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专利号: 2022110558678
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-04-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水下无需模板的磁性浆液浇注装置,其特征在于,它包括用于产生磁场的磁场发生装置(2);所述磁场发生装置(2)选择性安装在用于对其进行移动的硬臂式机械手(3)或者滑升装置(14)的末端;

还包括用于喷射磁性砂浆(1)的浆液喷射器(4),浆液喷射器(4)的喷浆管上方安装有一个速凝剂喷射口,用于在喷浆的同时喷射速凝剂加快磁性砂浆的凝固;

所述磁场发生装置(2)与用于对其产生的磁场大小进行实时监测的实时监控设备(16)相连。

2.根据权利要求1所述一种水下无需模板的磁性浆液浇注装置,其特征在于,所述磁场发生装置(2)包括铁硅合金(6),铁硅合金(6)的外部缠绕线圈(5)并制成圆饼状电磁铁用于提供电磁力,圆饼状电磁铁整体安装于小型电路板(11)正面,小型电路板(11)的背面安装有用于控制圆饼状电磁铁的电磁铁吸引力大小的霍尔传感器(7)、单片机(8)和开关三极管(10);所述霍尔传感器(7)用于测量磁场,单片机(8)自带AD进行数模转换,并用单片机程序进行PID计算控制,输出PWM占空比随霍尔元件输出值改变从而控制电磁铁吸引作用的大小,让磁性砂浆(1)保持稳定。

3.根据权利要求2所述一种水下无需模板的磁性浆液浇注装置,其特征在于,所述开关三极管(10)与电源(9)连接,用于放大电压从而达到产生所需要大小的磁场强度,所有小型电路板(11)的电源(9)并联在一起由外接电源统一供电;

相邻的小型电路板(11)之间通过合页(13)铰接连接;

通过电磁仿真软件(12)用于对磁场仿真,用以调整得到所需要的的磁场强度;

所述磁场发生装置(2)的外壳体采用不受磁场影响的材料制成。

4.根据权利要求1所述一种水下无需模板的磁性浆液浇注装置,其特征在于,所述滑升装置(14)包括电机(19),电机(19)的外部安装有用于防水的密封罩(22),电机(19)的输出轴通过锥齿轮传动机构与丝杆机构(20)相连并驱动其转动,丝杆机构(20)上通过螺纹传动配合有螺母升降板(21),螺母升降板(21)的末端支撑安装磁场发生装置(2);

所述滑升装置(14)设置在钢筋笼的两侧并带动磁场发生装置(2)沿着钢筋笼升降移动;所述钢筋笼的中心部位设置有磁棒(15)。

5.根据权利要求4所述一种水下无需模板的磁性浆液浇注装置,其特征在于,所述磁棒(15)采用与小型电路板(11)相同的结构,通过将PCB基板材料做成棒状,使其达到能够伸入钢筋笼内部的需求,并且使其承载排布规律,大小均匀的电磁铁;磁棒(15)内接有霍尔传感器(7)、单片机(8)、电源(9)和开关三极管(10),用于形成磁场发生装置;磁棒(15)安置在钢筋笼内部并与磁场发生装置(2)共同作用,用于引导磁性砂浆(1)在水下的运动。

6.根据权利要求4所述一种水下无需模板的磁性浆液浇注装置,其特征在于,所述钢筋笼的外部安装有网状吸引结构(18),网状吸引结构(18)采用带铁元素的材料制成的网状结构,网状吸引结构(18)与充磁机(17)相配合并能够对其进行充磁,使其带上磁性,以增加其对磁性浆液的吸引力。

7.采用权利要求1‑6任意一项所述水下无需模板的磁性浆液浇注装置进行水下物体整体浇筑的方法,其特征在于,包括以下步骤:Step1.1:在陆地上用充磁机(17)将浇筑磁性砂浆(1)层段的钢筋笼进行充磁,并将其安装好;

Step1.2:将小型电路板(11)通过合页(13)搭接形成工程需要的形状,搭接在钢筋笼外侧一定距离处,测量好水下作业地点的浮力变化规律,根据规律设定一定的参数再通过电磁仿真软件(12)对磁场进行模拟,得到所需要的磁场大小;

Step1.3:在陆地上将已经配好的磁性砂浆(1)和速凝剂加入浆液喷射器(4)中;

Step1.4:运行磁场发生装置(2),向钢筋笼中喷射磁性砂浆(1)和速凝剂,待磁性砂浆(1)充斥钢筋笼后,改变一定范围内磁场的形状,让磁性砂浆(1)在模内处于运动状态,利用磁场改变产生的磁振捣和磁热效应,减少气泡,加强混凝土结构整体性,从而提高强度,通过实时监控设备(16)监测浇注的情况,若有浇注不完全的部分,通过改变电流从而改变磁场发生装置(2)的磁场力,对该部分进行定向的修补;

Step1.5:保持磁场发生装置(2)稳定运行工作,保证磁场稳定,对于某些需要承载更大作用力容易破坏的结构部位,通过在磁性砂浆(1)里面加入钢纤维,然后调整磁场走向,使磁性砂浆(1)中钢纤维的走向与承载力作用方向相适应,从而在成型后强度更高,稳定性更强,待磁性砂浆(1)凝固后即完成浇注;若形状需要改变,则通过改变参数改变电流再改变磁场进而改变力的作用即可实现;

Step1.6:拆解磁场发生装置(2),进行回收待下次使用。

8.采用权利要求1‑6任意一项所述水下无需模板的磁性浆液浇注装置进行水下物体整体浇筑的方法,其特征在于:考虑到在实际施工中可能所需电源功率较大,成型慢导致耗电大,且需要的磁性砂浆量大,从而使成本升高,采用先成模后注浆的浇注方式施工,并将其运用在水下施工中,具体操作步骤如下:水下先成模后注浆的浇注方式施工具体操作:

Step2.1:将网状吸引结构(18)进行充磁并安装在钢筋笼外表面,小型电路板(11)通过合页(13)搭接形成需要的形状,搭接在钢筋笼外侧一定距离处,以应对不同的施工条件,同时将磁棒(15)放入钢筋笼当中,测量好水下作业地点的浮力变化规律,根据规律调节电磁仿真软件(12)对磁场进行仿真,调节各项参数,让磁棒(15)与磁场发生装置(2)共同作用,得到满足施工需要的的磁场;

从而达到对磁性砂浆(1)的引导控制作用;

Step2.2:将已经配好的磁性砂浆(1)加入浆液喷射器(4)中,浆液喷射器(4)喷头处的喷射装置中加入速凝剂;

Step2.3:运行磁场发生装置(2),同时向钢筋笼中喷射磁性砂浆(1)和速凝剂,在磁场发生装置(2)和磁棒(15)两者的磁场的磁场力作用,以及钢筋笼外表面网状吸引结构(18)对磁性砂浆(1)的吸附作用下,磁性砂浆(1)在钢筋笼外成形,保持磁场发生装置(2)稳定运行工作,待磁性砂浆(1)凝固,形成浇注所需的磁性砂浆(1)外壳,作为之后浇注的模板;

Step2.4:使用硬臂式机械手(3),将磁场发生装置(2)搬运至其它位置,就能够实现对该物件模板的等倍增长;模板凝固后就能够拆磁场发生装置(2)进行回收,待下次使用;

Step2.5:向已经在电磁场作用下由磁性砂浆形成的模板中注入加有速凝剂的普通浆液,待浆液凝固即可。