CN220612288U - 用于施加干颗粒材料形式的内衬组合物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于施加干颗粒材料形式的内衬组合物的装置，以在中间包的腔体的表面上形成工作衬。该装置包括：限定通道的支撑框架，罐，被配置用于储存一定量的干颗粒材料并且包括联接到计量单元的罐出口，该计量单元具有分配出口，分配单元，被配置用于联接到分配出口以及分配由计量单元计量的干颗粒材料，柱塞，配置用于配合在腔体中，其中在柱塞与中间包的周壁之间有间隙宽度的周缘间隙，纵向平移机构，被配置用于保持分配出口并沿纵向轴线平移该分配出口，横向平移机构，被配置用于接纳中间包并将中间包沿横向轴线平移进出通道，以及升降平移机构，被配置用于保持柱塞并在中间包位于通道中时将柱塞沿竖直轴线平移进出腔体。

Description

用于施加干颗粒材料形式的内衬组合物的装置

技术领域

本实用新型总体上涉及一种用于金属成型过程的中间包，并且具体地涉及一种用于将工作衬自动或半自动地施加到中间包的内壁上的装置。

背景技术

在金属连续成型过程中，金属熔体从一个冶金器皿转移到另一个冶金器皿，转移到模具或工具。例如，钢包填充有来自炉的金属熔体并且被驱动到中间包上方，以将熔融金属总体上穿过钢包长水口从钢包排放到中间包中。然后金属熔体可以穿过浇注水口从中间包出口浇铸到模具或工具中，以连续形成板坯、方坯、梁、薄板坯等。在重力作用下，金属熔体从钢包流出而进入到中间包中，再从中间包流出而进入到模具或工具中。可以通过与钢包或中间包的出口流体连通的滑动式闸门来控制流量。可以使用钢包滑动式闸门来控制离开钢包的流量，并且甚至在密封位置时中断流动。类似地，可以使用中间包滑动式闸门来控制离开中间包的流量，并且在密封位置时中断流动。通常，离开中间包的流量由阻流件而不是滑动式闸门控制。

由于将金属浇铸到模具或工具中要连续进行，因此中间包起缓冲作用，并且在整个浇铸操作期间，中间包中的熔融金属的液位必须保持基本恒定。然而，中间包中的熔融金属的液位在用填充了熔融金属的新钢包来更换空的钢包期间会下降。通过(1)减少钢包更换的时间和(2)通过阻流件或滑动式闸门来控制中间包出口的孔口，来将流出中间包的流量维持为基本上恒定。中间包中的金属熔体的表面覆盖有一层熔渣，该层熔渣保护金属熔体免于氧化并使可能存在于金属熔体中的杂质聚集。熔渣通常被认为对耐火衬里有相当大的腐蚀性。

在连续浇铸期间，在浇铸工序结束时，中间包中会留下一定体积的金属，以防止熔渣流入模具中。该一定体积的金属被称为渣壳，并且必须在针对新的浇铸操作再磨光中间包时被去除。移除渣壳称为去渣壳(deskulling)。由于渣壳通常粘附到工作衬，因此在工作衬与永久耐火材料之间的粘附过强的情况下，去渣壳可能损坏永久耐火层。例如在KR20000030056中描述了一种用于对中间包去渣壳的设备。

将工作衬(2s)施加到中间包的周壁和底板上有两种主要技术：喷涂加衬(spraylining)和干式氛围加衬(dry vibe lining)。

喷涂加衬包括喷涂含有微粒和粘合剂的含水浆料。喷涂可以手动进行，这是劳动密集型的，并且不能保证可重现性，或者喷涂由机械手进行，如例如在US 4908234中所描述的，这确保了更好的可重现性并减少了健康危害。湿式喷涂的优点是允许对复杂的几何形状(包括已经就位的中间包设施，比如堰、坝、挡板、浇注垫等)加衬。该技术的主要不便之处在于喷涂后必须将水从喷涂的浆料中移除，这费时费力，而且衬里的表面质量也不如所希望的那样光滑。

干式氛围加衬使用自由流动的粉末，而不添加水。将具有与要加衬的中间包腔体的几何形状相匹配的几何形状、有时称为“心轴”或“成型器”的“柱塞”插入腔体中，在柱塞与腔体的底板与周壁之间留下间隙。用自由流动的粉末填充柱塞与中间包之间的间隙。在一些情况下，柱塞被配置用于振动，从而增强粉末的流动。允许粉末凝固，并且可以移除柱塞。使用两种主要类型的粉末体系：冷凝固粉末和热凝固粉末。

