新型潮式混凝土喷射机-技术研究报告

主要研究内容：

1）一种适合煤矿井巷及其他行业地下支护工程的高效潮式混凝土喷射机的研究。

2）整体式不粘料转子新结构的研究。

3）结合板材料及配方的研究。

4）传动系统及整机结构的优化设计。

5）不粘料弹性弯头新结构的研究。

6）主要元部件专用模具的开发研究。

研究目标：

1）研制一种适合潮喷工艺的高效混凝土喷射机。适合潮式喷射工艺、转子料杯、出料弯头不粘结堵塞，不需清理。其主要技术性能达到国际先进水平。

2）喷射能力比目前普遍使用的转子式（U型料腔）喷射机提高20%。

3）喷咀出料均匀，密封性能良好，平均回弹率不大于15%，机旁粉尘浓度不大于20mg/m³。

4）整体弹性料杯使用寿命1500m³混合料，结合板使用寿命200m³混合料。

 5）产品使用一年不大修。

二、研制工作概

《新型潮式混凝土喷射机的研制》项目自2001年批准立项之后，项目组进行大量的调研工作，查阅国内外混凝土喷射机有关资料，重点了解国内转子式混凝土喷射机的使用情况和特点，详细分析总结我所研制的第一代潮喷机的成功经验和现场推广使用中存在的问题。在此基础上，根据研究目标和结合国内实际情况，制定方案设计指导思想和原则，并进行技术方案设计。2002年3月由所技术经济咨询委员会主持进行多次方案论证，经过反复论证对比和深入分析后，最后确定采用的技术方案。2002年上半年全部完成施工图设计及有关技术文件的编写。2002年7月投入首批样机试制10台。2002年9月样机经过出厂试验和型式试验，技术性能指标达到设计要求后投放市场试用，并跟踪了解试用情况，对试用中存在的某些问题再进行局部的改进和完善，最后定型批量生产。2003年底之前批量生产40多台分别在淮北、淮南、兖州、新汶、临沂等矿务局推广应用，深受用户的欢迎和好评。整个研制工作经过二年的努力，圆满完成了项目的研究目标和研究内容，并实施产品商品化、产业化。

三、技术方案设计

1、技术方案设计的指导思想和原则

①满足和适应潮式喷射工艺的要求。

②采用和吸收国内外喷射机现有技术的基础上要有所创新和提高。

③技术性能先进、使用安全可靠、寿命长、装拆快速、操作维护方便。

2、采用的技术方案及特点分析

本项目采用的技术方案是在我所89年研制的国内第一代转子式潮喷机的基础上，吸收国内外喷射机先进技术，从结构、性能、材质等进行较大的改进和创新，使其主要技术性能明显的提高。具体采用的技术方案：

1）转子式喷射机的核心部件——转子采用将若干弹性料杯上口相联形成整体式料杯型式，代替单个弹性料杯。不仅加工、装折方便，而且克服单个弹性料杯易被压风吹落的弊病。

2）提高转子料杯容积率（包括增加料杯高度和数量）和改善喂料系统结构（包括设有定量板、配料盘和拨料杆）。使喷射能力提高20%以上，而且保证下料通畅和生产能力可调。

3）采用带防护罩的弹性出料弯头代替原来的金属铸造的刚性出料弯头，由于防护罩与弹性弯头之间有一定的间隙（5mm左右），不影响弹性弯头受压变形，即不易粘堵，同时防护罩确保弹性弯头可靠使用，即使弹性弯头发生爆裂喷出物料也不会伤害人。

4）上、下座的联结采用翻转铰接快速楔销紧固及结合板侧向快速压紧装置实现快速装折，极大方便衬板、结合板，清扫板及料杯的维护和清理。

5）采用整体清扫板结构代替传统的马蹄形清扫块或橡胶清扫块，由于整体式清扫板几乎将衬板所覆盖，清扫效果可靠，从而提高结合板和衬板的使用寿命。

6）结合板采用目前国内外公认的性能优良的聚氨酯材料，并改进配方，提高耐磨性和使用寿命。

四、结构设计和主要技术性能参数

1、主要结构

本项目的研究成果是HPC6型潮式混凝土喷射机。该机主要由供料部分、传动系统、气路系统、不粘料转子、喷射系统、上座、下座、翻转铰接快速楔销紧固及结合板侧向快速压紧装置等组成。见附图。

