本發(fā)明涉及混凝土噴漿施工領(lǐng)域，特別涉及一種混凝土噴射打擊測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)家對(duì)煤礦作業(yè)場(chǎng)所職業(yè)危害防治工作的加強(qiáng)，噴射混凝土施工工藝在煤礦井下支護(hù)中應(yīng)用比例越來越大，噴射機(jī)械成套裝備得以快速發(fā)展，噴嘴作為噴射機(jī)械成套裝備的關(guān)鍵設(shè)備，其工作特性也受到人們更多的關(guān)注。目前噴射混凝土現(xiàn)場(chǎng)存在受噴面有粉塵和回彈率、混凝土噴射不均勻等問題，回彈是噴射工藝常見現(xiàn)象，用平均回彈率表示，即由噴到受噴面后反彈濺落的混凝土的質(zhì)量與噴射時(shí)所用混凝土的總質(zhì)量的百分比。在煤礦生產(chǎn)過程中，降低濕噴混凝土回彈率有助于提高混凝土的可泵性，不僅可以減少材料消耗，降低成本，同時(shí)，可以降低噴射過程中粉塵的產(chǎn)生，進(jìn)而優(yōu)化工人的工作環(huán)境，降低塵肺病的發(fā)生幾率。

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：所有二氧化硅大于10％的粉塵，煤礦井下不得超過2毫克/立方米,所有二氧化硅小于10％的粉塵，井下不得超過10毫克/立方米；其中呼吸性粉塵所有二氧化硅含量小于10％的粉塵，煤礦井下不得超過3.5毫克/立方米，所有二氧化硅含量大于等于10％的粉塵，煤礦井下不得超過1毫克/立方米。但由于噴射工藝不同，噴嘴設(shè)計(jì)缺陷，混凝土配比等問題導(dǎo)致混凝土拌合不均勻，勻質(zhì)性差；抗壓強(qiáng)度達(dá)不到20MPa，長(zhǎng)久支護(hù)效果差；回彈率高達(dá)30％以上，增加了材料消耗；作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度一般為80-100mg/m3，呼吸性粉塵一般為10-20mg/m3，粉塵彌漫，施工環(huán)境惡劣。

粉塵產(chǎn)生原因分析：

1)噴射所產(chǎn)生的高速氣流會(huì)破壞在空氣運(yùn)動(dòng)過程中混凝土團(tuán)粒的粘結(jié)，并和射流邊界內(nèi)空氣中的粉塵形成物料氣體雙相流，強(qiáng)大的雙相流會(huì)對(duì)混凝土團(tuán)粒產(chǎn)生破壞作用，從而產(chǎn)生粉塵；

2)噴射過程中所形成的紊流射流的橫向摻混作用強(qiáng)烈，在射流邊界上的氣體與周圍氣體發(fā)生動(dòng)量交換、把周圍氣體帶到射流中，隨同射流一起流動(dòng)，即所謂的卷吸作用。這種作用使射流的橫斷面及流量沿射程方向不斷增加，形成圓錐型流場(chǎng)。由于動(dòng)量交換，產(chǎn)生的高速氣流會(huì)破壞團(tuán)粒的粘結(jié)，并和射流邊界附近區(qū)域空氣中的粉塵再次形成物料氣體雙相流，從而產(chǎn)生粉塵；

3)由于紊流的間歇現(xiàn)象(即在流動(dòng)中，某一點(diǎn)測(cè)得的流速在一段時(shí)間是脈動(dòng)的而在另一段時(shí)間中測(cè)不到流速脈動(dòng))，在接近射流邊緣處的間歇系數(shù)甚小，而在射流中心部分，射流流動(dòng)會(huì)呈現(xiàn)脈動(dòng)。在此流場(chǎng)中水泥、砂和石子三相物料的粒徑和重量不同，由于圓形射流紊動(dòng)特性，懸浮的速度，輸送速度和所受的力也不同，導(dǎo)致顆粒的直射、折射和旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生三相物料的團(tuán)粒分崩離析，氣流含塵量高，質(zhì)量大的石子攜帶的動(dòng)能也大，造成回彈，從而產(chǎn)生粉塵；

4)射流中水泥、砂和石子水化成的混凝土團(tuán)粒高速到達(dá)受噴表面時(shí)，與巷道表面或已附著的混凝土發(fā)生碰撞，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞，從而產(chǎn)生粉塵。

目前，測(cè)試噴嘴性能的實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置主要是噴嘴生產(chǎn)廠家配備的實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置，主要測(cè)試噴嘴的流量、噴霧角度、流量分布。噴嘴性能測(cè)試用試驗(yàn)臺(tái)裝置一般放置在噴嘴的底端。