在填充间隙之前，将冷凝固粉末与粘合剂和硬化剂混合。衬里可以在室温下固化。顾名思义，热凝固粉末需要热来凝固。凝固温度可以为大约150℃至350℃，并且热可以通过加热柱塞或中间包来提供。WO 17187013描述了使用微波能量来凝固工作衬。冷凝固粉末和热凝固粉末在本领域中是众所周知的并且不需要在本文中进一步定义。冷凝固和热凝固组合物通常均可以包含特定量的MgO、Al₂O₃、白云石、橄榄石、纯橄榄岩或其组合。热凝固组合物可以包括选自下述项中的任一项的粘合剂：酚醛树脂、糖(例如，葡萄糖或右旋糖)、硅酸钠、磷酸钠、硼酸、玻璃粉、或其任何组合。冷凝固组合物还具有在室温下通常为液体的粘合剂，包括例如液体硅酸钠和催化剂。

干式氛围加衬技术使工作衬的饰面更光滑，这被发现对钢质量具有有益影响，并提高抗侵蚀性，因此延长工作衬的使用寿命。由于没有水，钢在浇铸期间吸收的氢减少了。工作衬(2s)与永久耐火材料(3r)之间的粘附比用喷涂进行时的更低，从而确保良好的去渣壳。主要的不便之处在于给定的柱塞专用于单一的中间包几何形状。如果冶金厂使用不同几何形状的中间包，则对于每种中间包几何形状都需要专门的柱塞。此外，柱塞的搬运需要起重机系统，该起重机系统用于将柱塞插入腔体中并在工作衬凝固后将柱塞移除。

本实用新型的实施例主要仅涉及干式氛围加衬技术。间隙可以由人类操作者手动填充粉末。这种操作是劳动密集型的，并且已经提出了使该操作部分或完全自动化的解决方案。

WO 2005009643描述了一种用于在无芯炉的内部内形成耐火材料的均匀衬里的设备，该设备包括柱塞和可以附接到柱塞的承载件。承载件包括锥形上表面，该锥形上表面的外直径基本上等于衬里外形的直径。通过将颗粒耐火材料浇注到所述锥形上表面上，颗粒耐火材料被引导到柱塞与炉之间的间隙中。该技术适应于具有大体上圆柱形几何形状的炉，并且在其他方面不适合应用于几何形状为长形的(其中长与宽的长宽比(L/W)大于2(L/W>2)，通常大于3、甚至大于4或5)中间包。

WO 9918244描述了一种装置，该装置用于用干颗粒材料形式的内衬组合物(lining composition)通过将颗粒材料以单一质量滴入间隙中来填充中间包与柱塞之间的间隙。为此目的，“安装器具”被设计成具有沿着间隙的整个周边长度延展的出口。该解决方案使加衬操作自动化，但是需要实质性装备(包括前者)，并且每个特定的中间包几何形状都需要定制的安装器具。

类似地，WO 2005020264描述了一种用于给中间包加衬的器具，该器具包括沿着间隙(这些间隙沿着中间包的两个纵向壁形成)的整个长度延伸的螺旋输送器。螺旋输送器设置有沿对应间隙的整个长度延伸的开口。该解决方案似乎不能令人满意地填充沿限定中间包的宽度的横向壁的间隙，并且似乎进一步局限于大体上矩形的中间包。这里同样，通常需要定制的螺旋输送器来对每个特定的中间包几何形状进行加衬。

迄今为止可用的用于通过用颗粒材料填充间隙来对中间包进行自动加衬的解决方案并不灵活，因为一个装置不能用于对不同几何形状的中间包进行加衬。除了柱塞之外，使加衬自动化所需的装备也必须专用于特定的中间包几何形状。因此，仍然需要一种用于在中间包与柱塞之间形成的间隙中自动且可重现地施加干颗粒材料形式的内衬组合物的装置，该装置适合用于多种中间包几何形状。本实用新型的实施例提出了这样的装置。在以下章节中详细地描述这些优点和其他优点。

