一种隧道施工用混凝土喷射装置

1.本发明涉及隧道施工设备技术领域，具体涉及一种隧道施工用混凝土喷射装置。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.混凝土喷射技术自20世纪50年代在地下开拓工程中应用以来，由于它具有机械化程度高、工艺简单、生产效率高等优点，所以，在建筑、市政、铁道、矿山等行业的地下、地面的混凝土工程中，被许多国家广泛采用。
4.现有的隧道用混凝土喷射装置大多存在混凝土在喷射不均匀，且在喷射的过程中不能对喷射在墙壁上的混凝土进行刮平，很容易出现混凝土结块的现象，不仅不美观，而且很容易脱落，造成不必要的损坏，目前混凝土喷射后采用人工进行刮平，劳动强度较大，延长了施工周期，而且人工刮平的施工质量较差，施工后混凝土仍然存在不均匀的现象。
5.申请号为201510181547.0的专利申请公开了混凝土喷射涂抹一体化隧道施工装置，混凝土喷射后能够对混凝土进行刮平，解决了混凝土喷射不均匀，容易结块的现象，但发明人发现，技术方案随着隧道施工的进行，需要不断的拆卸轨道及相关设备并且重新进行安装，装置的拆装过程浪费了大量的时间，延长了施工时间，提高了施工人员的劳动强度。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种隧道施工用混凝土喷射装置，工作效率高，缩短了施工周期。
7.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
8.本发明的实施例提供了一种隧道施工用混凝土喷射装置，包括车体，车体依次设置有摇摆机构，混凝土供给机构及刮平机构，混凝土供给机构的出料管与摇摆机构连接，刮平机构包括顶部刮板组件，顶部刮板组件的两侧均设有侧部刮板组件，顶部刮板组件与固定在车体的竖板沿竖向滑动连接，侧部刮板组件与竖板沿水平向滑动连接，竖向刮板组件和水平刮板组件均设有伸入转动盘的弧形槽内的推杆以使得转动盘转动时能够通过弧形槽和推杆带动竖向刮板组件和水平刮板组件做同步运动。
9.可选的，所述摇摆机构包括第一摇臂，第一摇臂的底端与车体上的固定座转动连接，第一摇臂顶端设有支撑板，支撑板与出料管固定，第一摇臂滑动连接有第一滑块，第一滑块与第一连杆的一端转动连接，第一连杆的另一端与摇摆驱动件连接。
10.可选的，所述摇摆机构还包括第二摇臂，第二摇臂的底端与固定座转动连接，第二摇臂滑动连接有第二滑块，第二滑块与伸缩杆的底端固定，伸缩杆的顶端与支撑板固定，伸缩杆的外周还要有弹簧。
11.可选的，所述混凝土供给机构包括顶部敞口设置的存储桶，存储桶上方设有桶盖，桶盖安装有搅拌机构，还包括灰泵，灰泵的进口通过进料管与存储桶连接，灰泵的出口与出
料管一端连接，出料管另一端连接至摇摆机构。
12.可选的，桶盖与安装在车体的升降机构连接。
13.可选的，所述搅拌机构包括固定在桶盖的搅拌驱动件，搅拌驱动件与能够伸入存储桶的搅拌轴连接，搅拌轴固定有多个搅拌叶片。
14.可选的，所述顶部刮板组件包括顶板，顶板为与隧道拱顶相匹配的弧形板，顶板与竖向杆的一端固定，竖向杆与竖板沿竖向滑动连接，竖向杆上设置有伸入转动盘弧形槽的推杆。
15.可选的，所述侧部刮板组件包括侧板，侧板为与隧道侧壁相匹配的平板，侧板与水平杆的一端固定，水平杆与竖板沿水平方向滑动连接，水平杆上设置有伸入转盘弧形槽的推杆。
16.可选的，顶部刮板组件和侧部刮板组件在水平方向上错开设置。
17.可选的，所述转动盘采用齿轮盘，齿轮盘与传动齿轮相啮合，传动齿轮与安装在车体的刮板驱动件连接。
18.本发明的有益效果：
