一种隧道喷射砼控制装置的制作方法

本发明涉及隧道施工设备，尤其涉及一种隧道喷射砼控制装置。

背景技术：

1、隧道喷射砼是指采用喷射机械将混凝土喷射到开挖面或支护面上，形成一层坚固的混凝土结构。这种施工方法常用于隧道、地下工程等需要加固和支撑的场合。相比传统的人工浇筑混凝土，隧道喷射砼具有施工速度快、质量稳定、劳动强度低等优点。

2、隧道喷射砼控制装置通常由以下几个部分组成：空气压缩机、输送管道、喷嘴、控制器等。喷嘴的部分多采用机械臂进行控制其喷射角度和喷射距离，机械臂端部处的喷嘴会受到混凝土喷出时所具有的风压和水压的影响，喷嘴会相对机械臂的端部产生晃动，当喷嘴轻微晃动后，喷嘴相对隧道内壁的曲面待喷射位置会相差很大，此过程中喷嘴的晃动呈无规律状态，导致混凝土的喷射误差较大，使得隧道内壁形成的混凝土层厚度不够均匀，需要人工修整或调整的位置多，导致隧道内壁的混凝土层施工效率呈偏低状态，也容易导致隧道内壁混凝土层的施工精度不够。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种隧道喷射砼控制装置，以解决机械臂端部处的喷嘴会受到混凝土喷出时所具有的风压和水压的影响，喷嘴会相对机械臂的端部产生晃动，导致混凝土的喷射位置误差较大，隧道内壁形成的混凝土层厚度不够均匀的问题。

2、为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种隧道喷射砼控制装置，包括喷嘴以及与喷嘴固定连通的握持管，还包括：

3、控制喷嘴和握持管与隧道内壁相对位置的支撑角度调节单元，支撑角度调节单元包括伸缩支撑杆、调节部以及竖直设置的弧形限位杆，弧形限位杆沿轴线设有供伸缩支撑杆滑动的径向滑槽，伸缩支撑杆靠近弧形限位杆圆心的一端与调节部固定连接，伸缩支撑杆远离弧形限位杆圆心的一端与喷嘴或握持管固定连接；

4、沿隧道轴向或径向移动的移动控制单元，支撑角度调节单元安装在移动控制单元上。

5、本发明的技术原理为：当在对隧道内壁进行喷射混凝土前，先将隧道喷射砼控制装置通过移动控制单元移动至隧道内，隧道内壁的纵截面轮廓弧度与弧形限位杆的纵截面轮廓弧度相对且平行时，隧道喷射砼控制装置位置控制到位；然后控制伸缩支撑杆的长度，使得喷头和握持管与隧道内壁之间的间距达到喷射标准；然后开始喷射，喷射混凝土时，伸缩支撑杆对喷嘴或握持管进行稳定支撑，喷嘴不会产生晃动，此过程中弧形限位杆也能对伸缩支撑杆的稳定支撑进行限位，提高对隧道内壁上喷射混凝土的位置精度。

6、在喷出混凝土的同时，支撑角度调节单元控制伸缩支撑杆沿弧形限位杆的径向滑槽转动，伸缩支撑杆同步带动喷嘴沿径向滑槽转动，使得喷嘴与隧道内壁的混凝土待喷射处依次相对，提高对隧道内壁混凝土喷射的效率，也能够提高隧道内壁各处混凝土喷射厚度的均匀度；同时能够降低人力成本，且降低人员的安全风险。

7、进一步，调节部包括：

8、固定板，固定板安装于支撑角度调节单元上；

9、转动轴，转动轴转动安装于固定板上，且转动轴与弧形限位杆同轴设置，伸缩支撑杆靠近弧形限位杆圆心的一端与转动轴的侧壁固定连接；

10、同轴固定在转动轴上的转动齿轮；

11、与转动齿轮啮合的主动齿轮。

12、通过上述设置，在控制伸缩支撑杆沿径向滑槽转动时，控制主动齿轮的转动方向和转动角度，主动齿轮即可带动转动齿轮转动，转动齿轮带动转动轴和伸缩支撑杆同步转动，使得伸缩支撑杆的转动角度和转动速度更可控，同时转动轴能对伸缩支撑杆的转动进行稳定支撑。

13、进一步，还包括带动主动齿轮转动的电动机，电动机和主动齿轮的数量均为二，且电动机和主动齿轮一一对应，两个主动齿轮沿转动齿轮的竖直中线对称设置且均位于转动齿轮的下侧；电动机均与固定板固定连接。

14、通过上述设置，两个主动齿轮能够更稳定地带动转动齿轮和转动轴转动，且两个主动齿轮能够更稳定地支撑转动齿轮和转动轴，使得伸缩支撑杆的转动也更稳定。

15、进一步，伸缩支撑杆为液压伸缩杆，液压伸缩杆的下端连通有第一液压缸，第一液压缸固定安装在固定板的侧壁上。

16、通过上述设置，方便通过控制第一液压缸来控制伸缩支撑杆的伸长和缩短，使得喷头与隧道内壁之间的间距控制更加精准。

17、进一步，伸缩支撑杆的上端处滑动安装有滑块，弧形限位杆的径向滑槽内设有供滑块沿径向滑槽的轮廓轴向滑动的限位槽，滑块的侧壁与限位槽的内壁相抵。

18、通过上述设置，当伸缩支撑杆在伸长和缩短时，伸缩支撑杆的中部相对滑块滑动，滑块与限位槽配合，使得伸缩支撑杆在伸缩时与弧形限位杆的相对位置保持恒定；当伸缩支撑杆沿径向滑槽滑动时，滑块也同步在限位槽内滑动，使得伸缩支撑杆的滑动得到稳定导向；当伸缩支撑杆受到混凝土喷出时的冲击时，滑块与限位槽配合，使得伸缩支撑杆在伸缩时与弧形限位杆的相对位置保持恒定，也让喷头的位置也更加恒定。

