矿用混凝土湿式喷射装备.pdf

本发明公开矿用混凝土湿式喷射装备，包括水泥浆制浆系统、水泥浆泵送系统、砂石料输送系统、液体速凝剂输送系统、混合系统、喷射系统及各系统连接软管和快速装夹装置。水泥浆泵送系统将制成的水泥浆吸入后再以一定压力输送至混合系统。在混合系统，水泥浆与砂石料的混合物通过混合段软管输送至喷射系统与通过液体速凝剂输送系统输送过来的液体速凝剂混合，最终从喷头喷射出去。本发明提出了一种全新的矿用混凝土湿式喷射装备，它克服了干式喷射和潮式喷射装备粉尘大、污染环境、回弹大等缺点，有效解决了目前矿井下进行湿式喷射时混凝土输送距离短的问题。

权利要求书

矿用混凝土湿式喷射装备
技术领域
本发明涉及一种矿用湿式喷射混凝土的装备，属于矿山机械应用领域。
背景技术
由于喷射混凝土具有强度高、成本低、效率高等优点，因此在隧道、煤矿等支护施工中得到了广泛的应用。目前，国内外广泛采用的是干式喷射、潮式喷射以及后来出现的湿式喷射。其中，从20世纪60年代兴起的湿式喷射技术，由于克服了干式和潮式喷射作业时的不足，具有配合比易于控制、回弹率低、粉尘浓度低、生产效率高等优点，在支护作业中得到了迅速的发展和应用。目前，在国内外进行湿喷作业所采用的设备主要输送动力可分为泵送型和风送型两大类。泵送型主要是液压泵送式湿喷机，结构同混凝土输送泵相近，在长距离泵送后再加风喷射，可以达到较长的喷射距离。液压泵送式湿喷机在煤矿井下使用的主要问题是体积庞大、结构复杂、维修困难，操作人员需要较高的技术水平；对湿混凝土料的配料、搅拌均匀度、塌落度等要求较高，在没有成熟的搅拌、上料设施的情况下，难以在煤矿井下使用。风送型主要分转子式、活塞式、软管挤压泵式等，搅拌好的湿混凝土料由于采用高压风作为输送动力，其最佳输送距离一般不超过30米，在喷射作业时，需要不断的移动设备和原料，这就大大增加了工人的劳动强度，降低了生产效率。同时，在矿上井下进行湿式喷射混凝土施工时，由于受到作业空间限制，大型搅拌、输送设备难以使用，只能采用人工搅拌或小功率搅拌设备，采用人工搅拌和连续上料，劳动强度大。因此，现有的湿喷设备均不能很好地满足矿山井巷的使用要求。
发明内容
本发明的目的是在保持原有湿式喷射混凝土优点不变的基础上，有效解决了煤矿井下混凝土的搅拌、上料问题，同时可将其输送距离由目前的30m左右提高至60m以上。
技术方案：一种矿用混凝土湿式喷射装备，包括机架总成和行走轮，水泥浆制浆系统，在机架上设置水泥浆泵送系统，砂石料输送系统，液体速凝剂输送系统，电器控制系统，以及混合系统和喷射系统，其中，水泥浆制浆系统与水泥浆泵送系统连接，水泥浆泵送系统和砂石料输送系统分别与混合系统连接，混合系统和液体速凝剂输送系统分别与喷射系统连接；水泥浆制浆系统，水泥浆泵送系统，砂石料输送系统和液体速凝剂输送系统的电源控制端分别与电器控制系统连接，由电器控制系统连接分别控制各系统的启停。其中电器控制系统的控制箱上有四个按钮，分别控制砂石喷射系统、水泥浆制浆系统、液体速凝剂输送系统及水泥浆制浆系统。同时，该装备还包括支撑各个部分的底盘和连接各系统的管路和快速夹子。
水泥浆制浆系统包含支架，支架内设置有上层的搅拌仓和下层的储浆仓，搅拌仓与储浆仓之间连通并设置有开合阀门，搅拌仓上侧设置下料口及加水口，搅拌仓的转轴通过传动机构与驱动机构传动连接，储浆仓的出口与水泥浆泵送系统连通。在水泥浆制浆系统的支架上侧还设有水箱，水箱除设置有进水口和出水口外，还设置有水量调节装置和溢水口。水量调节装置包含一个固定在水箱内壁上的调节板，调节板上至少设置有一排竖向的调节孔，溢流管通过调节螺栓固定在调节孔内，不同的孔位置对应不同的水量。当水量调节装置调节好后，水位固定，如再继续加水，将从溢流口自动溢流出去，从而实现固定加水量的目的。搅拌仓与储浆仓垂直上下布置，搅拌仓上设置有水泥加料口，储浆仓下部有出浆口。电机经减速后带动搅拌轴及之上的搅拌叶片旋转。另外，还可以改变水泥浆制浆系统中搅拌仓与储浆仓的位置布局，使搅拌仓与储浆仓左右布置。