19.1.本发明的隧道施工用混凝土喷射装置，设置有车体，车体上设置有摇摆机构、混凝土供给机构和刮平机构，通过摇摆机构能够将混凝土喷射到隧道内壁上，刮平机构的顶部刮板组件和侧部刮板组件能够伸出，并随着车体的行进将喷射在隧道内壁上的混凝土刮平，保证了混凝土喷射均匀，避免了混凝土结块现象，整个过程自动化进行，无需人工，施工效率高，劳动强度低，且随着隧道施工进行，只需要操作车体行进即可实现混凝土的喷射和刮平，无需重复拆装混凝土喷射装置，提高了效率，缩短了施工周期。
20.2.本发明的隧道施工用混凝土喷射装置，转盘通过弧形槽带动顶部刮板组件和侧部刮板组件做同步运动，能够保证顶部刮板组件和侧部刮板组件的位置精度，保证了混凝土喷射厚度的均匀性，提高了混凝土喷射的质量。
21.3.本发明的隧道施工用混凝土喷射装置，桶盖与升降机构连接，能够通过升降机构将桶盖从存储桶上取下，方便对存储桶内剩余的混凝土进行清理，防止残渣残留在存储桶的内壁上，对存储桶造成腐蚀，提高了存储桶的使用寿命。
22.4.本发明的隧道施工用混凝土喷射装置，具有第二摇臂、伸缩杆和弹簧，使得摇摆机构的工作更加稳定，保证了混凝土喷射的质量。
23.5.本发明的隧道施工用混凝土喷射装置，顶部刮板组件和侧部刮平组件沿水平方向错开设置，使得顶部刮板组件和侧部刮板组件的收起互相不受影响，使得整个装置在非使用状态时体积小，方便转移和存放。
附图说明
24.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的限定。
25.图1为本发明实施例1整体结构示意图；
26.图2为本发明实施例1摇摆机构结构示意图；
27.图3为本发明实施例1支撑架结构示意图；
28.图4为本发明实施例1升降机构和搅拌机构结构示意图；
29.图5为本发明实施例1锥齿轮传动箱结构示意图；
30.图6为本发明实施例1刮平机构结构示意图；
31.图7为本发明实施例1第四电机设置位置示意图；
32.其中，1.车体，2.第一竖板，3.摇摆机构，301.支撑板，302.第一滑块，303.第一连杆，304.第一电机，305.滑槽，306.第一摇臂，307.固定座，308.第二摇臂，309.第二滑块，3010.第二连杆，3011.滑槽，3012.弹簧，3013.伸缩杆，4.搅拌机构，401.第三电机，402.搅拌轴，403.搅拌叶片，5.升降机构，501.支架，502.桶盖，503.丝杠，504.连接杆，505.锥齿轮传动箱，5051.第一锥齿轮，5052.第二锥齿轮，506.滑杆，507.第二电机，508.升降导轨，6.刮平机构，601.顶板，602.侧板，603.水平杆，604.齿轮，605.转动盘，606.弧形槽，607.水平向滑轨，608.第四电机，7.第二竖板，8.存储桶，9.支撑架，901.固定板，902.第一支撑竖板，903.支撑横板，904.第二支撑竖板，10.灰泵。
具体实施方式
33.实施例1
34.本实施例提供了一种隧道施工用混凝土喷射装置，如图1所示，包括车体1，车体1上依次设置有摇摆机构3、混凝土供给机构及刮平机构6，本实施例中，摇摆机构3安装在车体1的前端，混凝土供给机构安装在车体1的中部位置，刮平机构6安装在车体的后端，混凝土供给机构的出料管与摇摆机构3连接，摇摆机构3能够带动出料管做摇摆运动，通过出料管的摇摆运动，能够将混凝土喷射至隧道的拱顶和侧壁表面，刮平机构6能够对喷射在隧道内表面的混凝土进行刮平。
35.车体1包括车板，车板采用平板状结构，车板的前端安装有前行走轮，后端安装有后行走轮，可以理解的是，为了进一步降低施工人员的劳动强度，前行走轮或后行走轮可与安装在车板底面的驱动机构连接，驱动机构能够带动前行走轮或后行走轮转动，进而实现车体的自动行走。
36.车板的前端安装有摇摆机构3，中部安装有混凝土供给机构、后端安装有刮平机构6。
