CN107030850B - 一种混凝土3d打印喷头组件装置 - Google Patents
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- B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
Abstract
一种混凝土3D打印喷头组件装置，涉及一种兼具充分混合和均匀挤出，同时可以控制浆体传输的装置，包括：套筒(1)、管接头(2)、O型圈(3)、主体(4)、螺旋叶片(5)、导向杆(6)、后端盖(7)、O型圈(8)、O型圈(9)、第一溢流组件(10)、O型圈(11)、第二溢流组件(12)、喷嘴(13)、弹性膜片(14)、前端盖(15)、第一内六角螺钉(16)、螺母(17)、内六角螺钉(18)、第三内六角螺钉(19)。本装置可以实现混凝土浆体和液体速凝剂的充分均匀混合，同时可以对混合均匀后浆体的运送流量进行控制，为了满足混合均匀的需求，此处的螺旋叶片做成变螺距形式，同时利用溢流装置对浆体流量进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印领域，具体是一种混凝土3D打印喷头组件装置。
背景技术
3D打印也被称为增材制造，是一种快速成型的技术，与传统的喷墨二维打印机具有类似原理，在其基础上添加了z轴方向的成型，从而实现三维建模，其与传统机床加工有本质上的区别，却都能应用在生产制造业中。
3D打印在机械、航空、车辆、生物医疗以及工艺设计等领域获得了广泛的应用，其主要材料是ABS材料、尼龙、金属粉末及光敏树脂等，而在混凝土方面涉及的较少，主要由于目前技术尚未成熟，对于混凝土配料的添加比例和添加方式都需要进一步的研究，更重要的是对喷头这块的设计，它决定了出料方式，能否顺利按照一定要求挤出对后续成型有至关重要的影响，如果能设计出相应的喷头，就能促进3D打印在建筑领域的发展，创造一定的社会价值。
有鉴于此，本发明提出了一种混凝土3D打印喷头组件装置，使用该装置可以保证混凝土浆体和液体速凝剂的充分均匀混合，并且实现按需挤出的功能，为能够顺利进行混凝土的3D打印提供了硬件支持。
发明内容
本发明的目的是提供一种混凝土3D打印喷头组件装置，解决混凝土浆体和液体速凝剂充分均匀混合并能挤出的问题。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：
一种混凝土3D打印喷头组件装置，包括：套筒、管接头、主体、螺旋叶片、导向杆、后端盖、第一溢流组件、第二溢流组件、喷嘴、前端盖和第一内六角螺钉；所述管接头与套筒连接，套筒安装在主体上，主体左边末端有通孔，套筒和主体之间装有第一O型圈，起到密封作用，导向杆左侧末端有若干通孔，变螺距的螺旋叶片焊接在导向杆上，使混凝土浆体和液体速凝剂能够充分均匀混合，后端盖通过第二内六角螺钉与主体连接，可以固定导向杆，前端盖通过第一内六角螺钉与第二溢流组件连接，前端盖与第二溢流组件之间设有弹性膜片，喷嘴与第二溢流组件之间通过螺纹连接，第一溢流组件与第二溢流组件之间通过第三内六角螺钉连接。
所述液体速凝剂通过两种方式与混凝土浆体接触混合：一种方式是液体速凝剂从管接头输送进主体中，另一种方式是液体速凝剂从导向杆右侧进入，导向杆的左端有三排孔，通过孔洞与混凝土浆体接触，通过这两种方式可以保证混凝土浆体和液体速凝剂充分混合。
所述螺旋叶片做成变螺距，可以有助于均匀混合。
所述第一溢流组件通过弹性膜片的伸张和压缩实现作用，前端盖左侧输入外部气源，通过调节外部气源与内部混合后浆体的压强差，实现控制浆体向下流动，当内部压强大于外部气压时，即可使浆体流下，通过压强差的大小调节弹性膜片的伸缩量可以控制浆体的流量，反之，当内部压强小于外部气压时，即阻止浆体往下输送。
所述喷嘴通过螺纹与第二溢流组件连接，安装拆卸简单，方便不同内径喷嘴的替换。
所述后端盖与主体之间设有第二O型圈；第一溢流组件与主体之间设有第三O型圈；第二溢流组件与第一溢流组件之间设有第四O型圈。
所述第一溢流组件与主体之间通过螺钉和螺母固定。
本发明的工作方法是混凝土浆体从主体左侧输送进主体内部，液体速凝剂从管接头的上方和导向杆的右侧进入主体内部，从管接头流入的速凝剂与混凝土浆体的外部接触，从导向杆右侧流入的速凝剂与混凝土浆体的内部接触，通过焊接在导向杆表面的螺旋叶片进行充分均匀混合，当需要打印时，将前端盖的左侧输入气源气压设定小于主体内部气压，弹性膜片经过变形可以使浆体流下至喷嘴中进行挤出成型。
本发明的优点在于：
本发明为了防止速凝剂添加后过快硬化，结构设计紧凑，实现速凝剂与混凝土浆体的充分均匀混合，并能够顺利挤出，同时为了实现在不打印时，水泥浆体暂停出料，设计了溢流组件，利用内外压强差控制弹性膜片的伸缩，从而达到控制浆体能否流向下一环节。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为图1中沿A—A方向剖视图。
图3为本发明的整体结构俯视图。
图4为本发明导向杆和螺旋叶片的焊接装配示意图。
图5是图4中沿A—A方向剖视图。
图6是图5中C的局部放大示意图。
图7为本发明喷嘴结构示意图。
