CN107165831B - 一种适用于粗骨料混凝土3d打印的打印头螺杆装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于粗骨料混凝土3D打印的打印头螺杆装置，其包括定子及转子，所述转子设置在定子的内部，其包括直杆及螺旋叶片，螺旋叶片均布在直杆上；所述定子为钢管与柔性套的组合件，柔性套设置在螺旋叶片及钢管之间，转子上的螺旋叶片与定子上的柔性套紧密结合。打印头螺杆装置可应用于混凝土3D打印头，打印头上的储料斗设置在打印头螺杆装置的上方，挤出料口位于打印头螺杆装置的下方。本发明提供的适用于粗骨料混凝土3D打印的打印头螺杆装置，其结构合理，在转子螺旋叶片与钢管外套之间设置耐磨性橡胶套，叶片与橡胶套紧密结合，保证一致的挤压力，提高出料的均匀性；该装置能够挤出含骨料的混凝土，有效提高建筑3D打印机的使用范围。

Description

一种适用于粗骨料混凝土3D打印的打印头螺杆装置
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种适用于粗骨料混凝土3D打印的打印头螺杆装置。
背景技术
对于建筑3D打印混凝土材料设备的挤出打印头，应能够挤出带有石子的混凝土，并且具有流量平稳、输送动力稳定可控、有自吸功能、噪声低、效率高、寿命长、工作可靠的特点。目前，输送泵的形式主要有柱塞泵和螺杆泵两种，这两种泵主要是用于较长距离的材料输送。柱塞泵主要用于含有粗骨料的混凝土，螺杆泵主要用于砂浆输送。
但是，由于建筑3D打印技术是近年来出现的新技术，所涉及的打印混凝土的挤出头没有针对性的设备。由于柱塞泵输送有明显的脉冲，材料流量不连续，不宜用于建筑3D打印头。所以现有的研究中打印头一般都采用偏心曲轴螺杆泵作为挤出头。偏心曲轴螺杆泵为容积式转子泵，主要工作部件是偏心螺旋体的螺杆和内表面呈双线螺旋面的螺杆衬套。其工作原理是当电动机带动泵轴转动时，螺杆一方面绕本身的轴线旋转，另一方面它又沿衬套滚动，形成密封腔室。螺杆每转一周，密封腔内的流体向前推进一个螺距，随着螺杆的连续转动，流体呈螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔，最后挤出泵体。
依靠偏心螺旋体和双线螺旋面成套的挤出装置，在建筑3D打印混凝土的打印挤出上有着明显的局限性：
（1）一般的偏心曲轴泵只能输送和挤出骨料是砂子的砂浆材料，而在骨料是石子的打印混凝土材料和钢纤维混凝土材料的打印挤出时无法实现应用。
（2）偏心曲轴泵靠曲轴转子和双线螺旋杆套的紧密包裹，成型输送和挤出压力，在带有砂子的材料的输送过程中，非常容易磨损，并且材料中有少量粗颗粒异物时，打印头会卡住，容错率低。
（3）能够实现小粒径细石挤出的偏心曲轴泵一般体积较大，所需的动力电机功率也大，做成建筑3D打印头后大而笨重，不易控制和使用。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种适用于粗骨料混凝土3D打印的打印头螺杆装置，其在转子螺旋叶片与钢管外套之间设置耐磨性橡胶套，叶片与橡胶套紧密结合，保证一致的挤压力，提高出料的均匀性；该装置能够挤出含骨料的混凝土，有效提高建筑3D打印机的使用范围。
本发明的技术方案：
为解决上述技术问题，本发明提供的一种打印头螺杆装置，包括定子及转子，所述转子设置在定子的内部，其包括直杆及螺旋叶片，螺旋叶片均布在直杆上；所述定子为钢管与柔性套的组合件，柔性套设置在螺旋叶片及钢管之间，转子上的螺旋叶片与定子上的柔性套紧密结合。在挤出打印混凝土的时候螺旋叶片和柔性套之间不会出现挤出压力损失，有效保证了挤出料的均匀性。
进一步地，所述柔性套为环状直筒型。该结构有效保证了柔性套与螺旋叶片之间紧密结合、无间隙，即而保证了混凝土料挤出压力的稳定性，保证了挤出料的均匀性。
进一步地，所述柔性套为耐磨性橡胶。该种材料保证了柔性套与螺旋叶片之间紧密结合、无间隙，并且具有耐磨性，提高了柔性套的使用周期。
本申请还公开了一种混凝土3D打印头，其包括打印头螺杆装置、储料斗、挤出料口，储料斗设置在打印头螺杆装置的上方，挤出料口位于打印头螺杆装置的下方；所述打印头螺杆装置包括定子、转子，转子包括直杆及螺旋叶片，螺旋叶片均布在直杆上；所述定子为钢管与柔性套的组合件，柔性套设置在螺旋叶片及钢管之间；所述混凝土3D打印头用于含有粗骨料混凝土的打印作业。
进一步地，所述粗骨料的最大颗粒与转子上的直杆、柔性套两者之间的距离相匹配。在实际作业时，现场操作人员可根据混凝土骨料的直径配置相应的打印头螺杆装置。
进一步地，所述混凝土3D打印头可用于含钢纤维混凝土的打印作业。
本发明有益效果：
本发明提供的一种适用于粗骨料混凝土3D打印的打印头螺杆装置，其结构合理，在转子螺旋叶片与钢管外套之间设置耐磨性橡胶套，叶片与橡胶套紧密结合，保证一致的挤压力，提高出料的均匀性；该装置能够挤出含骨料的混凝土，有效提高建筑3D打印机的使用范围。