37.本实施例中，车体的前端安装有第一竖板2，中部安装有支撑架9，后端安装有第二竖板7，第一竖板2安装在车体的前端并与摇摆机构3配合，支撑架9安装在第一竖板2的一侧，并与混凝土供给机构配合，所述第二竖板7安装车体1的后端并与刮平机构6配合，车体1用于支撑摇摆机构3、混凝土供给机构及刮平机构6，保证整个装置的正常工作，提高了混凝土的喷射效率以及喷射质量。
38.如图2所示，所述摇摆机构3包括第一摇臂306，第一摇臂306采用槽钢制作而成，包括第一臂部和垂直设置在第一臂部两侧的第二臂部，第一臂部开设有滑槽305，滑槽305为长条形槽，滑槽305的轴线沿第一摇臂306的长度方向设置，槽钢的内部空间内设置有第一滑块302，第一滑块设有导向块，导向块伸入滑槽305中，使得第一滑块302能够沿第一摇臂306的轴线方向滑动，且滑槽305与导向块配合用于对第一滑块302的运动位置进行限位。
39.第一滑块302与第一连杆303的一端通过转轴转动连接，第一连杆303的另一端与摇摆驱动件的输出轴固定连接，本实施例中，摇摆驱动件采用第一电机304，第一电机304的输出轴与第一连杆303的端部固定连接，第一电机304固定在电机座上，电机座固定在支撑
架9的一侧。
40.第一摇臂306的底端与固定座307转动连接，固定座307直接固定在车板的上表面，本实施例中，固定座307采用u型板，包括水平设置的第一板部和垂直固定在第一板部端部的第二板部，第一板部与车体1上表面固定，一侧的第二板部与第一摇臂306的底端通过转轴转动连接，且转轴的轴线与第一摇臂303的中心线、滑槽305的长轴线相互垂直且位于同一平面内。
41.第一摇臂303的顶端固定有支撑板301，支撑板301与混凝土供给机构的出料管固定，本实施例中，支撑板设置成z型板，混凝土供给机构的出料管设置两根，其中一根固定在支撑板301的一端，另一根固定在支撑板301的另一端。
42.采用此种设置，增大了一次喷射混凝土的喷射范围，提高了工作效率。
43.本实施例中，混凝土供给机构的出料管采用柔性管，以实现随支撑板的摆动。
44.工作时，第一连杆303连接第一滑块302的的导向块处于滑槽305的顶部，第一电机304带动第一连杆303围绕第一电机304的输出轴转动，使得第一连杆303带动第一滑块302沿第一摇臂滑动，当第一连杆303处于水平位置时，第一滑块302刚好位于第一摇臂306的中部位置，第一摇臂306处于一侧的摆动极限位置，继续转动第一连杆303，第一连杆303继续向下运动，当导向块处于滑槽305底部时，第一摇臂306复位，第一连杆303继续运动，第一摇臂306转动至另一侧的极限位置，以此实现第一摇臂306的往复摆动。
45.由于第一摇臂306无法转动至水平位置，因此，可以通过调节支撑板303固定的出料管出料端的角度，尽可能的增大混凝土的喷射范围。
46.为了保证摇摆机构摇摆的平稳性，进而提高混凝土的喷射质量，本实施例的摇摆机构还包括第二摇臂308。
47.第二摇臂308的底端通过转轴与固定座307的另一个第二板部转动连接，第二摇臂308也采用槽钢制成，与第一摇臂306的尺寸相同，第二摇臂308的第二臂部开设有滑槽3011，滑槽3011为长条形槽，滑槽沿第二摇臂308的长度方向设置。
48.第二摇臂308的顶端固定至支撑板301，第一摇臂308带动支撑板301转动的同时，支撑板301能够带动第二摇臂308做从动转动。
49.第二摇臂308内设置有第二滑块309，第二滑块309与第二摇臂308滑动连接，第二滑块309设置有伸入第二摇臂308的滑槽3011的导向块，第二滑块309顶面与伸缩杆3013的一端固定，伸缩杆3013的另一端与支撑板301固定连接，伸缩杆3013的外周套有弹簧3012，弹簧3012的一端与支撑板301接触，另一端与第二滑块309接触。
50.第二滑块309与第二连杆3010的一端通过转轴转动连接，第二连杆3010的另一端通过转轴与车板前端的第一竖板2转动连接。
