【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及公路隧道机械化施工，尤其涉及一种可调节的湿喷机械手喷头，以及采用该喷头的可反馈调节的湿喷方法。
技术介绍
1、在山岭隧道钻爆法施工中，开挖后常喷射混凝土形成初期支护，湿喷机械手是此工序中的必要机械。在喷射混凝土施工中，喷混回弹率是一个很重要的问题，它是反映喷混施工品质的重要指标之一。影响喷射混凝土回弹率的因素主要为湿喷工艺及喷射混凝土参数，其中湿喷工艺影响因素主要包括喷射速度、喷射角度、喷射距离等。
2、采用湿喷式喷射混凝土时，混凝土拌合料从喷浆射机进入输料管后在压缩空气的作用下，将混凝土料群压送至喷嘴并迅速与速凝剂充分混合喷敷到受喷面上。混凝土在管道输送过程中，喷射混凝土在风压的作用下由连续体变为离散体，混凝土料群中的水泥一般包裹在砂和石料表面。当工作风压过大时，料群从喷嘴喷出后喷射速度快，在空中运动的时间较短，对受喷面的冲击力大，反作用力也大，骨料接触受喷面后易被直接反弹回来；工作压力过大还会增大空气的射流作用，使部分喷到受喷面的混凝土又被气流冲掉。当工作风压调整在合适的压力时，料束相对集中且喷射速度较稳定，使料群在空中运动时间相对较短，不会产生较大的竖直位移和速度分量，料束对受喷面的冲击力也最为适宜，混凝土喷射到受喷面上产生的反弹现象也最小，能够降低施工中的回弹率。
3、喷射效果对施工工艺有着较高的要求，然而当前，在喷射过程中可动态调整的喷射参数仅为喷射方向和喷射流量(间接影响喷射速度)，对施工过程的监测和调整缺少足够的抓手。喷头是湿喷机械手的重要部分，其开口大小直接影响喷射速度和角度
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种可调节的湿喷机械手喷头，以及采用该喷头的可反馈调节的湿喷方法，能够利用喷头对喷射状态进行微调，进而配合动态控制实现喷射状态优化，提升喷混施工品质。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的。
3、一种可调节的湿喷机械手喷头，包括喷头以及阀门，喷头采用橡胶材质，可以承受有压料群的压力和冲击并具有弹性；所述阀门安装在喷头前端，箍住喷头外表面，通过放松或收紧阀门来微调喷头孔口直径，且所述喷头呈圆锥形收敛管嘴状设置。
4、优选地，喷头采用卡箍阀门。
5、优选地，所述喷头的后端设有内螺纹，用于与泵料管道连接。
6、本专利技术还公开了一种可反馈调节的湿喷方法，该方法的湿喷设备采用上述任一一种湿喷机械手喷头；该方法包括以下步骤：
7、步骤s1，湿喷设备喷射状态监测：获得喷头部分料群的泵送压力p，获得喷头当前的出口断面面积a；
8、步骤s2，数据估算：根据泵送压力p，利用流体力学，估算喷头出口断面的流速v；根据流速v和出口断面面积a，利用模拟计算，得到料群射流扩散角θ；
9、步骤s3，调整判断：判断流速v和料群射流扩散角θ是否位于设定区间，如果是，则湿喷设备按照当前状态继续工作，过程中持续监测喷射状态，不断循环步骤s1～步骤s3；否则，通过调节压缩空气的风压和/或喷头的出口断面面积a，来调整流速、扩散角的表现，直至进入满足所述设定区间，则湿喷设备按照当前状态继续工作，不断循环步骤s1～步骤s3。
10、优选地，步骤s1中，所述获得喷头当前的出口断面面积a为：从阀门(2)上的刻度读出；或者，根据所述阀门(2)的控制量，依据控制量与出口断面面积a的对应关系，确定喷头当前的出口断面面积a。
11、优选地，步骤s2中，所述根据泵送压力p和出口断面面积a，利用流体力学，估算喷头出口断面的流速v为：
12、
13、其中，ρ为料群密度，为流速系数，μ为流量系数。
14、优选地，步骤s1中，所述获得喷头部分料群的泵送压力p为：通过喷头内置的压力传感器监测喷头部分料群的泵送压力p。
15、优选地，在湿喷设备喷射作业过程中，持续执行步骤s1～s3，在流速v和料群射流扩散角θ不满足设定区间限制时，及时进行调整。
16、有益效果：
17、(1)传统湿喷作业仅支持调整除喷射方向和风压，其余喷射参数不易调整，喷头相关属性更无法改变；本专利技术所述的喷头设置阀门以提供孔口直径微调的途径，可以配合调节喷射参数以使射流均匀稳定。