图8是图7中沿A—A方向剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1至图8所示，一种混凝土3D打印喷头组件装置，包括：套筒1、管接头2、主体4、螺旋叶片5、导向杆6、后端盖7、第一溢流组件10、第二溢流组件12、喷嘴13、前端盖15和第一内六角螺钉16；所述管接头2与套筒1连接，套筒1安装在主体4上，主体4左边末端有通孔，套筒1和主体4之间装有第一O型圈3，起到密封作用，导向杆6左侧末端有若干通孔，变螺距的螺旋叶片5焊接在导向杆6上，使混凝土浆体和液体速凝剂能够充分均匀混合，后端盖7通过第二内六角螺钉18与主体4连接，可以固定导向杆6，前端盖15通过第一内六角螺钉16与第二溢流组件12连接，前端盖15与第二溢流组件12之间设有弹性膜片14，喷嘴13与第二溢流组件12之间通过螺纹连接，第一溢流组件10与第二溢流组件12之间通过第三内六角螺钉19连接。
所述液体速凝剂通过两种方式与混凝土浆体接触混合：一种方式是液体速凝剂从管接头2输送进主体4中，另一种方式是液体速凝剂从导向杆6右侧进入，导向杆6的左端有三排孔，通过孔洞与混凝土浆体接触，通过这两种方式可以保证混凝土浆体和液体速凝剂充分混合。
所述螺旋叶片5做成变螺距，可以有助于均匀混合。
所述第一溢流组件10通过弹性膜片14的伸张和压缩实现作用，前端盖15左侧输入外部气源，通过调节外部气源与内部混合后浆体的压强差，实现控制浆体向下流动，当内部压强大于外部气压时，即可使浆体流下，通过压强差的大小调节弹性膜片的伸缩量可以控制浆体的流量，反之，当内部压强小于外部气压时，即阻止浆体往下输送。
所述喷嘴13通过螺纹与第二溢流组件12连接，安装拆卸简单，方便不同内径喷嘴的替换。
所述后端盖7与主体4之间设有第二O型圈8；第一溢流组件10与主体4之间设有第三O型圈9；第二溢流组件12与第一溢流组件10之间设有第四O型圈11。
所述第一溢流组件10与主体4之间通过螺钉和螺母17固定。
本发明的工作方法是混凝土浆体从主体左侧输送进主体内部，液体速凝剂从管接头的上方和导向杆的右侧进入主体内部，从管接头流入的速凝剂与混凝土浆体的外部接触，从导向杆右侧流入的速凝剂与混凝土浆体的内部接触，通过焊接在导向杆表面的螺旋叶片进行充分均匀混合，当需要打印时，将前端盖的左侧输入气源气压设定小于主体内部气压，弹性膜片经过变形可以使浆体流下至喷嘴中进行挤出成型。
如图4至图6所示，螺旋叶片5为变螺距形式，并与导向杆6进行焊接装配，变螺距旋转有助于更加均匀充分的混合。
如图7至图8所示，喷嘴13上端有螺纹，通过螺纹与第二溢流组件12进行连接，结构简单，方便后续不同内经的喷嘴的替换。
上面所述的实施案例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
Claims (6)
1.一种混凝土3D打印喷头组件装置，其特征是包括：套筒(1)、管接头(2)、主体(4)、螺旋叶片(5)、导向杆(6)、后端盖(7)、第一溢流组件(10)、第二溢流组件(12)、喷嘴(13)、前端盖(15)和第一内六角螺钉(16)；所述管接头(2)与套筒(1)连接，套筒(1)安装在主体(4)上，主体(4)左边末端有通孔，套筒(1)和主体(4)之间装有第一O型圈(3)，起到密封作用，导向杆(6)左侧末端有若干通孔，变螺距的螺旋叶片(5)焊接在导向杆(6)上，使混凝土浆体和液体速凝剂能够充分均匀混合，后端盖(7)通过第二内六角螺钉(18)与主体(4)连接，可以固定导向杆(6)，前端盖(15)通过第一内六角螺钉(16)与第二溢流组件(12)连接，前端盖(15)与第二溢流组件(12)之间设有弹性膜片(14)，喷嘴(13)与第二溢流组件(12)之间通过螺纹连接，第一溢流组件(10)与第二溢流组件(12)之间通过第三内六角螺钉(19)连接；所述第一溢流组件(10)通过弹性膜片(14)的伸张和压缩实现作用，前端盖(15)左侧输入外部气源，通过调节外部气源与内部混合后浆体的压强差，实现控制浆体向下流动，当内部压强大于外部气压时，即可使浆体流下，通过压强差的大小调节弹性膜片的伸缩量可以控制浆体的流量，反之，当内部压强小于外部气压时，即阻止浆体往下输送。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土3D打印喷头组件装置，其特征是所述液体速凝剂通过两种方式与混凝土浆体接触混合：一种方式是液体速凝剂从管接头(2)输送进主体(4)中，另一种方式是液体速凝剂从导向杆(6)右侧进入，导向杆(6)的左端有三排孔，通过孔洞与混凝土浆体接触，通过这两种方式可以保证混凝土浆体和液体速凝剂充分混合。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土3D打印喷头组件装置，其特征是所述螺旋叶片(5)做成变螺距，可以有助于均匀混合。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土3D打印喷头组件装置，其特征是所述喷嘴(13)通过螺纹与第二溢流组件(12)连接，安装拆卸简单，方便不同内径喷嘴的替换。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土3D打印喷头组件装置，其特征是所述后端盖(7)与主体(4)之间设有第二O型圈(8)；第一溢流组件(10)与主体(4)之间设有第三O型圈(9)；第二溢流组件(12)与第一溢流组件(10)之间设有第四O型圈(11)。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土3D打印喷头组件装置，其特征是所述第一溢流组件(10)与主体(4)之间通过螺钉和螺母(17)固定。
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