CN205638480U - 一种提高混凝土喷射质量的喷头装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种提高混凝土喷射质量的喷头装置，包括：喷头本体，所述喷头本体设有喷头扩大部以及设在所述喷头扩大部前端的喷头帽，所述喷头帽上设有多个空气孔和多个混凝土孔，且所述空气孔位于所述混凝土孔的外围；所述喷头扩大部具有两层不连通的空腔，其中：第一层空腔为高压空气输送空腔，所述高压空气输送空腔与高压空气输送管连通以输入高压空气，该空腔端部与所述空气孔连通用以喷射高压空气；第二层空腔为混凝土输送空腔，所述混凝土输送空腔与混凝土输送管连通以输入混凝土，该空腔端部与所述混凝土孔连通用以喷射混凝土。本实用新型有效减少混凝土喷射回弹和飞溅，从而达到提高混凝土喷射质量目的。

Description

一种提高混凝土喷射质量的喷头装置

技术领域

本实用新型涉及一种地下建筑工程技术领域中的喷头装置，具体地，涉及一种提高混凝土喷射质量的喷头装置。

背景技术

矿山法有着施工效率高和经济性强的特点，是地下隧道的主要施工方式之一。该工法需要先将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌，当地层松软时，则可采用简便机械手具进行，并根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护。在进行初次支护和二次衬砌时，需要向隧道侧壁喷射混凝土，有助于封闭围岩、防止围岩的松弛和风化、与拱架及锚杆形成联合支护体系。现有喷射混凝土的喷头为简单的空心圆管，该喷头具有喷射作用面小、飞溅损失大以及在接触隧道侧壁后的回弹率高的缺点，易导致隧道内粉尘含量上升并降低喷射混凝土的均匀性，从而引发环境污染，降低资源利用率和施工质量。因此，如何提高混凝土喷射的整体施工质量是喷射混凝土施工中的难点之一。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利号为CN201320824024.X，专利公开号为：CN203603933U，专利名称为：一种降低喷砼回弹率的喷头，该专利自述为：“包括喷头本体和与其尾部相连接的输料软管，所述喷头本体为中空管状结构，在所述输料软管上设置有橄榄球形的物料混合部，其短轴长度大于所述输料软管的直径；在所述物料混合部的前端设置有速凝剂添加管，所述速凝剂添加管的轴线与所述喷头本体的轴线之间的夹角为锐角；所述喷头本体为从尾部到前端直径逐渐增大的圆柱体，所述喷头本体尾部的直径与所述输料软管的直径相适应，在所述喷头本体的前端固定有喷头盖，所述喷头盖为与所述喷头本体的最前端的横截面直径相适应的圆形板状结构，所述喷头盖上设置有喷孔。”

上述专利中所述降低喷砼回弹率的喷头装置在工程实际使用过程中施工人员需要根据喷头与喷射工作面角度，调整喷头喷射方向与工作面垂直，工作难度大；该专利采用速凝剂流动方向与混凝土流动方向成钝角的设计，易引起速凝剂难以流入混凝土管道以及混凝土涌入速凝剂添加管造成堵管等问题。因此，该专利所述降低喷砼回弹率的喷头装置未能有效降低喷砼回弹率，且存在施工难度较大、可靠性低以及存在堵管隐患等缺点。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型目的是提供一种提高混凝土喷射质量的喷头装置，有效减少混凝土喷射回弹和飞溅，从而达到提高混凝土喷射质量目的。

本实用新型提供一种提高混凝土喷射质量的喷头装置，包括：喷头本体，所述喷头本体设有喷头扩大部，在所述喷头扩大部前端设有喷头帽，所述喷头帽上设有多个空气孔和多个混凝土孔，所述空气孔位于所述混凝土孔的外围，在喷头帽上形成一个喷射面；所述喷头扩大部具有两层不连通的空腔，其中：

