[發明專利]一種混凝土噴射機超聲速氣流產生與防止回風裝置

有效

• 申請號: 201410077301.4
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103821365A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 李中凱;洪兆溪;張業明;千紅濤;郝敬賓
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E04G21/02
• 分類號: E04G21/02;E02D15/02;E21D11/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及混凝土噴射機，尤其是混凝土噴射機上的超聲速氣流產生和防止回風裝置。

背景技術

混凝土噴射機是主要利用壓縮空氣將混凝土經過料腔，進入輸料管道連續輸送，并噴射到施工面上去的機械。目前混凝土噴射機以轉子式和葉輪式的應用最為廣泛。但是，現在普遍使用的混凝土噴射機都具有兩種缺陷：一是在混凝土噴射過程中容易產生回風現象，即進入到混凝土管道內部的壓縮空氣中的一部分會反向進入料斗，進而影響混凝土的正常進料；二是壓縮空氣的速度過低，導致混凝土的噴射動力不足。這些技術缺陷都在很大程度上影響了混凝土噴射機的高質量作業。

當受限流體通過縮小的過流斷面時，出現流速增大的現象，流速的增大伴隨著流體壓力的降低，在流體附近會產生低壓，進而產生吸附作用，利用這種效應可以制造文丘里管和文丘里閥門等。

當氣體或液體在文丘里管里面流動，在管內的最窄處，動態壓力達到最大值，靜息壓力達到最小值。氣體或液體的速度因為涌流橫截面積變化的原因而上升。整個涌流都要在同一時間內經歷管道縮小過程，因而壓力也在同一時間減小，進而產生壓力差，這個壓力差用于測量或者給流體提供一個外在吸力。

對于不可壓縮和不具有摩擦的理想流體，其壓力差通過伯努利方程獲得。當涌流達到了聲速，文丘里管將被稱為拉瓦爾噴管。

拉瓦爾噴管是一種截面積先逐漸收縮后再逐漸擴張的噴管，用以在出口處獲得超聲速氣流。拉瓦爾噴管廣泛使用于超聲速風洞、噴氣發動機、汽輪機、火箭推進器等需用超聲速氣流的設備中。

拉瓦爾噴管的原理可用一維定常等熵流動理論來解釋。該理論證明：亞聲速氣流在收縮管中加速，在擴張管中減速；超聲速氣流則相反，在收縮管中減速，在擴張管中加速。故拉瓦爾噴管在正常工作狀態下，亞聲速氣流在收縮段加速，至拉瓦爾噴管的橫截面最小處達到聲速，進入擴張段成為超聲速氣流，然后繼續加速，直到噴出拉瓦爾噴管的出口為止。

發明內容

要解決的技術問題：針對現有技術的不足，本發明提出一種混凝土噴射機超聲速氣流產生與防止回風裝置，解決現有技術中存在的以下技術問題：一、混凝土噴射過程中容易產生回風現象、進而影響混凝土的正常進料；二、壓縮空氣的速度過低，導致混凝土噴射機出口處的混凝土的噴射動力不足。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種混凝土噴射機超聲速氣流產生與防止回風裝置，在混凝土噴射機的一次進風管道內設置一段拉瓦爾噴管結構，拉瓦爾噴管結構分為收縮管和擴張管兩段，截面逐漸減小的部分為收縮管，截面逐漸增大的部分為擴張管，收縮管和擴張管順著一次進風管道內空氣流向依次設置；

在混凝土噴射機的噴射管道的噴射口處設置文丘里閥門，所述文丘里閥門包括進風管、噴射管和吸入管；所述進風管與噴射管之間連接有文丘里管，文丘里管的進風口連接進風管，文丘里管的出風口連接噴射管；在文丘里管的出風口與噴射管之間設有缺口，所述缺口連接至吸入管，所述吸入管連接至噴射管道的噴射口。

本發明的一次進風管內因設置了拉瓦爾噴管結構，起到流速增大的作用，當壓縮空氣進入一次噴管后流經拉瓦爾噴管結構處時，就被加速至2-3公里/秒，達到音速的7-8倍，這樣就產生了巨大的推力，從而可以為混凝土的噴射提供更強大的動力。

依靠在噴射管道的噴射口連接文丘里管，產生局部真空，在將混凝土物料吸入并從噴射管中噴出的同時，把進入混凝土噴射管道內的壓縮空氣也吸入到文丘里閥門中，使這些壓縮空氣不能再次返回進入料斗，避免了回風現象。

在本發明中，所述文丘里閥門水平設置，所述噴射管道的噴射口朝上，噴射管道的噴射口與文丘里閥門的吸入管之間通過螺紋連接。原先混凝土物料直接從噴射管道的噴射口水平噴出，現在加了文丘里閥門，故需改變噴射口方向與文丘里閥門的吸入管連接后再噴出。

進一步的，在本發明中，在文丘里噴管的側壁上設有噴氣管，所述噴氣管設置在文丘里管的進風口與缺口之間。將該噴氣管設置在進風口與缺口之間，可以防止混凝土物料進入堵塞噴氣管，同時該噴氣管設置得很小，將帶入文丘里閥門中的少部分壓縮空氣排出文丘里管外，避免因混凝土物料不能很快排出而導致內壓過高的不利影響。

有益效果：

本發明主要做了兩點改進，一是在一次進風管道內部采用了拉瓦爾噴管的結構，因此能夠在不消耗外界附加能源的情況下，將壓縮空氣加速到超音速，給混凝土的流動和噴射提供更強大的動力；