车载双组份物料喷嘴组件及喷洒流量控制方法与流程

1.本发明涉及一种双组份物料喷嘴组件及喷洒流量控制方法，尤其是一种安装在洒布工程车尾部下方的双组份物料喷嘴组件及可保证在不同车速和地面温度工况下物料均匀洒布的喷洒流量控制方法。


背景技术：

2.多介质强粘结防水层是一种新型混凝土桥面防水粘结结构，它是依次将双组份反应型树脂、橡胶改性沥青、纤维和橡胶改性沥青喷洒（或洒布）到施工面后，最后洒布单一粒径集料，经多种材料的物理、化学反应后，形成的复合层间功能层。多介质强粘结防水层的铺装需要借助专用的施工设备——多介质强粘结同步洒布车，在多介质强粘结同步洒布车上还需配备双组份物料自动喷洒系统，以实现双组份物料雾化混合并均匀地喷洒到混凝土桥面上。
3.传统的双组份喷洒系统采用喷枪内部混合的方式，属于受限式撞击，混合效率较低，输出流量较小，不能直接应用于多介质强粘结同步洒布车，为此，需要改进双组份喷洒系统中物料的混合方式，同时需对双组份物料喷嘴组件进行优化设计，并创新一种能保证在不同车速和地面温度工况下物料均匀洒布的喷洒流量控制方法。


技术实现要素：

4.本发明提供一种车载双组份物料喷嘴组件及物料喷洒控制方法，旨在通过对物料喷嘴组件结构的改进及物料喷射流量控制方法的创新设计，实现不同车速及地面温度工况下双组份物料雾化混合，并均匀地喷洒到混凝土桥面上，达到保证混凝土桥面防水粘结结构铺装质量的目的。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种车载双组份物料喷嘴组件，包括前后对称布置的两部分，它们通过物料输送管路分别与a物料和b物料的料罐连通，其中每一部分均设有横向排列的若干组喷射单元，在每一个喷射单元中设置喷头、流量控制阀、微型电机和丝杠螺母传动机构；所述微型电机通过固定支架安装在喷洒车尾部横梁下面，微型电机输出轴与丝杠螺母传动机构中的丝杠固定连接；所述丝杠螺母传动机构中的丝杠上设有螺纹圈数刻度，与丝杠配合的螺母为矩形螺母；所述喷头设有喷射孔，喷射孔的进料口端与物料输送管路连通，其出料口端设有弧形面导流口，在喷射孔的中间部位设置与其垂直相交的流量控制阀移动通道；所述流量控制阀为圆柱型杆件，其一端与丝杠螺母传动机构中矩形螺母固定装配，另一端为伸入喷头的流量控制阀移动通道中的球头阀芯。
6.上述车载双组份物料喷嘴组件，在所述喷射单元中还设有电磁加热管，所述电磁加热管与喷头的喷射孔进料口端密封连接。
7.上述车载双组份物料喷嘴组件，在所述喷射单元中还设有流量控制阀支撑座，所述流量控制阀支撑座通过固定支架安装在喷洒车尾部横梁下面，在流量控制阀支撑座上设
有流量控制阀穿过孔，并在流量控制阀穿过孔中设置滑动轴承。
8.上述车载双组份物料喷嘴组件，在其前后对称布置的每一部分中，横向排列的喷射单元数量不少于四组，它们以设定角度安装在与物料输送管路连通的喷洒管上。
9.上述车载双组份物料喷嘴组件，在与a物料和b物料料罐连通的物料输送管路中均设有料流泵。
10.一种双组份物料喷洒流量控制方法，它依托配置上述车载双组份物料喷嘴组件的喷洒车，在以不同车速进行a、b两种物料洒布作业时，通过双组份物料喷嘴组件使a、b两种物料雾化混合，并借助流量传感器实时监控每一组喷射单元中喷头的流量情况，将监测到的每一组喷射单元中喷头的流量信息比对该工况下喷头流量设定值，pid控制系统根据两者差值情况控制每一组喷射单元中微型电机动作，实现对流量控制阀开度的控制，完成对喷头流量的调整，具体控制参数如下：初始状态时，车速为0km/h，丝杠螺母传动机构中矩形螺母处于丝杠最前端位置，丝杠螺纹刻度为0，此时喷射单元中流量控制阀的球头阀芯将喷射孔完全封堵，无物料从喷头喷出；当车速提升至0～2km/h时，微型电机驱动丝杠螺母传动机构运转，使矩形螺母向后移动至丝杠螺纹刻度为0～4圈处，此时喷射单元中流量控制阀的球头阀芯将喷射孔部分封堵，物料从每一组喷射单元的喷头中喷出的流量为0～222ml/s；当车速提升至2～4km/h时，微型电机驱动丝杠螺母传动机构运转，使矩形螺母向后移动至丝杠螺纹刻度为4～8圈处，此时喷射单元中流量控制阀的球头阀芯将喷射孔部分封堵，物料从每一组喷射单元的喷头中喷出的流量为222～444 