第一层空腔为高压空气输送空腔，所述高压空气输送空腔与高压空气输送管连通以输入高压空气，该空腔端部与所述空气孔连通用以喷射高压空气；

第二层空腔为混凝土输送空腔，所述混凝土输送空腔与混凝土输送管连通以输入混凝土，该空腔端部与所述混凝土孔连通用以喷射混凝土。

优选地，所述混凝土输送管上设有速凝剂输入口用以输入速凝剂，所述速凝剂和所述混凝土混合均匀，然后输入所述混凝土输送空腔。

更优选地，所述速凝剂输入口通过一速凝剂管接头连接速凝剂输送管，所述速凝剂输送管将速凝剂输送至混凝土输送管，与混凝土混合。更进一步的，所述速凝剂管接头为多根圆管，多根圆管等角度均匀垂直焊接于所述混凝土输送管外表面上，与所述混凝土输送管贯通，从而解决速凝剂难以流入混凝土输送管以及混凝土涌入速凝剂输送管造成堵管等问题。

优选地，所述混凝土输送管为一根直管，直管中部有多个速凝剂输入口，所述直管一端连接所述喷头扩大部并与所述混凝土输送空腔相通。更进一步的，多个所述速凝剂输入口位于直管的同一圆截面且等间距分布。

优选地，所述高压空气输送空腔通过一高压气体管接头连接高压空气输送管，高压气体管接头为一圆管，该圆管一端连接高压空气输送管，另一端焊接于所述喷头扩大部，与高压空气输送空腔贯通。

优选地，所述喷头扩大部为一个外形以圆弧面形式延展的双空心半椭球体，喷头扩大部设置内外两个封闭壳，形成所述的两层不连通的空腔。更进一步的，所述双空心半椭球体，其小头端外径等于混凝土输送管内径并与混凝土输送管连接，大头端最大处的直径等于喷头帽直径并与喷头帽连接。

优选地，所述喷头帽为一个内外圈具有不同孔径的椭圆形钢板，外圈小孔为空气孔用于喷射高压空气流体；内圈大孔为混凝土孔用于喷射高压混凝土流体，并且混凝土孔延伸出一段导流管。

优选地，所述喷头装置进一步设有连接件，用于工作时与外围的喷射混凝土机械手大小臂相连，更进一步的，所述连接件可以为衬套，所述衬套设置于混凝土输送管的一端，所述衬套是由两个相同的耳状双孔钢板焊接而成。

本实用新型的工作原理为：

未添加速凝剂的高压混凝土泵送至混凝土输送管；速凝剂通过速凝剂输送管和速凝剂管接头，泵送至混凝土输送管，速凝剂和高压混凝土混合均匀，形成喷射混凝土；喷射混凝土沿着混凝土输送管泵入喷头扩大部的第二层空腔即混凝土输送空腔，最后通过设在喷头帽上的混凝土孔及其导流管喷出；高压空气通过高压空气输送管和高压空气管接头进入喷头扩大部的第一层空腔即高压空气输送空腔，最后通过设在喷头帽上的空气孔喷出，在喷射混凝土外围形成高压空气帷幕，降低喷射混凝土在空气中的扩散。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型通过设置上述结构的高压空气输送空腔和混凝土输送空腔，空气孔位于混凝土孔的外围一周，在喷射出的混凝土外围形成空气帷幕，减小混凝土喷出后在空气中扩散的趋势，进一步减少喷射混凝土回弹，提高喷射混凝土施工质量。进一步的，在部分实施例中采取喷射高压空气和在混凝土喷孔外增加导流管措施，可以进一步提升上述效果。

本实用新型部分实施例中，通过衬套与外围的喷射混凝土机械手大小臂连接，并改点喷为面喷技术措施，有效减小施工工人在喷射混凝土时工作强度和工作难度，从而大幅度提高施工效率和施工质量，同时操作方便；

本实用新型部分实施例中，四根速凝剂输送管轴线与混凝土输送钢管轴线垂直，能保证速凝剂与混凝土混合均匀，并且可靠性高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一较优实施例中的喷头装置总成剖面图；

