一种绿色施工用钢筋笼混凝土灌浆装置

技术领域

本发明属于预制管桩灌浆技术领域，具体是指一种绿色施工用钢筋笼混凝土灌浆装置。

背景技术

钢筋笼混凝土预制件是一种常见的混凝土预制构件，它由钢筋笼和混凝土组成。钢筋笼是由高强度钢筋按照设计要求经过加工焊接成形的网状结构。在制作过程中，钢筋笼首先被加工制作好，并在预制成型模具中放置，然后将混凝土浇注到模具中，使钢筋笼完全包裹在混凝土中。待混凝土离心凝固后，预制件就成形了。钢筋笼混凝土预制件具有较好的承载能力和抗震性能，广泛应用于桥梁、隧道、地铁、水利工程、房屋建筑等领域，并且常用于加快施工速度和提高工程质量。

在将混凝土浇筑到模具内后，模具转动并通过离心力使得混凝土均匀分布在模具内壁上，此时浇筑到模具内的混凝土量决定了管桩的壁厚，现有的灌浆设备，利用料斗进灌浆，由于使用混凝土自身重力灌浆，导致灌浆时混凝土的流量会逐渐减小，需要操作人员进行辅助调整，使得灌入模具中各个区域的混凝土的分布量趋于一致，此过程中容易产生一定偏差，使得预制件的次品率升高；此外，由于灌浆后混凝土分布不均匀，会导致定型后管壁厚度不统一，需要增加后续离心处理的时间，或者在灌浆时额外使用振动设备振动搅拌，导致生产时间增加、成本增加、生产效率降低。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种绿色施工用钢筋笼混凝土灌浆装置，根据混凝土灌浆不均匀导致管壁厚度不统一的技术问题，采用电磁感应振动的方式，设置灌浆机构、端路机构A、端路机构B和输电机构，通过搭载于灌浆机构的磁力系统产生稳定的磁场，利用输电机构输出振荡电流，通过将钢筋笼接入电流通路，利用产生的洛伦兹力让钢筋笼产生振动，实现对混凝土浆振动搅拌的技术效果， 让混凝土分布的更加均匀，还可以减少混凝土内的气泡，消除混凝土的蜂窝麻面等现象，提高混凝土强度，保证钢筋笼混凝土预制件的质量，解决了混凝土灌浆不均匀导致管壁厚度不统一的技术问题。

本发明采取的技术方案如下：本发明提供一种绿色施工用钢筋笼混凝土灌浆装置，包括灌浆机构、成型模具、端路机构A、端路机构B、输电机构、液压牵引机、设备搭载平台和控制模块，所述端路机构A与设备搭载平台固定连接，所述端路机构B与设备搭载平台固定连接，所述输电机构设于设备搭载平台上，所述端路机构A和端路机构B与输电机构电性连接，所述成型模具设于设备搭载平台上，所述灌浆机构活动设于设备搭载平台上，所述钢筋笼设于成型模具内，所述液压牵引机与设备搭载平台固定连接，所述控制模块设于设备搭载平台上。

进一步地，所述设备搭载平台上设有灌浆轨道。

作为本发明进一步优选地，所述灌浆机构底部设有从动轮和动力轮，所述灌浆机构通过从动轮和动力轮滑动设于灌浆轨道上。

进一步地，所述灌浆机构包括灌浆设备搭载框架、下料系统、防护系统、传动系统和磁力系统，所述下料系统与灌浆设备搭载框架固定连接，所述防护系统设于灌浆设备搭载框架上，所述传动系统设于灌浆设备搭载框架上，所述磁力系统设于下料系统上。

