本发明专利技术公开了一种基于微波加热辅助混凝土表层切削的精密控制装置及方法，包括工作机械臂、旋转机械臂、升降装置和控制中心；工作机械臂通过旋转机械臂连接在机械支撑装置上，在工作机械臂中设有间隔布置的微波加热装置和混凝土切削装置，以及喷淋装置；控制中心分别连接工作机械臂、升降装置、微波加热装置、混凝土切削装置和喷淋装置，对对表层混凝土进行微波加热、切削和喷淋。微波发生器对待处理混凝土面辐射升温；机械刀具对微波加热后的混凝土面切削；可旋转的工作机械臂改变施工区域；喷淋装置降低施工区域的粉尘含量。本装置通过微波辐射、刀具切削、机械臂自由移动和喷淋改善施工环境，实现表层混凝土的精密化处理。实现表层混凝土的精密化处理。实现表层混凝土的精密化处理。
【技术实现步骤摘要】
基于微波加热辅助混凝土表层切削的精密控制装置及方法
[0001]本专利技术属于建筑物表层混凝土精密切削设备，具体涉及一种适用于建筑物表层混凝土破碎的设备。
技术介绍
[0002]目前，新型城镇化建设的要求，对大量混凝土墙体进行快速拆除或修复这一问题成为热门研究话题。
[0003]混凝土建筑由于使用寿命的问题，表层混凝土在长时间的使用后，多数都存在安全性的问题，但其内部混凝土并未出现大面积损坏。因此对表层混凝土进行修补可以延长混凝土的使用寿命、安全性。
[0004]混凝土在核设施中随处可见，在长期的运行过程中，产生了各种放射性核素，诸如铯，锶，钴，铀等，虽然大部分的放射性核素被核设施的保护措施所吸收或中和，但小部分的核素从环境中也会向混凝土中扩散。通常，受污染层多是1
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10毫米厚度，因此不必对整体墙面进行拆除。然而，为了长期工作安全考虑，受污染层需要被拆除，并对其妥善处理。由于核设施对环境要求过高，因此对拆除设备与拆除过程中的安全因素要求苛刻。为了满足施工要求，在此选择微波加热辅助机械切削。通过试验研究已经证实微波加热可以满足混凝土表层受热剥落的条件。
[0005]由于混凝土中骨料，砂浆和孔隙水对微波的吸收特性不同，因而不同的热膨胀所产生的内应力，可以使混凝土内部发生沿晶断裂和穿晶断裂，进而导致混凝土发生内部损伤和微裂纹，降低其单轴抗拉强度，抗压强度以及点荷载强度。
[0006]由于在实际工程中该微波功率辐射下使得混凝土的升温过慢，同时长时间的加热也会使得混凝土体发生熔化，导致内部裂缝愈合，无法产生所需要的致裂效果。微波加热器的功率容量偏低，而且微波辐射范围小，强行加入大功率微波，会导致空气电离，发生击穿空气的打火现象，致使装置损坏。
[0007]为满足工业微波破碎混凝土的要求，需要采用大功率微波发生器，但由于大功率微波发生器的体积过大，因此如何缩减微波发生器的体积并且使其满足微波破碎混凝土体就是问题的关键。尽管存在可以实现大功率加热的微波发生器，但由于其体积的过大，无法移动至工程现场应用，因此不符合机械结合的条件。
技术实现思路
[0008]为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于微波加热的表层混凝土切削装置，通过微波辐射、刀具切削、机械臂自由移动和喷淋，实现表层混凝土的精密化处理，可以改善施工环境，降低建筑拆除过程中的粉尘挥发，并提高操作的安全性。
[0009]本专利技术目的是通过下述技术方案来实现的。
[0010]本专利技术提供了一种基于微波高温处理的表层混凝土精密切削装置，包括工作机械
臂、旋转机械臂、升降装置和控制中心；所述工作机械臂通过旋转机械臂连接在机械支撑装置上，在工作机械臂中设有间隔布置的微波加热装置和混凝土切削装置，以及喷淋装置；
[0011]控制中心分别连接工作机械臂、升降装置、微波加热装置、混凝土切削装置和喷淋装置，对对表层混凝土进行微波加热、切削。
[0012]优选的，旋转机械臂中设有旋转轴，若干个微波加热装置和混凝土切削装置分布在旋转轴外周；每个微波发生器的频率相同。
[0013]优选的，喷淋装置设在微波加热装置和混凝土切削装置外侧的工作机械臂内，喷淋装置连通供水系统。
[0014]优选的，在各混凝土切削装置一侧还设有红外温度探测器。
[0015]优选的，混凝土切削装置为机械刀具，机械刀具包括布置在机壳内的刀具旋转轴，刀具旋转轴底部连接带有纵向多齿刀口的刀具，顶部连接伸缩装置。
[0016]优选的，微波加热装置包括磁控管、磁体、矩形波导激励腔、内置有微波能探测器的环形器、水负载、微波发生口和防撞防穿透介质；磁体环形排列在磁控管周围，磁控管下方连接矩形波导激励腔，矩形波导激励腔的侧壁连接环形器的第一端口，环形器的另一端口连接微波发生口，环形器的顶部端口与水负载相连接。
[0017]优选的，微波发生口与工作机械臂紧密贴合；微微波发生口表层设有防撞防穿透介质。
[0018]本专利技术另一方面，提供了一种所述装置的基于微波高温处理的表层混凝土精密切削方法，包括：
[0019]微波加热装置获取控制中心微波加热时间和功率信息，对待表层混凝土进行微波加热、喷淋；
