一种浇筑管自流循环清洗装置的制作方法

本发明涉及水利水电基础施工装置，尤其涉及防渗墙施工装置的辅助清洗装置，具体涉及一种浇筑管自流循环清洗装置。

背景技术：

1、防渗墙是水利水电工程中广泛应用的垂直防渗结构，其施工过程中需通过多节拼接的浇筑管向槽孔内输送混凝土。浇筑管起拔后，内外壁会附着大量未凝固的水泥浆，若不及时清洗，水泥浆会快速凝固形成坚硬的结垢，不仅会增加后续清洗难度，还会导致浇筑管内径缩小、表面粗糙，影响下次浇筑时混凝土的流动性能，甚至造成堵管事故。

2、目前，防渗墙施工现场对浇筑管的清洗主要依赖人工操作：工人手持高压水枪从浇筑管一端伸入冲洗内壁，再绕管冲洗外壁，最后用清水简单冲刷。这种传统清洗方式存在以下显著缺陷：首先，清洗效率极低，单根6米长的浇筑管人工清洗需15-20分钟，且只能单根分步清洗，无法满足连续施工的节奏要求；其次，清洗不彻底，人工冲洗存在大量盲区，尤其是浇筑管内壁深处和接缝处，水泥浆残留率高达30%以上，凝固后需用钢丝刷或角磨机打磨，极易损伤管道内壁；再者，劳动强度大且安全隐患高，工人需长时间手持高压水枪作业，手臂易疲劳，且施工现场地面湿滑、管道堆放杂乱，存在滑倒和高压水伤人的风险；以及还可能存在水资源浪费严重，无法实现同步清洗等问题，例如，内壁和外壁需分别冲洗，工序繁琐，且清洗过程中管道需多次搬运，增加了额外工作量。

3、虽然部分工程尝试采用固定式清洗台，但现有清洗台只能适配单一规格的浇筑管，通用性差，且仍需人工辅助对位和搬运，未能从根本上解决上述问题。因此，研发一种能够实现浇筑管内外壁同步自动清洗、效率高、适应性强的专用装置，成为防渗墙施工领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决防渗墙施工过程中，针对浇筑管起拔后对浇筑管的现场清洗的问题，本技术提供一种浇筑管自流循环清洗装置，旨在替代现有的清洗设备，用于对浇筑管内外侧壁上附着的水泥浆进行及时的清洗，避免水泥浆凝固后无法清除或者清除效率低，难度大的问题。

2、为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：

3、本发明提供一种浇筑管自流循环清洗装置，包括底座，竖直安装在底座上的门架，所述门架上滑动安装有带升降驱动器的横梁，以驱动横梁沿门架上下移动，还包括安装在底座上用于对浇筑管内壁进行清洗的下清洗头，以及安装在横梁上用于将浇筑管内部的水导出并对浇筑管外壁进行清洗的上清洗头，在清洗状态时，所述上清洗头和下清洗头同轴安装。其中，底座和门架是固定结构，用于起到支撑的作用，横梁通过升降驱动器驱动，以实现横梁在竖直方向设置的门架上往复滑动，并能够在滑动行程范围内的任一位置停止，其中，升降驱动器可以采用现有技术中的任何一种可行的结构，包括链轮链条传动机构，丝杆丝套驱动机构，皮带与带轮驱动机构，齿轮齿条驱动机构。作为本发明最核心的部分是上清洗头和下清洗头，在清洗状态时，上清洗头和下清洗头同轴安装，并将需要清洗的浇筑管固定夹持在所述上清洗头和下清洗头之间。清洗的原理是下清洗头将压力水源通入到浇筑管的内部，通过不断流通的清水对浇筑管内壁上附着的水泥浆进行冲洗，由于本发明实在防渗墙施工的现场进行，水泥浆是出于流动状态，非常容易冲洗干净；清水由下而上流动，当清水流到浇筑管的顶部，即上清洗头处，上清洗头再将水导出到浇筑管的外壁，并利用上清洗头的自身结构对水导向后使水流方向由原来的沿浇筑管内壁竖直向上流到改为沿浇筑管外壁竖直向下流动，直到又回到下清洗头中进行收集并导入到下一个污水处理环节，至此，浇筑管的清洗就完成了，只需要停止供水清洗，上移上清洗头将完成清洗的浇筑管取下，并安装下一根需要清洗的浇筑管，重复上述过程即可。本发明通过上清洗头和下清洗头通过改变水流方向和位置，能够实现持续，连贯的对浇筑管内、外侧壁进行清洗，效率高，速度快；清洗后的污水经过沉淀后可以重复使用。