水泥浆泵送系统包含电机、无级变速器、减速器、偏心装置和挤压软管，其中电机经减速后带动偏心装置旋转，造成挤压软管内部空间的周期性变化从而实现吸入和排出。通过无级变速器实现泵输出流量大小的连续调节。
砂石料输送系统为一转子式喷射机，包括支架和转子体，转子体中心的转轴竖向安装于支架上，转子体圆周上均匀布置有多个储料腔，电机及变速箱与转子体传动连接，转子体的上侧设置有料斗，料斗下端的出料口与转子体一侧的一个储料腔对接，转子体另一侧的一个储料腔与风路系统的风口连通；在风路系统上设置有用于清洗水泥浆输送管路接口。料斗上设置有振动器，料斗内设置有筛网，料斗侧面与水平面垂直或与水平面的夹角不小于60度。
液体速凝剂输送系统包括一偏心柱塞泵。
混合系统包含了一段三通短管和一段混合长管，三通短管的三个口分别为进砂石料口、进水泥浆口、出混合料口，出混合料口与混合长管连接，混合长管包括至少两段带锥度的管和直管依次焊接而成，使混合料能够实现充分混合。
混合系统包含外壳，外壳内横向安装有主轴，主轴上设置有搅拌片，外壳一端设置进砂石料口和进水泥浆口、另一端设置混合料出口。动力驱动主轴及搅拌叶片旋转，对砂石料和水泥浆混合、搅拌后输送至喷头。
喷射系统包括喷嘴座和喷嘴组成，喷嘴座上还设置有液体速凝剂添加口。
混合系统与喷射系统连接管路长度为5~10米，5~10米的管路长度可使喷射距离最大。
本发明采用以上的技术方案将达到如下的技术效果：
制浆系统的水箱定量供水，再定量加水泥，可以保证设定的水灰比。根据施工现场砂石料的干湿程度，水箱水量调节装置可以保证水灰比在一定范围内可调。上部为搅拌仓，实现对水泥浆的搅拌。打开开合阀门，搅拌好的水泥浆进入下部的储浆仓，在搅拌轴的带动下保证不产生沉淀。关闭开合阀门，搅拌仓内继续制水泥浆。储浆仓内的水泥浆被吸入水泥浆泵送系统内。这样，虽然搅拌水泥浆是断续的，但可以实现水泥浆的连续供应。
原有的湿喷机管道内全是湿料，而本发明是前一段是干料，中间才加水泥浆，水泥浆泵送系统将水泥浆以一定压力输送到混合器，在变成湿料前注入气压，因此能喷较远的距离，在混合腔内充分混合后喷射出去，原来的湿喷最远距离是30米，煤矿井下要求60米以上，本发明提供的湿喷机的喷射距离大于等于60米。
无级变速器调节水泥浆的输送量，从而可以调节混合后的混凝土湿料的塌落度。另一方面，砂石料在砂石喷射机内通过管路也被输送到混合器内。砂石喷射机料斗上设置有筛网和振动器，筛网可以过滤掉砂石料内大的颗粒，防止堵管；振动器辅助下料。在混合器内砂石料和水泥浆实现混合和搅拌，成为湿的混凝土料。混合器内设置带锥度的管或者带搅拌叶片，都可以增强混合或搅拌效果。喷射系统设置有液体速凝剂添加口，液体速凝剂在此与湿的混凝土料混合后喷射出去。由于事先将水泥制成水泥浆，大大地降低了粉尘，同时可以实现远距离喷射。
附图说明
图1是矿用湿式喷射混凝土新装备总体示意图；
图2是水箱结构示意图；
图3是图2的右视图；
图4是图2的俯视图；
图5是混合系统的结构示意图之一；
图6是混合系统的结构示意图之二；
图7是料斗结构示意图；
图8是转子体的俯视图；
图9是图8的局部剖面结构示意图。
图中，标号1为电器控制系统，2为水泥浆制浆系统，3为水泥浆泵送系统，4为砂石料输送系统，5为液体速凝剂输送系统，6为混合系统，7为机架总成，8为行走轮，9、10、11为进风阀，12为喷射系统，13为调节手轮，14为清洗用接口，15为水位计，16为溢流管，17为调节板，18为溢流管出口，19为溢流管入口，20为水箱，21为进水口，22为出水口，23为支架，24为搅拌电机，25为搅拌仓，26为储浆仓，27为上环板，28为法兰，29为料斗板，30为下口，31为振动器固定板，32为筛网，33为十字筋，34为转子体，35为储料腔。61为进砂石料口，62为三通短管，63为进水泥浆口，64为法兰，65为混合长管，66为混合长管出口，61’为进砂石料口，62’为进水泥浆口，63’为壳体，64’为搅拌片，65’为弹簧，66’为轴承，67’为主轴，68’为混合料出口。
