先张法预应力混凝土轨道板生产线养护系统的制作方法

文档序号:15224996发布日期:2018-08-21 18:02阅读:186来源:国知局

本实用新型属于轨道板的生产,特别是指先张法预应力混凝土轨道板生产线养护系统。



背景技术:

用于高速铁路无砟轨道施工的轨道板的生产过程中,混凝土浇筑完成后需要进行蒸汽养护和洒水喷淋养护作业工序。蒸汽养护的主要目的在于快速提高轨道板的强度,缩短生产周期,提高产品质量和节约生产成本。同时防止蒸汽养护过程中轨道板温湿度过高出现干缩、裂纹、翘曲的问题,养护过程增加喷淋补水养护工艺提高产品的质量,是整个轨道板施工技术中质量的关键因素之一。

CRTS型轨道板分为后张法Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型和具有自主知识产权的Ⅲ型先张法轨道板。其生产方式分为后张法单模生产和先张法台座式生产两种方式,但其蒸养的模式基本一致,都是在混凝土预制完成后模具原地不动的状态下人为手动加盖苫布或蒸养棚形成密闭养护空间,在棚内预设布置蒸汽管道,并手动放置温湿度传感器采集温湿度,通过采集的温湿度来控制蒸汽的输出从而达到对轨道板的养护。喷淋补水养护则是单模生产模式的采取纯人工手动浇水,先张法台座式采取定时人工手动洒水或手动布管半自动控制的模式进行喷水养护。上述现有技术均存在一定的缺陷:一是整个蒸汽养护过程使用设备繁琐,单工位多,使用人工数量较多,劳动强度大;二是采用固定台座或固定单模式生产的模式蒸养区域占地面积大,导致管道布置、车间占地面积大大增加,增加了建场成本,且后续设备难以重复使用,土地不易复耕,造成极大的浪费;三是蒸养的工艺实施过程较为繁琐,很多环节人工手动操作,人为干涉程度较多,自动化程度不高;四是蒸养过程中不能及时进行喷淋补水养护,后张单模生产工艺若要喷水均需要掀开篷布手动洒水,同时又导致篷布内温湿度变化剧烈;虽然在台座法施工中得到很大改善,但依然是每次人工的将软管放置于轨道板表面,完成后再人工撤走,自动化程度不高。同时,不论人工或半自动洒水均为与蒸养设备相分离的两项工序,不能及时按照蒸养过程中轨道板表面的缺水程度进行及时补水,整个蒸养工艺还很不完善;五是蒸养过程中,因时常需要人为的进行掀盖篷布进行检查或喷水,掺杂了大量的人为干预因素,在实际过程中不能严格满足现行规范《高速铁路CRTSIII型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板》(Q/CR567-2017)对蒸养工序温湿度控制的要求。

为了响应中国高铁快速发展走出国门,和现在推行的一带一路以及《中国制造2025》的综合战略,适应当前国际间高速铁路建设的激烈竞争,研发更为先进的、科学的先张轨道板智能化流水线式生产技术势在必行。做为以往的后张单模或台座式生产的蒸养工艺就无法适应流水机组法的工艺要求。

申请人所检索到的专利文献包括:

1、申请号为201410619250.3的发明专利申请中公开了一种轨道板蒸汽养护系统,其主要技术解决方案是包括养护棚、台座、供热系统、控制系统和通风降温系统,养护棚位于台座上方,供热系统包括蒸汽管道、锅炉、电磁阀和喷孔,蒸汽管道铺设在台座下方,电磁阀和喷孔位于蒸汽管道上,电磁阀与喷孔相连,锅炉与蒸汽管道相连,控制系统包括温湿度监测装置、无线传输装置和控制装置,温湿度监测装置通过无线传输装置与控制装置相连,通风降温系统包括风机和风管,风管铺设在养护棚棚顶,风机与风管相连。上述现有技术存在的主要问题在于一是应用环境受限,只能针对台座式生产方式,无法通用并符合现有规范要求;二是管道布置方式存在缺陷,因其蒸养系统为模具底部固定管道,蒸汽朝上喷出,由于模具安装时与管道距离较近,导致实际蒸养过程中,模具底板局部温湿度过高,不易满足规范中对于养护温湿度的要求且调整较为困难;三是采用Zigbee无线传输模式,由于其传输方式为一个接收多点发射,导致传感器过多时采集错乱,同时无线模块采用电池供电,无法确保其电池的电量使用程度,在此工况下出现数据丢失、错乱等很多不必要的弊端;四是仅能实现蒸汽养护,功能单一。

