一种用于隧道内壁加固的混凝土喷射装置的制作方法

1.本发明涉及隧道加固机械领域，特别是一种用于隧道内壁加固的混凝土喷射装置。


背景技术：

2.在隧道修建的过程中，为了防止隧道上方破碎的岩石掉落，通常需要对隧道侧壁以及上方进行加固，在加固的过程中，需要对隧道的侧壁进行喷射混凝土，现有的喷射方法一般是使用喷射车，喷射车伸出喷射头，人工手持喷射头对侧壁进行喷射，在喷射时需要保证喷嘴与喷射面保持垂直；现有的人工喷射存在下述问题：喷头与喷射车的连接通过一个长杆连接，管道固定在长杆上，人工操作长杆对隧道内壁进行喷射，隧道内部空间狭窄，不易操作，很难保证管道与侧壁的垂直，而且人工操作长杆上下移动时，移动速度很难保证匀速，也就很难保证混凝土喷涂厚度的均匀性。


技术实现要素：

3.针对上述情况，为解决现有技术中存在的问题，本发明之目的就是提供一种用于隧道内壁加固的混凝土喷射装置，解决现有技术中喷射不易操作的问题。
4.其解决的技术方案是，包括框体，框体内安装有前后方向放置的套筒，套筒能够绕轴线正反向旋转，套筒外侧套装有与套筒同轴的圆筒，圆筒与套筒之间有间隔，间隔内设置有四个可变腔室，分别为两个气体腔室和两个混凝土腔室，气体腔室与混凝土腔室交错布置，气体腔室的前后两侧均设有透气孔；套筒旋转时，套筒能带动圆筒反向旋转；框体的左右两侧各安装有一个可上下移动的喷头，喷头与对应侧的混凝土腔室经弹性管相连通，喷头上设置有单向阀；套筒内安装有混凝土管道，位于套筒内的混凝土管道上开设有出料口，套筒上开设有与混凝土腔室相通的出料孔，出料孔上安装有单向阀。
5.所述的套筒和圆筒均为两端封闭的筒体，圆筒前后端面开设有通孔，套筒位于置于圆筒的通孔内，套筒前后端面与对应侧圆筒的前后端面平齐，套筒的外缘面和圆筒的内缘面之间形成间隔；所述的间隔内设置有两个推板和两个挤压板，推板与挤压板均沿圆筒的径向布置，推板与挤压板交错布置，推板与挤压板将套筒与圆筒之间的间隔分成四个独立腔室，分别为两个气体腔室和两个混凝土腔室，挤压板内侧固定在套筒上随套筒旋转，推板外侧固定在圆筒上随圆筒转动，出料口置于靠近挤压板的位置，透气孔开设在圆筒上。
6.所述的套筒与圆筒的通孔之间经密封圈旋转密封；两个气体腔室分别位于轴线的上方和下方，两个混凝土腔室分别位于轴线的左侧和右侧。
7.所述的套筒后端固定有套管，套筒的前端面固定有转轴，套管和转轴与框体之间经轴承连接，电机经减速器与转轴相连，电机为伺服电机。
8.所述的转轴上装有主动齿轮，圆筒的前端面上固定有内齿圈，框体上装有与主动
齿轮和内齿圈啮合的传动齿轮，经过传动齿轮的换向作用，转轴转动时会带动内齿圈反向转动，套筒转动带动圆筒反向转动。
9.所述的框体腔体内的前后两端各装有多个轴线前后布置的转轮，对应侧的多个转轮关于圆筒的轴线圆周均布，转轮的外缘与圆筒的外缘接触。
10.所述的喷头包括空心的圆管，圆管的外端固定有一个喇叭口，圆管与弹性管连接，喇叭口位于框体外侧；圆管内固定有圆环，圆环外端面上铰接有平板，平板竖直时，平板将圆管左右隔开，平板的铰接处装有扭簧，扭簧使平板有保持竖直的力，圆环、平板和扭簧构成单向阀；所述的框体的左右侧壁上开设有竖直的导向槽，喷头的圆管上安装有位于导向槽内的导向块，导向块与导向槽之间滑动连接，导向块的内侧安装有竖直的齿条，圆筒上安装有外齿圈，外齿圈与齿条啮合，圆筒经外齿圈和齿条带动喷头上下移动。
11.所述的弹性管为波纹管或软管，能够发生弹性形变和弯曲。
12.所述出料孔的内侧安装有固定块，固定块固定在套筒上，固定块上开设有通孔，出料孔的直径大于通孔的直径，通孔的外端开设有凹槽，凹槽内安装有可转动的挡板，挡板与凹槽之间铰接并安装有扭簧，扭簧使挡板置于在凹槽内，固定块、挡板和扭簧构成单向阀。
13.所述的框体的下端安装有行走轮。