进一步地，所述下料系统包括储料斗、灌浆电机和输料绞龙，所述储料斗设于灌浆设备搭载框架上，所述灌浆电机设于储料斗侧壁上，所述输料绞龙转动设于储料斗上，所述输料绞龙与灌浆电机传动连接，由于传统的下料系统都是利用混凝土自身重力实现的，导致混凝土的流量会逐渐减小，而利用输料绞龙推送混凝土可以实现定量定速下料，避免在下料时，混凝土的流量发生改变，从而影响灌浆时成型模具内混凝土分布的均匀度；此外输料绞龙在工作时，自身旋转产生的振动会作用到储料斗，可提高储料斗内混凝土的流动性，提高灌浆时混凝土流量动的稳定性。

其中，所述磁力系统包括磁吸液压臂、搭载槽和电磁铁，所述磁吸液压臂的固定端转动设于储料斗上，所述搭载槽转动设于磁吸液压臂的伸缩端上，所述电磁铁设于搭载槽上，利用电磁铁产生稳定的指向磁场，钢筋经过高温处理，磁性变得极弱，且铁量只占总重量的一小部分，因此钢筋笼并不会被电磁铁吸引，当钢筋笼接入由端路机构A、端路机构B和输电机构构成的通路后，有振荡电流产生的洛伦兹力（指电流通过导线时受到的力，当导体中的电流通过磁场时，会受到一个与电流和磁场相互作用的力，力的方向垂直于电流方向和磁场方向，并且符合右手规则）会使得钢筋发生振动，无需设置额外的振动设备，利用钢筋笼自身就可以实现对混凝土振荡搅拌的技术效果。

进一步地，所述防护系统包括防护液压臂和防溅挡板，所述防护液压臂的固定端转动设于灌浆设备搭载框架上，所述防溅挡板转动设于防护液压臂的伸缩端上，防溅挡板的设置主要用于在灌浆和振动时防止混凝土浆飞溅出来，避免浪费，保证操作环境的整洁。

进一步地，所述传动系统包括移动电机组、传动链条、输出齿轮和传动齿轮，所述移动电机组设于灌浆设备搭载框架上，所述输出齿轮设于移动电机组的输出端上，所述传动齿轮设于动力轮上，所述输出齿轮和传动齿轮之间通过传动链条传动连接。

进一步地，所述设备搭载平台上设有模具底座，所述成型模具搭载于模具底座上，所述成型模具内设有接头组件A和接头组件B，所述接头组件A的一端与钢筋笼的一端固定连接，所述接头组件A的另一端与液压牵引机固定连接，所述接头组件A同时与端路机构A活动连接；所述接头组件B的一端与钢筋笼的另一端固定连接，所述接头组件B的另一端与液压牵引机固定连接，所述接头组件B同时与端路机构B活动连接。

作为本发明进一步优选地，所述接头组件A和所述接头组件B结构相同，对称安装于钢筋笼两端。

其中，所述接头组件A包括牵引臂、牵引盘、搭载盘、套筒和连接轴承，所述牵引臂的一端与液压牵引机连接，所述牵引盘与牵引臂的另一端固定连接，所述搭载盘通过螺栓与搭载盘固定连接，所述搭载盘同时与钢筋笼连接，所述套筒转动设于搭载盘上，所述连接轴承设于牵引臂上。

作为本发明进一步优选地，所述端路机构A和端路机构B工作原理相同，结构相同。

其中，所述端路机构A包括组件底座和组件转臂，所述组件底座与设备搭载平台固定连接，所述组件转臂转动设于组件底座上，所述组件转臂与组件底座闭合后，所述端路机构A与输电机构的电路连接为通路。

作为本发明进一步优选地，所述控制模块与输电机构、灌浆电机、磁吸液压臂、防护液压臂、电磁铁和移动电机组电性连接，所述控制模块控制输电机构、灌浆电机、磁吸液压臂、防护液压臂、电磁铁和移动电机组的工作状态。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案提供的一种绿色施工用钢筋笼混凝土灌浆装置的有益效果如下：

