CN106715065B - 砂浆输送系统 - Google Patents

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Abstract

描述了一种砂浆输送系统。该砂浆输送系统除了砂浆的混合和调和之外还提供对砂浆的输送和施加的精确控制。这种控制消除了在砖、块和石头铺设应用中的瓦刀的使用。传感和控制与砂浆输送系统集成，使其成为机器人砖铺设系统的重要元件。砂浆输送系统包含用于测量砂浆粘度和可加工性、砂浆流速和砂浆喷嘴压力的传感器。来自砂浆输送系统传感器的数据可以用于改变剪切叶片的旋转速度，改变用于混合或调和的水量，以及改变砂浆的输送速度。这种变化导致砂浆的精确控制，其继而适用于自动化或半自动化的建筑过程。

Description

砂浆输送系统
相关专利申请的交叉参考
本申请要求Peters等人于2014年5月2日提交的题为“Mortar Delivery System”的美国专利申请序列号61/987,978的优先权，其全部内容通过国家或地区法律允许的引用并入本文。
技术领域
本发明总体涉及建筑设备，更具体地涉及一种用于准确和精确的砂浆输送的砂浆输送系统，用于例如自动或半自动化砌筑结构的应用。
背景技术
在砌筑结构中，砂浆经常用于将建筑元件如块、石头、砖等等保持在一起。建筑用砂浆通常是由普通水泥(Portland cement)、石灰和砂的混合物制成的可加工糊状物。用瓦刀或类似工具将砂浆施加到建筑元件上，并且铺展以产生结合表面，从而允许一个建筑元件结合到另一个建筑元件。砂浆也被作为灌浆施加在建筑元件之间，以创建美学上令人愉悦的线并且收紧建筑元件之间的结合空间。近年来，各种砂浆添加剂已经变得流行，以减少砂浆收缩、破裂或移动的趋势。添加剂还提供了结构益处，例如降低的脆性、柔性和弹性。诸如聚合混合物的添加剂被加入到传统的水泥砂浆中或替换传统的水泥砂浆的组分以获得改进的或改良的性能。如本文所使用的砂浆包括灰浆、混凝土、粘合剂、石膏或以湿或半液体形式施加并硬化的任何其它产品。
虽然砌筑结构通常手动地进行，其中砂浆利用手持瓦刀铺展，但是近来在自动化方面的进步减少了在砖、块和石墙构造中涉及的一些手动劳动。用于将砂浆移动到用于灌浆应用的接缝中的砂浆输送系统已经越来越受到大型作业的欢迎。最近，在Peters等人的美国专利8,965,571中描述了一种机器人砖铺设系统，其全部内容通过国家或地区法律允许的引用结合于此。为了促进这种系统，需要一种将砂浆铺展在诸如砖或块的建筑元件上的自动装置。此外，需要精确的过程测量和控制以确保砂浆的适当粘附、砂浆的适当流速、适当分配量、适当砂浆流变性等。在适当流变性下适当混合砂浆并以适当流速将砂浆移动通过分配喷嘴的能力，同时连续监测和校正流变性和流动速率在诸如由Peters等人的机器人砖铺设系统执行的砌筑作业的自动化或半自动化中是非常重要的。
因此，本发明的目的是提供一种砂浆输送系统，其根据需要混杂、调和、修整和混合砂浆。本发明的另一目的是提供一种砂浆输送系统，其将砂浆移动通过分配喷嘴，用于砌筑结构的自动化或半自动化。本发明的另一目的是提供一种砂浆输送系统，其监测砂浆流变性并允许进行过程中的调节。本发明的另一目的是提供一种砂浆输送系统，其调节砂浆施加压力和流速以提供最佳的砂浆粘附。本发明的另一目的是提供一种砂浆输送系统，其在砖铺设操作中提供砂浆的最佳芯渗透。本发明的另一目的是提供一种精确混合和/或计量砂浆的砂浆输送系统。本发明的这些和其它目的不被认为是全面的或详尽的，而是在阅读本说明书与附图和权利要求书之后可以确定的目的的示例。
发明内容