图2为本实用新型另一较优实施例中的喷头装置总成剖面图；

图3为本实用新型一较优实施例中的喷头装置的喷头帽示意图；

图4为本实用新型一较优实施例中的喷头装置工作原理示意图；

图中：1为衬套、2为速凝剂管接头、3为速凝剂输送管、4为混凝土输送钢管、5为混凝土输送软管、6为高压空气输送管接头、7为高压空气输送管、8为喷头扩大部、801为高压空气输送空腔、802为混凝土输送空腔、9为空气孔、10为混凝土孔、11为喷头帽、12为隧道墙壁、13为喷射混凝土机械手大小臂。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，为本实用新型一优选实施例的喷头装置结构示意图，该实施例中的提高混凝土喷射质量的喷头装置，包括：喷头本体，所述喷头本体设有喷头扩大部8，在所述喷头扩大部8前端设有喷头帽11，所述喷头帽11上设有多个空气孔9和多个混凝土孔10，所述空气孔9位于所述混凝土孔10的外围，在喷头帽11上形成一个喷射面；所述喷头扩大部8具有两层不连通的空腔，其中：

第一层空腔为高压空气输送空腔801，所述高压空气输送空腔801与高压空气输送管连通以输入高压空气，该空腔端部与所述空气孔9连通用以喷射高压空气；

第二层空腔为混凝土输送空腔802，所述混凝土输送空腔与混凝土输送管连通以输入混凝土，该空腔端部与所述混凝土孔10连通用以喷射混凝土。

混凝土(或速凝剂与混凝土混合物)沿着混凝土输送管泵入喷头扩大部8的第二层空腔即混凝土输送空腔802，设在喷头帽11上的混凝土孔10；高压空气通过高压空气输送管和高压空气管接头进入喷头扩大部8的第一层空腔即高压空气输送空腔801，通过设在喷头帽11上的空气孔9喷出，在喷射混凝土外围形成高压空气帷幕，降低喷射混凝土在空气中的扩散。

本实用新型上述喷头装置通过设置上述结构的高压空气输送空腔和混凝土输送空腔，空气孔位于混凝土孔的外围一周，在喷射出的混凝土外围形成空气帷幕，减小混凝土喷出后在空气中扩散的趋势，进一步减少喷射混凝土回弹，提高喷射混凝土施工质量。

进一步的，如图2所示，作为一个优选实施方式，还包括速凝剂输送部件(速凝剂管接头、3为速凝剂输送管)；所述混凝土输送管可以是混凝土输送钢管4，也可以是混凝土输送钢管4进一步连接混凝土输送软管5，混凝土输送钢管4连接喷头扩大部8；混凝土输送钢管4上设有速凝剂输入口用以输入速凝剂，所述速凝剂和所述混凝土混合均匀，然后输入所述混凝土输送空腔802。

更优选地，所述速凝剂输入口通过一速凝剂管接头2连接速凝剂输送管3(在部分实施例中为混凝土输送软管)，所述速凝剂管接头2为四根圆管，四根圆管等角度均匀垂直焊接于所述混凝土输送钢管4外表面上，与所述混凝土输送钢管4贯通。

更优选地，所述混凝土输送管(混凝土输送钢管4)为一根直管，直管中部有四个速凝剂输入口，四个所述速凝剂输入口位于直管的同一圆截面且等间距分布；所述直管一端连接所述喷头扩大部8并与所述混凝土输送空腔802相通，另一端可以连接混凝土输送软管5。

更优选地，所述高压空气输送空腔801通过一高压气体管接头6连接高压空气输送管7，高压气体管接头6为一根圆管，该圆管一端连接高压空气输送管7，另一端焊接在所述喷头扩大部8上，与高压空气输送空腔801贯通。

未添加速凝剂的高压混凝土通过混凝土输送软管5泵送至混凝土输送钢管4；速凝剂通过四根速凝剂输送管3和速凝剂管接头2，泵送至混凝土输送钢管4，速凝剂和混凝土混合均匀，形成均匀喷射混凝土；喷射混凝土沿着混凝土输送钢管4泵入喷头扩大部8内空壳，最后通过混凝土孔10及其导流管喷出；高压空气通过高压空软管7和高压气体管接头6进入喷头扩大部8外空壳，最后通过空气孔9喷出，在喷射出的混凝土外围形成空气帷幕，减小混凝土在喷出后在空气中扩散的趋势。