实用新型内容

所附独立权利要求限定了本实用新型的各种实施例。从属权利要求限定了一些附加的实施例。特别地，本实用新型的各种实施例涉及一种装置，用于施加干颗粒材料形式的内衬组合物在中间包的腔体的表面上形成工作衬。定义了3D空间参考系(X，Y，Z)，其中，X是纵向轴线，Y是横向轴线，纵向轴线X和横向轴线Y是不平行的共面轴线并且限定水平面(X，Y)，并且Z是垂直于所述水平面(X，Y)的竖直轴线。在该3D空间参考系中，纵向轴线X和横向轴线Y有利地垂直。替代性地，它们可以形成不同于90°的角度。纵向轴线X和横向轴线Y的这种非垂直配置可能确实是受关注的，特别是当装置被配置成在具有非垂直的相邻壁的中间包(比如其水平横截面具有梯形形状、平行四边形形状或三角形形状的中间包)上施加内衬组合物时是如此的。中间包具有沿纵向轴线(X)测量的纵向尺寸(x1)、沿竖直轴线(Z)测量的高度(z1)、以及沿横向轴线(Y)测量的横向尺寸(y1)，并且包括限定腔体的底板和周壁。该装置包括支撑框架、罐、一个或多个分配单元、柱塞、以及纵向平移机构、横向平移机构和升降平移机构，以用于使用工作衬涂覆中间包腔体的表面部分或完全自动化。

支撑框架限定了通道，该通道具有沿纵向轴线(X)测量的大于中间包的纵向尺寸(x1)的宽度和比中间包的高度(z1)大的高度。

罐被配置用于储存一定量的干颗粒材料，该一定量的干颗粒材料优选足以涂覆中间包的表面而无需对罐进行补给。罐包括联接到计量单元的罐出口，该计量单元被配置用于计量限定量的干颗粒材料并将其输送到分配出口。

一个或多个分配单元配备有分配头并且被配置用于可逆地联接到分配出口。分配头包括一个或多个开口，该一个或多个开口被配置用于分配由计量单元计量的干颗粒材料。

柱塞被配置用于配合在腔体中，其中柱塞与底板之间的底板间隙、以及柱塞与中间包的周壁之间的间隙宽度(g)的周缘间隙对应于工作衬的期望厚度。

纵向平移机构被配置用于保持分配出口并沿纵向轴线(X)在大于或等于中间包的纵向尺寸(x1)的距离上平移分配出口，其中分配出口位于中间包的高度(z1)之上。横向平移机构被配置用于接纳中间包并将中间包沿横向轴线(Y)平移进出通道。最后，升降平移机构由支撑框架支撑，并且被配置用于可逆地保持柱塞，并且在中间包位于通道中时将柱塞沿具有与竖直轴线(Z)平行的部分的方向平移进出腔体。

在本实用新型的优选实施例中，该装置包括控制器，该控制器被配置用于控制和可选地同步以下项中的一项或多项：

●计量单元，

●纵向平移机构对分配开口的纵向平移，

●横向平移机构对中间包的横向平移，以及

●优选地，升降平移机构对柱塞的升降平移。

该同步被配置用于在柱塞在腔体中时一方面填充柱塞与底板之间的底板间隙，另一方面填充柱塞与中间包的周壁之间的周缘间隙。

在优选实施例中，该装置还包括横向分配机构，该横向分配机构被配置用于沿横向方向(Y)在至少等于中间包的横向尺寸(y1)的距离上平移(Δy)分配出口。

计量单元可以包括阿基米德螺杆，该阿基米德螺杆包括联接到罐出口的入口和作为分配出口的出口。纵向平移机构优选地被配置用于将罐和计量单元与分配出口一起移动。

优选的是，该装置包括台架，该台架储存一个或多个分配单元，这些分配单元配备有不同分配头。例如，分配头可以包括底板分配头，该底板分配头包括一个或多个开口，该一个或多个开口合起来形成长形狭缝，该长形狭缝的长度(l)为底板的宽度的至少50％，并且该底板分配头优选地被配置用于在单次平移下分配颗粒材料以在底板的整个区域上形成颗粒材料床，所述单次平移包括：

●当中间包的纵向尺寸(x1)大于其横向尺寸(y1)时，分配出口的单次纵向平移(Δx)，或者

●当中间包的纵向尺寸(x1)短于其横向尺寸(y1)时，中间包(1)的单次横向平移(Δy)，或者

当该装置包括所述横向分配机构(31dy)并且当中间包的纵向尺寸(x1)短于其横向尺寸(y1)时，分配出口(25o)的单次横向平移(Δy)。

分配头还可以包括壁分配头，该壁分配头包括开口，该开口沿纵向轴线和横向轴线(X，Y)中的至少一者的最大尺寸不超过周缘间隙的间隙宽度(g)，并且其中，该开口优选地是可定向的。