（1）根据混凝土灌浆不均匀导致管壁厚度不统一的技术问题，采用电磁感应振动的方式，设置灌浆机构、端路机构A、端路机构B和输电机构，通过搭载于灌浆机构的磁力系统产生稳定的磁场，利用输电机构输出振荡电流，通过将钢筋笼接入电流通路，利用产生的洛伦兹力让钢筋笼产生振动，实现对混凝土浆振动搅拌的技术效果， 让混凝土分布的更加均匀，还可以减少混凝土内的气泡，消除混凝土的蜂窝麻面等现象，提高混凝土强度，保证钢筋笼混凝土预制件的质量，解决了混凝土灌浆不均匀导致管壁厚度不统一的技术问题；

（2）设置下料系统，利用输料绞龙推送混凝土可以实现定量定速下料，使灌浆时的流量保持一定，同时，输料绞龙旋转产生的振动会作用到储料斗，可提高储料斗内混凝土的流动性，提高灌浆时的稳定性；

（3）磁力系统的设置，利用电磁铁产生稳定的指向磁场，让钢筋笼接入由端路机构A、端路机构B和输电机构构成的通路后发生振动，无需设置额外的振动设备，利用钢筋笼自身就可以实现对混凝土振荡搅拌的技术效果；

（4）防护系统的设置，利用防溅挡板在灌浆和振动时避免混凝土浆飞溅出来，避免浪费，保证操作环境的整洁。

附图说明

图1为本发明提出的一种绿色施工用钢筋笼混凝土灌浆装置的结构示意图；

图2为设备搭载平台空载状态的示意图；

图3为灌浆机构的结构示意图；

图4为下料系统的剖视图；

图5为磁力系统和下料系统的部分结构示意图；

图6为防护系统的结构；

图7为图6中结构A的放大示意图；

图8为接头组件A和接头组件A的连接关系；

图9为接头组件A的爆炸示意图；

图10为接头组件A的部分结构剖视；

图11为端路机构A的连接关系示意图；

图12为控制模块的连接关系框图；

图13为输电机构的电路图。

其中，1、灌浆机构，2、成型模具，3、端路机构A，4、端路机构B，5、输电机构，6、钢筋笼，7、液压牵引机，8、设备搭载平台，9、控制模块，101、灌浆设备搭载框架，102、下料系统，103、防护系统，104、传动系统，105、磁力系统，106、从动轮，107、动力轮，108、储料斗，109、灌浆电机，110、输料绞龙，111、磁吸液压臂，112、搭载槽，113、电磁铁，114、防护液压臂，115、防溅挡板，116、移动电机组，117、传动链条，118、输出齿轮，119、传动齿轮，201、接头组件A，202、接头组件B，203、牵引臂，204、牵引盘，205、搭载盘，206、套筒，207、连接轴承，301、组件底座，302、组件转臂，801、灌浆轨道，802、模具底座。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明具体实施方式中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本发明提供一种绿色施工用钢筋笼6混凝土灌浆装置，包括灌浆机构1、成型模具2、端路机构A3、端路机构B4、输电机构5、液压牵引机7、设备搭载平台8和控制模块9，端路机构A3与设备搭载平台8固定连接，端路机构B4与设备搭载平台8固定连接，输电机构5设于设备搭载平台8上，端路机构A3和端路机构B4与输电机构5电性连接，成型模具2设于设备搭载平台8上，灌浆机构1活动设于设备搭载平台8上，钢筋笼6设于成型模具2内，液压牵引机7与设备搭载平台8固定连接，控制模块9设于设备搭载平台8上；设备搭载平台8上设有灌浆轨道801；设备搭载平台8上设有模具底座802，成型模具2搭载于模具底座802上，液压牵引机7设有两个，左右对称设于模具底座802两侧。

如图1和图3所示，灌浆机构1包括灌浆设备搭载框架101、下料系统102、防护系统103、传动系统104和磁力系统105，灌浆设备搭载框架101底部设有从动轮106和动力轮107，灌浆设备搭载框架101通过从动轮106和动力轮107滑动设于灌浆轨道801上；下料系统102与灌浆设备搭载框架101固定连接，防护系统103设于灌浆设备搭载框架101上，传动系统104设于灌浆设备搭载框架101上，磁力系统105设于下料系统102上。