根据本发明，提供了一种砂浆输送系统，包括与混合结构材料连通的料斗；与所述混合结构材料连通的进料搅龙；包含所述进料搅龙的进料管；喷嘴，其联接到所述进料管以形成砂浆床；机械地联接到所述混合结构的第一旋转能量源；机械地联接到所述进料搅龙的第二旋转能量源；和用于测量砂浆流速和流变性的力传感器。
前述段落是以介绍的方式提供的，并且不旨在限制本说明书、权利要求书和附图所描述的本发明的范围。
附图说明
本发明将通过参考以下附图进行描述，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是砖铺设系统的透视图；
图2是砂浆输送系统的顶部透视图；
图3是砂浆输送系统的侧视图；
图4是砂浆输送系统的相对侧视图；
图5是沿图4的线A-A截取的砂浆输送系统的剖视图；
图6是本发明的砂浆输送系统的喷嘴端透视图；
图7是沿图6的线B-B截取的砂浆输送系统的剖视图；
图8是砂浆输送系统的俯视图；
图9是砂浆输送系统的底部平面图；
图10是砂浆输送系统的底部透视图；
图11是砂浆输送系统的侧透视图；
图12是砂浆输送系统的分解图；
图13是如图7所示的调节装置的放大剖视图；
图14是调节装置外壳的分解图；
图15是调节装置的透视图；
图16是调节装置的第一剪切叶片和传感器组件的侧视图；
图17是调节装置的第一剪切叶片和传感器组件的平面图；
图18是喷嘴的透视图，示出了流量传感器和喷嘴输出压力传感器；
图19是如图7所示的喷嘴的剖视图；
图20是具有传感器的喷嘴的分解图；
图21是砂浆输送系统的第二实施例的透视图；
图22是图21的砂浆输送系统的侧视图。
图23是图21的砂浆输送系统的替代侧视图；
图24是图21的砂浆输送系统的正视图；
图25是沿图24的线A-A截取的图21的砂浆输送系统的剖视图。
图26是图21的砂浆输送系统的俯视图。
图27是图21的砂浆输送系统的底部平面图；
图28是砂浆输送系统的第三实施例的透视图。
图29是分叉喷嘴的透视图。
图30是图29的分叉喷嘴的侧视平面图。
图31是图29的分叉喷嘴的排出侧平面图。
图32是图29的分叉喷嘴的进料侧平面图；
图33是双孔喷嘴的透视图。
图34是图33的双孔喷嘴的侧视平面图。
图35是图33的双孔喷嘴的排放侧平面图。
图36是图33的双孔喷嘴的进料侧平面图；
图37是可移除分叉元件喷嘴的透视图；
图38是图37的可移除分叉元件喷嘴的侧视图。
图39是图37的可移除分叉元件喷嘴的排放侧平面图；和
图40是图37的可移除分叉元件喷嘴的馈送侧平面图。
本发明将结合优选实施例进行描述，然而，应当理解的是，并不意图将本发明限制于所描述的实施例。相反，意图是覆盖可以包括在由本说明书、权利要求和附图所限定的本发明的精神和范围内的所有替换、修改和等同物。
具体实施方式
除了砂浆的混合和调和之外，本发明的砂浆输送系统提供了砂浆的输送和施加的精确控制。这还允许砂浆输送系统的精确启动和停止，而没有干扰砂浆流动、堵塞或其它弊端。这种控制消除了手铲在砖、块和石头铺设应用中的使用。传感和控制与砂浆输送系统集成，使其成为机器人砖铺设系统的重要元件。在Peters等人的美国专利8,965,571中描述了这种机器人砖铺设系统的示例，其全部公开内容通过国家或地区法律允许的引用并入本文。
现在转到附图，可以看到砂浆输送系统的详细视图。应当注意，附图和说明书作为本发明的示例描述了与机器人砖铺设系统一起使用的砂浆输送系统，而不是限制。在阅读了本说明书、权利要求和附图之后，可以理解，这种砂浆输送系统的应用是多种的，并且不限于机器人砖铺设。此外，砂浆输送系统的几个实施例在这里作为示例而不是限制。许多部件及其相关描述在本文所描述的实施例之间是共同的，并且被认为在本文所描述和设想的实施例之间是可应用的和可互换的。
