一种混凝土喷射臂的制作方法

本实用新型涉及隧道机械技术领域，特别是一种混凝土喷射臂。

背景技术：

为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道工程中通常会施行初期支护，即隧道开发后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层。根据围岩特点、断面大小和使用条件等因素，初期支护可选择喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢拱架等组合支护形式。

一方面，混凝土喷浆车的喷射装置由于需要在狭窄的施工空间内活动，活动角度大，泵管容易出现弯折磨损，影响正常泵送混凝土。另一方面，混凝土喷浆车和拱架作业车是常规的隧道施工设备，在锚喷支护过程中，混凝土喷浆车和拱架作业车依次在狭窄的施工空间内进出，并搭设高工作业平台进行人机联合施工，设备和人员之间难以紧密衔接和配合，导致工时较长，人工成本高。因此有必要在现有混凝土喷浆车、拱架作业车的基础上研究一种稳定性和适用性高的混凝土喷射臂。

技术实现要素：

本实用新型的实用新型目的在于：针对上述问题，本实用新型提供一种混凝土喷射臂，混凝土喷射臂前端的泵管保护弹簧可托举泵管，避免泵管弯折，减少摩擦碰撞；混凝土喷射臂前端还设置可快速拆卸的吊篮，使得混凝土喷射臂可以在喷浆和高空作业平台两个工种之间快速切换；该混凝土喷射臂运动灵活，可安装在混凝土喷浆车、拱架作业车等隧道施工设备上进行辅助施工，施工效率高。

本实用新型采用的技术方案如下：

根据本实用新型公开的一种混凝土喷射臂，包括基座、设置在基座上的大臂和设置在大臂上的喷浆伸缩臂，所述大臂和喷浆伸缩臂能够相对基座进行俯仰运动，所述喷浆伸缩臂前端设置有喷头总成，其特征在于：所述喷头总成通过泵管连通泵送系统，所述喷头总成上设置有悬挂泵管的泵管保护弹簧；所述喷头总成上可拆卸地设置有吊篮。

进一步地，所述喷头总成包括安装座、旋转摆动组件和喷头组件，所述喷头组件所述喷头组件通过旋转摆动组件安装在安装座上；所述吊篮通过限位连接机构安装在安装座上；所述吊篮位于喷头组件上方。

由于上述设置，混凝土喷射臂带动旋转摆动组件灵活运动，泵送系统连通喷头的泵管用于输送混凝土，泵管自重较大而容易在与喷头连接处的位置弯折角度过大，阻碍混凝土输送；连通喷头的泵管悬挂在泵管保护弹簧内，泵管保护弹簧为泵管提供支撑力，可防止泵管与喷头的连接处受到大力拉扯和振动，也能避免泵管弯折角度过大，提高稳定性；混凝土喷射臂前端的喷头总成上安装有可快速拆卸的吊篮，从而使混凝土喷射臂可以在喷浆作业和人工高空作业平台两个工种之间快速切换，利用有限的作业空间连续进行。

进一步地，所述喷头组件包括泵管保护弹簧和喷头，所述喷头和泵管保护弹簧通过吊架安装在旋转摆动组件上，所述泵管保护弹簧前端与吊架连接；所述泵管保护弹簧节距由前端向后端逐渐增大；所述喷头和泵管保护弹簧在回正状态下沿安装座长度方向间隔排布。

进一步地，所述喷头包括顺次安装并连通的喷嘴、二级混合器和固定管；所述喷头后方设置有一级混合器,所述一级混合器安装在吊架上；泵送系统分别连通所述固定管和一级混合器，所述一级混合器与二级混合器连通；泵送系统连通固定管的泵管套设在泵管保护弹簧内。

由于上述设置，一级混合器可以用于将泵送系统泵送的速凝剂与高压空气混合并输送至二级混合器；泵送系统向喷头泵送混凝土，由固定管进入的混凝土在二级混合器内混合速凝剂，并输送至喷嘴。一级混合器两侧的出料口连通二级混合器左右两侧的进料口，输送混凝土和输送速凝剂的泵管均得到有效支撑，两者在喷头移动过程中不会发生碰撞摩擦，控制一级和二级混合器间泵管的形变程度，保障混凝土与速凝剂充分混合并均匀喷射；泵管保护弹簧受重力作用会发生弯曲，泵管保护弹簧的节距变化使得其自然弯曲的弧度比相同长度的等节距弹簧小，且弹簧下端(节距大)的运动惯性更小，防止喷浆过程中泵管保护弹簧下端带动泵管撞击安装座或喷浆伸缩臂。