分配单元可以包括管状部分，该管状部分的长度可以沿延伸方向改变。

为了进一步自动化，优选地为了使涂覆操作完全自动化，该装置优选地包括机械手，该机械手被配置用于将分配单元联接到分配出口以及使分配单元与分配出口脱离联接，并且优选地被配置用于选择一个或多个分配单元中的一个分配单元并将该分配单元从台架移除，以及被配置用于在使分配单元与分配出口脱离联接之后将该分配单元储存到台架中。在优选实施例中，机械手安装在机械手平移机构上，该机械手平移机构被配置用于沿纵向方向(X)或横向方向(Y)平移机械手。机械手的平移优选地与分配出口的平移(Δx，Δy)同步。机械手可以被配置用于在分配出口的平移(Δx，Δy)期间搬运和保持联接到分配出口的分配单元。

在一个实施例中，分配出口的纵向平移机构(Δx)包括管状部分(比如伸缩式管状部分)，该管状部分的长度可以沿与纵向轴线(X)平行的部分变化，从而允许分配出口在至少等于中间包的纵向尺寸(x1)的距离上的纵向平移，该中间包的纵向尺寸在此是中间包的宽度、短于横向尺寸(y1)(即，x1<y1)。

横向平移机构可以包括沿横向轴线(Y)延伸的两个轨道和安装在轴承或轮子上的托架，这些轴承或轮子被配置用于在轨道上滚动，该托架用于接纳中间包。第一定中心元件优选地固定到托架并且第二定中心元件(5)固定到中间包。第一元件和第二元件包括公元件，该公元件在将中间包竖直平移到托架上时配合到母元件中以将中间包在托架上定中心并确保中间包相对于托架的位置的可重复性。

该装置可以包括对齐系统，该对齐系统确保柱塞配合在腔体中，留下限定间隙宽度(g)的周缘间隙，其中，对齐系统包括固定到柱塞的第一元件和固定到中间包的第二元件，其中，第一元件和第二元件包括公元件，该公元件在将柱塞竖直平移到腔体中时配合到母元件中。柱塞可以包括用于加速颗粒材料的固化以形成工作衬的加热元件。这对于热凝固粉末特别有用。

本实用新型还涉及一种将工作衬形成在中间包的腔体的表面上的方法，该中间包具有沿纵向轴线(X)测量的纵向尺寸(x1)、沿竖直轴线(Z)测量的高度(z1)、以及沿横向轴线(Y)测量的横向尺寸(y1)，并且包括限定腔体的底板和周壁，其中，有利地X⊥Y⊥Z。该方法包括以下步骤。

●提供上文定义的装置，

●用一定量的干颗粒材料(2p)形式的涂覆组合物填充罐，分配出口位于沿纵向轴线的第一位置(X1)处，

●将柱塞装载到升降平移机构上并将柱塞沿一方向平移(Δz)到高于中间包的高度(z1)的顶部竖直位置(Z0)，该方向包括与竖直轴线(Z)平行的部分，

●将中间包装载到横向平移机构上并将中间包沿横向轴线(Y)平移(Δy)到在分配出口下方并与分配出口对齐的第一横向位置(Y1)，

●将分配单元联接到分配出口，

v计量涂覆组合物以便以受控流量将其供给到分配出口，以通过以下步骤来分配颗粒材料从而在腔体的底板的表面上形成颗粒材料床：

○沿纵向轴线(X)纵向地平移(Δx)分配出口，或者

○沿横向轴线(Y)横向地平移(Δy)中间包，或者

○沿横向轴线(Y)横向地平移(Δy)分配出口，

●将中间包沿横向轴线(Y)横向地平移(Δy)到通道中、到柱塞下方并与其对齐的第二横向位置(Y2)，

●将柱塞沿包括与竖直轴线(Z)平行的部分的升降方向平移(Δz)到底部位置(Z1)进入腔体，直到柱塞搁置在颗粒材料床上并与中间包的周壁形成具有间隙宽度(g)的周缘间隙，