ml/s；当车速提升至4～6km/h时，微型电机驱动丝杠螺母传动机构运转，使矩形螺母向后移动至丝杠螺纹刻度为8～12圈处，此时喷射单元中流量控制阀的球头阀芯将喷射孔部分封堵，物料从每一组喷射单元的喷头中喷出的流量为444～666 ml/s；当车速提升至6～8km/h时，微型电机驱动丝杠螺母传动机构运转，使矩形螺母向后移动至丝杠螺纹刻度为12～16圈处，此时喷射单元中流量控制阀的球头阀芯将喷射孔部分封堵，物料从每一组喷射单元的喷头中喷出的流量为666～888 ml/s。
11.上述双组份物料喷洒流量控制方法，还可针对每一个喷射单元中喷头的位置，对喷洒角度和喷洒覆盖区域进行控制，具体控制参数如下：当相邻两个喷射单元中喷头距离b=300mm、喷头与喷射地面距离h=250mm时，控制每一个喷头的喷洒角度2α=45～49.6
º
，使其喷洒覆盖区域面积为2.4～2.6m2；当相邻两个喷射单元中喷头距离b=300mm、喷头与喷射地面距离h=300mm时，控制每一个喷头的喷洒角度2α=38.1～42.1
º
，使其喷洒覆盖区域面积为2.6～2.8m2；当相邻两个喷射单元中喷头距离b=350mm、喷头与喷射地面距离h=250mm时，控制每一个喷头的喷洒角度2α=54.7～60
ꢀº
，使其单位时间内喷洒覆盖区域面积为2.8～3m2；当相邻两个喷射单元中喷头距离b=350mm、喷头与喷射地面距离h=300mm时，控制每一个喷头的喷洒角度2α=46.7～51.4
ꢀº
，使其单位时间内喷洒覆盖区域面积为3～3.2m2。
12.上述双组份物料喷洒流量控制方法，还通过在喷洒车底部安装的红外测温装置监测物料喷洒至地面的温度，具体控制参数如下：当监测的总温度损失δt≤2℃时，控制电磁加热管功率为1000w；
当监测的总温度损失4℃≥δt＞2℃时，控制电磁加热管功率为1500w；当监测的总温度损失6℃≥δt＞4℃时，控制电磁加热管功率为2000w；当监测的总温度损失8℃≥δt＞6℃时，控制电磁加热管功率为2500w；当监测的总温度损失10℃≥δt＞8℃时，控制电磁加热管功率为3000w。
13.上述双组份物料喷洒流量控制方法，还通过在ab料罐上加装超声波发生装置，使通入料罐的超声波对物料进行搅拌，并伴随物料的传输实现对输送管道和喷嘴的清洗。
14.上述双组份物料喷洒流量控制方法，所述超声波发生装置为频率可调节的超声波发生器，通过调节其频率满足在不同组分物料中顺利传播要求。
15.本发明提供一种车载双组份物料喷嘴组件，它可通过微型电机、丝杠螺母传动机构带动流量控制阀的球头阀芯前后移动，实现对每一组喷射单元中喷头喷射孔过流面积的调整，从而完成对喷头喷洒流量的控制。本发明还提供一种匹配车载双组份物料喷嘴组件的双组份物料喷洒流量控制方法，它通过流量传感器实时监控每一组喷射单元中喷头的流量情况，并将监测到的每一组喷射单元中喷头的流量信息比对该工况下喷头流量设定值，再由pid控制系统根据两者差值来控制每一组喷射单元中微型电机动作，实现对流量控制阀开度的调整，完成对每一组喷射单元中喷头流量的控制。另外本发明所述双组份物料喷洒流量控制方法还可针对每一个喷射单元中喷头的位置，对喷洒角度和喷洒覆盖区域进行控制；还通过在喷洒车底部安装的红外测温装置监测物料喷洒至地面的温度，根据物料喷洒后与料罐中的温度差，对每一个喷射单元中电磁加热管的工作状态进行控制，以此补偿物料喷洒前后温度的损失，保证双组份物料在设定温度条件下进行物理、化学反应，形成多介质强粘结防水层的复合层间功能层。总之，本发明通过对物料喷嘴组件结构的改进及物料喷射流量控制方法的设计，实现了不同车速及地面温度工况下双组份物料雾化混合并均匀地喷洒到混凝土桥面上，达到了保证混凝土桥面防水粘结结构铺装质量的目的。
