CN115091585B - 一种纤维定向导向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维定向导向装置，包括混凝土供给车、输送管、输送叶片和导向叶片；所述混凝土供给车的出料口经管道与输送管的进料口连通，输送管的出口设置有排料管，所述输送叶片靠近进料口设置，所述导向叶片靠近排料管设置，所述导向叶片内设置有多个交叉布置的隔板，相邻隔板之间和隔板与输送管内壁之间分别形成中导向通道和边缘导向通道，本发明通过在输送管内布置输送叶片来提高混凝土的动力，避免纤维在导向通道内堵塞，利用导向叶片的结构对纤维的姿态进行调整，使其尽可能的沿流体流速方向分布，并定向的向模板内浇筑，使纤维沿梁受弯底面分布，增大纤维在梁纵向分布的纤维数量，提升纤维的增强与增韧效率。

Description

一种纤维定向导向装置

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种纤维定向导向装置。

背景技术

超高性能混凝土，简称UHPC，UHPC与普通混凝土或高性能混凝土不同的方面包括：不使用粗骨料，必须使用硅灰和纤维(钢纤维或复合有机纤维)，水泥用量较大，水胶比很低，UHPC堪称耐久性最好的工程材料，适当配筋的UHPC力学性能接近钢结构，同时UHPC具有优良的耐磨、抗爆性能，适合用于大跨径桥梁以及高磨蚀、高腐蚀环境。

一般来说，纤维在混凝土中是乱向分布的，理论上来说，纤维在三维坐标方向上分布的数量基本是均等的。而对于梁式构件来说，那些垂直于梁受弯底面上的纤维就起不到增强与增韧的作用。因此，如果有一些有效的方法来增大纤维在梁纵向分布的纤维数量，将会很大程度上提升纤维的增强与增韧效率。

现有的纤维定向分布的装置有很多种，如：利用电磁力让纤维定向分布，利用不同浇筑方式让纤维定向分布，利用L型导槽改变浆体流向让纤维定向分布等。研究表明，这些装置都能在一定程度上改变纤维的分布方向，进而提升纤维的利用效率，但是也存在如价格昂贵，不利于大规模推广应用或者导向纤维效率不高等问题，基于此，研究一种纤维定向导向装置仍然是必要的。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种纤维定向导向装置，有效的解决了现有的纤维定向分布结构造价高，导向纤维效率低的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种纤维定向导向装置，包括混凝土供给车、输送管、输送叶片和导向叶片；所述混凝土供给车的出料口经管道与输送管的进料口连通，输送管的出口设置有排料管，所述输送叶片靠近进料口设置，所述导向叶片靠近排料管设置，所述导向叶片内设置有多个交叉布置的隔板，中部的隔板之间形成中导向通道，边缘的隔板与输送管内壁之间边缘导向通道。

进一步的，所述中导向通道的截面为正方形，其包括主隔板和分隔板，所述主隔板平行设置，分隔板垂直连接在主隔板之间。

进一步的，所述输送叶片固定在转轴上，转轴转动设置在输送管的侧壁上，并与外侧的驱动电机传动连接。

进一步的，所述转轴的内端套装有定位套，定位套的侧壁上均布有定位杆。

进一步的，所述中导向通道的截面为正方形，其包括主隔板和分隔板，所述主隔板平行设置，分隔板垂直连接在主隔板之间，所述转轴处于中导向通道的中心，定位杆的投影处于正方形的对角线上。

进一步的，所述导向叶片包括圆形隔板、内隔板和外隔板，所述圆形隔板内设置有十字状的内隔板，内隔板与圆形隔板之间形成多个中导向通道，所述外隔板均布在圆形隔板的外侧，圆形隔板、外隔板与输送管内壁之间形成多个边缘导向通道。

进一步的，所述输送叶片固定在转轴上，转轴转动设置在输送管的侧壁上，并与外侧的驱动电机传动连接，所述转轴的内端套装有定位套，定位套的侧壁上均布有定位杆，所述定位杆的投影分割中导向通道和部分或全部边缘导向通道。