18、(2)本专利技术所设计的橡胶喷头，通过喷头前端的阀门放松或收紧微调喷头孔口直径。喷头采用橡胶材质，可以承受有压料群的压力和冲击并具有弹性，同时橡胶可以在保证强度满足要求的基础上，以足够弹性配合阀门调节孔口直径等参数。采用箍住的固定方式，可以实现喷头孔口直径的微调，不会使得调整过程忽大忽小，缩短调整过程，使得喷射工作过程射流始终均匀稳定，提升喷混施工品质。
19、(3)本专利技术还提供了一种可反馈调节的湿喷方法，该方法通过流速v和料群射流扩散角θ进行喷射状态判断，通过风压和喷头孔口直径微调优化喷射状态，从而突破传统湿喷作业未对全过程监测和控制的弊端。可见，本方法将喷射作业规范化、精细化，做到实时监测、及时反馈、动态调整、调整有据，更加科学和经济。
20、(4)本专利技术以泵送压力p和出口面积a为算法输入，数据简单容易获得，基于这两个参数可以通过计算或者仿真，结合设定数据范围判断是否需要进行调整。调整时，也是调整风压和/或喷头孔口直径，由于本专利技术带阀门的橡胶喷头容易进行喷头孔口直径调整，因此本专利技术可反馈调节湿喷方法操作简单，基于在施工领域实施和推广。
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1.一种可调节的湿喷机械手喷头，其特征在于，包括喷头(1)以及阀门(2)，喷头(1)采用橡胶材质，可以承受有压料群的压力和冲击并具有弹性；所述阀门(2)安装在喷头(1)前端，箍住喷头(1)外表面，通过放松或收紧阀门(2)来微调喷头(1)孔口直径，且所述喷头(1)呈圆锥形收敛管嘴状设置。
2.如权利要求1所述的湿喷机械手喷头，其特征在于，所述喷头(1)采用卡箍阀门。
3.如权利要求1-2任意一项所述的湿喷机械手喷头，其特征在于，所述喷头(1)的后端设有内螺纹，用于与泵料管道连接。
4.一种可反馈调节的湿喷方法，其特征在于，该方法的湿喷设备采用如权利要求1-3任意一项所述的湿喷机械手喷头；该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述获得喷头当前的出口断面面积A为：从阀门(2)上的刻度读出；或者，根据所述阀门(2)的控制量，依据控制量与出口断面面积A的对应关系，确定喷头当前的出口断面面积A。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述根据泵送压力P，利用流体力学，估算喷头出口
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述获得喷头部分料群的泵送压力P为：通过喷头内置的压力传感器监测喷头部分料群的泵送压力P。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在湿喷设备喷射作业过程中，持续执行步骤S1～S3，在流速V和料群射流扩散角θ不满足设定区间限制时，及时进行调整。
...【技术特征摘要】
1.一种可调节的湿喷机械手喷头，其特征在于，包括喷头(1)以及阀门(2)，喷头(1)采用橡胶材质，可以承受有压料群的压力和冲击并具有弹性；所述阀门(2)安装在喷头(1)前端，箍住喷头(1)外表面，通过放松或收紧阀门(2)来微调喷头(1)孔口直径，且所述喷头(1)呈圆锥形收敛管嘴状设置。
2.如权利要求1所述的湿喷机械手喷头，其特征在于，所述喷头(1)采用卡箍阀门。
3.如权利要求1-2任意一项所述的湿喷机械手喷头，其特征在于，所述喷头(1)的后端设有内螺纹，用于与泵料管道连接。
4.一种可反馈调节的湿喷方法，其特征在于，该方法的湿喷设备采用如权利要求1-3任意一项所述的湿喷机械手喷头；该方法包括以下步骤：
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，邢振华，谭真，冯亚男，孙金桥，刘彬，周斌科，王金铜，付抗，杨文龙，饶邦政，蒲魏军，王浩，王晋，
申请(专利权)人：中建三局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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