4、为了更好的实现上述清洗目的，优选地，本发明所述下清洗头包括中心锥，所述中心锥底部边缘向上弯折并竖直延伸形成积水管，所述中心锥与积水管的连接处形成向下凹陷的环形凹槽，所述环形凹槽底部设置有至少一个用于排除污水和砂砾的排水口。中心锥的作用是利用椎体自身回转体结构能够适应不同直径的浇筑管安装，起到兼容性强，自贴合性好的作用；例如，如果中心锥的底部直径为300mm，那么只要内径小于300mm的浇筑管安装在中心锥上时，都能够自适应的与中心锥的锥面上贴合，自适应能力强，不需要进行同轴度校验，对于现场施工而言，极具效率优势。所述中心锥具有沿其轴向延伸的中心轴线，所述中心锥内部形成有沿所述中心轴线延伸的中心流体腔，所述中心流体腔与中心锥底部相交形成用于连接高压水源的进水口b，所述中心锥的旋转体内开设有多个流体通道，每个所述流体通道均与所述中心流体腔连通，所述流体通道与所述中心锥侧壁相交形成出水口b，所述出水口b以中心锥的中心轴线呈圆周阵列分布在中心锥的侧壁上，所述出水口b阵列的最大半径小于浇筑管的内径，确保任一个出水口b喷射的水流都能被限制在浇筑管内部，避免水流外泄；当然，在清洗浇筑管时，清洗的水量较大，不需要将浇筑管两端分别与上清洗头和下清洗头密封，即使有小部分水外泄也并不影响，这也是采用中心锥结构的关键优势之所在；将水流通过设置在中心锥圆锥侧面上的出水口b喷出的目的是确保浇筑管靠近端头处也能够有效被清洗，避免轴向喷射可能带来的端头存在清洗盲区的问题。

5、进一步优选，每个所述流体通道的出水口b形成有喷射孔，所述喷射孔的轴线与所述中心轴线异面垂直；在垂直于所述中心轴线的平面上，所述中心轴线的投影为中心点o，所述喷射孔的出口中心的投影为点p，线段op的长度为r；所述喷射孔的轴线在该平面上的投影为第一直线，所述第一直线与所述中心点o之间的垂直距离为e，垂足为m，其中r＜e＜r；且所述第一直线的延伸方向与以所述中心点o为圆心、以r为半径的圆周在线段om的延长线与圆周交点n处的切线方向完全一致。这一特殊设置的喷射孔的水流喷射角度设置实在解决清洗盲区的基础上进一步提升清洗效果，如果每个出水口b的喷射角度与中心锥镜像方向一致，那么清洗水流直接冲刷在浇筑管内壁上形成垂直阻挡，会导致喷射水流的动能显著下降，导致内部功率的不必要的耗损；采用倾斜喷射的好处有两个：其一，减少水流喷射速度的损失；其二，在浇筑管内部形成螺旋涡流，使得水流与浇筑管内壁接触的路径更长，相较于直接轴向流动而言，清洗效果更好。

6、再进一步优选，由于喷射水流在进入到浇筑管内部后，是由下往上流动的，因此，在水平倾斜喷射的基础上，进一步增加向上倾斜的角度，使得水流的动能损耗更小，具体地，所述喷射孔的轴线向远离中心锥底部一侧倾斜，并与垂直于所述中心轴线的平面之间形成夹角α，其中，α=30°-60°。

7、为了方便浇筑管的快速更换和自动对位，优选地，所述中心锥顶端还同轴固定连接有立柱，所述立柱的长度为浇筑管长度的0.7-0.8倍，立柱的外径为浇筑管内径的0.8-0.9倍，所述出水口b设置在立柱的圆周侧壁或中心锥的侧壁上。通过对立柱的设置，只需要将浇筑管直接放在立柱上，浇筑管在重力作用下就能够自动下落，浇筑管下端头与中心锥接触后，能够自适应的结合，无需任何找准操作，使得浇筑管在清洗过程中的更换非常便捷。