14.本发明通过设置套筒和圆筒，且套筒与圆筒转动方向相反，并且配合左右两侧的齿条带动喷头上下移动对混凝土进行喷射，能够在狭小的空间内使用，而且在喷射混凝土的过程中，能够将混凝土均匀的上下喷涂在隧道侧壁上，并且喷射时，喷头始终与被喷射面垂直，达到较好的喷射效果。
附图说明
15.图1为本发明主视图。
16.图2为本发明过喷头轴线的主视剖视图。
17.图3为本发明去除壳体前端面的主视图。
18.图4为本发明图2中a-a剖视图。
19.图5为本发明左剖视图。
20.图6为本发明图2中b处放大图。
21.图7为本发明图4中c处放大图。
22.图8为本发明圆筒与套筒的传动关系立体图。
23.图9为本发明套筒的立体图。
24.图10为本发明圆筒的立体图。
具体实施方式
25.以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
26.由图1至图10给出，本发明包括框体1，框体1内安装有前后方向放置的套筒2，套筒2能够绕轴线正反向旋转，套筒2外侧套装有与套筒2同轴的圆筒3，圆筒3与套筒2之间有间隔，间隔内设置有四个可变腔室，分别为两个气体腔室4和两个混凝土腔室5，气体腔室4与混凝土腔室5交错布置，气体腔室4的前后两侧均设有透气孔6；
套筒2旋转时，套筒2能带动圆筒3反向旋转；框体1的左右两侧各安装有一个可上下移动的喷头8，喷头8与对应侧的混凝土腔室5经弹性管9相连通，喷头8上设置有单向阀；套筒2内安装有混凝土管道10，位于套筒2内的混凝土管道10上开设有出料口11，套筒2上开设有与混凝土腔室5相通的出料孔12，出料孔12上安装有单向阀。
27.所述的套筒2和圆筒3均为两端封闭的筒体，圆筒3前后端面开设有通孔，套筒2位于置于圆筒3的通孔内，套筒2前后端面与对应侧圆筒3的前后端面平齐，套筒2的外缘面和圆筒3的内缘面之间形成间隔；所述的间隔内设置有两个推板18和两个挤压板19，推板18与挤压板19均沿圆筒3的径向布置，推板18与挤压板19交错布置，推板18与挤压板19将套筒2与圆筒3之间的间隔分成四个独立腔室，分别为两个气体腔室4和两个混凝土腔室5，挤压板19内侧固定在套筒2上随套筒2旋转，推板18外侧固定在圆筒3上随圆筒3转动，出料口12置于靠近挤压板19的位置，透气孔6开设在圆筒3上。
28.所述的套筒2与圆筒3的通孔之间经密封圈旋转密封；两个气体腔室4分别位于轴线的上方和下方，两个混凝土腔室5分别位于轴线的左侧和右侧。
29.所述的套筒2后端固定有套管14，套筒2的前端面固定有转轴13，套管14和转轴13与框体1之间经轴承连接，电机经减速器与转轴13相连，电机为伺服电机；电机往复正反转时，会经减速器带动转轴13往复转动，从而带动套筒2往复转动。
30.所述的转轴13上装有主动齿轮15，圆筒3的前端面上固定有内齿圈17，框体1上装有与主动齿轮15和内齿圈17啮合的传动齿轮16，经过传动齿轮16的换向作用，转轴13转动时会带动内齿圈17反向转动，套筒2转动带动圆筒3反向转动。
31.所述的框体1腔体内的前后两端各装有多个轴线前后布置的转轮7，对应侧的多个转轮7关于圆筒3的轴线圆周均布，转轮7的外缘与圆筒3的外缘接触；转轮7对圆筒3起到转动支撑作用。
32.所述的喷头8包括空心的圆管，圆管的外端固定有一个喇叭口，圆管与弹性管9连接，喇叭口位于框体1外侧；圆管内固定有圆环33，圆环33外端面上铰接有平板34，平板34竖直时，平板34将圆管左右隔开，平板34的铰接处装有扭簧，扭簧使平板有保持竖直的力，圆环33、平板34和扭簧构成单向阀；所述的框体1的左右侧壁上开设有竖直的导向槽22，喷头8的圆管上安装有位于导向槽22内的导向块23，导向块23与导向槽22之间滑动连接，导向块23的内侧安装有竖直的齿条24，圆筒3上安装有外齿圈25，外齿圈25与齿条24啮合，圆筒3经外齿圈25和齿条24带动喷头8上下移动；当套筒2逆时针转动时，会带动圆筒3顺时针转动，圆筒3上的外齿圈25会带动左侧的齿条24向上移动，同时，外齿圈25会带动右侧的齿条24向下移动；当套筒2顺时针转动时，会带动圆筒3逆时针转动，圆筒3上的外齿圈25带动左侧的齿条24向下移动，同时，外齿圈25会带动右侧的齿条24向上移动；由此套筒2转动的同时，会使左右两侧的喷头8随对应侧的齿条24上下移动。