具体实施方式
实施例1：参见图1，矿用混凝土湿式喷射装备包括电器控制系统1、水泥浆制浆系统2、水泥浆泵送系统3、砂石料输送系统4、液体速凝剂输送系统5、混合系统6、喷射系统12和机架总成7等。其中电器控制系统、水泥浆泵送系统、砂石料输送系统、液体速凝剂输送系统布置在一个机架总成7上。机架总成7下部设有行走装置8，方便该部分的移动。
图1中的水泥浆泵送系统3与机架总成7独立分离，但作为进一步改进，水泥浆制浆系统2还可以和电器控制系统1、水泥浆泵送系统3、砂石料输送系统4、液体速凝剂输送系统5布置在一个车架总成7上。
所述水泥浆制浆系统2包含支架23，驱动装置采用电机24、无级变速器和减速器，还包含有偏心装置和挤压软管，其中电机24经减速后带动偏心装置旋转。支架23内设置有上层的搅拌仓25和下层的储浆仓26，搅拌仓25与储浆仓26之间连通并设置有开合阀门，搅拌仓25上侧设置下料口及加水口，储浆仓的出口与水泥浆泵送系统连通。在所述水泥浆制浆系统2的支架上侧还设有水箱20，水箱20上设置有进水口21和出水口22，还设置有水量调节装置和溢水口；所述水量调节装置包含一个固定在水箱内壁上的调节板17，调节板17上设置有调节孔，溢流管16的进口19通过调节螺栓固定在调节孔内。水泥浆制浆系统的水箱见图2、图3和图4，在水箱侧面水位计15上标有刻度，表示在当前水位时的水量的公斤数。在水箱内设置有溢流管16，溢流管16固定在调节板17上与侧面的溢流口18相连，调节板垂直放置，其上钻有两排调节孔，用来固定溢流管的上口，通过调节溢流管16上口的高度来控制水箱的水量。当加水过量时自动溢流到外部。
砂石料输送系统4为一转子式喷射机，包括电机、变速箱、转子体、料斗和风路系统，料斗安装于转子体上侧，转子体下侧设置出料口，转子体34中心的转轴竖向安装于支架上，转子体圆周上均匀布置有多个储料腔35，电机及变速箱与转子体的转轴传动连接，转子体的上侧设置有料斗，料斗下端的出料口与转子体一侧的一个储料腔对接，转子体另一侧的一个储料腔与风路系统的风口连通；在风路系统上设置有用于清洗水泥浆输送管路接口。料斗上设置有振动器，料斗内设置有筛网，料斗侧面与水平面垂直或与水平面的夹角不小于60度。
参见图5，混合系统6包含了一段三通短管62和一段混合长管65，三通短管62的三个口分别为进砂石料口61、进水泥浆口63、出混合料口，出混合料口与混合长管65连接，混合长管65包括三段带锥度的管和直管依次焊接而成，使混合料能够实现充分混合。为了达到最佳喷射距离，通过多次分析和实验，将混合系统与喷射系统连接管路长度为5~10米。
喷射系统12包括喷嘴座和喷嘴组成，喷嘴座上还设置有液体速凝剂添加口。
操作时，按图1将机器连接好后，即水泥浆制浆系统与水泥浆泵送系统连接，水泥浆泵送系统和砂石料输送系统分别与混合系统连接，混合系统和液体速凝剂输送系统分别与喷射系统连接。首先启动电器控制系统1上的水泥浆制浆按钮制浆，然后打开进风阀门9、10、11，启动1上的水泥浆泵送按钮，等到喷射系统12有水泥浆料喷射出去时，再启动15上的砂石喷射按钮和液体速凝剂输送按钮，开始混凝土喷射。期间，根据喷射料的回弹情况，调整水泥浆泵送系统上的调节手轮13，可以调节混凝土拌合料的塌落度，进而将喷射的回弹率降低到最低。
关机时，首先停止上砂石料，然后关闭液体速凝剂输送系统和砂石喷射系统，最后关闭液体速凝剂输送系统。清理机器时，可以将水泥浆输送管直接插入专用接口14，用风力冲洗，最后关闭进风阀门9。
实施例2：参见图6，内容与实施例1基本相同，相同之处不重述，不同的是：混合系统包含外壳63’，外壳63’内通过轴承66’横向安装有主轴67’，主轴67’上设置有搅拌片64’，外壳一端设置进砂石料口61’和进水泥浆口68’、另一端设置混合料出口68’。动力驱动主轴及搅拌叶片旋转64’，对砂石料和水泥浆混合、搅拌后输送至喷头。