另外，現(xiàn)有技術(shù)提供的噴嘴性能測(cè)試用試驗(yàn)臺(tái)裝置，多測(cè)試水、油液等液體，主要涉及高壓水射流切割效果，發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴霧化效果等相關(guān)測(cè)試，液體試驗(yàn)過程中不涉及凝固、粉塵、回彈率測(cè)定等。并無對(duì)噴射混凝土打擊范圍、回彈率有效測(cè)試手段。

綜上所述，如何提供一種混凝土噴射性能測(cè)試用實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置，以簡(jiǎn)化混凝土噴射機(jī)噴嘴設(shè)計(jì)工作，進(jìn)而減少噴漿混凝土施工面粉塵和回彈率，提高噴射均勻度，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種混凝土噴射打擊測(cè)試系統(tǒng)。本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)可以測(cè)量混凝土噴射機(jī)噴出混凝土的噴射范圍、打擊力和回彈率。

2.技術(shù)方案

本發(fā)明的一種混凝土噴射打擊測(cè)試系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)、信號(hào)采集傳輸裝置和觀測(cè)記錄機(jī)，所述試驗(yàn)臺(tái)用于測(cè)試混凝土噴射打擊數(shù)據(jù)，所述信號(hào)采集傳輸裝置用于將所述試驗(yàn)臺(tái)的混凝土噴射打擊數(shù)據(jù)采集傳輸至所述觀測(cè)記錄機(jī)；

所述試驗(yàn)臺(tái)包括若干陣列組合的液壓缸單體和收集板，上述液壓缸單體包括缸體受力打擊板、油缸空腔以及設(shè)置在油缸空腔中的壓力傳感器，所述受力打擊板封閉在所述液壓缸單體的缸體前端，液壓缸單體的缸體內(nèi)形成油缸空腔，所述受力打擊板可沿缸體前后端移動(dòng)壓縮所述油缸空腔；所述收集板位于試驗(yàn)臺(tái)的受力打擊板下方。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的液壓缸單體還包括活柱和活塞，所述活塞位于缸體內(nèi)缸體受力打擊板的后端，所述油缸空腔被壓縮為活塞后端的缸體內(nèi)部空間，所述受力打擊板與所述活塞通過活柱連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述液壓缸單體還包括端蓋，所述端蓋設(shè)置于活柱外圈。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述信號(hào)采集傳輸裝置的一端與壓力傳感器電連接，所述信號(hào)采集傳輸裝置的另一端與觀測(cè)記錄機(jī)電連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的觀測(cè)記錄機(jī)包括處理器與顯示屏。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括噴嘴托架，所述噴嘴托架用于移動(dòng)支撐噴槍。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的一種混凝土噴射打擊測(cè)試系統(tǒng)，可快速測(cè)試得混凝土噴射打擊的回彈率、打擊范圍、打擊力，從而進(jìn)一步為控制提高混凝土噴射降低回彈率、提高混凝土噴射均勻效果提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，簡(jiǎn)化混凝土噴射機(jī)噴嘴或混凝土配比等設(shè)計(jì)工作。

(2)本發(fā)明的一種混凝土噴射打擊測(cè)試系統(tǒng)，本發(fā)明通過設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)前端的收集板，使得混凝土噴射回彈的計(jì)算原始數(shù)據(jù)收集極其簡(jiǎn)單。

(3)本發(fā)明的一種混凝土噴射打擊測(cè)試系統(tǒng)，試驗(yàn)臺(tái)由若干液壓缸單體陣列組合，將混凝土噴射打擊受力面分割成若干單獨(dú)記數(shù)的單位測(cè)試裝置，測(cè)試混凝土打擊范圍及打擊力度變的簡(jiǎn)單高效。

(4)本發(fā)明的一種混凝土噴射打擊測(cè)試系統(tǒng)，壓力傳感器檢測(cè)到的壓力通過信號(hào)采集傳輸裝置可傳輸至觀測(cè)記錄機(jī)處由顯示屏顯示，可視化方法是的實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀便捷。

附圖說明

圖1為混凝土噴射機(jī)噴槍作用于本發(fā)明一種混凝土噴射打擊測(cè)試系統(tǒng)的示意圖；

圖2為混凝土噴射機(jī)噴槍作用于本發(fā)明中試驗(yàn)臺(tái)的示意圖；

圖3為本發(fā)明的試驗(yàn)臺(tái)中單個(gè)液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖。

示意圖中的標(biāo)號(hào)說明：1-噴槍、2-噴嘴托架、3-試驗(yàn)臺(tái)、4-信號(hào)采集傳輸裝置、5-觀測(cè)記錄機(jī)、6-收集板、7-缸體受力打擊板、8-活柱、9-端蓋、10-活塞、11-油缸空腔。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