在图1中，可以看到砖铺设系统300的透视图。在这种系统中，机器人臂组件100移动并放置砖、块、石头或其他建筑元件。在墙壁、建筑物等的建造期间拾取和放置建筑元件的过程中，砂浆通常施加到建筑元件。使用本发明，砂浆输送系统2100或200用于在每个建筑元件上输送准确数量和模式的砂浆。可以针对每种建筑应用改变砂浆的特性，或者对温度、湿度、工作环境、砂浆的停留时间、用户的技能、建筑元件的性质等进行调整。这些砂浆特性包括砂浆流变性，并且可以通过作为砂浆输送系统的一部分的一系列传感器和过程控制参数进行调节，并且将在本文进一步描述。如本文所述，本发明的砂浆输送系统被描述为固定装置，其中建筑元件在砂浆分配喷嘴下移动以施加砂浆。可以同样设想砂浆输送系统或其中的喷嘴可以相对于建筑元件移动。这种替代实施例被认为处于如本文所述的本发明的精神和宽范围内。
图2是本发明的砂浆输送系统的顶部透视图。砂浆输送系统的各种部件可以由诸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯的塑料制成，或者由诸如钢、不锈钢、黄铜、铜等的金属制成。如本文所用，砂浆输送系统包括进料区、调节区和计量区。进料区用于将砂浆或砂浆混合物输送到调节和计量区。在本发明的一些实施例中，区域可以重叠。在本发明的一些实施例中，进料区可以包括具有搅龙以移动砂浆的第一进料管。还可以使用泵或类似装置来代替搅龙以移动砂浆或砂浆混合物。进料区可以包括料斗或其他进料结构。当砂浆或砂浆混合物离开进料区并进入调节区时，调节区中的调节装置提供砂浆或砂浆混合物的混合，以使其均匀，调和砂浆以改变砂浆的粘度和可加工性并通过加入水来改变砂浆的粘度和可加工性来修整砂浆。
计量区包括用于输送砂浆的进料管。喷嘴则连接到进料管，进料管用作砂浆移动的管道或通道。
作为进料区的一部分，在图2中可以看到料斗201，其可以是大致锥形的或以其它方式渐缩或成形以便于砂浆或砂浆混合物进入砂浆输送系统。料斗连接到第一进料管203，第一进料管203可以是大体圆柱形形状或以其它方式形成，并且包含第一搅龙，例如进料搅龙(图2不可见，参见图5)。在本发明的一些实施例中，料斗可以包含振动元件，例如具有偏移配重轴的马达，以帮助材料适当地进料通过料斗。在本发明的一些实施例中，压力传感器可以放置在第一进料管203中，以允许测量第一进料管处的压力，并且与下游的另一压力传感器结合以测量流量和/或施加压力。在本发明的一些实施例中，可以向系统添加其它在线流量传感器。可以看到调节装置205联接到第一进料管203并且与其流体连通。如本文所述，流体连通包括粉末或细材料的流动，例如砂浆混合物、细骨料、聚合添加剂、水、纤维等，以及流体或浆料、糊剂、半液体或半固体，包括砂浆。调节装置205将在本说明书中进一步描述，因为砂浆的混合，砂浆的调和以及砂浆流变性的变化以及感测和控制可以在调节装置205中发生。调节装置205在随后的附图中可见，包含联接到电动机以及传感器的一个或多个叶片。在本发明的一个实施例中，叶片的旋转速度可以是例如每分钟大约107转每分钟加或减30转。第二进料管207又连接到调节装置，并且通常为圆柱形，以便于砂浆从调节装置205离开。第二进料管207还可以包含搅龙(图2中未示出，参见图5)。喷嘴209机械地联接到第二进料管207，并且具有用于确定砂浆施加压力的喷嘴输出压力传感器215和流量传感器213。两个传感器通过图18-20进一步描述。如图2所示，喷嘴209可以被移除用于清洁，与其他喷嘴形状互换等。在一个实施例中，喷嘴209具有用于形成双珠砂浆床的双v形边缘。喷嘴的其它实施例包括单v形边缘、u通道、v通道或增加砂浆粘附到建筑元件的趋势的其它这种型材。在本发明的一些实施例中，喷嘴209是柔顺的，以增加砂浆粘附。柔性喷嘴209的示例是包含柔性材料(例如透明聚氯乙烯)的柔性喷嘴。