8、为了进一步提升本发明在清洗效果，以及提升浇筑管在更换方面的便捷性，优选地，所述上清洗头包括固定安装在所述横梁上的外壳体，所述外壳体内具有中空的安装腔，所述安装腔内安装有导向球，所述导向球通过可伸缩复位的伸缩杆与设置在所述外壳体顶部的顶盖法兰固定连接，所述顶盖法兰将所述安装腔上部开口密闭遮挡；所述导向球底部设置有进水口a，所述进水口a向所述导向球的球心延伸形成主流体通道，所述导向球内部还形成有多个支流体通道，任一所述支流体通道与主流体通道连通，任一所述支流体通道与导向球表面相交形成出水口a，所述外壳体下方还固定连接有用于遮挡所述导向球与浇筑管结合部的束水管。上清洗头的核心结构是导向球，采用球状设置的主要目的与下清洗头的中心锥的发明构思是基本一致的，就是满足浇筑管更换后，对浇筑管进行固定时的自动对正，通过中心锥和导向球对浇筑管两端头的挤压即可实现自适应同轴对准，完全避免了需要对位的繁琐操作步骤，同时，能够与圆柱状的浇筑管实现基本的自适应密封。伸缩杆的作用是为降低升降驱动器的控制精度而设置的，由于浇筑管是刚性结构，如果没有伸缩杆那么升降驱动器的移动精度要求就非常高，需要浇筑管刚好与导向球接触时就要停止，否则，要么因为位移不够使得浇筑管的上端头与导向球之间存在间隙，导致漏水，要么因为位移过度导致浇筑管的上端头与导向球内应力过大导致结构损伤。然而，伸缩杆可以伸缩的结构就完美的解决了这个问题，使得升降驱动器的控制精度可以下放到厘米级精度都完全可以满足清洗需求。

9、为了提升清洗效果，优选地，所述支流体通道的分布方式与喷射孔的分布方式呈水平镜像对称。

10、为了提升本发明的适应性，针对作业区域没有单独配备压力水源的情况下仍然能够正常作业，优选地，还包括设置在底座上的水泵，所述水泵的出水端与下清洗头的进水口b密闭连通。

11、再进一步优选地，所述升降驱动器包括依次驱动连接的电机、减速器、驱动齿轮，所述驱动齿轮与竖直设置在门架上的齿条啮合。

12、再进一步优选地，为了方便浇筑管的更换，增加浇筑管更换的方式，优选地，所述下清洗头相对侧安装用于驱动所述下清洗头在所述底座上往复滑动伸缩驱动器。如果下清洗头不能移动，始终保持着雨上清洗头同轴的位置，那么浇筑管的更换就只能通过上下移动上清洗头达到横向更换浇筑管的目的，这就使得浇筑管的更换需要机械手等装置实现；但为了满足更多的更换方式，提高作业现场机械设备的通用性和多功能用途的可能性，本发明将下清洗头滑动设置在底座上；当需要更换浇筑管时，可以通过移动下清洗头，使得下清洗头与上清洗头在竖直方向上的投影位置错开，这样就可以采用吊装的方式更换浇筑管，从而采用作业现场的任何吊装设备实现，大大提升了更换浇筑管的便捷性；如果在配合上文提供的立柱，那么采用吊装更换浇筑管的效率会更高。同时，为了方便调平，适应不同的作业环境，所述底座的周围设置有多个可以独立升降的液压支腿。

13、有益效果：

14、1、本发明采用上下同轴设置的上清洗头和下清洗头配合的结构，实现了浇筑管内壁和外壁的同步连续清洗，无需分步操作，单根6米长浇筑管的清洗时间可缩短至2-3分钟，清洗效率较人工方式提高约3-5倍。

15、2、本发明采用下清洗头进水、上清洗头导水的自流循环设计，利用水流自身重力实现外壁自上而下的冲洗，无需额外设置外壁清洗动力系统，降低了设备能耗，同时污水可通过下清洗头集中收集，经沉淀后可重复使用，水资源利用率提升。

16、3、本发明采用中心锥结构的下清洗头，利用回转体的自定心特性，能够自适应内径在一定范围内的不同规格浇筑管，无需进行繁琐的同轴度校验，管道安装时间缩短至10秒以内，大幅提高了现场施工效率。

17、4、本发明采用偏心切向设置的喷射孔结构，使水流在浇筑管内部形成高速螺旋涡流，延长了水流与管壁的接触路径和时间，增强了对水泥浆的冲刷力，水泥浆残留率可进一步降低，且避免了垂直喷射导致的动能损耗。

18、5、本发明采用带可伸缩复位伸缩杆的导向球结构的上清洗头，实现了浇筑管两端的自适应同轴对准和柔性压紧，降低了对升降驱动器的控制精度要求，避免了刚性接触导致的管道变形或设备损坏。

19、6、本发明采用长度为浇筑管0.7-0.8倍的立柱结构，使浇筑管在重力作用下即可自动套入并完成初步定位，无需人工辅助对位，进一步简化了管道更换流程。本发明采用可滑动的下清洗头和独立升降的液压支腿，既支持横向吊装更换管道，又能适应不平整的施工现场地面，提高了设备的环境适应性和作业灵活性。本发明集成了自供水泵系统，无需外接高压水源，可在野外无固定供水设施的施工现场独立作业，拓展了设备的应用范围。