2、专利号为201620856872.2的实用新型专利中公开了一种轨道板蒸汽养护定温补水装置,其主要技术解决方案是包括水箱,所述水箱为定温自动加热水箱,所述水箱的输出端设置有水循环系统,所述水循环系统包括水循环主管道和循环泵,所述水循环主管道上设置有若干分支管道,所述分支管道分别置于每个生产台座旁,所述水箱通过所述循环泵给水循环,上述现有技术存在的片主要问题一是仅实现了轨道板蒸养过程中的半自动化补水作业,且要求的生产方式为台座式生产,不能实现流水线式的作业方式。同时系统只能完成轨道板的补水养护,不能与蒸汽养护很好的结合,从而实现蒸养过程的全方位自动化覆盖。

就申请人了解的范围而言,目前尚无公开报道或现有产品满足现行的《高速铁路CRTSIII型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板》(Q/CR567-2017)以及《高速铁路CRTSIII型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板暂行技术要求(流水机组法)》(TK/GW156-2016)中对轨道板养护作业的条件要求。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种先张法预应力混凝土轨道板生产线养护系统,采用本实用新型中的养护系统完成轨道板生产中的养护操作能够满足现有规范中的技术要求。

本实用新型的整体技术构思是:

先张法预应力混凝土轨道板生产线养护系统,包括可容纳模具的蒸养房,蒸养房内设有与蒸汽控制输出装置、通风降温装置及定温供水装置连接的喷头及喷口,以及与中央控制装置连接的温湿度检测装置、模具自行走装置及温湿度控制装置;其特征在于蒸养房内设置有与模具适配的工作轨道,位于蒸养房的两端侧壁设有与中央控制装置连通的自动门;蒸养房内地面设有与模具适配的行走轨道以及用于牵引模具的流转牵引装置,行走轨道与蒸养房外部的工作轨道连接形成的模具自行走装置;温湿度检测装置包括用于检测模具内的轨道板芯部及表面温度的芯部温度传感器及表层温湿度传感器,用于检测蒸养房内温湿度的环境温湿度传感器;温湿度控制装置包括开口于蒸养房内且与外设的蒸汽供给装置连接的蒸汽管路、水喷淋管路以及风冷装置。

申请人需要说明的是,自动门的作用在于轨道板进行养护过程中保持蒸养房内的环境温湿度,其实现方式可以采用多种方式的驱动机构实现其以平动、滑动或转动方式下的自动开启或关闭,均不脱离本实用新型的技术实质,因其属于现有技术,申请人在此不再赘述。

本实用新型的具体技术构思还有:

蒸汽供给装置的作用主要是为水箱加热以及为蒸养房内提供蒸汽,并可较为方便地实现自动控制,在满足上述要求的前提下,可以采用多种与蒸汽源连接的压力容器、控制阀及管路实现,其中较为优选的技术实现方式是,所述的蒸汽供给装置选用入口与锅炉通过蒸汽主管连通的分气缸,分气缸出口与蒸汽辅管连接,蒸汽辅管上装配有蒸汽控制阀组。

更为优选的技术实现方式是,蒸汽管路包括位于行走轨道左右两侧且垂直方向设置的蒸汽支管,沿垂直方向间隔开设于蒸汽支管且与模具外表面对应的蒸汽喷孔,蒸汽支管的另一端通过蒸汽辅管及蒸汽控制阀组与蒸汽供给装置连通。蒸汽控制阀组包括手动阀和电动控制阀,电动控制阀选用渐开式电动阀而非常规直开式电磁阀,确保了养护曲线的控制精度和变化的柔和度,同时适应现场环境,增加了器件的使用寿命和维修的便捷。

蒸汽喷孔的结构设计主要是在为蒸养房内供汽升温的前提下,避免因其与模具距离过近导致模具局部过热,使轨道板养护过程中温度调整较为困难,优选的技术实现方式是,位于轨道两侧的蒸汽喷孔均匀分布于轨道两侧,其开孔方向朝向轨道方向且与行走轨道呈夹角α1和α2,0°<α1<90°,90°<α2<180°。更为优选的技术实现方式是,α1=30°,α2=120°。