附图说明
图1是本发明之打印头螺杆装置的结构示意图；
图2是本发明之混凝土3D打印头的第一实施例的示意图；
图3是本发明之混凝土3D打印头的第二实施例的示意图；
图4是图3的俯视图。
其中：
1.直杆；2.螺旋叶片；3.柔性套；4.定子；5.转子；6.驱动电机；7.储料斗；8.挤出料口；9.传动链条装置；10.骨料。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，对本发明的一种适用于粗骨料混凝土3D打印的打印头螺杆装置进行详细说明：
一种打印头螺杆装置的结构示意图，如图1所示，其包括定子4及转子5，所述转子5设置在定子4的内部，其包括直杆1及螺旋叶片2，螺旋叶片2均布在直杆1上；所述定子4为钢管与柔性套3的组合件，柔性套3设置在螺旋叶片2及钢管之间，转子5上的螺旋叶片2与定子4上的柔性套3紧密结合。
在挤出打印混凝土的时候，螺旋叶片2和柔性套3之间不会出现挤出压力损失，有效保证了挤出料的均匀性。
在本申请中，所述柔性套3为环状直筒型，且为耐磨性橡胶。柔性套3的结构有效保证了柔性套3与螺旋叶片2之间紧密结合、无间隙，即而保证了混凝土料挤出压力的稳定性，保证了挤出料的均匀性；柔性套3的材料保证了柔性套3与螺旋叶片2之间紧密结合、无间隙，并且具有耐磨性，提高了柔性套的使用周期。
本发明还公开了一种混凝土3D打印头，其包括打印头螺杆装置、储料斗7、挤出料口8，储料斗7设置在打印头螺杆装置的上方，挤出料口8位于打印头螺杆装置的下方。
其中，所述打印头螺杆装置包括定子4、转子5，转子5包括直杆1及螺旋叶片2，螺旋叶片2均布在直杆1上；所述定子4为钢管与柔性套3的组合件，柔性套3设置在螺旋叶片2及钢管之间；所述混凝土3D打印头用于含有粗骨料混凝土的打印作业，其还可可用于含钢纤维混凝土的打印作业。
如图2所示为本发明之混凝土3D打印头的第一实施例的示意图，驱动电机6连接在转子5上的直杆1上，储料斗7设置在打印头螺杆装置的上方，挤出料口8位于打印头螺杆装置的下方，储料斗7、挤出料口8位于同一条直线上。在驱动电机6的作用下，转子5旋转，螺旋叶片2充分搅拌储料斗7内部的混凝土，混凝土中的骨料11在储料斗7内充分搅匀，沿挤出料口8下移，进行建筑物的3D打印。
本申中，所述粗骨料的最大颗粒与转子5上的直杆1、定子4上的柔性套3两者之间的距离相匹配。在实际作业时，现场操作人员可根据混凝土骨料的直径配置相应的打印头螺杆装置。
图3是本发明之混凝土3D打印头的第二实施例的示意图，图4是图3的俯视图。驱动电机6通过传动链条装置9带动转子5旋转，即而完成储料斗7中的混凝土的搅拌。储料斗7设置在打印头螺杆装置的上方，挤出料口8位于打印头螺杆装置的下方，混凝土中的骨料11在储料斗7内充分搅匀，沿挤出料口8下移，进行建筑物的3D打印。
本发明提供的一种适用于粗骨料混凝土3D打印的打印头螺杆装置，能够解决现有的一般曲轴螺杆泵只能输送或挤出砂浆，不能挤出含骨料或者钢纤维的混凝土的问题；其结构合理，在转子螺旋叶片与钢管外套之间设置耐磨性橡胶套，叶片与橡胶套紧密结合，保证一致的挤压力，提高出料的均匀性；该装置能够挤出含骨料的混凝土，有效提高建筑3D打印机的使用范围。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种打印头螺杆装置，其特征在于，包括定子（4）及转子（5），所述转子（5）设置在定子（4）的内部，其包括直杆（1）及螺旋叶片（2），螺旋叶片（2）均布在直杆（1）上；所述定子（4）为钢管与柔性套（3）的组合件，柔性套（3）设置在螺旋叶片（2）及钢管之间，转子（5）上的螺旋叶片（2）与定子（4）上的柔性套（3）紧密结合；所述柔性套（3）为环状直筒型、耐磨性橡胶。
2.一种混凝土3D打印头，其特征在于，包括打印头螺杆装置、储料斗（7）、挤出料口（8），储料斗（7）设置在打印头螺杆装置的上方，挤出料口（8）位于打印头螺杆装置的下方；所述打印头螺杆装置包括定子（4）、转子（5），转子（5）包括直杆（1）及螺旋叶片（2），螺旋叶片（2）均布在直杆（1）上；所述定子（4）为钢管与柔性套（3）的组合件，柔性套（3）设置在螺旋叶片（2）及钢管之间，所述柔性套（3）为环状直筒型、耐磨性橡胶；所述混凝土3D打印头用于含有粗骨料混凝土的打印作业。
3.根据权利要求2所述打印头螺杆装置，其特征在于，所述粗骨料的最大颗粒与转子（5）上的直杆（1）、定子（4）上的柔性套（3）两者之间的距离相匹配。
4.根据权利要求2所述打印头螺杆装置，其特征在于，所述混凝土3D打印头可用于含钢纤维混凝土的打印作业。
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