51.本实施例中，通过第二摇臂308、伸缩杆3013、弹簧3012和第二连杆3010的设置，通过第二摇臂，对支撑板实现了两点支撑，保证了支撑板的稳定性，同时通过弹簧的设置，保证了第二滑块运动时能够始终受到一个弹性力，利用弹性力缓冲对其运动进行缓冲，使得摇摆机构3在摇摆的过程中更加稳定，提高了摇摆机构的使用寿命，保证了混凝土的喷射质量和效率。
52.第一摇臂306和第二摇臂308均采用槽钢，方便对摇臂及其内部的滑块进行更换和维护，提高了后期更换及维护效率，保证了摇摆机构的正常工作。
53.如图3所示，所述支撑架包括第一支撑竖板902、第二支撑竖板904、支撑横板903以及固定板901，所述第一支撑竖板902和第二支撑竖板904垂直固定安装在车板上，所述支撑横板903水平设置且设在第一支撑竖板902和第二支撑竖板904底部之间并且固定安装在第一支撑竖板902和第二支撑竖板904上，所述固定板901固定安装在第一支撑竖板902和第二支撑竖板904上，支撑横板903的上方，且支撑横板903、固定板901均设有与混凝土供给机构的存储桶相配合的安装孔，支撑架9用于支撑混凝土供给机构的存储桶，保证混凝土的安全以及正常的混凝土喷射，提高了混凝土喷射效率。
54.混凝土供给机构包括顶部敞口设置的存储桶8，存储桶8用于放置混凝土，存储桶穿过固定板901设置的安装孔后放置到支撑横板903上，利用固定板901对存储桶8进行定位固定。
55.存储桶8的下方设置有灰泵10，灰泵10设置在支撑横板903的下方，直接固定在车板上，灰泵10的进口通过进料管与存储桶8的出料口连接，进料管穿过支撑横板903上的安装孔后与存储桶8连接，灰泵10的出口与出料管的一端连接，出料管的另一端安装至摇摆机构3的支撑板301。
56.本实施例中，将灰泵10设置在存储桶8的下方，减少了混凝土供给机构的水平占用空间面积，进而减少了车体的面积。
57.灰泵10能够驱动存储桶8内的混凝土流出存储桶，并由出料管喷射出。
58.存储桶8的顶部敞口处设置有桶盖，桶盖能够将存储桶打开和关闭。
59.为了方便对存储桶内残留的混凝土进行清理，防止残渣残留在存储桶的内壁上，对存储桶造成腐蚀，桶盖与安装在车板的升降机构5连接，升降机构5能够带动桶盖升降，从而将存储桶8打开，便于工作人员对存储桶8内残留的混凝土进行清理。
60.如图4所示，升降机构5采用丝杠升降机构，丝杠升降机构包括轴线竖向设置的丝杠503，丝杠503设置在第二支撑竖板904的一侧，丝杠503的底端与升降驱动机构连接，丝杠的顶端与轴承座转动连接，轴承座固定在第二支撑竖板904上。
61.丝杠螺纹连接有连接杆504，连接杆504的两个端部均固定有滑杆506，滑杆506与升降导轨508滑动连接，升降导轨508固定在第二支撑竖板904上。
62.滑杆506的顶端与支架501固定连接，支架501与桶盖502固定连接。
63.所述升降驱动机构包括固定在车板的第二电机507，第二电机507的输出轴与锥齿轮传动箱505连接，锥齿轮传动箱505的输出轴与丝杠503的底端连接，具体的，如图5所示，锥齿轮传动箱505包括箱体，箱体内设置有相互啮合的第一锥齿轮5051和第二锥齿轮5052，其中第一锥齿轮5051与第二电机507的输出轴连接，第二锥齿轮5052与锥齿轮传动箱的输出轴连接。
64.所述桶盖502上还固定有搅拌机构4，搅拌机构4能够伸入存储桶8内，并对存储桶8内的混凝土进行搅拌，保证了混凝土的质量。
65.如图4所示，搅拌机构包括搅拌驱动件，搅拌驱动件采用第三电机401，第三电机401固定在桶盖502的顶面，第三电机401的输出轴与搅拌轴402连接，搅拌轴402能够伸入存储桶8内部。
66.搅拌轴402的外轴面上设置有多组搅拌叶片403，多组搅拌叶片403沿搅拌轴402的轴线方向设置，每组搅拌叶片403具有多个，多个搅拌叶片403沿搅拌轴402所在圆周等间隔
