CN113400436A - 一种用于建筑领域的3d打印喷头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于建筑领域的3D打印喷头。包括上壳，动力驱动机构，斜盘，斜盘弹簧，圆台，回转盘，柱塞，滑靴，缸体，内弹簧，旋转垫片，分流盘，导流盘，下缸体，转轴和斜盘角度调节装置；柱塞一端设置在缸体的通道内，另一端为与滑靴配合的圆形接头；斜盘一端为伸长端，伸长端上表面通过斜盘弹簧与上壳连接，斜盘伸长端下表面设有角度调节装置；内弹簧顶住缸体，从而通过圆台抵住回程盘，使得放置在回程盘上的滑靴紧贴斜盘，实现通过斜盘角度控制缸体泵送速凝剂量。本装置可以实现混凝土浆体和液体速凝剂充分搅拌并混合均匀挤出的功能。且能够控制液体速凝剂的量以及对打印停止时余料的控制。

Description

一种用于建筑领域的3D打印喷头
技术领域
本发明属于3D打印领域，具体涉及一种用于建筑领域的3D打印喷头。
背景技术
3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
3D打印与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料不同，3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。3D打印机可以“打印”出真实的3D物体的一种设备。 3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。
3D打印用于建筑领域时，为了提高建筑成型件的强度，需要按比例定量精确添加各类添加剂，在此背景之下，本发明提出一种新型的混凝土3D打印喷头组件装置，使用该装置能够实现混凝土浆体和液体速凝剂的充分混合并能挤出的功能，同时能控制液体速凝剂的用量以此来达到所需混凝土的要求，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
本发明的目的在于提供一种用于建筑领域的3D打印喷头，用以解决混凝土浆体和液体速凝剂充分均匀搅拌且能控制用量最终挤出的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于建筑领域的3D打印喷头，包括上壳，动力驱动机构，斜盘，斜盘弹簧，圆台，回转盘，柱塞，滑靴，缸体，内弹簧，旋转垫片，分流盘，导流盘，下缸体，转轴和斜盘角度调节装置；
缸体上周向均布有多个通道，缸体中心的下部设有用于安装内弹簧的凹槽，圆台小端向上安装在缸体上并随缸体一起旋转，圆台上部设有回程盘，滑靴设置在回程盘上，缸体下部内侧设有随缸体一起旋转的旋转垫片，内弹簧套设在转轴上并设置在旋转垫片的上方，柱塞一端设置在缸体的通道内，另一端为与滑靴配合的圆形接头；
缸体下部设有分流盘，分流盘下部设有导流盘，速凝剂通过下缸体侧面的预留孔，进入缸体，通过缸体上的液体通道在底部的孔中汇集为两条圆弧形的通道，使其随缸体旋转与导流盘产生周期性的通道，实现液体吸取和泵送的功能；
所述斜盘一端为伸长端，伸长端上表面通过斜盘弹簧与上壳连接，斜盘伸长端下表面设有角度调节装置用于驱动伸长端的升降，实现斜盘的角度可调；内弹簧顶住缸体，从而通过圆台抵住回程盘，使得放置在回程盘上的滑靴紧贴斜盘，实现通过斜盘角度控制缸体泵送速凝剂量。
进一步的，圆台通过键槽随缸体一起旋转；旋转垫片通过键槽与转轴一同旋转。
进一步，下缸体内部的转轴上设有搅拌叶；
下缸体的下部设有打印出口，打印出口内设有螺旋杆，螺旋杆与转轴下部固定连接；
下缸体侧面设有混凝土浆体入口，混凝土浆体和从导流盘流入下缸体内的速凝剂，经过搅拌叶的搅拌混合，通过螺旋杆泵送出喷头，实现3D打印。
进一步的，斜盘包括设置在上表面两侧的半圆形板，斜盘中部设有通孔，斜盘伸长端下表面设有与角度调节装置连接的连杆。
进一步的，斜盘角度调节装置包括推杆，轴承，螺杆，调节手轮和手轮外筒；