进一步的，如图2、4所示，作为另一个优选实施方式，提高混凝土喷射质量的喷头装置，还包括用于与外围设备连接的部件，比如衬套1，可以用于与机械移动手连接。所述衬套1焊接于混凝土输送钢管4的一端；所述混凝土输送钢管4焊接于喷头扩大部8小头端及连接混凝土输送软管5；所述速凝剂管接头2焊接于混凝土输送钢管4中部；所述喷头扩大部8小头端焊接于混凝土输送钢管4尾部，其大头端连接喷头帽11；所述喷头帽11焊接于喷头扩大部8大头端。

在本实用新型部分实施例中，所述衬套1由两个相同的耳状双孔钢板焊接而成，并且两耳状钢板平行，在一实施例中：两耳状钢板垂直距离400mm，衬套1可以采用Q235钢。

在本实用新型部分实施例中，所述速凝剂管接头2为四根圆钢管，其长度为200mm，直径为8mm，等角度均匀垂直焊接于所述混凝土输送钢管4外表面上，与所述混凝土输送钢管4贯通；在一实施例中：所述速凝剂管接头2可以采用Q235钢，其直径为8mm，壁厚2.75mm。

在本实用新型部分实施例中，所述速凝剂输送管3为四根橡胶软管，通过速凝剂管接头，泵送速凝剂至混凝土输送钢管，与混凝土混合，直径等于速凝剂钢管直径；在一实施例中：所述速凝剂输软管3采用橡胶软管，直径为8mm。

在本实用新型部分实施例中，所述混凝土输送钢管4为一根直钢管，其长度为1.6m，直径为65mm,钢管中部有四个直径为8mm的圆孔，四个圆孔于同一圆截面且等间距分布；在一实施例中：所述混凝土输送钢管4采用Q235钢，其外径为65mm，壁厚3.75mm。

在本实用新型部分实施例中，所述混凝土输送软管5为一根橡胶软管，泵送混凝土至混凝土输送钢管，管道内层铺设钢丝，直径等于混凝土输送钢管直径；在一实施例中：所述混凝土输送软管5采用橡胶软管，直径为65mm。

在本实用新型部分实施例中，所述高压空气输送管接头6为一根圆钢管，长度为160mm，直径为6mm，一端连接高压空气输送管7，另一端焊接在所述喷头扩大部8上，并与所述喷头扩大部8外空壳贯通；在一实施例中：所述高压空气输送管接头6采用Q235钢，其外径为6mm，壁厚2mm。

在本实用新型部分实施例中，所述高压空气输送管7为一根橡胶软管，泵送高压空气，直径等于高压气体管接头6直径；在一实施例中：所述高压空气输送管7采用橡胶软管，直径为6mm。

在本实用新型部分实施例中，所述喷头扩大部8为一个外形以圆弧形式延展的双空心半椭球体，其小头端直径等于混凝土输送钢管4直径，其大头端断面和喷头帽11相同；喷头扩大头8内部有两个封闭空壳，形成所述的两层不连通的空腔；高压空气通过外空壳即高压空气输送空腔801喷出，高压混凝土通过内空壳即混凝土输送空腔801喷出；在一实施例中：所述喷头扩大部8采用Q235钢，其小头端外径为65mm，壁厚均为3.75mm。

如图3所示，在本实用新型部分实施例中，所述喷头帽11为一个内外圈不同孔径的椭圆钢板，其外圈空气孔9喷射高压空气；内圈混凝土孔10喷射混凝土，并且延伸一段作为导流管；在一实施例中：所述喷头帽11采用Q235钢，长轴长180mm，短轴长110mm，导流管延伸长度可以是20mm。