●将可以与上述分配单元相同或不同的分配单元的出口与周缘间隙的位置对齐，

●计量涂覆组合物以便将其以受控流量供给分配出口以分配颗粒材料，并且通过以下的同步组合沿着周缘间隙的整个周缘驱动分配单元的出口以用颗粒材料填充周缘间隙：

○通过沿纵向轴线(X)纵向地平移(Δx)分配出口(25o)的纵向平移，以及

○通过以下中的任一者的横向平移，

■沿横向轴线(Y)横向地平移(Δy)中间包，或者

■沿横向轴线(Y)横向地平移(Δy)分配出口，

●允许如此填充在柱塞与中间包的底板和周壁之间的底板间隙和周缘间隙的涂覆组合物固化以形成工作衬(2s)，

●将中间包沿横向轴线(Y)横向地平移(Δy)到第二位置(Y2)，以及

●将柱塞联接到升降平移机构并将柱塞沿升降方向提升至顶部位置(Z0)，以将柱塞从腔体移除。

附图说明

为了更全面地理解本实用新型的性质，参考以下结合附图的所做出的详细描述，在附图中：

图1至图12：示出了根据本实用新型的实施例的通过干式氛围技术对中间包进行加衬的各个步骤的(a)前视图和(b)侧视图。

图13(a)和图13(b)：示出了根据本实用新型的实施例的包括机械手的装置的两个实施例。

图14(a)至图14(d)：示出了分配出口的计量单元和纵向平移机构的各种实施例。

图15(a)：示出了柱塞和装载在托架上的中间包，该托架安装在轨道上并形成中间包的横向平移机构。

图15(b)：示出了插入中间包的腔体中的柱塞。

图15(c)和图15(d)：示出了柱塞与中间包之间的对齐系统的侧视图和俯视图。

图16(a)至图16(e):示出了适合用于本实用新型的分配单元的各种实施例。

图17至图23：示出了允许颗粒材料在间隙的整个周缘长度上被浇铸到周缘间隙中的纵向平移机构和横向平移机构的七个实施例。

图24：示出了分配单元的实施例，该分配单元包括伸缩式管状部分，用于适应中间包的底板的形状特征。

图25：示出了本实用新型的实施例的俯视图，示出了具有非矩形几何形状的中间包的间隙如何可以通过分配出口的纵向平移机构和横向平移机构自动填充。

具体实施方式

本实用新型的实施例提供了一种用于在中间包与柱塞之间形成的间隙中自动且可重现地施加干颗粒材料形式的内衬组合物的设备或装置，该设备或装置适合用于多种中间包几何形状。

本实用新型的实施例涉及一种装置，用于通过计量干颗粒材料以填充内壁与柱塞之间形成的间隙来自动或半自动地将工作衬施加到中间包的内壁上。该装置可以用于通过对控制器进行简单的重新编程并提供具有对应几何形状的柱塞来在具有各种各样的几何形状的中间包上施加工作衬。本实用新型的实施例涉及干式氛围加衬技术。

如图15(a)和图15(b)所示，中间包由外部金属器皿(1m)形成，该外部金属器皿的内壁衬有隔热层和耐火层(3i，3r)。因为金属熔体处于高温下，并且特别地，熔渣对耐火层(3r)具有侵蚀性，因此需要保护耐火层以延长其使用寿命。预成型板最初用于此目的，但很快被工作衬(2s)的应用所取代。工作衬可以提高热绝缘。

本实用新型的实施例涉及一种装置，用于施加干颗粒材料(2p)形式的内衬组合物在中间包(1)的腔体的表面上形成工作衬(2s)。因为冷凝固粉末通常需要存在液体粘合剂，因此在本文中使用表述“干颗粒材料”来表示包含不超过7重量％、优选不超过5重量％的液体形式的水的颗粒材料。如图15(a)和图15(b)所示，中间包(1)包括限定腔体的底板(1f)和周壁(1w)。要加衬的表面可以仅是底板(1f)和/或周壁(1w)的区域的一部分，但通常腔体的整个区域都要涂覆有工作衬(2s)。该装置包括：

●支撑框架(41x-41z)，

●储存干颗粒材料(2p)的罐(21)，

●联接到罐(21)的分配单元(22)，

●柱塞(11)，以及

●平移系统，该平移系统包括：

○纵向平移机构(31x)，该纵向平移机构用于使分配出口(25o)沿纵向轴线(X)平移，

○横向平移机构(31y)，该横向平移机构用于使中间包(1)沿横向轴线(Y)平移，以及

○升降平移机构(31z)，该升降平移机构用于使柱塞沿具有与竖直轴线(Z)平行的部分的方向平移。

该装置可以进一步包括控制器，该控制器被配置用于对以下进行控制和同步，

●计量单元(25)，

●纵向平移机构(31x)对分配出口(25o)的纵向平移，

●横向平移机构(31y)对中间包(1)的横向平移，以及

●可选地，升降平移机构(31z)对柱塞(11)的升降平移。

中间包(1)