19、进一步，伸缩支撑杆的顶端上安装有支撑板，伸缩支撑杆的轴线与支撑板的表面垂直，支撑板与伸缩支撑杆之间设有供支撑板绕伸缩支撑杆轴线转动的转动轴承，转动轴承的转动角度可远程自动控制，支撑板上设有若干供握持管安装的安装孔。

20、通过上述设置，支撑板上能够安装若干握持管和喷头，也能同步对握持管和喷头进行支撑，提高在喷射混凝土时的效率；同时可以通过转动轴承处控制支撑板与伸缩支撑杆的相对角度，进而改变喷头处混凝土的喷出角度，更便于远程控制喷头对混凝土的喷射。

21、进一步，还包括连接螺母，支撑板的安装孔处同轴设置有朝上的环状凹槽，握持管靠近安装孔的一端上设有第一冠形齿轮，第一冠形齿轮的外壁上设有第一螺纹，支撑板环状凹槽的内壁上设有可与第一螺纹拼合的第二螺纹；连接螺母内同轴设置与握持管外壁贴合的安装孔，连接螺母安装孔一端的内壁上同轴设置有供第一冠形齿轮和支撑板环状凹槽处嵌入的环状嵌槽，连接螺母环状嵌槽的内壁上设有可与第一螺纹和第二螺纹啮合的第三螺纹，连接螺母环状嵌槽靠近中心的一侧处设有与第一冠形齿轮啮合的第二冠形齿轮，第一冠形齿轮靠近第二螺纹的一侧处同轴固定安装有弹簧，弹簧远离第一冠形齿轮的一端可与支撑板相抵。

22、通过连接螺母与第一冠形齿轮、第二冠形齿轮和支撑板的配合，能够将握持管稳定地固定至支撑板上，当喷嘴和握持管受到自混凝土的压力冲击时，在弹簧的设置下，弹簧能与第一冠形齿轮和第二冠形齿轮配合实现轴向的缓冲，避免喷嘴发生晃动，提高喷嘴在喷射混凝土时喷射角度的精准度。

23、进一步，移动控制单元包括：

24、远程控制的行进小车，固定板与行进小车之间竖直设置有液压升降杆以及控制液压升降杆伸长或缩短的第二液压缸，液压缸固定安装在行进小车上；

25、混凝土存储箱；

26、盛装有速凝剂、减水剂或膨胀剂的药剂存储箱，药剂存储箱和混凝土存储箱均固定安装在行进小车上；混凝土存储箱、药剂存储箱和喷嘴之间设有加压管路输送系统。

27、通过上述设置，行进小车能够对混凝土存储箱、药剂存储箱、加压管路输送系统、喷嘴、握持管、移动控制单元和支撑角度调节单元进行运载，使得整个隧道喷射砼控制装置的移动更方便，也更便于通过行进小车与隧道内壁相对位置的调节，来控制喷头与隧道内壁的相对位置，实现对喷头位置的复合调节；当在对混凝土进行输送时，速凝剂、减水剂或膨胀剂与混凝土之间可实现即配即用。

28、进一步，加压管路输送系统包括：

29、与混凝土存储箱连通的输送管，输送管与混凝土存储箱之间连通有液压输送泵；

30、与药剂存储箱连通的进药管，药剂存储箱与进药管之间连通有计量泵；进药管远离计量泵的一端与输送管的中部连通，输送管与进药管的连通处转动安装有搅拌叶片以及搅拌叶片转动的搅拌机，搅拌机固定安装于输送管外；

31、与输送管远离液压输送泵一端固定连通的分流管道，分流管道上连通有若干输送支管，输送支管与喷嘴一一连通。

32、通过上述设置，在对混凝土进行输送时，开启液压输送泵、计量泵和搅拌机，混凝土和速凝剂、减水剂或膨胀剂按比例泵入到输送管中，且被搅拌叶片搅拌，使其混合均匀；分流管道能够将混凝土通过输送支管分流至各个喷嘴中，实现对混凝土的均匀传送。

33、进一步，加压管路输送系统还包括plc控制器、控制液压输送泵开启或关闭的第一控制器、控制计量泵开启或关闭的第二控制器、控制搅拌机开启或关闭的第三控制器、若干电磁开关阀、若干压力传感器，第一控制器、第二控制器、第三控制器、若干电磁开关阀以及若干压力传感器均与plc控制器电联接，电磁开关阀安装于分流管道和输送支管的连通处，若干电磁开关阀与若干输送支管一一对应，压力传感器安装于喷嘴处，若干压力传感器与喷嘴一一对应。

34、通过上述设置，在控制液压输送泵、计量泵、搅拌机和分流管道分流时，可根据混凝土的输送时机控制第二控制器、第三控制器和若干电磁开关阀，实现对混凝土的稳定传输，且通过压力传感器测得的混凝土压力反馈，plc控制器可通过压力反馈控制液压输送泵和计量泵的泵出压力，进而控制混凝土的喷射量和喷射压力，使得混凝土能够均匀的附着至隧道内壁上。