图3是砂浆输送系统的侧视图，而图4是砂浆输送系统的相对侧视图。可以看到在该示例性实施例中的馈送管的成角度定向。这样的角度可以从零度变化到90度，在本发明的一个实施例中的示例是15-45度。成角度定向的目的是允许重力帮助进料管中的砂浆或砂浆混合物的流动。在本发明的一些实施例中，进料管可以向上成角度，或者可以改变倾斜。砂浆输送系统的各种元件还可以包含快速释放夹具以便于清洁和维护。
图5是沿着图4的线A-A截取的砂浆输送系统的剖视图。可以清楚地看到负责砂浆混合物和砂浆的运动以及砂浆的混合和调节的内部机构。可以在第一进料管203内看到第一搅龙501。第一搅龙501具有轴和一个或多个螺旋或旋转脉络(spiral or rotationalvein or veins)，用于将砂浆混合物或砂浆移动到调节装置中。可以看到驱动马达组件211可旋转地联接到第一搅龙501上。驱动马达组件211可以是电动机，例如伺服电机、永磁直流电机等。调节装置205包含第一剪切叶片505和第二剪切叶片507。在本发明的一个实施例中，剪切叶片被视为四分之一圆，并且由诸如不锈钢等的金属制成。在第二进料管207内可以看到第二搅龙503。第二搅龙503具有轴和一个或多个螺旋或旋转脉络，用于将砂浆从调节装置205移出并进入喷嘴209中。第二搅龙503可以从单独的驱动马达驱动，或者可以经由轴、齿轮、链条、皮带等联接到第一搅龙。第一搅龙501和第二搅龙503之间的机械联接通过调节装置205，并且为机械联接的通过(例如第一剪切叶片505和第二剪切叶片507或类似物之间的空间)做适当的适应。第二搅龙503和第二进料管207构成泵送区，并且还可以采用各种泵，包括螺杆泵、软管泵、凸轮泵等，以及替代本文以举例方式所描述的搅龙装置。在本发明的一些实施例中，剪切叶片或多个剪切叶片附接到混合结构。
图6是本发明的砂浆输送系统的喷嘴端透视图。图7是沿图6的线B-B截取的砂浆输送系统的剖视图，清楚地示出了砂浆输送系统的内部。图8是砂浆输送系统的俯视图，示出了暴露于料斗201的开口底部的第一搅龙501。图9是砂浆输送系统的底部平面图。图10是砂浆输送系统的底部透视图。图11是砂浆输送系统的侧透视图。尽管本文中未描述用于砂浆输送系统的安装件，但是可以理解，可以采用各种安装件来将砂浆输送系统保持在适当的支架或结构上。
图12是砂浆输送系统的分解图。可以看到砂浆输送系统的各种部件以及喷嘴209和相关传感器的分解图。可以看到喷嘴输出压力传感器215，当通过喷嘴输送砂浆时，其提供与喷嘴输出压力成比例的模拟信号。模拟信号可以是电压的形式，然后该电压被提供给模数转换器的输入以产生可由微控制器或微处理器用于过程控制和反馈的数字输出。力传感器和枢转臂装置用于测量砂浆特性，例如砂浆流动速率和流变性，以及砂浆的其他物理性质。流量越大，枢转臂移动到力传感器中越多，从力传感器产生更大的模拟输出，然后将其提供给模数转换器的输入，以产生数字输出，该数字输出可以由微控制器或微处理器，用于过程控制和反馈。信号可以与砂浆特性(例如流变性和流速)相关。力传感器和枢转臂装置包括支架1201，支架1201保持按钮负载传感器1203并且枢转地保持枢转臂1205。枢转臂1205突出穿过喷嘴209中的开口，使得其接触通过喷嘴的砂浆流。
现在转到图13，可以看到如图7所示的调节装置205的放大剖视图。在该视图中可以看到连同进水口1301一起的第二剪切叶片507，进水口1301包括用于将水注入调节装置205的配件和阀。进水口1301可以是由金属(例如不锈钢或黄铜)或塑料制成的管状配件。图14是调节装置壳体的分解图，其清楚地示出了通过调节装置中的开口装配到调节装置205的供水装置1301。开口可以是带螺纹的或以其他方式设置有接合结构以保持进水口1301。第一剪切叶片505也可以在调节装置205外部的分解视图中与用于联接到马达或类似的驱动元件的轴一起看到。