设置，本实施例中，每组具有三个搅拌叶片。
67.桶盖501上还设置有注料口，用于向存储桶内部加入混凝土。
68.本实施例中，通过注料口向存储桶内加入混凝土，然后启动第三电机401，对存储桶8内的混凝土进行搅拌，防止混凝土出现结块现象，启动灰泵10，灰泵10带动存储桶8内的混凝土流出，并流经出料管后喷射出，对隧道内壁喷射混凝土。
69.当混凝土喷射工作完成后，第二电机507启动，升降机构5工作，将桶盖501提起，施工人员能够对存储桶8内的残留混凝土进行清理。
70.所述刮平机构包括顶部刮板组件，顶部刮板组件的两侧均设置有侧部刮板组件，顶部刮板组件用于对隧道拱顶处的混凝土进行刮平，侧部刮板组件用于对隧道侧壁处的混凝土进行刮平。
71.顶部刮板组件和侧部刮平组件沿水平方向错开设置，使得顶部刮板组件和侧部刮板组件的收起互相不受影响，使得整个装置在非使用状态时体积小，方便整个装置的转移和存放。
72.如图5-图6所示，顶部刮板组件包括顶板601，顶板601采用与隧道拱顶形状相匹配的弧形板，弧形板的底面通过一个截面为倒梯形的箱型结构与竖向杆的顶端固定连接，竖向杆与第二竖板上设置的竖向滑轨滑动连接，竖向杆能够沿竖向滑轨做竖向运动。
73.竖向杆上设置有推杆，推杆伸入第二竖板一侧的转动盘605开设的第一弧形槽中。
74.转动盘605绕自身轴线转动，能够通过第一弧形槽和推杆带动竖向杆沿竖向滑轨做竖向运动。
75.侧部刮板组件包括侧板602，侧板602采用与隧道侧壁形状相匹配的平板，侧板与水平杆603的一端固定连接，水平杆603与设置在第二竖板7的水平向滑轨607滑动连接，水平杆603能够沿水平向滑轨607做水平运动。
76.水平杆603上设置有推杆，推杆伸入转动盘602上开设的弧形槽606中，其中一个侧部刮板组件的推杆伸入转动盘上开设的第二弧形槽中，另一个侧部刮板组件的推杆伸入转动盘开始的第三弧形槽中。
77.第一弧形槽、第二弧形槽和第三弧形槽被配置为转动盘转动时，能够利用弧形槽和推杆的推力作用，使得竖向杆做竖向运动，水平杆603做水平运动，且竖向杆和水平杆603的运动为同步运动，两个水平杆603的运动方向相反。
78.采用此种设置方式，能够保证顶板601和侧板602做同步运动，进而保证了对隧道内壁喷射的混凝土刮平时，保证喷射的混凝土的厚度的均匀性。
79.本实施例中，所述转动盘605的中心部位通过转轴与第二竖板7转动连接，转动盘605能够绕自身轴线转动。
80.所述转动盘605与转动驱动机构连接，转动驱动机构能够带动转动盘605绕自身轴线转动。
81.所述转动驱动机构采用齿轮传动驱动机构，具体的，转动盘605为齿轮盘，其外周面设置有轮齿，转动盘605与齿轮604相啮合，齿轮604与固定在第二竖板7的第四电机608的输出轴连接，第四电机608能够带动齿轮604转动，进而带动转动盘605转动。
82.本实施例的工作方法为：
83.车体在隧道内行进至设定位置，启动灰泵10和第一电机304，第一电机304通过第
一摇臂306带动支撑板301摆动，进而带动混凝土供给机构的出料管摆动，在隧道内壁喷射混凝土，喷射混凝土时，第三电机401工作，利用搅拌叶片403对存储桶8内的混凝土不断进行搅拌，以防止存储桶8内的混凝土结块。
84.第四电机608通过齿轮604带动转动盘605转动，使得顶板601、侧板602运动至设定位置，设定位置满足隧道内壁混凝土喷射的刮平及厚度需求。
85.随着车体的行进，顶板、侧板将喷射在隧道内壁的混凝土进行刮平，避免了喷射的混凝土不均匀产生结块现象。
86.本实施例中，可预先在隧道内铺设用于车体行走的轨道，以保证车体的行进方向不会发生偏离，进而保证混凝土的喷射效果。
87.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。