附图说明
16.图1是本发明所述车载双组份物料喷嘴组件在物料喷洒系统中部置示意图；图2是图1的侧视图；图3是本发明所述车载双组份物料喷嘴组件中喷射单元结构示意图；图4是喷头结构示意图；图5是图4的k向视图；图6是图5中m-m剖面结构示意图；图7是图5中n-n剖面结构示意图；图8是喷嘴流量调整示意图；图9是物料喷洒状态示意图；图10是图9的侧视图。
17.图中各标号清单为：1、超声波发生装置；2、料罐；3、料流泵；4、喷洒管；
5、喷射单元，5-1、喷头，5-1-1、流量控制阀移动通道，5-1-2、喷射孔，5-1-3、弧形面导流口，5-2、电磁加热管，5-3、流量控制阀支撑座，5-4、固定支架，5-5、微型电机，5-6、丝杠，5-7、矩形螺母，5-8、流量控制阀。
具体实施方式
18.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
19.参看图 1、图2，本发明所述的车载双组份物料喷嘴组件，包括前后对称布置的两部分，它们通过物料输送管路分别与a物料和b物料的料罐2连通，其中每一部分均设有横向排列的至少四组喷射单元5，喷射单元5以设定角度安装在与物料输送管路连通的喷洒管5上，在与a物料和b物料料罐2连通的物料输送管路中均设有料流泵3。
20.参看图3、图4、图5、图6、图7，本发明所述的车载双组份物料喷嘴组件，在其每一个喷射单元5中设置喷头5-1、电磁加热管5-2、流量控制阀5-8、流量控制阀支撑座5-3、微型电机5-5和丝杠螺母传动机构；所述微型电机5-5通过固定支架5-4安装在喷洒车尾部横梁下面，微型电机输出轴与丝杠螺母传动机构中的丝杠5-6固定连接；所述丝杠螺母传动机构中的丝杠5-6上设有螺纹圈数刻度，与丝杠配合的螺母为矩形螺母5-7；所述喷头5-1设有喷射孔5-1-2，喷射孔5-1-2的进料口端通过密封连接的电磁加热管5-2与物料输送管路连通，其出料口端设有弧形面导流口5-1-3，在喷射孔5-1-2的中间部位设置与其垂直相交的流量控制阀移动通道5-1-1；所述流量控制阀5-8为圆柱型杆件，其一端与丝杠螺母传动机构中矩形螺母5-7固定装配，另一端为伸入喷头5-1的流量控制阀移动通道5-1-1中的球头阀芯；所述流量控制阀支撑座5-3通过固定支架5-4安装在喷洒车尾部横梁下面，在流量控制阀支撑座5-3上设有流量控制阀穿过孔，并在流量控制阀穿过孔中设置滑动轴承。
21.参看图4、图5、图9，本发明所述的车载双组份物料喷嘴组件，在每一给喷射单元5中喷头5-1的出料口端设有弧形面导流口5-1-3，可通过弧形面导流口5-1-3将物料的冲击能量柔化，并使喷射角度得到了有效的控制，使喷洒扇形角度趋于稳定，避免了因为物料喷射力集中导致的喷洒不均匀现象，提高了物料喷洒质量。
22.参看图8、图9，本发明所述的双组份物料喷洒流量控制方法，它依托配置上述车载双组份物料喷嘴组件的喷洒车，根据流量计算公式:q=（a*v*h*t）/ρ式中q
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通过喷嘴的流量值（m3/s）；a
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一组喷头的喷洒宽度（m）；v
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喷洒车的行进速度（m/s）;h
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喷洒到路面上的料厚度（m）;t