定温供水装置的主要作用是为喷口提供符合养护对应阶段规范要求的恒温水,同时应当便于实现控制,优选的技术实现方式是,定温供水装置包括水箱,设于水箱内且与中央控制装置连接的水箱温度传感器,水箱内连接与蒸汽供给装置连通的蒸汽管路及控制阀。

为便于对温度高于要求的水箱内的水降温,且便于实现自动控制,更为优选的技术实现方式是,所述的定温供水装置还包括有与水箱连通的补水管路,补水管路上设有与中央控制装置连接的自补水控制装置。

为便于对轨道板进行较为均匀的水喷淋养护,同时便于实现自动控制,优选的技术实现方式是,所述的喷口选用雾化喷头,雾化喷头通过水喷淋管路、增压泵以及喷淋控制阀组连通定温供水装置。

在满足功能需要的前提下,为避免恒温水在管路中的热量损失,水喷淋管路设计应以较短的布置路径为要求之一,并结合相应的设施进行优化管线设计,其中较为优选的技术实现方式是,水喷淋管路包括两端与雾化喷头和定温供水装置连通且首尾相连的水喷淋支管及水喷淋辅管。

为便于对蒸养房内环境降温,风冷装置较为优选的技术实现方式是,包括设置于蒸养房顶部的通风窗,通风窗通过风冷管道与外设的风机连通。

为便于对蒸养房外环境的温度进行检测,以利于对养护进行动态控制,优选的技术方案是,温湿度检测装置包括设置于蒸养房外的温湿度传感器。

为便于对蒸养房内的冷凝水进行排放,减少冷凝水的积压和对热量的吸收,保持蒸养房内环境的相对干燥,优选的技术实现方式是,蒸养房内地表设有与外部连通的排水沟。

为便于传感器的快速装配以及信号传输,保证信号传输质量以便于实现精确的控制,优选的技术实现方式是,芯部温度传感器、表层温湿度传感器、环境温湿度传感器定位固定后通过有线方式与中央控制装置连接;其中芯部温度传感器使用快装接头进行有线连接。申请人需要说明的是,因现有制作工艺中在轨道板浇筑时芯部温度传感器以预埋方式置于轨道板中且为一次性使用,因此采用上述方式通过人工将传感器与快装插头连接的方式实现上述功能,在养护完成后拆下快装插头或剪断连接即可。因快装接头属于现有技术且有多种规格及型号的市售产品,申请人对其结构不再赘述。

为便于蒸养房内更多的容纳模具,便于养护工序的衔接及模具输送以提高工效,优选的技术实现方式是,行走轨道在蒸养房内平行间隔分布,每组行走轨道间使用隔热墙进行密封隔离。

为便于蒸养房内环境温湿度的保持,优选的实施方式是,蒸养房采用隔热材质构建。其中包括但不局限于采用现有具有隔热功能的建筑构件、表面材料或涂料等技术手段实现,均不脱离本实用新型的技术实质。

先张法预应力混凝土轨道板生产线养护系统在先张法预应力混凝土轨道板养护中的应用,包括如下工艺步骤:

A、轨道板养护准备

将完成轨道板浇筑振捣后的模具沿行走轨道由流转牵引装置牵引进入蒸养房,每次牵引模具时自动门对应打开或关闭,模具进入蒸养房内后进行雾化水喷淋;喷淋前通过环境温湿度传感器及水箱温度传感器实时监测温度并对比,确保水温和蒸养房内温度基本一致;

B、轨道板静置养护

当蒸养房内行走轨道上的模具满位且自动门彻底关闭后,进入轨道板静置养护阶段,中央控制装置开始计时,通过芯部温度传感器、表层温湿度传感器、水箱温度传感器实时监测温度并进行温度对比,中央控制装置控制定温供水装置通过喷口向模具中的轨道板表面进行水喷淋静置养护,满足规范对轨道板静置养护的要求;

C、轨道板升温养护

当轨道板静置养护完成后进行升温养护,按照与步骤B相同的要求进行水喷淋养护,同时中央控制装置通过控制蒸汽供给装置通过蒸汽喷孔喷出水蒸气对蒸养房进行环境升温,环境温湿度传感器、芯部温度传感器、表层温湿度传感器、温湿度传感器实时采集对应区域的温度,按照中央控制装置预设的工艺参数对蒸养房内温度进行动态控制,满足规范对轨道板升温养护的要求;