进一步地，所述吊篮位于喷头组件上方；所述限位连接机构包括设置在吊篮上的卡槽座，卡槽座突出于吊篮底部，安装座顶部具有向安装座两侧延伸的翼部，翼部卡接在卡槽座中；所述卡槽座与翼部间设置有对正定位的定位销。

由于上述设置，喷头通过泵管与泵送系统连通，将吊篮设置在喷头组件上方可以防止喷头组件或下垂的泵管影响吊篮上施工人员的施工，且使吊篮的活动范围和可操作范围最大化。此外，由于混凝土喷射臂的喷头组件需要进行多角度旋转，因此将卡槽座设置在吊篮上并简化安装座结构，可以防止喷头组件运动过程中泵管钩挂、缠绕在安装座上，保障正常输送混凝土，同时可以节省检修成本。

进一步地，所述旋转摆动组件包括依次连接的第一旋转组件、第二旋转组件和摆动组件；所述第一旋转组件安装在安装座上，所述第一旋转组件带动第二旋转组件进行旋转运动，所述第二旋转组件带动摆动组件进行旋转运动，所述第一旋转组件的旋转轴与第二旋转组件的旋转轴垂直，所述摆动组件带动所述喷头组件进行偏心摆动。其中，所述第一旋转组件包括第一旋转马达，所述第一旋转马达安装在安装座中，所述第一旋转马达延伸出安装座并连接第二旋转组件；所述第二旋转组件包括第二旋转马达和固定在第二旋转马达上的第一旋转座，所述第二旋转马达通过第一旋转座连接第一旋转组件；所述摆动组件包括第二旋转座和固定在第二旋转座中的第三旋转马达，所述第二旋转座与第二旋转马达连接，所述第三旋转马达设置有偏心轴，所述第二旋转座下方设置有喷头摆动座，所述喷头摆动座一端通过万向联轴器与第二旋转座连接，所述喷头摆动座另一端挂设在偏心轴上。

由于上述设置，旋转摆动组件可带动喷头组件多角度旋转和小幅偏心摆动，从而增大喷头组件喷射范围和灵活性。

进一步地，所述摆动组件具有固定端和摆动端；所述喷头组件包括泵管保护弹簧、一级混合器和喷头，所述喷头通过喷头吊架连接摆动组件的摆动端，所述泵管保护弹簧和一级混合器通过泵管吊架连接摆动组件的固定端，所述喷头能够相对泵管保护弹簧和一级混合器摆动。

由于上述设置，为保证喷头机构运动的灵活性，一级混合器连通二级混合器的泵管预留了部分长度，这造成泵管不可避免的出现弯曲，喷头可相对泵管保护弹簧、一级混合器小幅摆动，从而使一级混合器连通二级混合器的泵管小幅伸张和弯曲，避免泵管堵塞。

进一步地，所述安装座上设置有旋转调平机构；所述旋转调平机构包括旋转装置和倾角传感器，倾角传感器固定在安装座上，所述安装座通过旋转装置与喷浆伸缩臂转动连接，所述旋转装置和倾角传感器分别与控制器连接，所述控制器接收倾角传感器发出的信号并通过控制旋转装置旋转使安装座及吊篮保持水平。

由于上述设置，当混凝土喷射臂作为高空作业品台时，旋转调平机构可以使吊篮和安装座保持水平，从而保障吊篮的平稳性，提高施工效率。

进一步地，所述大臂与基座之间设置有大臂俯仰机构，所述大臂俯仰机构调节所述大臂的俯仰角度；所述大臂与喷浆伸缩臂间设置有喷浆臂俯仰机构，所述喷浆臂俯仰机构调节喷浆伸缩臂俯仰角度。由于上述设置，大臂和喷浆伸缩臂可分别调节俯仰角度，使混凝土喷射臂的运动灵活度和控制精度更高。

进一步地，所述喷浆伸缩臂包括三级伸缩臂本体和伸缩臂连接座；伸缩臂连接座固定在所述三级伸缩臂本体上，所述大臂与伸缩臂连接座铰接；所述三级伸缩臂本体上还设置有照明装置。由于上述设置，三级伸缩臂本体可进行三级伸缩，同时，照明装置可辅助施工人员观察工况。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的泵管保护弹簧支撑泵管并防止泵管过渡弯折，影响泵送稳定性；一级混合器和二级混合器前后间隔设置，喷头可相对泵管保护弹簧、一级混合器小幅摆动，从而使一级混合器连通二级混合器的泵管小幅伸张和弯曲，进一步避免泵管堵塞；