图15是调节装置205的透视图，其示出了第一马达1501和第二马达1503，第一马达1501和第二马达1503都联接到它们各自的剪切叶片(在图15中看不到)。重要的是，每个马达的旋转通过传感器1505监测，其中键、轴、杆或其它特征从剪切叶片的驱动轴突出，其方式使得它撞击传感器1505的感测区域。传感器1505可以是检测旋转的任何传感器，例如光学传感器或霍尔效应传感器。合适的光学传感器例如是由新泽西州Morristown的Honeywell制造的透射式光学施密特传感器(Transmissive Optoschmitt Sensor)。这种光学传感器是面向光学施密特检测器的红外发射二极管，其包括光电二极管、放大器、电压调节器、施密特触发器和具有上拉电阻器的NPN输出晶体管。另外，可以看到旋转扭矩传感器板1507，并且将通过图17进一步描述。
图16是调节装置的第一剪切叶片和传感器组件的侧视图。
图17是调节装置的第一剪切叶片和传感器组件的平面图，其示出了传感器1505和计数器键1701，计数器键1701穿过剪切叶片的旋转轴放置，以便撞击传感器1505的感测区域。计数器键1701是与剪切叶片的旋转轴一起旋转的金属棒或轴，因此提供用于传感器1505的感测元件，以产生频率对应于旋转的旋转速度的输出电压或电流轴。驱动剪切叶片的马达上的扭矩提供了砂浆粘度的指示。砂浆的粘度或可加工性是衡量砂浆硬度的尺度。测量单位在工业中是变化的，但可以表示为cP(厘泊)，并且随浓度而变化，其通常被称为混合比(水与砂浆混合物的混合比)。可通过测量使叶片移动通过砂浆所需的剪切力来量化可加工性。在本发明的一个实施例中，马达使叶片通过砂浆，并且力传感器测量所得到的马达扭矩，其然后经验地与cP或等效的混合比值相关。然后使用校准函数方程将转矩转换为CPS或混合比。马达附接到旋转扭矩传感器板1507，并且旋转扭矩传感器板1507由诸如第一轴承组件1707、第二轴承组件1709和第三轴承组件1711的轴承组件保持。扭矩传感器板由于剪切叶片在研钵中转动而经历反向旋转力。该反向旋转力又由力传感器1713感测。在本发明的一个实施例中，力传感器1713是按钮负载传感器，例如由加利福尼亚州弗里蒙特的Measurement Specialties公司制造的压缩负载传感器。这种传感器采用与高温玻璃熔合的硅压阻应变计。旋转扭矩传感器板1507中的切口推动由第一扭矩传感器挡块1703保持的力传感器1713。第二扭矩传感器挡块1705提供在相反方向上的保持。知道驱动剪切叶片的电动机的扭矩和速度允许理解当前的砂浆流变性，并且还允许通过改变添加到砂浆混合物中的水的量来调节这些砂浆特性，改变砂浆被混合或输送的速度等。
图18-20描绘了喷嘴209以及确定喷嘴输出处的压力以及砂浆流量的传感器。图18是喷嘴的透视图，示出了流量传感器213和喷嘴输出压力传感器215。喷嘴输出压力传感器可以包含在喷嘴内，或者在本发明的一些实施例中可以包含在进料管中。喷嘴和输出压力传感器装置适用于本文所描述或设想的砂浆输送系统的所有实施例。先前已经描述的流量传感器包括如图12所示的支架1201。如图18中更清楚可见的支架具有凹口，以允许枢转臂1205自由移动而不受支架结构的干扰。图19是如图7所示的喷嘴的剖视图，其中可以看到枢转臂1205突出到喷嘴中并进入砂浆流动路径。图20是具有传感器的喷嘴的分解图，清楚地示出了喷嘴的各种部件。可以看到枢转臂1205，其具有穿过枢转臂1205突出的交叉平衡件，用于由支架1201保持。