D、轨道板恒温养护

轨道板升温养护达到要求进行恒温养护,按照与步骤B相同的要求进行水喷淋养护,中央控制装置根据环境温度传感器、芯部温度传感器、表层温湿度传感器、温湿度传感器实时采集对应区域的温度,通过对温度控制装置的控制满足规范对恒温养护要求;

E、轨道板降温养护

当轨道板恒温养护完成后进入降温养护阶段,按照与步骤B相同的要求进行水喷淋养护,关闭蒸汽供给装置,中央控制装置通过监测各传感器温度控制风冷装置的运行,使温度符合规范要求中降温养护的条件要求。

F、轨道板养护完成

当完成降温养护后自动门打开,模具沿行走轨道被流转牵引装置依次输送至外部工作轨道,下一批将进行养护的模具依次进入开始下一轨道板养护工序。

为提高工效,轨道板养护准备工序优选的技术实现方式是,所述的步骤A中当蒸养房内一条行走轨道上的模具满位后,自动门彻底关闭形成养护空间,同时模具被推送入蒸养房内相邻的行走轨道上,完成轨道板养护的准备。

轨道板静置养护优选的技术实现方式是,所述的步骤B中定温供水装置温度控制的方法为当水箱的水温低于蒸养房内环境温度时,中央控制装置控制蒸汽供给装置对水箱内的水加热;当水箱内的水温高于蒸养房内环境温度时,中央控制装置通过自补水控制装置注水降温。

轨道板升温养护优选的技术实现方式是,所述的步骤C中温度控制的方法为分气缸内温度达到要求且锅炉通过蒸汽主管向其供汽的状态下,中央控制装置控制蒸汽控制阀组打开,蒸汽经蒸汽辅管、蒸汽支管、蒸汽喷孔进入提升蒸养房内的环境温度。

轨道板恒温养护优选的技术实现方式是,所述的步骤D中温度控制的方法为当蒸养房内需要升温时,中央控制装置控制蒸汽控制阀组打开,蒸汽经蒸汽辅管、蒸汽支管、蒸汽喷孔进入提升蒸养房内的环境温度;当蒸养房内需要降温时,打开风冷装置和定温供水装置,中央控制装置控制风机通过风冷管道、通风窗向输入冷气实现蒸养房内温度下降;定温洒水装置通过喷口向模具中的轨道板表面进行水喷淋实现轨道板降温,降温过程中降温速度≤15℃/h。

轨道板降温养护的具体要求是,所述的步骤E中当表层温湿度传感器与环境温湿度传感器与温湿度传感器采集的温度基本相同、且表层温湿度传感器与芯部温湿度传感器的温差不大于15℃轨道板降温养护完成。

申请人需要说明的是:

在本实用新型的描述中,术语“外部”、“两端”、“侧壁”、“左右”、“纵向”、“顶部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于简化描述本实用新型,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型所取得的技术进步在于:

1、采用可容纳模具的工作轨道及流转牵引装置作为养护过程中模具工位转换的主要手段,结合与中央控制装置相连的芯部温度传感器、表层温湿度传感器、环境温湿度传感器的结构设计,在便于实现流水线快速生产、有效提高养护工效的前提下,较好满足了现有规范在轨道板养护中温度监测覆盖同批轨道板的技术要求。

2、定温水供给装置及温湿度控制装置的采用,有效保证了现有规范在养护过程中各工序严格的温湿度控制要求,同时便于实现自动化控制。

3、蒸汽供给装置配合定温水供给装置的结构设计,不但使水喷淋作业中的定温水供应能够得到有效保证,而且使养护作业中水喷淋作业与蒸汽养护能够同时进行,有效克服了现有技术中养护手段单一的技术缺陷。

4、分气缸以及相应的管路和控制阀的结构设计,在满足蒸汽供应条件的前提下,便于实现自动化控制。结合蒸汽孔的朝向结构设计,避免了模具局部升温过快,实现了蒸养房内环境的均匀升温。