斜盘的连杆通过螺柱和螺母与推杆连接，推杆下部内侧设有轴承并通过轴承与螺杆连接，螺杆下部设有调节手轮，调节手轮设置在手轮外筒中，通过手轮外筒盖与手轮外筒封闭；
调节手轮旋转使得螺杆旋转上升或下降，通过轴承与螺杆连接的推杆上升或下降，实现斜盘角度的调节。
进一步的，所述动力驱动机构包括电机，电机转轴，半联轴器和弹性垫片；
电机转轴通过半联轴器和弹性垫片实现与转轴的键配合，使电机驱动转轴旋转；
电机安装在上壳的凹槽内，转轴穿过斜盘中部的通孔，穿过缸体和下缸体。
进一步的，还包括输送管，上壳内设有液体仓，上壳上设有气泵喷头，外壳底部设有输送孔，输送管连接上壳中的液体仓与外壳底部的输送孔；并通过软管将输送孔与下缸体的预留孔连接；气泵喷头提供压力泵送速凝剂流过下缸体进入缸体。
进一步的，还包括外壳，缸体和斜盘角度调节装置的主体部分设置在外壳内。
进一步的，还包括上壳盖，外壳与上壳之间通过螺钉连接，上壳盖通过螺钉与上壳固定在一起，手轮外筒由螺钉与外壳固定。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
本发明通过类似斜面柱塞泵的结构，将其改进并创新达到控制速凝剂的用量及输送速凝剂，并将其与浆体混合后，进行均匀的搅拌，随后又能正常的挤出，以此组成能正常使用的3D打印混凝土喷头；同时可以在打印途中打印停止时通过电机进行缓慢反转达到防止余料可能流出的问题；设计结构紧凑巧妙，空间运用合理。
附图说明
图1为本发明的3D打印喷头整体结构的主视图。
图2为本发明的3D打印喷头整体结构的左视图。
图3为图2中沿B-B方向的剖视图。
图4为图2中沿A-A方向的剖视图。
图5为图1中沿D-D方向的剖视图。
图6为图1中沿C-C方向剖视图。
图7为本发明的3D打印喷头整体结构的俯视图。
图8为本发明的3D打印喷头整体结构的仰视图。
图9为本发明的转轴结构示意图。
图10为本发明的搅拌叶结构示意图。
图11为本发明的3D打印喷头三维示意图。
图12为本发明的3D打印喷头内部结构主视图。
附图标记说明：
1-外壳，2-上壳，3-第一圆柱头螺钉，4-上壳盖，5-第二圆柱头螺钉，6-液体仓盖，7-第三圆柱头螺钉，8-电机，9-斜盘，10-斜盘弹簧，11-连杆，12-第一螺柱，13-第一六角螺母，14-推杆，15-轴承，16-螺杆，17-调节手轮，18-手轮外筒， 19-第四圆柱头螺钉，20-手轮外筒盖，21-第五圆柱头螺钉，22-输送管，23-气泵喷头，24-圆台，25-回程盘，26-柱塞，27-滑靴，28-缸体，29-内弹簧，30-旋转垫片，31-分流盘，32-导流盘，33-下缸体，34-第六圆柱螺钉，35-输送孔，36- 转轴，37-电机转轴，38-半联轴器，39-弹性垫片，40-第二螺柱，41-第二六角螺母，42-螺旋杆，43-搅拌叶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1-12所示，一种3D打印喷头装置，包括：外壳1、上壳2、第一圆柱头螺钉3、上壳盖4、第二圆柱头螺钉5、液体仓盖6、第三圆柱头螺钉7、电机 8；斜盘9、斜盘弹簧10、连杆11、第一螺柱12、第一六角螺母13、推杆14、轴承15、螺杆16、调节手轮17、手轮外筒18、第四圆柱头螺钉19、手轮外筒盖20、第五圆柱头螺钉21；输送管22、气泵喷头23、圆台24、回程盘25、柱塞26、滑靴27、缸体28、内弹簧29、旋转垫片30、分流盘31、导流盘32、下缸体33、第六圆柱螺钉34、输送孔35；转轴36、电机转轴37、半联轴器38、弹性垫片39、第二螺柱40、第二六角螺母41、螺旋杆42、搅拌叶43。