[0020]控制中心获取红外探测器输入的环形加热面不同温度，改变水负载中水流量，控制微波辐照功率；
[0021]混凝土切削装置获取控制中心指示的加热混凝土墙面温度到达作业临界点，机械刀具伸出对加热混凝土墙面作业；
[0022]升降装置同时缓慢抬升或下降旋转工作臂；
[0023]混凝土切削装置获取控制中心传输混凝土墙面开挖深度达到设定值，停止作业，机械支撑装置行进至下一工作面，重复进行微波加热、喷淋、切削作业。
[0024]由于微波加热装置的辐照功率随负载变化，当微波的输出能量只被介质吸收后，部分未被吸收的能量将多次在微波腔中反射，并与新发生的微波场产生重叠，使得电场强度增大，对设备产生损害。通过水负载控制微波辐照功率。
[0025]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
[0026]1.微波加热装置与混凝土切削装置内嵌于工作机械臂，工作机械臂的金属外壳用以保护内部的元件不受施工中碎石飞溅所造成的影响。
[0027]2.采用多个低功率具有可控微波能的微波发生器代替高功率微波发生器，并采用水负载对微波能进行控制，采用多个低功率具有可控微波能的微波发生器代替高功率微波发生器，并使用水负载对微波能进行控制，可以避免高功率微波发生器所占体积较大难以兼容工程实际应用这一问题；针对所需处理的混凝土面仅为表层3～4cm厚度，多个低功率微波加热器可以扩大微波加热面积。
[0028]3.防撞防穿透介质，用于保护微波发生器的发生口在加热以及切削混凝土面时的安全。
[0029]4.通过控制水负载中的水流量，控制微波加热装置的辐照功率，精密控制微波发生装置对混凝土作业面的辐照、喷淋和切削。
[0030]5.微波辐射、刀具切削，机械臂自由移动，喷淋装置协同作用，改善施工环境，实现表层混凝土的精密化处理，其操作简单、自动化程度高、施工效率高、可应用范围广，基本满足表层混凝土精密处理的要求。
附图说明
[0031]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：
[0032]图1为基于微波加热的表层混凝土切削装置的结构示意图；
[0033]图2为图1中A
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A截面的结构示意图；
[0034]图3为工作机械臂施工面结构示意图；
[0035]图4为机械刀具的结构示意图；
[0036]图5为微波发生器的结构示意图；
[0037]图中：1、工作机械臂，2、微波加热装置，3、防撞防穿透介质，4、混凝土切削装置，5、混凝土切削装置控制线，6、旋转机械臂，7、机械支撑装置， 8、供水系统，9、升降装置，10、控制中心，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于微波加热辅助混凝土表层切削的精密控制装置，其特征在于，包括工作机械臂、旋转机械臂、升降装置和控制中心；所述工作机械臂通过旋转机械臂连接在机械支撑装置上，在工作机械臂中设有间隔布置的微波加热装置和混凝土切削装置，以及喷淋装置；控制中心分别连接工作机械臂、升降装置、微波加热装置、混凝土切削装置和喷淋装置，对对表层混凝土进行微波加热、切削。2.根据权利要求1所述的基于微波加热辅助混凝土表层切削的精密控制装置，其特征在于，所述旋转机械臂中设有旋转轴，若干个微波加热装置和混凝土切削装置分布在旋转轴外周；每个微波发生器的频率相同。3.根据权利要求1所述的基于微波加热辅助混凝土表层切削的精密控制装置，其特征在于，所述喷淋装置设在微波加热装置和混凝土切削装置外侧的工作机械臂内，喷淋装置连通供水系统。4.根据权利要求1所述的基于微波加热辅助混凝土表层切削的精密控制装置，其特征在于，在各混凝土切削装置一侧还设有红外温度探测器。5.根据权利要求1所述的基于微波加热辅助混凝土表层切削的精密控制装置，其特征在于，所述混凝土切削装置为机械刀具，机械刀具包括布置在机壳内的刀具旋转轴，刀具旋转轴底部连接带有纵向多齿刀口的刀具，顶部连接伸缩装置。6.根据权利要求1所述的基于微波加热辅助混凝土表层切削的精密控制装置，其特征在于，所述微波加热装置包括磁控管、磁体、矩形波导激励腔、内置有微波能探测器的环形器、水负载、微波发生口和防撞防穿透介质；磁体环形排列在磁控管周围，磁控管下方连接矩形波导激励腔，矩形波导激励腔的侧壁连接环形器的第一端口，环形器的另一端口连接微波发生口，环形器的顶部端口与水负载相连接。7.根据权利要求6...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵珠山，高帆，乔汝佳，吴回获，席慧慧，周航，郭银波，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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