因此，可以看出，在使用中，砂浆输送系统提供砂浆的精确混合和调和以及砂浆到诸如砖、块或石头的建筑元件的精确放置和输送。砂浆输送系统进一步输送具有用户指定的确切特性的砂浆，这迄今为止使用传统砂浆混合和输送系统是不可能的。为了使用砂浆输送系统，在驱动马达组件211旋转时将砂浆放置在料斗201中。调节装置(1501和1503)的马达也在旋转，并且在本发明的一个实施例中，水通过供水装置1301供给调节装置。另外，来自流量传感器213、喷嘴输出压力传感器215、传感器1505和力传感器1713的输出由微控制器、微处理器等接收。基于该传感器数据的过程调整以马达旋转速度、到调节装置的水流量等的形式进行。诸如砖、块或石头的建筑元件被放置在喷嘴209下方，砂浆在那里以适于建筑物应用的方式分配到建筑元件。例如，砂浆厚度和砂浆施加的模式可以根据建筑元件和建筑应用而变化。砂浆混合、调整和施加的过程对每个建筑元件重复，直到施工工作停止。
现在转到图21-27，示出了本发明的砂浆输送系统2100的第二实施例。许多部件与本文先前已经描述的本发明的第一实施例是共同的。图21示出了将砂浆输送通过搅龙的料斗2101的透视图，其将在图25中更详细地看到。进料管2103将砂浆输送到喷嘴2105，其中砖铺设系统的机械臂组件通过砖或类似的结构元件，砂浆分配在其上。可以看到进料管2103的成角度的定向。这样的角度可以从零度变化到90度，在本发明的一个实施例中的示例是15-45度。成角度定向的目的是允许重力帮助进料管中的砂浆或砂浆混合物的流动。砂浆输送系统的各种元件还可以包含快速释放夹具以便于清洁和维护。
图21中还示出了轴端轴承组件2107，其保持包含在本发明的砂浆输送系统内的轴和搅龙装置。传感器2109确保安全栅格2115处于适当的位置。支架2113支撑砂浆输送系统，并且在本发明的一些实施例中，支架2113可以具有轮子、脚轮、滑轨、拖钩等。图22示出了图21的砂浆输送系统的侧视图。图23是图21的砂浆输送系统的替代侧视图。图24是图21的砂浆输送系统的正视图。图25是沿着图24的线A-A截取的图21的砂浆输送系统的剖视图。可以看到混合结构2501联接到轴，该轴又由诸如电动机或内燃机的马达旋转。
当砂浆被混合时，进料搅龙2503使砂浆沿着进料管2103移动并离开喷嘴2105。在本发明的一些实施例中，进料搅龙2503是具有多个区域的可变螺距搅龙，例如两个或三个区域。图26是图21的砂浆输送系统的俯视图，图27是图21的砂浆输送系统的底部平面图。砂浆输送系统的第一实施例的传感器和各种元件可以用于这种砂浆输送系统的第二实施例。例如，用于测量砂浆特性(例如砂浆流动速率和流变性)以及砂浆的其他物理性质的力传感器。诸如流速和砂浆流变性的特性可与混合结构或进料搅龙通信地采用。例如，利用进料搅龙，力传感器通过测量流向第二旋转能量源(其联接到进料搅龙)的电流而起作用。流入第二旋转能量源(在这种情况下为电动机)的电流越大，由进料搅龙施加到砂浆的扭矩(或力)越大，因此砂浆流变性越硬。搅龙的转速用于精确控制砂浆输送。使用诸如编码器的旋转传感器，并且其与进料搅龙和混合结构(第一搅龙和第二搅龙)通信以提供旋转速度数据，然后通过基于计算机的方法将其用于砂浆的精确混合、调和和输送，如本文进一步描述的。
图21-27所示的砂浆输送系统包括与混合结构材料连通的料斗；与所述混合结构材料连通的进料搅龙；包含所述进料搅龙的进料管；喷嘴，其联接到所述进料管以形成砂浆床；机械地联接到所述混合结构的第一旋转能量源；机械地联接到所述进料搅龙的第二旋转能量源；和力传感器，用于测量砂浆特性，例如砂浆流动速率和流变性，以及砂浆的其他物理性质。在本发明的一些实施例中，第一旋转能量源和第二旋转能量源相同。在本发明的一些实施例中，旋转能由电动机提供。