进一步的，所述排料管为开口向下的弧形结构，所述输送叶片为犁桦式旋转叶片。

进一步的，所述导向叶片的末端距离排料管的转弯点距离小于纤维的最大长度。

进一步的，所述中导向通道的孔径为纤维最大长度的1.5-2.5倍。

上述技术方案的有益效果是：本发明主要针对超高性能混凝土内的纤维进行导向和引导，超高性能混凝土其水胶比交底，流动性差，本发明的目的在于在超高性能混凝土的内部添加纤维，并使纤维沿混凝土的流动方向分布，为实现此目的，在输送管内设置了输送叶片和导向叶片，输送叶片靠近进料口，其目的是为混凝土在输送管内流动提供动力，导向叶片有隔板组合而成，其内部存在中导向通道和边缘导向通道，混凝土携带这纤维通过该通道，纤维中存在两类，一类是会接触到隔板的，另一类直接进入到通道内，对于会接触到隔板一般为倾斜或者垂直与隔板的纤维，由于隔板的存在会降低混凝土的流速，而中部的流速大，当纤维触碰隔板后会被混凝土的流速调整方向使其沿混凝土流速方向分布，并跟随混凝土经过导向通道，而直接进入通道的纤维由于通道内的两侧流速慢，中部流速快，会给纤维一个偏心力迫使其调整方向（除非纤维刚好受力均匀，这种概率很小）。

同时本发明还设置了驱动输送叶片的转轴，并在转轴的内端布置有定位杆，定位杆为固定结构，定位杆的投影处于正方形的对角线上，输送叶片为混凝土提供动力，在进入导向叶片前预先为纤维进行一次姿态调整，减少垂直于流体方向的纤维数量，避免纤维以垂直与流体方向姿态进入导向通道，造成纤维堵塞在导向通道前和内部，提高纤维的导向效率。

由此，本发明通过在输送管内布置输送叶片来提高混凝土的动力，对于超高性能混凝土来说能提高其输送效率，提高纤维通过导向通道的动能，避免纤维在导向通道内堵塞，利用导向叶片的结构对纤维的姿态进行调整，使其尽可能的沿流体流速方向分布，并定向的向模板内浇筑，使纤维沿梁受弯底面分布，增大纤维在梁纵向分布的纤维数量，提升纤维的增强与增韧效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为输送管的内部结构视图；

图3为定位杆的结构视图。

图4为导向叶片的结构示意图；

图5为定位杆与导向叶片的对应关系图；

图6为转轴的结构示意图；

图7为图6的右视图；

图8为导向叶片与输送管的结构示意图；

图9为图8的左视图；

图10为导向叶片的另一种结构示意图；

图11为纤维导向的机理图。

附图标记：1为混凝土供给车，2为管道，3为输送管，4为输送叶片，5为导向叶片，51为主隔板，52为分隔板，53为中导向通道，54为边缘导向通道，55为圆形隔板，56为内隔板、57为外隔板、6为排料管，7为梁式构件模板，8为纤维，9为转轴，10为定位套，11为定位杆。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1，本实施例旨在提供一种纤维定向导向装置，主要针对于超高性能混凝土，针对其内部纤维分布杂乱，人们往往想让纤维沿梁纵向分布来提高纤维的增强与增韧效率，基于此目的，现有的技术往往采用电磁力和一些复杂的结构来实现，这种结构存在成本高、导向纤维效率低的问题，基于此，本实施例提供了一种纤维定向导向装置。

一般来说，纤维在混凝土中是乱向分布的，理论上来说，纤维在三维坐标方向上分布的数量基本是均等的。而对于梁式构件来说，那些垂直于梁受弯底面上的纤维就起不到增强与增韧的作用，如果有一些有效的方法来增大纤维在梁纵向分布的纤维数量，将会很大程度上提升纤维的增强与增韧效率。本实施例在混凝土泵送管出口处增加刀片式导向叶片，同时通过犁铧式旋转叶片促进新拌混凝土浆体流动，然后让纤维在导向叶片处发生方向改变，可让纤维最大限度的沿着梁式受弯构件纵向分布，以此来提高纤维的增韧效率，以达到节材环保的“双碳”效果。