2、本实用新型的吊篮通过限位连接机构安装在安装座上方，并使喷头组件沿安装座长度方向布置在安装座下方，使得吊篮可快速装卸，并使吊篮上以及喷头组件的有效活动范围最大化；本实用新型的混凝土喷射臂可以在喷浆作业和人工高空作业平台两个工种之间快速切换，利用有限的隧道空间连续作业，节省更换设备时间成本和人力成本；

3、本实用新型的旋转摆动组件可使喷头组件绕相互垂直的第一旋转组件旋转轴和第二旋转组件旋转轴转动，摆动组件还能够带动喷头组件小幅偏心摆动，喷头组件喷射范围大，灵活度高；

4、当混凝土喷射臂作为高空作业品台时，本实用新型的旋转调平机构可以使吊篮和安装座保持水平，从而保障吊篮的平稳性，提高施工效率；

5、本实用新型的大臂通过大臂俯仰油缸调节大臂的俯仰角度，喷浆臂俯仰油缸通过四连杆机构带动喷浆伸缩臂调节俯仰角度，喷浆伸缩臂可进行三级伸缩，使混凝土喷射臂的可活动范围最大化。

附图说明

图1是本实用新型混凝土喷射臂的立体图；

图2是本实用新型混凝土喷射臂的正视图；

图3是本实用新型喷头总成的正视图；

图4是本实用新型喷头总成的局部剖视图；

图5是本实用新型喷头总成拆除吊篮后的立体图；

图6是本实用新型喷头总成拆除吊篮后的剖视图；

图7是本实用新型图6中s的放大示意图；

图中标记：1-大臂；2-喷浆伸缩臂；3-基座；4-大臂俯仰机构；5-喷浆臂俯仰机构；6-喷头总成；7-旋转装置；21-三级伸缩臂本体；22-伸缩臂连接座；23-照明装置；51-喷浆臂俯仰油缸；52-大臂连杆；53-伸缩臂连杆；61-喷头组件；62-旋转摆动组件；63-安装座；64-吊篮；65-限位连接机构；611-喷头吊架；612-泵管吊架；613-泵管保护弹簧；614-一级混合器；615-二级混合器；616-固定泵管；617-喷嘴；621-第一旋转组件；622-第二旋转组件；6221-第一旋转座；6222-第二旋转马达；623-摆动组件；6231-第二旋转座；6232-第三旋转马达；6233-偏心轴；6234-法兰；6235-万向联轴器；6236-喷头摆动座；631-吊篮座；632-喷头座；633-顶板；651-卡槽座；652-翼部；653-定位销。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1-7说明根据本实施例公开的混凝土喷射臂，包括基座3、设置在基座3上的大臂1和设置在大臂1上的喷浆伸缩臂2，大臂1和喷浆伸缩臂2能够相对基座进行俯仰运动，喷浆伸缩臂2前端设置有喷头总成6。喷头总成6包括设置在喷浆伸缩臂2前端的安装座63和设置在安装座63上的移动喷射装置，移动喷射装置与泵送装置连通；安装座63上还设置有吊篮64，吊篮64通过限位连接机构65可拆卸地安装在安装座63上。其中，移动喷射装置在回正状态下沿安装座63长度方向布置。

本实施例中，移动喷射装置包括喷头组件61和旋转摆动组件62，喷头组件61通过旋转摆动组件62安装在安装座63下方。其中，旋转摆动组件62包括第一旋转组件621和第二旋转组件622；第一旋转组件621固定在安装座63前端，第一旋转组件621带动喷头组件61绕安装座63旋转；第二旋转组件622连接在第一旋转组件621上，第一旋转组件621的旋转轴与第二旋转组件622的旋转轴垂直；第二旋转组件622上设置有摆动组件623，喷头组件61与摆动组件623固定连接，摆动组件623带动喷头组件61进行偏心摆动。

在第一种实施方式中，吊篮64安装在安装座63上方，喷头组件61安装在安装座63下方。在第二种实施方式中，喷头组件61和吊篮64均设置在吊篮上方，喷头组件61和吊篮64依前后顺序依次安装于安装座63顶部。在第三种实施方式中，喷头组件61和吊篮64分别安装在安装座63两侧。在第四种实施方式中，喷头组件61和吊篮64均安装在安装座63顶部，吊篮63位于喷头组件61上方。其中第一种实施方式为本实施例采用的优选方式，可有效避免吊篮与喷头组件相互干扰。

