磨料射流快速公路切割机 【技术领域】
本发明涉及一种快速修复公路的专用切割设备，尤其是一种磨料射流快速公路切割机。
技术背景
目前修复公路的专用切割设备主要有空压机汽锤、金刚石刀锯或挖掘机等传统设备。空压机汽锤是由空气压缩机提供动力源，由气路将压缩空气输送至手持式冲击动力工具，工作时，由人工手持，指向待破碎区域，汽锤对公路表面进行锤击，具有移动方便、劳动强度大、噪音高等特点。金刚石刀锯是一种公路剪切设备，由电机带动减速器，再将动力传递到圆形金刚石锯片上，锯片与路面接触部位设有水冷系统，用于降低刀锯的温度，整个系统固定在一个可以移动的小车上，工作时，由人工推动小车行走并控制进给速度，该设备具有移动灵活、体积小等特点，但金刚石锯片在切割时噪音高、磨损严重且切割厚度有限(一般只有30毫米)。挖掘机也可以用于对公路路面的切割破碎，其主要原理是将挖掘机的铲料斗换成空压机冲击头，由空气压缩机驱动，类似于空压机汽锤，具有成本高、速度慢等缺陷。磨料水射流切割破碎机械曾经应用于混凝土打毛等方面，但尚未有用于快速切割公路的报道。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种成本低、速度快、移动方便，可以用于公路损伤的快速修复以及建筑物安全拆除等方面的专用切割设备。
本发明磨料射流快速公路切割机由以下几部分组成：均浆电机2、均浆器(搅拌机)3、磨料浆体管缠绕轮4、高压水管缠绕轮5、灌浆泵6、控制仪表盘7、高压泵组9、水箱10、磨料浆液箱11、磨料水射流切割喷头。
以上所有部件可以安装在一移动拖车1上，移动拖车1上并设有拖车拉扣8。移动拖车1是高压泵组、灌浆泵、水箱等部件的固定装置，主体结构类似一四轮平板车，在前部留有牵引孔，与拖车拉扣8相连，可以通过拖车拉扣8与其他机动车辆连接，便于移动。
高压泵组9及灌浆泵6和均浆器(搅拌机)3电机均可由电机或柴油机驱动(柴油机驱动适合于野外作业)，控制电路部分电源可以由蓄电池供电。
高压泵组9可以采用拄塞泵等形式，要求供液压力不低于40MPa，流量大于15升/分，以保证一定的切割深度和切割速度。高压泵组9的出口设有压力表，内部装有压力传感器，用于直接观察清水的出口压力和提取压力信号，排液口与高压胶管相连，高压胶管的末端直接与喷头连接，因施工距离的远近，可达几米到几十米，但传输距离过长会增加沿程损失而增大功耗，所以，高压胶管可以尽量短，高压胶管平时缠绕在高压水管缠绕轮5上。
水箱10为清水水箱，清水指一般的自来水，要求不含有杂物颗粒及酸碱性，以保证高压泵组9正常工作和避免锈蚀，水箱10下端中部开孔，孔的位置须高于水箱底部5-10厘米，以避免异物进入高压泵组9的吸液管；水箱的底部开有地漏，用于将剩余清水排出水箱；水箱的上部装有活动盖板，便于加水、观察和防止灰尘等。
磨料浆体箱11上部安装有固定盖板和活动盖板，均浆器(搅拌机)3由均浆电机2带动，固接在固定盖板上；活动盖板便于人工清理箱体内的沉砂。一般可采用细粒河砂作为工作磨料。磨料浆液的浓度主要由路面的硬度和砂粒的种类决定，一般情况下，可使用1吨清水100-150公斤砂粒，砂粒直径的尺寸约0.3毫米，须通过60-80目的筛网网格。均浆器为一组拐型细棒(2、3、4只均可)可由不锈钢制作，目地是对砂粒与清水的混合液进行搅拌，避免砂粒的沉淀。磨料箱体的下端中部开孔，与灌浆泵6的进液口相连，孔的位置须高于水箱底部5-10厘米，以保证进入灌浆泵的混合液体是较均匀。箱体的底部开有地漏，用于将剩余混合液排出水箱。
灌浆泵6的出口与磨料浆体胶管相连，磨料浆体胶管的末端直接与喷头连接，因施工距离的远近，可达几米到几十米，磨料浆体胶管平时缠绕在磨料浆体胶管缠绕轮4上。
控制仪表盘7由控制按钮和开关组成，安装在移动拖车1的一侧，通过仪表盘上的按钮，可以控制各个工作电机的起停及切割喷头的运动。