1）供部部分  由筛网、料斗、拨料器、定量板及配料盘等组成。其作用是连续均匀的定量加料。调节定量板的高度可以控制给料量的多少，从而调节生产能力的大小。

2）传动部分  由电动机、减速器等组成。减速器采用齿轮传动，其作用是带动转子、配料盘、拨料器等旋转。

3）气路系统  由阀、压力表、管路、结合板和出料弯头等组成。其作用是利用压缩空气在密封状态下实现混合料的输送。

4）行走系统  由两对铁轮或胶轮组成。铁轮适用于井下轨道，胶轮适用于无轨场合。

5）不粘料转子  不粘料转子是喷射机的核心部件，主要由衬板、本体、整体料杯等组成。其作用是实现向气路系统连续不断输送混合料。

6）喷射系统  由输料管路、阀、喷头和喷咀等组成。其作用是实现混合料的输送及喷射。调节喷头水阀可控制混合料的加水量，改变喷射混凝土的水灰比。

7）翻转铰接快速楔销紧固  由一个翻转铰接及二个楔销紧固等组成，实现上、下座的快速紧固及上座与料斗一起翻转100°，便于衬板、清扫板及料杯的维护和清理。

8）结合板侧向快速压紧装置  由翻转支座、支承座、销轴及紧定螺钉等组成。由于翻转支座可以向下转动，便于出料弯头和结合板的装折和更换。

HPC6型潮式混凝土喷射机简图

1、轮组   2、减速器    3、平面轴承    4、下座    5、不粘料转子    6、清扫板   7、上座

8、配料盘     9、料斗    1  0、给料轴     11、弹性弯头    12、结合板    13、紧定螺钉

14、翻转支座  15、支承座  16、电动机  17、喷头  18、喷咀  19、拨料器  20、定量板

    2、主要技术性能参数

五、产品的试用和工业应用简况

        该产品经过试用和局部改进后定型批量生产。2003年底之前，已批量生产40多台分别在淮北、淮南、兖州、新汶、临沂等矿务局推广应用，深受用户的欢迎和好评，一致认为该产品生产能力大，性能可靠、回弹低、粉尘少，易损件寿命长，拆卸维护方便，社会效益和经济效益显著。在淮南矿务局潘集矿使用中，由于物料较湿（下雨影响和压气含水原因）在落料口处下料不通畅，容易堵塞，针对存在的问题，在该处加设有拨料杆后，问题刃而解。在兖州矿务局东滩煤矿使用中反映生产能力过大，根据用户要求增设定量板和配料盘后，生产能力可调节到5m³/h左右，满足了他们的使用要求。总之该产品在推广应用中，经常跟踪了解使用情况，一旦发现问题及时解决，使该产品不断完善和提高，尽力满足用户的各种使用要求。

六、与国内外同类型产品的比较分析

本机与国内外同类型产品相比，它具有如下特点：

1）不粘料转子采用全新的整体式，线性密封结构，比瑞士阿利瓦公司的“颤动式软管”技术先进，不会发生粘堵情况，具有自清理功能，不需清理。

2）带防护罩的弹性出料弯头，不仅解决刚性弯头易粘堵，清理困难的问题，而且使用安全可靠。

3）与同类型产品（U型料腔）相比，喷射能力提高20%，而且可调，生产能力可达5m³/h、5.5m³/h和6m³/h三种。

4）首次采用整体式清扫板技术，清扫效果可靠。

5）首次采用翻转铰接快速楔销紧固及结合板快速侧向压紧技术，极大地方便拆卸、清理和维护。

6）整体结构简单，性能可靠、效率高、回弹低、粉尘少、操作维护方便。