本实施例中，安装座63包括吊篮座631、喷头座632和顶板633，吊篮座631前端和喷头座632后端焊接固定，顶板633覆盖在吊篮座631和喷头座632顶部并固定连接。限位连接机构65包括设置在吊篮64上的卡槽座651，卡槽座651突出于吊篮64底部，且卡槽座651内形成卡槽。安装座63顶部具有向安装座63两侧延伸的翼部652，翼部652卡接在卡槽座651的卡槽中。其中，翼部652为顶板633向安装座63两侧延伸并突出于吊篮座631和喷头座632的部分；翼部652和卡槽座651之间还设置有定位销653，翼部652和卡槽座651上均开设有销孔，定位销653插设在翼部652和卡槽座651的销孔中防止吊篮在安装到位后前后滑动。

本实施例中，第一旋转组件621包括第一旋转马达，第一旋转马达外侧固定在安装座63中，第一旋转马达的输出轴延伸出安装座63并连接第二旋转组件622；第二旋转组件622包括第二旋转马达6222和固定在第二旋转马达6222上的第一旋转座6221，第二旋转马达6222通过第一旋转座6221连接第一旋转组件621，第二旋转马达6222的输出轴连接摆动组件623；摆动组件623包括第二旋转座6231和固定在第二旋转座6231中的第三旋转马达6232，第三旋转马达6232的输出轴上设置有偏心轴6233，第二旋转座6231下方设置有喷头摆动座6236，喷头摆动座6236一端通过万向联轴器6235固定在第二旋转座6231上，喷头摆动座6236另一端设置有法兰6234，法兰6234套设在偏心轴6233上，且法兰6234与偏心轴6233为大间隙配合。其中，从剖视图上看，第三旋转马达6232的输出轴以及第一旋转马达的输出轴均垂直于第二旋转马达6222的输出轴。

本实施例中，喷头组件61包括连接在喷头吊架611和泵管吊架612；喷头吊架611连接在摆动组件623的摆动端上，即喷头吊架611连接在喷头摆动座6236上；泵管吊架612连接在摆动组件623的固定端上，即泵管吊架612连接在第二旋转座6231上。喷头吊架611上设置有喷头，喷头包括顺次安装并连通的喷嘴617、二级混合器615和固定管616。泵管吊架612位于喷头吊架611后方，喷头吊架611上设置有泵管保护弹簧613和二级混合器615，泵管保护弹簧613位于一级混合器614上方。混凝土喷射臂进行喷浆作业时，喷头组件61为活动状态；混凝土喷射臂收回或作为高空作业平台时，喷头组件61为回正状态，其中喷头和泵管保护弹簧沿安装座长度方向间隔排布。

泵送系统连通固定管616，泵送系统连通固定管616的泵管套设在泵管保护弹簧613内，并将混凝土输送至喷头；泵送系统连通一级混合器614，并将速凝剂输送至一级混合器614，一级混合器614混合速凝剂和高压空气；一级混合器614通过左右两侧的出料口连通二级混合器615左右两侧的进料口，混凝土由固定管616进入喷头，进入喷头的混凝土在二级混合器615内混合速凝剂，并通过喷嘴高速均匀的喷射出去。

本实施例中，安装座63上设置有旋转调平机构；旋转调平机构包括旋转装置7和倾角传感器，倾角传感器固定在安装座63上，安装座63通过旋转装置7与喷浆伸缩臂2转动连接，旋转装置7和倾角传感器分别与控制器连接，控制器接收倾角传感器发出的信号并通过控制旋转装置7旋转使安装座63及吊篮64保持水平。

本实施例中，大臂1与基座3之间设置有大臂俯仰机构4，大臂俯仰油缸调节大臂1的俯仰角度；大臂俯仰机构4为大臂俯仰油缸，大臂俯仰油缸的一端与基座3铰接，大臂俯仰油缸的另一端与大臂1铰接。

本实施例中，大臂1与喷浆伸缩臂2间设置有喷浆臂俯仰机构5，喷浆臂俯仰机构5包括喷浆臂俯仰油缸51、大臂连杆52和伸缩臂连杆53，大臂连杆52上端与大臂1铰接，伸缩臂连杆53上端与喷浆伸缩臂2铰接，大臂连杆52下端和伸缩臂连杆53下端通过同一销轴铰接喷浆臂俯仰油缸51的另一端，喷浆臂俯仰油缸51的一端与大臂1铰接，从而使大臂1、喷浆伸缩臂2、大臂连杆52与伸缩臂连杆53形成四连杆机构，喷浆臂俯仰油缸51通过四连杆机构带动喷浆伸缩臂2进行俯仰运动。

本实施例中，喷浆伸缩臂2包括三级伸缩臂本体21和伸缩臂连接座22；伸缩臂连接座22固定在三级伸缩臂本体21后端，大臂1与伸缩臂连接座22铰接；三级伸缩臂本体21上还设置有照明装置23。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。