所述外壳1与上壳2之间由第一圆柱头螺钉3连接。而上壳盖4则通过第二圆柱头螺钉5与上壳2固定在一起。储存速凝剂液体的空间则由第三圆柱头螺钉 7固定液体仓盖6达到密封的效果。电机8则安装在上壳2所预留的圆形凹槽中。半圆柱体的斜盘9伸长端的上部通过斜盘弹簧10与上壳2连接。下部则通过第一螺柱12和两枚第一六角螺母13与连杆11连接。而连杆11的另一端则同样由第一螺柱12和两枚第一六角螺母13与推杆14连接。而推杆14下部的凹槽中安装有轴承15，且轴承的中间固定有螺杆16，螺杆16另一端旋在调节手轮17的螺纹孔中。而调节手轮17则被放在手轮外筒18中，用第四圆柱头螺钉19将手轮外筒盖20与手轮外筒18封闭。使得调节手轮17只能在手轮外筒18中旋转，以此调节手轮17旋转通过螺纹孔使得螺杆16能旋转伸长，而又因为另一端与轴承15连接，故推杆14只会上升与缩短不会旋转产生与斜盘9的干涉。同时手轮外筒18由第五圆柱头螺钉21与外壳1固定。
输送管22则是连接上壳2中的速凝剂液体仓与外壳1底部的输送孔35。随后可通过软管将输送孔35与下缸体33的预留孔连接，此时由上壳2上的气泵喷头23提供压力达到泵送速凝剂流过下缸体33进入缸体28的作用。
圆台24安装在缸体28上通过键槽随其一起旋转。柱塞26上端卡在滑靴27 中，下端则放在缸体28的通道中。而滑靴27则放置在回程盘25上。内弹簧29 安置在缸体28内，其下部抵住放置在导流盘32内的旋转垫片30。旋转垫片30 通过键槽与转轴36一同旋转。此设计是为防止内弹簧29上端与和转轴36一同旋转的缸体28接触，下部却与静止的导流盘32直接接触产生的磨损与弯曲。旋转垫片30和缸体28都与转轴36一同旋转，以此达到相对静止，使内弹簧29 正常发挥作用，能够顶住缸体28，通过安装在其上的圆台24抵住回程盘25，使得它能够让放置在其上的滑靴27紧贴斜盘9，以此能够正常实现通过斜盘角度控制缸体泵送速凝剂量的设计目标。分流盘31安装在缸体28底部，用于将缸体 28上的8个液体通道在底部的孔中汇集为两条圆弧形的通道，使其随缸体28旋转与导流盘32产生周期性的通道，以此区分液体达到实现液体吸取和泵送的功能。下缸体33通过第六圆柱螺钉34与外壳1连接。转轴36与电机转轴37通过由两块半联轴器38中间夹着弹性垫片39后用四个第二螺柱40与八个第二六角螺母41固定的联轴器，与转轴36和电机转轴37上的键配合，达到连接转轴36与电机转轴37，使其电机8正常驱动转轴36的目的。而螺旋杆42通过其上端的螺纹与转轴36下部固定。而四组搅拌叶43通过键槽固定在转轴36上，随其一起旋转，在下缸体33中用于搅拌混凝土浆体与液体速凝剂。随后通过螺旋杆 42泵送出喷头达到挤出的功能。
本发明的3D打印喷头的工作流程如下：
通过气泵喷头23输送高压气体挤压速凝剂仓中的速凝剂，使其泵送通过输送管22后进入输送孔35，随后通过软管进入下缸体的预留孔流入缸体28中。而缸体28通过键槽随转轴36一同旋转，而同时又由于斜盘9存在设定好的倾角。内弹簧29挤压回程盘25使得其上的滑靴27能够紧贴斜盘9且伴随着缸体28 带着柱塞26旋转，达到柱塞26在一定倾角下旋转，在缸体28的通道中进行上下的吸取与挤压液体的操作。以此使定量的速凝剂泵出缸体28，通过分流盘31 和导流盘32进入下缸体33。与通过供料系统泵送进来下缸体33的浆体混合，同时由于转轴36的旋转，其上的搅拌叶43能够不断的搅拌混合速凝剂与浆体。随后通过螺旋杆42泵送出喷头，完成搅拌、混合、挤出的操作和目标。而下缸体33旁边的调节手轮17能够实现对斜盘9角度的控制，达到控制速凝剂吸取的用量问题。旋转调节手轮17，使得本旋在其螺纹中的螺杆16旋转并伸长或缩短，而又因为其另一端与轴承15固定，所以可以实现推杆14伸长或缩短的目标，以此挤压或拉升斜盘9伸长端连接的斜盘弹簧10，达到维持斜盘9在所要求的角度，控制液体的用量。

Claims (9)

1.一种用于建筑领域的3D打印喷头，其特征在于，包括上壳(2)，动力驱动机构，斜盘(9)，斜盘弹簧(10)，圆台(24)，回转盘(25)，柱塞(26)，滑靴(27)，缸体(28)，内弹簧(29)，旋转垫片(30)，分流盘(31)，导流盘(32)，下缸体(33)，转轴(36)和斜盘角度调节装置；