具体结构如图1所示，一种纤维定向导向装置，包括混凝土供给车1、输送管3、输送叶片4和导向叶片5；本实施例中混凝土供给车1的出料口经管道2与输送管3的进料口连通，利用混凝土供给车1对超高性能混凝土进行预先搅拌混合，并泵送至输送管3内，输送管3的出口设置有排料管6，排料管6与梁式构件模板7的上部对应，在实施时可以在输送管3的底部设置移动轮，混凝土供给车1牵引输水管3的前端，移动式的进行排料。

本实施例将输送叶片4靠近进料口设置，导向叶片5靠近排料管6设置，导向叶片5内设置有多个交叉布置的隔板，相邻隔板之间和隔板与输送管内壁之间分别形成中导向通道53和边缘导向通道54，即中部的隔板之间形成中导向通道，边缘的隔板与输送管内壁之间边缘导向通道。

如图1-9中展示，中导向通道53的截面为正方形，其包括主隔板51和分隔板52，主隔板51平行设置，分隔板52垂直连接在主隔板51之间，具体的结构中排料管6为开口向下的弧形结构，输送叶片为犁桦式旋转叶片，导向叶片的末端距离排料管的转弯点距离小于纤维8的最大长度，导向通道的孔径为纤维8最大长度的1.5-2.5倍。

如图1和图4所示，其中D输送管口直径，d为导向通道宽度，a1为导向叶片长度，a2为导向叶片端部距离管口距离，为了防止流动的时候堵塞，d应为1.5-2.5倍的最大骨料粒径及纤维8最大长度，为了防止纤维8在叶片端部聚集结团，在管口内部加犁铧式旋转叶片，以便新拌混凝土浆体更顺利的流出，叶片沿导管方向的长度为纤维8长度的4倍，以便充分发挥叶片的附壁效应，使得纤维8尽量沿着导管纵向分布（若叶片过长，则混凝土流出效率降低，影响施工进度，若叶片长度过短，则不能充分发挥叶片的附壁效应），为了防止纤维8在流出后再次乱向分布，a2应≤1倍的纤维8长度。

本实施例提供了一种新型的纤维导向装置，因为超高性能混凝土浆体呈流态状，当把浆体通过输送管道来浇筑到施工部位时候，如果在输送管道内部增加一定高度的导向叶片改变纤维8的方向，能够改善纤维的分布状况，如图1中展示，新拌纤维混凝土在未经过纤维导向装置时是乱向分布的，而经过纤维导向装置后，经过叶片的干扰作用，纤维的方向逐渐与导向通道的方向平行，浇筑到梁式构件模板内的新拌混凝土纤维的方向与模板的纵向方向平行的比例也较多。

本实施例适用于含有硬质纤维（如钢纤维，玄武岩纤维等）的普通混凝土及超高性能混凝土（UHPC），纤维8在进入导向通道前具有多中姿态，在进入导向通道时存在与隔板接触的一类纤维和不与隔板接触边直接进入导向通道的二类纤维，对于一类纤维，如图11中展示，通过流体实验机理分析可以看出，纤维经过隔板的干扰作用（附壁效应）后，其方向与导管的纵向方向逐渐平行，隔板可以让本来乱向分布的硬质纤维的运动方式发生改变，混凝土在靠近隔板的位置流速慢，而导向通道中部的流速快，由于隔板的碰撞会使纤维的端部调整，并跟随流体流速方向通过导向通道，而对于大部分的二类纤维其为倾斜方向进入导向通道，在进入导向通道后由于中部流速快，两侧流速慢，很快的会被调整方向，并跟随混凝土流向通过的导向通道。

本实施例中利用输送叶轮对超高性能混凝土增加动力，提高流体的流速，以便于携带纤维向前输送，并为纤维的导向提供动能，而导向叶片利用侧壁来对限位进行碰撞调向，同时在导向通道内形成中部流速快，而边缘流速慢的导向通道，使限位在导向通道内进行姿态调整，使多数纤维尽可能的沿流体流速方向分布，并定向的向模板内浇筑，使纤维沿梁受弯底面分布，增大纤维在梁纵向分布的纤维数量，提升纤维的增强与增韧效率。

