，第一小喷头2-1长度方向中心线与管截面竖向中心线夹角为15度；第二小喷头2-2长度方向中心线与管截面竖向中心线夹角为15度。

如图5所示，为使特定喷淋范围内，并在给定工艺布置条件下，让第一小喷头2-1喷至梁底面，在第一小喷头2-1安装孔位确定时，第一小喷头2-1安装孔位中心线平面投影的夹角采用2.5度；以图3所示单元，以A为基准点，分别复制到圆弧管与安装孔位中心线的交点上，并以圆弧管与安装孔位中心线的交点为基准点，水平转动第一小喷头2-1的长向中心线与定位孔与偏心点的连线相一致，转动后第一小喷头2-1的安装位置如图6所示。

顶部展臂3上向心喷头1的第二小喷头2-2的喷口直径为1mm，顶部展臂3内喷水管道采用内径为19mm-22mm的圆管，将圆管折弯成直径为320mm的半圆弧，在弯管上开孔，如图3所示，第二小喷头2-2与管截面竖向中心线夹角为15度；向心喷头1上第二小喷头2-2沿圆弧向心布置，相邻的第二小喷头2-2的长向中心线平面投影的夹角为2.5度。

向心喷头1及偏心喷头7采用直线式喷射方式，向心喷头1及偏心喷头7所安装的圆管的圆弧半径160mm，通过向心喷头1及偏心喷头7的空间组合布局，让每个向心喷头1及偏心喷头7喷到梁面经扩展后，实现润湿全覆盖；梁体喷淋需要梁体覆盖全面，不留死角，合适的效果是，每个向心喷头1上第二小喷头2-2及偏心喷头7上第一小喷头2-1喷出的水柱与梁体扩展后相交。

向心喷头1及偏心喷头7与预制梁的左右和上下位置关系是给定的，圆管的直径为320mm，上部的向心喷头1第一象限点距梁翼缘下表面的竖直距离H约为1.0m，上部偏心喷头7第一象限点距离梁腹板外侧面的水平距离：L为0.5m。由于每个向心喷头1及偏心喷头7喷到梁面经扩展后宽度的和，或根据需要喷淋面积，求第一小喷头2-1及第二小喷头2-2的数量，根据工艺布置要求和使用效果要求，偏心喷头7上第一小喷头2-1长向中心线与圆弧管纵向对称平面夹角θ₁为15度；

向心喷头1上第二小喷头2-2长向中心线与圆弧管纵向对称平面夹角θ₂为15度；总结出喷淋横截面面积的计算公式近似为：

利用喷淋横截面面积计算公式，计算喷淋横截面面积，调整对应参数，s为喷淋横截面面积，水泵压力为公斤，向心喷头1上第二小喷头2-2出水口孔径1.0mm，偏心喷头7上第一小喷头2-1的出水口孔径1.0mm，下部喷头最上端的第一组向心喷头1距梁底面的竖向距离为h，下部喷头最上第一组偏心喷头7距梁底平面外边线的距离为z。顶部展臂3的出水口孔径1.0mm的第二小喷头2-2数:n；底部展臂6出水口孔径1.0mm的第一小喷头2-1数:m；考虑喷淋时间，偏心喷头7上第一小喷头2-1长向中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角，容许偏差为±2度；向心喷头1上第二小喷头2-2长向中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角，容许偏差为±2度。

当向心喷头1上第二小喷头2-2孔位夹角为2.5度时，偏心喷头7上单面第一小喷头2-1孔位夹角为2.5度时，α为偏心喷头7上第一小喷头2-1安装孔位与偏心点连线的夹角，α＝1；β为向心喷头1上第二小喷头2-2长轴中心线夹角，β＝2.5。

10为单个第一小喷头2-1及第二小喷头2-2在给定水压下，及离壁面给定距离下的扩展宽度，单位为cm；每个第一小喷头2-1及第二小喷头2-2喷出的水柱在梁体上会扩展，在合适的距离范围内给定水泵压力下，扩展宽度约为10cm；