5、蒸养房利用隔热材质构建,并采用自动门及排水沟的结构设计,较好保持了其内环境的温度,在便于对温度进行控制调整的前提下,节约了因温度调节所产生的能量消耗。

6、传感器与中央控制装置通过快装接头及有线电连接,在满足快速有效装配的前提下,有效保证了信号传输的稳定性。

7、采用本实用新型中养护系统及其养护工艺,在有效满足现有规范对轨道板养护条件要求的同时,便于实现自动化控制及流水线生产。

附图说明

图1是本实用新型中养护系统的布局示意图。

图2是本实用新型中养护系统的断面结构图。

附图中的附图标记如下:

1、蒸养房;2、雾化喷头;3、风冷管道;4、环境温湿度传感器;5、水喷淋支管;6、蒸汽支管;7、蒸汽喷孔;8、风机;9、蒸汽辅管;10、分气缸;11、蒸汽主管;12、蒸汽控制阀组;13、水喷淋辅管;14、喷淋控制阀组;15、增压泵;16、水箱;17、芯部温度传感器;18、表层温湿度传感器;19、流转牵引装置;20、模具;21、行走轨道;22、排水沟;23、自补水控制装置;24、水箱温度传感器;25、自动门;26、通风窗;27、温湿度传感器。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型做进一步描述,但不应理解为对本实用新型的限定,本实用新型的保护范围以权利要求记载的内容为准,任何依据说明书所做出的等效技术手段替换,均不脱离本实用新型的保护范围。

本实施例中的养护系统的整体构思如图示,包括可容纳模具20的蒸养房1,蒸养房1内设有与蒸汽控制输出装置、通风降温装置及定温供水装置连接的喷头及喷口,以及与中央控制装置连接的温湿度检测装置、模具自行走装置及温湿度控制装置;蒸养房1内设置有与模具20适配的工作轨道,位于蒸养房1的两端侧壁设有与中央控制装置连通的自动门25;蒸养房1内地面设有与模具20适配的行走轨道21以及用于牵引模具20的流转牵引装置19,行走轨道21与蒸养房1外部的工作轨道连接形成的模具自行走装置;温湿度检测装置包括用于检测模具20内的轨道板芯部及表面温湿度的芯部温度传感器17及表层温湿度传感器18,用于检测蒸养房1内温湿度的环境温湿度传感器4;温湿度控制装置包括开口于蒸养房1内且与外设的蒸汽供给装置连接的蒸汽管路、水喷淋管路以及风冷装置。

所述的蒸汽供给装置选用入口与锅炉通过蒸汽主管11连通的分气缸10,分气缸10出口与蒸汽辅管9连接,蒸汽辅管9上装配有蒸汽控制阀组12。

蒸汽管路包括位于行走轨道21左右两侧且垂直方向设置的蒸汽支管6,沿垂直方向间隔开设于蒸汽支管6且与模具20外表面对应的蒸汽喷孔7,蒸汽支管6的另一端通过蒸汽辅管9及蒸汽控制阀组12与蒸汽供给装置连通。

位于轨道两侧的蒸汽喷孔均匀分布于轨道两侧,其开孔方向朝向轨道方向且与行走轨道呈夹角α1和α2,α1=30°,α2=120°。

定温供水装置包括水箱,设于水箱内且与中央控制装置连接的水箱温度传感器,水箱内连接与蒸汽供给装置连通的蒸汽管路及控制阀。

所述的定温供水装置还包括有出口与水箱16连通的补水管路,补水管路上设有与中央控制装置连接的自补水控制装置23。

所述的喷口选用雾化喷头2,雾化喷头2通过水喷淋管路、增压泵15以及喷淋控制阀组14连通定温供水装置。

水喷淋管路包括两端与雾化喷头2和定温供水装置连通且首尾相连的水喷淋支管5及水喷淋辅管13。

风冷装置包括设置于蒸养房1顶部的通风窗26,通风窗26通过风冷管道3与外设的风机8连通。

温湿度检测装置包括设置于蒸养房1外的温湿度传感器27。

蒸养房1内行走轨道21之间的地表设有与外部连通的排水沟22。

芯部温度传感器17、表层温湿度传感器18、环境温湿度传感器4通过快装接头与中央控制装置有线电连接。

行走轨道21在蒸养房1内平行间隔分布。

蒸养房1采用隔热材质构建。

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