缸体(28)上周向均布有多个通道，缸体(28)中心的下部设有用于安装内弹簧(9)的凹槽，圆台(24)小端向上安装在缸体(28)上并随缸体(28)一起旋转，圆台(24)上部设有回程盘(25)，滑靴(27)设置在回程盘(25)上，缸体(28)下部内侧设有随缸体(28)一起旋转的旋转垫片(30)，内弹簧(29)套设在转轴(36)上并设置在旋转垫片(30)的上方，柱塞(26)一端设置在缸体(28)的通道内，另一端为与滑靴(27)配合的圆形接头；
缸体(28)下部设有分流盘(31)，分流盘(31)下部设有导流盘(32)，速凝剂通过下缸体侧面的预留孔，进入缸体(28)，通过缸体(28)上的液体通道在底部的孔中汇集为两条圆弧形的通道，使其随缸体(28)旋转与导流盘(32)产生周期性的通道，实现液体吸取和泵送的功能；
所述斜盘(9)一端为伸长端，伸长端上表面通过斜盘弹簧(10)与上壳(2)连接，斜盘伸长端下表面设有角度调节装置用于驱动伸长端的升降，实现斜盘的角度可调；内弹簧(29)顶住缸体(28)，从而通过圆台(24)抵住回程盘(25)，使得放置在回程盘上的滑靴(27)紧贴斜盘(9)，实现通过斜盘角度控制缸体泵送速凝剂量。
2.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于，圆台(24)通过键槽随缸体(28)一起旋转；旋转垫片(30)通过键槽与转轴(36)一同旋转。
3.根据权利要求2所述的3D打印喷头，其特征在于，下缸体(33)内部的转轴(36)上设有搅拌叶；
下缸体(33)的下部设有打印出口，打印出口内设有螺旋杆(42)，螺旋杆(42)与转轴(36)下部固定连接；
下缸体(33)侧面设有混凝土浆体入口，混凝土浆体和从导流盘(32)流入下缸体(33)内的速凝剂，经过搅拌叶的搅拌混合，通过螺旋杆(42)泵送出喷头，实现3D打印。
4.根据权利要求3所述的3D打印喷头，其特征在于，斜盘(9)包括设置在上表面两侧的半圆形板，斜盘(9)中部设有通孔，斜盘(9)伸长端下表面设有与角度调节装置连接的连杆(11)。
5.根据权利要求4所述的3D打印喷头，其特征在于，斜盘角度调节装置包括推杆(14)，轴承(15)，螺杆(16)，调节手轮(17)和手轮外筒(18)；
斜盘的连杆(11)通过螺柱和螺母与推杆(14)连接，推杆(14)下部内侧设有轴承(15)并通过轴承(15)与螺杆(16)连接，螺杆(16)下部设有调节手轮(17)，调节手轮(17)设置在手轮外筒(18)中，通过手轮外筒盖(20)与手轮外筒(18)封闭；
调节手轮(17)旋转使得螺杆(16)旋转上升或下降，通过轴承(15)与螺杆(16)连接的推杆(14)上升或下降，实现斜盘角度的调节。
6.根据权利要求5所述的3D打印喷头，其特征在于，所述动力驱动机构包括电机(8)，电机转轴(37)，半联轴器(38)和弹性垫片(39)；
电机转轴(37)通过半联轴器(38)和弹性垫片(39)实现与转轴(36)的键配合，使电机(8)驱动转轴旋转；
电机安装在上壳(2)的凹槽内，转轴(36)穿过斜盘(9)中部的通孔，穿过缸体(28)和下缸体(33)。
7.根据权利要求6所述的3D打印喷头，其特征在于，还包括输送管(22)，上壳(2)内设有液体仓，上壳(2)上设有气泵喷头(23)，外壳底部设有输送孔(35)，输送管(22)连接上壳(2)中的液体仓与外壳(1)底部的输送孔(35)；并通过软管将输送孔(35)与下缸体(33)的预留孔连接；气泵喷头(23)提供压力泵送速凝剂流过下缸体(33)进入缸体(28)。
8.根据权利要求7所述的3D打印喷头，其特征在于，还包括外壳(1)，缸体(28)和斜盘角度调节装置的主体部分设置在外壳(1)内。
9.根据权利要求8所述的3D打印喷头，其特征在于，还包括上壳盖(4)，外壳(1)与上壳(2)之间通过螺钉连接，上壳盖(4)通过螺钉与上壳(2)固定在一起，手轮外筒(18)由螺钉与外壳(1)固定。
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