基于上述结构：未添加速凝剂的高压混凝土泵送至混凝土输送管；速凝剂通过速凝剂输送管和速凝剂管接头，泵送至混凝土输送管，速凝剂和高压混凝土混合均匀，形成喷射混凝土；喷射混凝土沿着混凝土输送管泵入喷头扩大部的第二层空腔即混凝土输送空腔，最后通过设在喷头帽上的混凝土孔及其导流管喷出；高压空气通过高压空气输送管和高压空气管接头进入喷头扩大部的第一层空腔即高压空气输送空腔，最后通过设在喷头帽上的空气孔喷出，在喷射混凝土外围形成高压空气帷幕，降低喷射混凝土在空气中的扩散。

综上可见，本实用新型的装置和工作原理清晰、操作方便、可靠性高，通过连接件(比如衬套)与外围的喷射混凝土机械手大小臂连接进行施工，改点喷为面喷、喷射高压空气和在混凝土喷孔外增加导流管技术措施，能有效减少混凝土喷射回弹和提高喷射混凝土质量，从而大幅度提高施工质量。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (10)

1.一种提高混凝土喷射质量的喷头装置，包括：喷头本体，所述喷头本体设有喷头扩大部，在所述喷头扩大部前端设有喷头帽，其特征在于：所述喷头帽上设有多个空气孔和多个混凝土孔，且所述空气孔位于所述混凝土孔的外围，在喷头帽上形成一个喷射面；所述喷头扩大部具有两层不连通的空腔，其中：

第一层空腔为高压空气输送空腔，所述高压空气输送空腔与高压空气输送管连通以输入高压空气，该空腔端部与所述空气孔连通用以喷射高压空气；

第二层空腔为混凝土输送空腔，所述混凝土输送空腔与混凝土输送管连通以输入混凝土，该空腔端部与所述混凝土孔连通用以喷射混凝土。

2.根据权利要求1所述的提高混凝土喷射质量的喷头装置，其特征在于：所述混凝土输送管上设有速凝剂输入口用以输入速凝剂，所述速凝剂和所述混凝土混合均匀，然后输入所述混凝土输送空腔。

3.根据权利要求2所述的提高混凝土喷射质量的喷头装置，其特征在于：所述速凝剂输入口通过一速凝剂管接头连接速凝剂输送管，所述速凝剂管接头为多根圆管，多根圆管等角度均匀垂直焊接于所述混凝土输送管外表面上，与所述混凝土输送管贯通。

4.根据权利要求2所述的提高混凝土喷射质量的喷头装置，其特征在于：所述混凝土输送管为一根直管，直管中部有多个速凝剂输入口，所述直管一端连接所述喷头扩大部并与所述混凝土输送空腔相通。

5.根据权利要求4所述的提高混凝土喷射质量的喷头装置，其特征在于：多个所述速凝剂输入口位于直管的同一圆截面且等间距分布。

6.根据权利要求1所述的提高混凝土喷射质量的喷头装置，其特征在于：所述高压空气输送空腔通过一高压气体管接头连接高压空气输送管，高压气体管接头为一圆管，该圆管一端连接高压空气输送管，另一端焊接于所述喷头扩大部，与高压空气输送空腔贯通。

7.根据权利要求1所述的提高混凝土喷射质量的喷头装置，其特征在于：所述喷头扩大部为一个外形以圆弧面形式延展的双空心半椭球体，喷头扩大部设置内外两个封闭壳，形成所述的两层不连通的空腔。

8.根据权利要求7所述的提高混凝土喷射质量的喷头装置，其特征在于：所述双空心半椭球体，其小头端外径等于混凝土输送管内径并与混凝土输送管连接，大头端最大处的直径等于喷头帽直径并与喷头帽连接。

9.根据权利要求1所述的提高混凝土喷射质量的喷头装置，其特征在于：所述喷头帽为一个内外圈具有不同孔径的椭圆形钢板，外圈小孔为空气孔用于喷射高压空气流体；内圈大孔为混凝土孔用于喷射高压混凝土流体，并且混凝土孔延伸出一段导流管。

10.根据权利要求1-7任一项所述的提高混凝土喷射质量的喷头装置，其特征在于：所述喷头装置进一步设有连接件，用于工作时与外围的喷射混凝土机械手大小臂相连。