中间包是长形耐火加衬器皿，其限定由周壁(1w)和底板(1f)形成的腔体。中间包接纳从钢包浇注到中间包的入口部分中的金属熔体，该中间包通常配备有浇注垫(图中未示出)以及一个或多个出口部分，该一个或多个出口部分包括出口，这些出口配备有滑动式闸门或阻流杆，用于控制金属熔体从中间包流出而进入到对应的模具中。

如图15(a)和图15(b)所示，中间包包括形成腔体的金属外壳(1m)，该腔体限定中间包的几何形状。隔热层(3i)通常施加在金属外壳与由耐火砖形成的永久耐火层(3r)之间。

中间包(1)具有在3D空间参考系(X，Y，Z)(有利地，其中X⊥Y⊥Z，其中X是纵向轴线，Y是横向轴线，以及Z是竖直轴线)中测量的沿纵向轴线(X)测量的纵向尺寸(x1)、沿竖直轴线(Z)测量的高度(z1)和沿横向轴线(Y)测量的横向尺寸(y1)。如果中间包的纵向尺寸(x1)大于横向尺寸(y1)，则如图17(e)所示，纵向尺寸(x1)限定了中间包(1)的与纵向轴线(X)对齐的长度。相反，如果中间包的纵向尺寸(x1)短于横向尺寸(y1)，则如图20(e)所示，纵向尺寸(x1)限定了中间包(1)的宽度，并且中间包相对于之前的配置旋转90°，以使其长度与横向轴线(Y)对齐。

为了清楚起见，大多数图表示矩形中间包。但是本实用新型的实施例可以用于给具有更复杂的几何形状的中间包加衬，如例如图25所示，其示出三角墙形中间包几何形状。由于本文描述的平移系统，可以利用本实用新型的各种实施例的装置、通过简单地控制分配出口(25o)的纵向平移与横向平移与可选地中间包(1)的纵向平移与横向平移之间的同步，来自动处理具有任何几何形状的中间包。

支撑框架(41x-41z)

支撑框架(41x-41z)限定了通道，该通道具有沿纵向轴线(X)测量的大于中间包的纵向尺寸(x1)的宽度和比中间包(1)的高度(z1)大的高度。如图1至图12所示，支撑框架可以包括用于支撑上部结构的支柱或围梁(41z)。如果平移系统包括用于使分配出口(25o)沿纵向轴线(X)并可选地沿横向轴线(Y)平移的高架轨道(33dx)，则上部结构可以包括被配置用于支撑高架轨道(34x，34dy)的梁或大梁。图1(a)、图13(a)、图13(b)和图14(a)至图14(c)示出了水平桁架(41x)，该水平桁架沿纵向轴线(X)对齐、支撑属于纵向平移机构(31x)的轨道(34x)。图20(b)至图23(b)示出了水平大梁或桁架(41y)，这些水平大梁或桁架沿横向轴线(Y)对齐、支撑属于横向分配平移机构(31dy)的高架轨道(34dy)，该横向分配平移机构被配置用于使分配出口沿横向方向(Y)平移(Δy)，并在接下来的内容中进行更详细的描述。如图13(a)所示，大梁必须足够坚固以支撑罐(21)的重量和可选地机械手(26)的重量。

支撑框架(41x-41z)还被配置用于支撑升降平移机构(31z)，该升降平移机构用于将柱塞(11)支撑在高于中间包的高度(z1)的顶部竖直位置(Z0)处。通道的宽度取决于要在同一车间加工的不同几何形状的中间包的数量，以及将中间包通过通道引入时中间包的优选取向。在如图17(e)所示的由x1>y1限定的正面取向中，通道宽度大于中间包(1)的长度，而在如图20(e)所示的侧向取向(即，y1>x1)中，通道宽度大于中间包(1)的宽度。

本实用新型的实施例不限制支撑框架的任何具体构造，并且可以无差别地使用梁、大梁、桁架，使用金属或混凝土用于围梁。只要支撑框架适合用于支撑负载和高架轨道(34x，34dy)和升降平移机构(31z)，则它适合用于本实用新型的实施例。

柱塞(11)

如图15(b)所示，柱塞(11)被配置用于配合在中间包的腔体中，其中柱塞(11)与底板(1f)之间的底板间隙、以及柱塞(11)与中间包的周壁(1w)之间的间隙宽度(g)的周缘间隙(111)对应于工作衬(2s)的期望厚度。为此，给定的柱塞(11)通常专用于具有对应几何形状的中间包。可以设计可以被组合以形成不同几何形状的柱塞模块。然而，实施例不受柱塞的构造的限制，无论柱塞是否模块化。