实施例2，本实施例进一步对输送叶片的安装结构进一步说明。

本实施例中如图2-7中展示，输送叶片4固定在转轴9上，转轴9转动设置在输送管3的侧壁上，并与外侧的驱动电机传动连接，转轴9的内端套装有定位套10，定位套10的侧壁上均布有定位杆11，本实施例中利用定位套和定位杆在转轴的悬端施加定位结构，保证了输送叶片的结构稳定性。

本实施例如图5中展示，中导向通道53的截面为正方形，其包括主隔板51和分隔板52，主隔板51平行设置，分隔板52垂直连接在主隔板51之间，转轴9处于中导向通道53的中心，定位杆11的投影处于正方形的对角线上，本实施例中具有两层调向结构，即位于前端较薄的定位杆层和位于后端具有一定深度的导向叶片，利用定位杆进行预调整，为导向叶片进一步导向提供较好的基础。

本实施例设置了驱动输送叶片的转轴，并在转轴的内端布置有定位杆，定位杆不仅能够定位和稳固转轴悬端，同时定位杆的投影处于正方形的对角线上，输送叶片为混凝土提供动力，在进入导向叶片前预先为纤维进行一次姿态调整，减少垂直于流体方向的纤维数量，避免纤维以垂直与流体方向姿态进入导向通道，造成纤维堵塞在导向通道前和内部，提高纤维的导向效率。

实施例3，本实施例进一步对导向叶片的另一种结构进一步说明。

本实施例中如图10中展示，导向叶片5包括圆形隔板55、内隔板56和外隔板57，圆形隔板55内设置有十字状的内隔板56，内隔板56与圆形隔板55之间形成多个中导向通道，外隔板57均布在圆形隔板的外侧，圆形隔板、外隔板与输送管内壁之间形成多个边缘导向通道。

本实施例中在输送叶片固定在转轴9上，转轴9转动设置在输送管3的侧壁上，并与外侧的驱动电机传动连接，转轴9的内端套装有定位套10，定位套10的侧壁上均布有定位杆11，定位杆11的投影分割中导向通道和部分或全部边缘导向通道。

本实施例中重点在于在导向叶片的前侧设置有对应导向通道中部区域的定位杆，利用定位杆对纤维的朝向进行一次调整，来降低纤维以垂直姿态进入导向通道，造成导向通道堵塞。

Claims (6)

1.一种纤维定向导向装置，其特征在于，包括输送管、输送叶片和导向叶片；所述输送管的两端分别设置有进料管和排料管，所述输送叶片靠近进料管设置，所述导向叶片靠近排料管设置，所述导向叶片内设置有多个交叉布置的隔板，中部的隔板之间形成中导向通道，边缘的隔板与输送管内壁之间形成边缘导向通道；所述中导向通道的截面为正方形，其包括主隔板和分隔板，所述主隔板平行设置，分隔板垂直连接在主隔板之间；所述输送叶片固定在转轴上，转轴转动设置在输送管的侧壁上，并与外侧的驱动电机传动连接；所述转轴的内端套装有定位套，定位套的侧壁上均布有定位杆；所述转轴处于中导向通道的中心，定位杆的投影处于正方形的对角线上。

2.根据权利要求1所述的纤维定向导向装置，其特征在于：所述导向叶片包括圆形隔板、内隔板和外隔板，所述圆形隔板内设置有十字状的内隔板，内隔板与圆形隔板之间形成多个中导向通道，所述外隔板均布在圆形隔板的外侧，圆形隔板、外隔板与输送管内壁之间形成多个边缘导向通道。

3.根据权利要求2所述的纤维定向导向装置，其特征在于：所述输送叶片固定在转轴上，转轴转动设置在输送管的侧壁上，并与外侧的驱动电机传动连接，所述转轴的内端套装有定位套，定位套的侧壁上均布有定位杆，所述定位杆的投影分割中导向通道和部分或全部边缘导向通道。

4.根据权利要求1所述的纤维定向导向装置，其特征在于：所述排料管为开口向下的弧形结构，所述输送叶片为犁桦式旋转叶片。

5.根据权利要求4所述的纤维定向导向装置，其特征在于：所述导向叶片的末端距离排料管的转弯点距离小于纤维的最大长度。

6.根据权利要求1所述的纤维定向导向装置，其特征在于：所述中导向通道的孔径为纤维最大长度的1.5-2.5倍。