如图3、图4和图5所示，下料系统102包括储料斗108、灌浆电机109和输料绞龙110，储料斗108设于灌浆设备搭载框架101上，灌浆电机109设于储料斗108侧壁上，输料绞龙110转动设于储料斗108上，输料绞龙110与灌浆电机109传动连接；磁力系统105包括磁吸液压臂111、搭载槽112和电磁铁113，磁吸液压臂111的固定端转动设于储料斗108上，搭载槽112转动设于磁吸液压臂111的伸缩端上，电磁铁113设于搭载槽112上。

如图3和图6所示，防护系统103包括防护液压臂114和防溅挡板115，防护液压臂114的固定端转动设于灌浆设备搭载框架101上，防溅挡板115转动设于防护液压臂114的伸缩端上。

如图3、图6和图7所示，传动系统104包括移动电机组116、传动链条117、输出齿轮118和传动齿轮119，移动电机组116设于灌浆设备搭载框架101上，输出齿轮118设于移动电机组116的输出端上，传动齿轮119设于动力轮107上，输出齿轮118和传动齿轮119之间通过传动链条117传动连接。

如图2、图8、图9、图10和图11所示，成型模具2内设有接头组件A201和接头组件B202，接头组件A201的一端与钢筋笼6的一端固定连接，接头组件A201的另一端与液压牵引机7固定连接，接头组件A201同时与端路机构A3活动连接；接头组件B202的一端与钢筋笼6的另一端固定连接，接头组件B202的另一端与液压牵引机7固定连接，接头组件B202同时与端路机构B4活动连接；接头组件A201包括牵引臂203、牵引盘204、搭载盘205、套筒206和连接轴承207，牵引臂203的一端与液压牵引机7连接，牵引盘204与牵引臂203的另一端固定连接，搭载盘205通过螺栓与搭载盘205固定连接，搭载盘205同时与钢筋笼6连接，套筒206转动设于搭载盘205上，连接轴承207设于牵引臂203上；端路机构A3包括组件底座301和组件转臂302，组件底座301与设备搭载平台8固定连接，组件转臂302转动设于组件底座301上。

如图12所示，控制模块9与输电机构5、灌浆电机109、磁吸液压臂111、防护液压臂114、电磁铁113和移动电机组116电性连接，控制模块9控制输电机构5、灌浆电机109、磁吸液压臂111、防护液压臂114、电磁铁113和移动电机组116的工作状态。

如图13所示，L1为钢筋笼6，输电机构5由两块时基电路CA555与一只双向晶闸管构成的交流电空载节电电气控制线路，IC1与R2、R3、C3、VD2等组成了一个脉冲振荡器。该电路工作是否受KA2动断触点的控制，而KA2是继电器KA的触点，KA继电器的状态则受IC3的控制；IC3与R7、C5等组成了单稳态电路，该电路的状态受TA检测到的电压控制，而TA中是否有感应电流通过，则受钢筋笼是否接通的控制；IC1的输出信号用于对晶闸管式光耦合器IC2进行控制，IC2又决定了双向晶闸管VR1的状态，而VR1可决定C4电容是否投入工作；T1为交流变压器，KM为交流接触器，有一组动合触点KM1，触点电流为100A左右。TA是漏电保护器中的穿心电流互感器，VR1为耐压800V以上的双向晶闸管；380V交流电压经C1电容降压，VS限幅，VD1半波整流，C2电容滤波，得到12V直流电压，该电压一路加到IC3的⑧脚，另一路经KA2的闭合触点，为IC1提供工作电源，使控制电路得电工作；输电机构5工作时以IC1为主构成脉冲振荡电路，产生的振荡脉冲从③脚输出，使光耦晶闸管IC2内的发光二极管在脉冲信号的驱动下导通发光。IC2内的光敏晶闸管短暂导通，触发大功率双向晶闸管VR以通0.1s、断0.1s的周期工作。