33.所述的弹性管9为波纹管或软管，能够发生弹性形变和弯曲。
34.所述出料孔12的内侧安装有固定块29，固定块29固定在套筒2上，固定块29上开设
有通孔30，出料孔12的直径大于通孔30的直径，通孔30的外端开设有凹槽，凹槽内安装有可转动的挡板31，挡板31与凹槽之间铰接并安装有扭簧，扭簧使挡板31置于在凹槽内，固定块29、挡板31和扭簧构成单向阀；当挡板31位于凹槽内时，将通孔30封堵，当混凝土腔室5内的气压较小时，所述的挡板31可向外转动，使得通孔30打开。
35.所述的框体1的下端安装有行走轮32。
36.以下以附图为例来说明本发明的使用过程。
37.使用前，将本装置放置在隧道要被喷射混凝土的位置，所述的混凝土管道10外端贯穿所述的套管14，混凝土管道10与套管14之间有间隔，所述的混凝土管道10的外端连接有混凝土泵料设备；混凝土泵料设备向套筒2内输送混凝土；如附图所示，当混凝土腔室5体积最大时，左侧的喷头8位于位置的最下端，右侧的喷头8位于位置的最上端，将此状态作为初始状态；同时设定套筒2内有混凝土，混凝土腔室5内无混凝土，扭簧会使挡板31转动贴合在通孔30上将通孔30封堵，平板34在扭簧的作用下封堵圆环33。
38.启动转轴13处的伺服电机，电机经减速器带动转轴13逆时针转动，转轴13带动套筒2转动，套筒2转动时，经过传动齿轮16的换向作用，带动内齿圈17反向转动，从而使圆筒3顺时针转动，圆筒3顺时针转动时带动左侧的喷头8向上移动，带动右侧的喷头8向下移动；当套筒2逆时针转动、圆筒3顺时针转动时，套筒2带动挤压板19逆时针转动，圆筒3带动推板18顺时针转动，所以，左右两侧的混凝土腔室5体积变小，上下两侧的气体腔室4体积变大，当混凝土腔室5体积由大变小时，混凝土腔室5内的气压变大，通孔30会一直处于被封堵的状态，混凝土腔室5内的气压增大会使喷头8上圆管内的平板34转动打开圆环33使圆管连通，使混凝土腔室5内的气体经喷头8喷出，当混凝土腔室5的体积变小时，气体腔室4的体积变大，会经透气孔6进气保持气体腔室4内的压力平衡。
39.当混凝土腔室5的体积变化到最小时，电机反转，扭簧使喷头8上圆管内的平板34转动贴合在圆环33将圆管封堵，电机带动套筒2顺时针转动，同时使圆筒3逆时针转动，使左侧的喷头8向下移动，右侧的喷头8向上移动，混凝土腔室5的体积从小变大，气体腔室4的体积从大变小，当混凝土腔室5的体积从小变大时，由于圆环33处于封堵状态，会使混凝土腔室5内产生负压，在负压的作用下会使挡板31转动打开通孔30,混凝土在负压的作用下和混凝土泵料装置的共同作用下经出料孔12进入到混凝土腔室5内，当混凝土腔室5的体积达到最大时，电机再次反转，挡板31在扭簧的作用下再次转动封堵住通孔30，套筒2逆时针转动，圆筒3顺时针转动，此时，混凝土腔室5内已经有混凝土，当混凝土腔室5的体积再次由大变小时，由于通孔30处于被封堵的状态，混凝土腔室5腔体体积的变小会使喷头8上圆管内的平板34转动打开圆环33使圆管连通，使混凝土腔室5内的混凝土经喷头8喷出，之后重复上述动作。
40.当混凝土腔室5的体积由小变大时，将套筒2内的混凝土吸入到混凝土腔室5内，当混凝土腔室5的体积由大变小时，混凝土由喷头8喷出，并且在混凝土喷射的过程中，喷头8上下移动，能够将混凝土均匀的上下喷涂在隧道侧壁上。
41.本发明通过设置套筒2和圆筒3，套筒2与圆筒3转动方向相反，并且配合左右两侧的齿条，在喷射混凝土的过程中，所述的喷头8可随对应侧的齿条24上下移动，能够将混凝土均匀的上下喷涂在隧道侧壁上，并且喷射时，喷头8始终与被喷射面垂直，达到较好的喷
射效果，同时也解决了需要人扶着喷灌喷射导致操作空间小的问题。