柱塞(11)传统上由金属制成，并且如图15(a)所示，柱塞通常是中空的，有或没有内部加强结构。然而，柱塞可以由任何材料制成，该材料包括聚合物，特别是在冷凝固粉末配方的情况下是如此的。如图15(a)所示，柱塞可以包括加热元件(11h)，这些加热元件用于促成热凝固颗粒材料(2p)的固化以形成工作衬(2s)。由于柱塞通过升降平移机构(31z)沿着竖直部分被升高和降低，因此它可选地设置有把持元件(16)，如图15(a)和图15(b)所示。这些图中示出了把持元件为环状物，但很明显，允许通过升降平移机构(31z)搬运柱塞(11)的任何其他几何形状都可以用于本实用新型的实施例的框架中。

在有利的实施例中，提供对齐系统(4、14)，该对齐系统用于将柱塞与腔体对齐，从而留下具有至少限定间隙宽度(g)的周缘间隙(111)。由于永久耐火层(3r)可以局部变得更薄，例如，在移除用过的工作层(2s)后，因此间隙厚度(g)可以在两次加衬操作之间局部变化。柱塞的准确定位确保腔体始终具有相同的尺寸，并且工作衬(2s)始终具有至少预限定值的厚度。如图15(a)和图15(b)所示，对齐系统可以包括对齐单元，这些对齐单元各自包括固定到柱塞(11)的第一元件(比如柱塞元件(14))和固定到中间包(1)的第二元件(比如中间包元件(4))。第一元件和第二元件可以可互换地包括公元件，该公元件在将柱塞竖直平移到腔体中时配合到母元件中。为了确保正确对齐，在柱塞(11)和中间包(1)的对角相对的端部处设置两个此类对齐单元就足够了。可以设置不止两个对齐系统，但这不是必须的。

如图15(a)、图15(c)和图15(d)所示，图15(a)中固定到柱塞的公元件可以包括杆，该杆末端具有自由端，该自由端包括可以是球形的或其他形状的突出物。图15(a)中固定到中间包的母元件是盒形的、具有面向公元件并形成由侧壁包围的腔体的敞开表面。孔口(4i)设置在一个侧壁中，以在柱塞下降到腔体中时准许公元件的杆进入。孔口可选地为漏斗形，以自然地引导杆并因此引导整个柱塞至它们的正确位置。

在一些实施例中，柱塞被配置用于当被配合在中间包的腔体中时振动以加强干粉末微粒通过周缘间隙(111)的流动。在一些实施例中，在升降平移机构(31z)中、在中间包(1)中、或在横向平移机构(31y)中可以配置多种传感器和/或视觉系统以检测柱塞在装置中的位置。当重新启动装置中的各种控制器时(例如，在对装置的供电意外中断之后，比如在停电的情况下)，装置的这个特征是受关注的。

罐(21)和计量单元(25)

该装置包括被配置用于储存一定量的干颗粒材料(2p)的罐(21)。罐(21)包括联接到计量单元(25)的罐出口(21o)，该计量单元被配置用于计量(或配量)限定量的干颗粒材料(2p)并将其输送到分配出口(25o)。

罐可选地由支撑框架支撑，使得罐出口(21o)和分配出口(25o)相对于竖直轴线(Z)定位成高于中间包，使得重力可以辅助或甚至促成干颗粒材料的分配。

分配出口(25o)联接到纵向平移机构(31x)。在一个实施例中，如图1至图13、图14(a)至图14(c)和图17至图20所示；纵向平移机构(31x)包括沿纵向轴线(X)延伸的轨道(34x)，并且罐(21)安装在轴承或轮子(33)等上，使得罐(21)可以与分配出口一起沿纵向轴线(X)平移。

在图14(d)、图21和图22所示的替代性实施例中，罐(21)不能沿纵向轴线(X)平移，并且具有可以变化的长度的管状部分(比如伸缩式管状部分)设置在罐出口(21o)与分配出口(25o)之间，从而允许分配出口(25o)在至少等于中间包的纵向尺寸(x1)的距离上的纵向平移。当中间包以侧向取向呈现给该装置时，即当纵向尺寸(x1)限定中间包的宽度(中间包的宽度短于限定中间包的长度的横向尺寸(y1)(即，y1>x1))时，该实施例特别适合。