具体使用时，首先将接头组件A201和接头组件B202固定在钢筋笼6上，先将接头组件A201固定在钢筋笼6的一端，将搭载盘205和套筒206安装于钢筋笼6上，并将牵引盘204通过螺栓固定在搭载盘205上，接头组件B202以相同的方式固定在钢筋笼6的另一端上；之后，将下层的成型模具2通过龙门吊运到模具底座802上，再通过龙门将固定好的钢筋笼6吊运至成型模具2内，之后分别将，接头组件A201和接头组件B202与两侧的液压牵引机7连接，同时，让接头组件A201的连接轴承207位于端路机构A3的组件底座301的内槽中，并旋转闭合组件转臂302，让接头组件A201与端路机构A3之间建立电路连接，并用相同的安装方式，让接头组件B202与端路机构B4之间建立电路连接；之后，开始灌浆操作，灌浆机构1内添加好混凝土后，从一侧的液压牵引机7移动到另一侧的液压牵引机7处，控制模块9启动移动电机组116，移动电机组116启动带动输出齿轮118转动，输出齿轮118转动通过传动链条117带动传动齿轮119转动，传动齿轮119转动带动动力轮107转动，动力轮107转动带动灌浆机构1移动，在移动过程，控制模块9启动灌浆电机109，灌浆电机109启动带动输料绞龙110转动，输料绞龙110转动带动储料斗108内的混凝土浆匀速推出并落入成型模具2内，同时，控制模块9启动磁吸液压臂111和电磁铁113，磁吸液压臂111伸长带动搭载槽112下降，让电磁铁113产生的磁场靠近钢筋笼6，钢筋由铁、碳和其他合金元素组成，钢筋虽然含有铁元素，但其中的铁量只占钢筋总重量的一小部分，且加工过程中钢筋经历了高温处理，使得钢筋的磁性变得极弱，不足以被吸起，控制模块9启动防护液压臂114，防护液压臂114伸长带动防溅挡板115靠近成型模具2，之后，控制模块9启动输电机构5，输电机构5输出振荡电流，电流通过端路机构A3、钢筋笼6、端路机构B4回到输电机构5形成回路，此时，位于电磁铁113下方的钢筋笼6受到洛伦兹力影响，力的方向垂直于导线（钢筋笼6的前后的径向方向）和磁场（竖直向下方向）的力，随振荡电流的变化频率，洛伦兹力方向在水平面垂直于钢筋笼6前后径向方向的左右方向之间周期变化，位于电磁铁113下方的钢筋笼6受力开始振动，利用钢筋笼6自身振动对混凝土进行振动，让混凝土分布的更加均匀，还可以减少混凝土内的气泡，消除混凝土的蜂窝麻面等现象，提高混凝土强度，保证钢筋笼6混凝土预制件的质量；此外，洛伦兹力的大小与电流强度、导线长度以及磁场强度有关，其中电流强度、导线（钢筋笼6）长度以及磁场强度都是可控变量，可以实现不同幅度的振动；在灌浆操作中，启动液压牵引机7，拉伸钢筋笼6，可以对钢筋笼6施加预应力，使其在混凝土结构负荷作用下能够承受更大的拉应力，通过预应力，钢筋在混凝土中的使用效果可以得到最大化，提高结构的承载能力和耐久性，同时，拉伸钢筋可以提供对混凝土的支撑和定位，保持钢筋的准确位置和正确的分布，防止混凝土浇注过程中钢筋的移位或下沉；完成灌浆后，关闭输电机构5、灌浆电机109和电磁铁113，磁吸液压臂111和防护液压臂114收缩复位，灌浆机构1移动到另一侧的液压牵引机7后关闭移动电机组116；之后再由龙门将上层的成型模具2吊运至下层的成型模具2上后，闭合固定，吊运至离心成型设备，进行下一步操作。

以上便是本发明具体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。