如圖1～3所示，本發(fā)明的一種混凝土噴射打擊測(cè)試系統(tǒng)，包括噴嘴托架2、試驗(yàn)臺(tái)3、信號(hào)采集傳輸裝置4和觀測(cè)記錄機(jī)5，所述噴嘴托架2用于移動(dòng)支撐噴槍1，此處，噴嘴托架2可設(shè)置為移動(dòng)式的，從不同位置不同角度裝夾混凝土噴射機(jī)的噴槍1，測(cè)試不同情況下混凝土的噴射結(jié)果。所述試驗(yàn)臺(tái)3用于測(cè)試混凝土噴射打擊數(shù)據(jù)，所述試驗(yàn)臺(tái)3包括若干陣列組合的液壓缸單體和收集板6，上述液壓缸單體包括缸體受力打擊板7、活柱8、端蓋9、活塞10、油缸空腔11以及設(shè)置在油缸空腔11中的壓力傳感器(圖中未示出)，所述受力打擊板7封閉在所述液壓缸單體的缸體前端，所述活塞10位于缸體內(nèi)缸體受力打擊板7的后端，所述受力打擊板7與所述活塞10通過活柱8連接，液壓缸單體的缸體內(nèi)在所述活塞10的后端形成油缸空腔11，所述受力打擊板7可沿缸體前后端移動(dòng)并通過活柱8帶動(dòng)活塞10移動(dòng)從而壓縮所述油缸空腔11，并由壓力傳感器檢測(cè)壓力，所述端蓋9設(shè)置于活柱8外圈，使油缸右腔形成密閉空腔，配合密封圈使用防止油液進(jìn)入油缸左腔發(fā)生泄漏，并在缸體受力打擊板7受打擊力帶動(dòng)活柱8向右運(yùn)動(dòng)過程中，對(duì)打擊板限位，隔絕粉塵進(jìn)入油缸污染油液。。所述收集板6位于試驗(yàn)臺(tái)3的受力打擊板7下方，用于收集噴射打擊在受力打擊板7上回彈掉落的混凝土。所述信號(hào)采集傳輸裝置4的一端與壓力傳感器電連接，所述信號(hào)采集傳輸裝置4的另一端與觀測(cè)記錄機(jī)5電連接，用于將所述試驗(yàn)臺(tái)3的混凝土噴射打擊數(shù)據(jù)采集傳輸至所述觀測(cè)記錄機(jī)5；所述的觀測(cè)記錄機(jī)5包括處理器與顯示屏。本發(fā)明的一種混凝土噴射打擊測(cè)試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)不同噴嘴和不同組份混凝土在噴射距離、噴射風(fēng)量、噴射壓力改變情況下回彈率和打擊范圍測(cè)試，可實(shí)現(xiàn)多影響要素的正交試驗(yàn)。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例以水平噴射為例，將噴槍1裝夾在噴嘴托架2上，對(duì)油缸施加一定的預(yù)壓力。開動(dòng)噴漿機(jī)，混凝土從噴槍1處對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行噴射?；炷磷矒羰芰Υ驌舭?，大部分吸附在受力打擊板7上，這部分質(zhì)量記為W₁，另一部分由于空氣卷吸作用和受力打擊板7回彈，落入混凝土收集板6和活塞缸左腔缸壁上，這部分質(zhì)量記為W₂，那么此次噴射的回彈率W₁＝W₂/(W₁+W₂)×100％。

所述試驗(yàn)臺(tái)3包括若干陣列組合的液壓缸單體，本實(shí)施例中的液壓缸單體陣列中為10x10陣列，液壓缸單體的受力打擊板7標(biāo)記為1-1、1-2.......10-9、10-10，當(dāng)受力打擊板7受到?jīng)_擊時(shí)(一般這個(gè)沖擊力為10-15N)，活柱8將這個(gè)力傳遞給油缸空腔11，油缸空腔11中的油液壓力升高，設(shè)置于油缸空腔11中的壓力傳感器將壓力變化通過信號(hào)采集傳輸裝置4傳遞給觀測(cè)記錄機(jī)5。觀測(cè)記錄機(jī)5對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并分析噴射打擊力范圍，進(jìn)而分析混凝土噴射均勻性。在本實(shí)施例中，壓力傳感器、采集傳輸裝置4、及觀測(cè)記錄機(jī)5所采用的技術(shù)均為普通的壓力傳感器、信號(hào)傳輸線纜、信號(hào)處理器及顯示器，再此，不做贅述。

本實(shí)施例中，噴嘴托架2可自動(dòng)調(diào)整噴射距離和噴射角度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量、讀取、記錄數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)正交試驗(yàn)，簡(jiǎn)化測(cè)試工作，減小混凝土噴射測(cè)試工作的工作量。

以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。