磨料水射流切割喷头由喷头体12、磨料浆液入口13、高压水射流入口14、高压水喷嘴15、混合腔16和磨料喷嘴17组成。混合腔16的一端通过高压水喷嘴15连接高压水射流入口14，高压水射流入口14直接与高压泵组9出口通过高压胶管连接；高压水喷嘴15为一锥形喷嘴，内锥角为90-120度，喷嘴出口段为圆柱段，喷嘴出口直径d约为0.2-1.5mm，圆柱段长度为喷嘴出口直径d的3-5倍。混合腔16为一圆柱形腔室，长度为喷嘴出口直径d的100-200倍，直径为喷嘴出口直径d的60-80倍。混合腔的一侧开口，贯接磨料浆液入口13；混合腔内磨料浆液入口距高压水喷嘴的距离不得超过喷头体长度的三分之一。混合腔的另一端接磨料喷嘴17，磨料喷嘴为易损件，由耐磨材料制成，磨料喷嘴的出口直径为喷嘴出口直径d的5-8倍，内锥孔角度为90-120度。
为防止切割过程中水射流反溅，可另加设一喷头行走装置，控制喷头沿给定的直线或曲线运动，该行走装置可以采用一行走的小车，该小车可以是自动控制也可以是人工手动操作。
本发明磨料射流快速公路切割机的工作过程及步骤如下：
(一)加水、加磨料
1、打开清水进水阀门，将水箱10注满；
2、给磨料浆液箱11注水，根据注水量的多少，加入筛过的细砂。
3、通过仪表盘上的按钮，启动均浆电机2，均浆器3开始运转，保证砂浆混合均匀。
(二)切割过程
1、将高压水胶管、高压水喷嘴15、磨料浆液胶管以及磨料喷嘴17安装在喷头体12上；将喷头体12固定在行走机构上；
2、启动高压泵组9，此时，喷头体下端的磨料喷嘴出口处有水射流喷出；调定高压泵组9出口压力，当压力表读数稳定后，启动灌浆泵6；
3、操作控制仪表盘7上的行走机构控制按钮，使喷头机构按要求运动；
4、切割完毕后，先关闭灌浆泵6，延迟数分钟，待砂浆胶管内无剩余砂粒后，再关闭高压泵组9，避免砂浆胶管堵塞；
5、关闭均浆电机2。
6、如果切割对象(用于建筑物拆除)是水平位置，需要将喷头体固定在垂至于待切割对象的平面，采取自动控制或人工控制进给。如果切割对象厚度较大(即磨料浆体射流不能一次切穿对象)，需要进行多次重复切割，或在切割方向加装喷头体垂直运动控制机构，用于减小切割靶距。
本发明磨料射流快速公路切割机利用后混合磨料射流原理，降低了对水喷嘴的磨损，具有成本低、速度快、移动方便等特点。可以用于公路损伤的快速修复以及建筑物安全拆除等方面。对一般100-100mm深混凝土路面，切割速度可以达到400-600mm/min。
【附图说明】
图1是本发明磨料射流快速公路切割机结构侧视图；
图2是本发明磨料射流快速公路切割机结构俯视图；
图3是本发明磨料水射流切割喷头结构示意图；
图4是本发明实施例手动行走小车结构示意图。
附图标记说明
移动拖车1、均浆电机2、均浆器(搅拌机)3、磨料浆体管缠绕轮4、高压水管缠绕轮5、灌浆泵6、控制仪表盘7、拖车拉扣8、高压泵组9、水箱10、磨料浆液箱11、喷头体12、磨料浆液入口13、高压水射流入口14、高压水喷嘴15、混合腔16、磨料喷嘴17、行走小车18、高压水管19、磨料浆体胶管20、固定支架21、手把22、挡板23、
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
以下实施例中使用行走小车为喷头行走装置(见图4)。高压水管19、磨料浆体胶管20以及喷头体12等均安装固定在固定支架21上，固定支架21固定在行走小车18上，小车地板与喷头体对应位置开孔或槽，用于磨料浆体射流切割路面，喷头体距地面的高度即为切割靶距，控制在2-5倍的水射流喷嘴直径范围内。行走小车的一侧设移动手把22，手把前安装挡板23，用于阻挡泥沙飞溅，并保护操作人员。
实施例1
采用本发明的装置切割混凝土路面，厚度为150mm，采用40MPA拄塞泵，流量60l/min，水射流喷嘴直径1.2mm，磨料采用一般河砂，通过60目网筛，磨料供给量为8kg/min，磨料喷嘴直径为3mm，靶距3-5mm，结构切割速度可以达到450mm/min。
实施例2
采用本发明的装置切割沥清路面，厚度为80mm，采用40MPA拄塞泵，流量60l/min，水射流喷嘴直径0.5mm，磨料采用细河砂，通过100目网筛，磨料供给量为6kg/min，磨料喷嘴直径为2mm，靶距2-4mm，结构切割速度可以达到350mm/min。