图28是砂浆输送系统的第三实施例的透视图。在该实施例中，料斗具有垂直壁。其他实施例可以具有倾斜度变化的壁，以便于砂浆、砂浆混合物或砂浆部件进入砂浆输送系统。
通过砂浆输送系统施加的砂浆床的形状在许多应用中是重要的。迄今为止已经描述了各种喷嘴。此外，产生多于一个砂浆珠的能力具有益处，特别是当砂浆输送系统与自动或半自动砖铺设系统一起使用时。本文提供了产生双珠砂浆床的喷嘴的几个实例。图29是分叉喷嘴的透视图，其中如图31所示的分叉元件3101位于喷嘴内，以将输出砂浆流分成两部分。喷嘴孔2901被看作具有沿着喷嘴的倾斜面的开放区域。在本发明的一些实施例中，分叉元件3101可以具有尖的或锥形的前缘或后缘，以便于分裂砂浆流。图30是图29的分叉喷嘴的侧视平面图，示出了倾斜面以允许容易的建筑元件砂浆施加。图31是图29的分叉喷嘴的排出侧平面图，示出了在喷嘴孔2901内的分叉元件3101。图32是图29的分叉喷嘴的进料侧平面图，再次示出了孔中的分叉元件。
图33是双孔喷嘴的透视图，其中可以看到第一孔3301和第二孔3303。再一次，喷嘴具有成角度的面，也如图29的前述实施例所示。图34是图33的双孔喷嘴的侧视图。图35是图29的双孔喷嘴的排出侧平面图。图36是图33的双孔喷嘴的进料侧平面图，再次示出了双孔布置。本文所示的多个孔设置了各种砂浆歧管，在砂浆输送系统使用时将一个砂浆流引导为多个砂浆流。喷嘴实际上被分成多个孔。在本发明的一些实施例中，也可以划分多于两个的孔。
图37是可移除分叉元件喷嘴的透视图，其中如图39所示的可移除分叉元件3901(例如销或分流器结构)设置在孔3701中。可以在图37中看到例如销、夹子等等的可移除分叉元件保持器3703将可移除分叉元件3901保持在适当位置。移除保持器3703允许移除可移除分叉元件3901，以用于清洁或用于不需要分叉的砂浆流的应用。图38是图37的可移除分叉元件喷嘴的侧视平面图。图39是图37的可移除分叉元件喷嘴的排出侧平面图。图40是图37的可移除分叉元件喷嘴的进料侧平面图。
砂浆喷嘴通过带、夹、销、联接器等附接到进料管，并且可以从进料管拆卸以用于清洗和存储。
为了使用砂浆输送系统，在搅龙转动时将砂浆、砂浆混合物、砂浆成分或相关添加剂置于料斗中。由搅龙施加的扭矩的感测被发送到微控制器、计算机等，并且基于与砂浆流变性相关的施加扭矩来调节搅龙的旋转速度。在诸如自动或半自动砖铺设的应用中，砂浆的精确混合和调和以及将砂浆精确地输送到诸如砖的建筑元件是至关重要的。本发明的砂浆输送系统提供这样的装置。使用本发明的砂浆输送系统精确地混合和调和砂浆并将砂浆精确地输送到建筑元件的步骤可以驻留在具有处理器和存储器的计算机上。这些步骤可以包括但不限于控制砂浆输送系统中的混合结构的旋转；控制所述砂浆输送系统中的进料搅龙的旋转；感测所述进料搅龙的施加的扭矩；使进料搅龙施加的扭矩与砂浆流变性相关；以及通过基于所述进料搅龙所施加的扭矩和所期望的砂浆流变性调节所述进料搅龙的旋转，从而将指定量的砂浆输送到建筑元件。在本发明的一些实施例中，该方法可以包括在砂浆输送系统将指定量的砂浆输送到移动的建筑元件上的同时移动建筑元件的步骤。建筑元件的移动可以通过使用例如具有用于抓握建筑元件的机器人臂的机器人砖铺设系统来实现。使用砂浆输送系统来施加砂浆的其它方法包括例如相对于建筑元件移动砂浆喷嘴。
因此，显然根据本发明的各种目的提供了一种砂浆输送系统。
尽管已经结合其优选实施例描述了本发明的各种目的，但是显然许多变型、修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，旨在包括落入本说明书、权利要求书和本文所附附图的精神和广泛范围内的所有这些替代、修改和变化。

