本實用新型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試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著國家對煤礦作業(yè)場所職業(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，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)生的高速氣流會破壞在空氣運動過程中混凝土團(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)大的雙相流會對混凝土團(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)生動量交換、把周圍氣體帶到射流中，隨同射流一起流動，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。由于動量交換，產(chǎn)生的高速氣流會破壞團(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(即在流動中，某一點測得的流速在一段時間是脈動的而在另一段時間中測不到流速脈動)，在接近射流邊緣處的間歇系數(shù)甚小，而在射流中心部分，射流流動會呈現(xiàn)脈動。在此流場中水泥、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，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，測試噴嘴性能的實驗臺裝置主要是噴嘴生產(chǎn)廠家配備的實驗臺裝置，主要測試噴嘴的流量、噴霧角度、流量分布。噴嘴性能測試用試驗臺裝置一般放置在噴嘴的底端。

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

綜上所述，如何提供一種混凝土噴射性能測試用實驗臺裝置，以簡化混凝土噴射機(jī)噴嘴設(shè)計工作，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)實現(xiàn)要素：

1.實用新型要解決的技術(shù)問題

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種混凝土噴射打擊測試系統(tǒng)。本實用新型的測試系統(tǒng)可以測量混凝土噴射機(jī)噴出混凝土的噴射范圍、打擊力和回彈率。

2.技術(shù)方案

本實用新型的一種混凝土噴射打擊測試系統(tǒng)，包括試驗臺、信號采集傳輸裝置和觀測記錄機(jī)，所述試驗臺用于測試混凝土噴射打擊數(shù)據(jù)，所述信號采集傳輸裝置用于將所述試驗臺的混凝土噴射打擊數(shù)據(jù)采集傳輸至所述觀測記錄機(jī)；

所述試驗臺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壓縮所述油缸空腔；所述收集板位于試驗臺的受力打擊板下方。

作為本實用新型的進(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。

作為本實用新型的進(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。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述信號采集傳輸裝置的一端與壓力傳感器電連接，所述信號采集傳輸裝置的另一端與觀測記錄機(jī)電連接。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的觀測記錄機(jī)包括處理器與顯示屏。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括噴嘴托架，所述噴嘴托架用于移動支撐噴槍。

3.有益效果

采用本實用新型提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本實用新型的一種混凝土噴射打擊測試系統(tǒng)，可快速測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驗數(shù)據(jù)支持，簡化混凝土噴射機(jī)噴嘴或混凝土配比等設(shè)計工作。

(2)本實用新型的一種混凝土噴射打擊測試系統(tǒng)，本實用新型通過設(shè)置在試驗臺前端的收集板，使得混凝土噴射回彈的計算原始數(shù)據(jù)收集極其簡單。

(3)本實用新型的一種混凝土噴射打擊測試系統(tǒng)，試驗臺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記數(shù)的單位測試裝置，測試混凝土打擊范圍及打擊力度變的簡單高效。

(4)本實用新型的一種混凝土噴射打擊測試系統(tǒng)，壓力傳感器檢測到的壓力通過信號采集傳輸裝置可傳輸至觀測記錄機(jī)處由顯示屏顯示，可視化方法是的實驗結(jié)果直觀便捷。

附圖說明

圖1為混凝土噴射機(jī)噴槍作用于本實用新型一種混凝土噴射打擊測試系統(tǒng)的示意圖；

圖2為混凝土噴射機(jī)噴槍作用于本實用新型中試驗臺的示意圖；

圖3為本實用新型的試驗臺中單個液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖。

示意圖中的標(biāo)號說明：1-噴槍、2-噴嘴托架、3-試驗臺、4-信號采集傳輸裝置、5-觀測記錄機(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。

具體實施方式

為進(jìn)一步了解本實用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)描述。

如圖1～3所示，本實用新型的一種混凝土噴射打擊測試系統(tǒng)，包括噴嘴托架2、試驗臺3、信號采集傳輸裝置4和觀測記錄機(jī)5，所述噴嘴托架2用于移動支撐噴槍1，此處，噴嘴托架2可設(shè)置為移動式的，從不同位置不同角度裝夾混凝土噴射機(jī)的噴槍1，測試不同情況下混凝土的噴射結(jié)果。所述試驗臺3用于測試混凝土噴射打擊數(shù)據(jù)，所述試驗臺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并通過活柱8帶動活塞10移動從而壓縮所述油缸空腔11，并由壓力傳感器檢測壓力，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受打擊力帶動活柱8向右運動過程中，對打擊板限位，隔絕粉塵進(jìn)入油缸污染油液。所述收集板6位于試驗臺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。所述信號采集傳輸裝置4的一端與壓力傳感器電連接，所述信號采集傳輸裝置4的另一端與觀測記錄機(jī)5電連接，用于將所述試驗臺3的混凝土噴射打擊數(shù)據(jù)采集傳輸至所述觀測記錄機(jī)5；所述的觀測記錄機(jī)5包括處理器與顯示屏。本實用新型的一種混凝土噴射打擊測試系統(tǒng)可實現(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試，可實現(xiàn)多影響要素的正交試驗。

下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步的描述。

實施例1

本實施例以水平噴射為例，將噴槍1裝夾在噴嘴托架2上，對油缸施加一定的預(yù)壓力。開動噴漿機(jī)，混凝土從噴槍1處對測試系統(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％。

所述試驗臺3包括若干陣列組合的液壓缸單體，本實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(一般這個沖擊力為10-15N)，活柱8將這個力傳遞給油缸空腔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采集傳輸裝置4傳遞給觀測記錄機(jī)5。觀測記錄機(jī)5對壓力數(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。在本實施例中，壓力傳感器、采集傳輸裝置4、及觀測記錄機(jī)5所采用的技術(shù)均為普通的壓力傳感器、信號傳輸線纜、信號處理器及顯示器，再此，不做贅述。

本實施例中，噴嘴托架2可自動調(diào)整噴射距離和噴射角度，實現(xiàn)自動化測量、讀取、記錄數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)不同參數(shù)正交試驗，簡化測試工作，減小混凝土噴射測試工作的工作量。

以上示意性的對本實用新型及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結(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，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本實用新型的保護(hù)范圍。