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洒布车行走的时间（s）ρ
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ab料密度(kg/m3）；在本实施例中已知a=0.4m，h=0.001m,ρ=1kg/m2,t=1s；推导出流量与喷洒车的行进速度之间关系为q=0.0004v。
23.根据上述推导结果，可计算出不同车速工况对应的流量控制阀5-8开度及每一组喷射单元5的喷头5-1喷出的流量，具体控制参数如下：初始状态时，车速为0km/h，丝杠螺母传动机构中的矩形螺母5-7处于丝杠5-6最前
端位置，丝杠螺纹刻度为0，此时喷射单元5中流量控制阀5-8的球头阀芯将喷射孔5-1-2完全封堵，无物料从喷头喷出；当车速提升至0～2km/h时，微型电机5-5驱动丝杠螺母传动机构运转，使矩形螺母5-7向后移动至丝杠螺纹刻度为0～4圈处，此时喷射单元5中流量控制阀5-8的球头阀芯将喷射孔5-1-2部分封堵，物料从每一组喷射单元5的喷头5-1喷出的流量为0～222ml/s；当车速提升至2～4km/h时，微型电机5-5驱动丝杠螺母传动机构运转，使矩形螺母5-7向后移动至丝杠螺纹刻度为4～8圈处，此时喷射单元5中流量控制阀5-8的球头阀芯将喷射孔5-1-2部分封堵，物料从每一组喷射单元5的喷头5-1喷出的流量为222～444 ml/s；当车速提升至4～6km/h时，微型电机5-5驱动丝杠螺母传动机构运转，使矩形螺母5-7向后移动至丝杠螺纹刻度为8～12圈处，此时喷射单元5中流量控制阀5-8的球头阀芯将喷射孔5-1-2部分封堵，物料从每一组喷射单元5的喷头5-1喷出的流量为444～666 ml/s；当车速提升至6～8km/h时，微型电机5-5驱动丝杠螺母传动机构运转，使矩形螺母5-7向后移动至丝杠螺纹刻度为12～16圈处，此时喷射单元5中流量控制阀5-8的球头阀芯将喷射孔5-1-2部分封堵，物料从每一组喷射单元5的喷头5-1喷出的流量为666～888 ml/s。
24.参看图9、图10，本发明所述的双组份物料喷洒流量控制方法，它还可针对每一个喷射单元5中喷头5-1的位置，对喷洒角度和喷洒覆盖区域进行控制，具体控制参数见下表：参看图3、图9、图10，本发明所述的双组份物料喷洒流量控制方法，还通过在喷洒车底部安装的红外测温装置监测物料喷洒至地面的温度，因为温度场不均匀，比如局部路面积水、树荫散布等工况，现场路面会存在反应活性差异和涂层固化行为差异，所以本发明根据物料喷洒后与料罐中的喷涂点位之间温度差异，对每一个喷射单元中电磁加热管的工作状态进行控制，以此补偿物料喷洒前后温度的损失，保证双组份物料在设定温度条件下进行物理、化学反应，以形成复合层间功能层，从而提高涂层质量均匀性，在本实施例中，选择电磁加热管5-2的最大输出功率为3000w，具体控制参数如下：当监测的温度损失δt≤2℃时，控制电磁加热管5-2功率为1000w；当监测的温度损失4℃≥δt＞2℃时，控制电磁加热管5-2功率为1500w；当监测的温度损失6℃≥δt＞4℃时，控制电磁加热管5-2功率为2000w；当监测的温度损失8℃≥δt＞6℃时，控制电磁加热管5-2功率为2500w；当监测的温度损失10℃≥δt＞8℃时，控制电磁加热管5-2功率为3000w。
25.参看图1、图2，本发明所述的双组份物料喷洒流量控制方法，它还通过在a、b两种
物料的料罐2上加装超声波发生装置1，所述超声波发生装置1为频率可调节的超声波发生器，通过调节其频率满足在不同组分物料中顺利传播要求，使通入料罐2的超声波对物料进行搅拌，因超声清洗可以应用于表面形状比较复杂而不易清洗的物件（如表面带有孔穴，狭缝，凹槽、微孔以及暗洞等精密物件），因此在本发明中通入料罐2的超声波可伴随物料的传输实现对输送管道和喷头5-1的清洗。