Claims (22)

1.一种砂浆输送系统，包括：
与混合结构材料连通的料斗；
与所述混合结构材料连通的进料搅龙；
所述混合结构位于所述料斗的上部区域中并且所述进料搅龙位于所述料斗的下部区域中；
包含所述进料搅龙的进料管；
其中具有剪切叶片的调节装置联接到该进料管并且能够与该进料管流体连通；
机械地联接到所述混合结构的第一旋转能量源；
机械地联接到所述进料搅龙的第二旋转能量源；和
用于测量施加到所述进料搅龙的力的力传感器；
其中将测量到的力从模拟信号转换为数字信号，并将所得的数字信号转换为砂浆流变值。
2.根据权利要求1所述的砂浆输送系统，还包括联接到所述进料管用于形成砂浆床的喷嘴。
3.根据权利要求1所述的砂浆输送系统，还包括用于测量砂浆特性的力传感器。
4.根据权利要求1所述的砂浆输送系统，其中所述旋转能量源是电动机。
5.根据权利要求3所述的砂浆输送系统，其中，所述力传感器测量流到所述旋转能量源的电流。
6.根据权利要求1所述的砂浆输送系统，其中，所述进料搅龙是具有两个区域的可变螺距搅龙。
7.根据权利要求1所述的砂浆输送系统，其中，所述进料搅龙是具有三个区域的可变螺距搅龙。
8.根据权利要求1所述的砂浆输送系统，还包括包含在所述进料管内的喷嘴输出压力传感器。
9.根据权利要求2所述的砂浆输送系统，还包括包含在所述喷嘴内的喷嘴输出压力传感器。
10.根据权利要求1所述的砂浆输送系统，其中，所述进料管是成角度的。
11.根据权利要求1所述的砂浆输送系统，还包括与所述混合结构通信的旋转传感器。
12.根据权利要求1所述的砂浆输送系统，还包括与所述进料搅龙通信的旋转传感器。
13.根据权利要求2所述的砂浆输送系统，其中，所述喷嘴分成两个砂浆孔。
14.根据权利要求2所述的砂浆输送系统，其中，所述喷嘴被分隔。
15.根据权利要求2所述的砂浆输送系统，其中，所述喷嘴具有粘附增强轮廓。
16.一种砂浆输送系统，包括：
包括料斗的进料区；
计量区，其包括包含进料搅龙的进料管；
调节区，其包括具有剪切叶片的调节装置，其中该调节装置联接到该进料管并且能够与该进料管流体连通；
用于驱动所述剪切叶片的电机；
扭矩传感器，其旋转地联接到所述剪切叶片；
其中
所述计量区与调节区材料连通；和
用于测量施加到所述进料搅龙的力的力传感器；
其中将测量到的力从模拟信号转换为数字信号，并将所得的数字信号转换为砂浆流变值。
17.根据权利要求16所述的砂浆输送系统，还包括联接到所述进料管的用于形成砂浆床的喷嘴。
18.根据权利要求16所述的砂浆输送系统，其中，所述剪切叶片附接到混合结构。
19.根据权利要求17所述的砂浆输送系统，其中所述喷嘴分成两个砂浆孔。
20.一种精确混合和调和砂浆并将砂浆精确输送到建筑元件的方法，包括以下步骤：
控制砂浆输送系统中的混合结构的旋转；
控制所述砂浆输送系统中的进料搅龙的旋转；
其中该进料搅龙包含在进料管中，并且具有剪切叶片的调节装置联接到该进料管并且能够与该进料管流体连通；
感测与所述砂浆旋转连通的旋转轴的施加扭矩；
使所述旋转轴的施加扭矩与砂浆流变性相关；
基于指定的砂浆流变性和实际的砂浆流变性调整砂浆流变性；和
通过调节所述进料搅龙的旋转将指定量的砂浆输送到建筑元件。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括移动建筑元件同时所述砂浆输送系统将指定量的砂浆输送到所述移动的建筑元件上的步骤。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述建筑元件是砖。
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