为水泵压力形成的放大系数，本发明中，喷淋车5内部水泵压力给定范围为2.9公斤～3.5公斤，水泵压力过大会造成水浪费且不必要。

第一小喷头2-1及第二小喷头2-2出水孔径为1mm，喷出的为水柱，水柱喷射到壁面，主要沿喷射方向扩展，即沿梁宽及梁长方向；

因是沿梁长移动喷淋，能否覆盖全，主要在于水柱沿梁宽方向的扩展。

两排喷头有夹角一是为喷射梁端面，二是为工艺布置。

为偏心喷头7上最上端第一小喷头2-1喷射方向与水平面的夹角；

为偏心喷头7不考虑其他影响系数时，其上第一小喷头2-1向梁底面喷淋时组合喷淋宽度；

为向心喷头不考虑其他影响系数时，其上第二小喷头2-2向梁腹板外侧面喷淋时组合喷淋宽度；1.3为喷射水平分量顺梁腹板外侧面扩展系数；

为向心喷头不考虑其他影响系数时，其上第一小喷头2-1向梁翼缘下表面喷淋时组合喷淋宽度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置，其特征在于，该预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置设置有喷淋车（5），所述喷淋车（5）的上端安装有竖向伸缩杆（4），所述竖向伸缩杆（4）的顶部安装有与梁体横断面平行且水平设置的顶部展臂（3），每个顶部展臂（3）的端部均安装有若干向心喷头（1）；所述喷淋车（5）底部左右两侧对称安装有底部展臂（6），每个底部展臂（6）端部安装有多个偏心喷头（7）；所述顶部展臂（3）相对于所述竖向伸缩杆（4）对称设置；

偏心喷头（7）的喷水管道采用圆管，该圆管折弯成四分之一圆弧，并在弯管上开设与偏心喷头（7）相匹配的安装孔，安装孔间错分布，两个相邻安装孔的中心线平面投影的夹角为2.5度，垂直孔面的中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角；偏心喷头（7）上设置有若干第一小喷头（2-1），所述第一小喷头（2-1）沿圆弧偏心布置并通过螺纹安装在弯管上；第一小喷头（2-1）长度方向中心线与安装孔位及偏心点的连线的平面投影一致；

向心喷头（1）的喷水管道采用圆管，该圆管折弯成半圆弧，并在弯管上开设与向心喷头（1）相匹配的安装孔，安装孔间错分布，垂直孔面的中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角；向心喷头（1）上设置有若干第二小喷头（2-2），所述第二小喷头（2-2）沿圆弧向心布置并通过螺纹安装在弯管上，相邻两个第二小喷头（2-2）中心线平面投影的夹角为2.5度；

根据向心喷头（1）及偏心喷头（7）喷到梁面经扩展后宽度的和计算出喷淋横截面面积，计算公式为：

其中，s为喷淋横截面面积，h为下部喷头最上端的第一组向心喷头（1）距梁底面的竖向距离，z为下部喷头最上第一组偏心喷头（7）距梁底平面外边线的距离；10为第一小喷头（2-1）和第二小喷头（2-2）在给定水压下，离壁面给定距离下的扩展宽度，单位为cm；

为水泵压力形成的放大系数；

为偏心喷头（7）上第一小喷头（2-1）喷射方向与水平面的夹角；

m为底部展臂（6）出水口孔径1.0mm的第一小喷头（2-1）数；

n为顶部展臂（3）的出水口孔径1.0mm的第二小喷头（2-2）数；

α为偏心喷头（ 7） 上第一小喷头( 2-1) 安装孔位与偏心点连线的夹角；

β为向心喷头( 1) 上第二小喷头( 2-2) 长轴中心线夹角；

偏心喷头（7）上设置的第一小喷头（2-1）长向中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角，偏差为

；向心喷头（1）上设置的第二小喷头（2-2）长向中心线与圆弧管纵向对称平面呈15度夹角，偏差为±2度；

通过向心喷头（1）及偏心喷头（7）的空间组合布局，让每个向心喷头（1）及偏心喷头（7）喷到梁面经扩展后，实现润湿全覆盖；每个向心喷头（1）上第二小喷头（2-2）及偏心喷头（7）上第一小喷头（2-1）喷出的水柱与梁体扩展后相交。

2.根据权利要求1所述的预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置，其特征在于，所述顶部展臂（3）的末端通过第二双头内丝接头（8-2）安装有向心喷头（1），所述底部展臂（6）的末端通过第一双头内丝接头（8-1）安装有偏心喷头（7）；

所述第一小喷头（2-1）和第二小喷头（2-2）均采用带螺纹的铜喷头，铜喷头的横截面为圆形结构，铜喷头的直径不超过6mm，铜喷头的出水孔径为1mm。

3.根据权利要求1所述的预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置，其特征在于，所述喷水管道采用内径为19mm-22mm的圆管，所述圆管采用铝合金管或紫铜管，所述圆管的壁厚为1.2mm-2.0mm。

4.根据权利要求3所述的预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置，其特征在于，所述圆管折弯成圆弧的直径为320mm。

5.根据权利要求1所述的预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置，其特征在于，所述喷淋车（5）内部的水箱通过管道分别与顶部展臂（3）和底部展臂（6）相连通。

6.根据权利要求1所述的预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置，其特征在于，所述向心喷头（1）及偏心喷头（7）采用直线式喷射方式，向心喷头（1）及偏心喷头（7）所安装的圆管的圆弧半径160mm。

7.一种根据权利要求1-6任意一项所述预制箱梁养护用一体化分布式喷淋装置在高速公路、高速铁路预制梁喷淋中的应用。

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