在有利的实施例中，分配出口(25o)还联接到分配横向平移机构(31dy)。与上文讨论的纵向平移机构(31x)一样，分配横向平移机构(31dy)也可以包括轴承或轮子(33)和轨道(34dy)或管状部分，该管状部分具有可变长度、在此称为可变长度管状部分、包括例如伸缩式管状部分或波纹管。如图19、图23和图25所示，它还可以包括分配出口(25o)围绕罐出口(21o)的旋转。纵向平移机构和分配横向平移机构(31x，31dy)二者都可以包括轨道(34x，34dy)，但是为了简单起见，有利的是将以下各项结合起来：用于纵向平移机构和分配横向平移机构(31x，31dy)中的一者的轨道/轮子平移系统、可选地沿中间包(1)的长度延展的轨道/轮子平移系统，以及用于另一个平移机构的可变长度管状部分、可选地沿中间包的宽度延展的可变长度管状部分(如图14(d)和图22所示)，或者旋转分配出口(25o)(如图19、图23和图25所示)。

图14(a)至14(d)展示了计量单元(25)的不同实施例。图14(a)和图14(d)展示了计量单元(25)，该计量单元包括阿基米德螺杆(25s)，该阿基米德螺杆包括联接到罐出口(21o)的入口和作为分配出口(25o)的出口。该实施例是有利的，因为它允许使分配出口(25o)相对于罐出口(21o)偏移。如图14(d)所示，它也适合用于在阿基米德螺杆(25s)的下游提供可变长度管状部分，该可变长度管状部分用于如上文所讨论的纵向地或横向地平移分配出口(25o)。

图14(b)示出了替代性计量单元(25)，该替代性计量单元包括如叶片泵中的旋转叶片。该实施例非常紧凑并且仍然允许对干粉末材料(2p)的非常精确的计量。图14(c)还示出了更简单的实施例，其中计量单元(25)包括阀。通过控制阀的开度来改变流量。该系统非常简单，但容易堵塞，并且无法提供比上文讨论的阿基米德螺杆(25s)或旋转叶片更准确的计量。

如图19(e)、图23(e)和图25所示，当罐出口(21o)和分配开口(25o)在平面(X，Y)上偏移时，分配出口(25o)可以围绕有利地穿过罐出口(21o)的竖直轴线(Z)旋转。分配出口(25o)围绕竖直轴线的旋转可以有助于分配出口(25o)沿纵向轴线或横向轴线(X，Y)的平移。

在下文中更详细地限定的分配单元(22)联接到分配出口(25o)，并且在一些实施例中，可以围绕穿过分配出口(25o)的竖直轴线(Z)旋转。这对于具有相对于分配出口偏移的开口(如图16(c)所示的喷口)的分配单元(22)特别有利，以在分配出口(25o)相对于中间包(1)被平移时将该分配单元的开口朝向周缘间隙(111)定向。在分配出口(25o)与分配单元(22)之间旋转联接的情况下，必要的机械驱动器和致动器可以被整合到分配出口(25o)，因为这些机械驱动器和致动器在分配单元(22)与分配出口(25o)脱离联接时不会从分配出口(25o)上被拆卸下来。替代性地，必要的机械驱动器和致动器可以被整合到分配单元(22)中，因为这些机械驱动器和致动器是分配单元(22)的组成部分，因此在使分配单元(22)脱离联接时从分配出口(25o)上被拆卸下来。

分配单元(22)

该装置包括一个或多个分配单元(22)，该一个或多个分配单元配备有分配头(22f，22w)并被配置用于可逆地联接到分配出口(25o)。分配单元(22)包括一端联接到分配出口(25o)且在另一端联接到分配头(22f，22w)的管状部分。管状部分可选地为大体上圆柱形的并且沿着竖直轴线(Z)大体上竖直地延伸。不排除管状部分相对于竖直的偏离，但是在大多数情况下，竖直取向有利于利用重力来分配颗粒材料。

分配头包括一个或多个开口(22o)，该一个或多个开口被配置用于分配由计量单元(25)计量的干颗粒材料。特别地，分配单元(22)可以配备有被设计用于将干颗粒材料(2p)浇注到中间包的底板(1f)上的底板分配头(22f)，或者配备有被配置用于将干颗粒材料(2p)浇注到柱塞(11)与中间包(1)的周壁(1w)之间限定的周缘间隙(111)中的壁分配头(22w)。

如图16(a)和图16(e)所示，底板分配头(22f)可以包括一个或多个开口(22o)，该一个或多个开口合起来形成长形狭缝，其长度(l)为底板(1f)的宽度的至少50％或甚至至少75％或有利地接近或等于底板(1f)的宽度的100％。底板分配头(22f)可以结合大体上圆柱形的几何形状以联接到管状部分、在中间包的底板(1f)的宽度的方向上向外张开并在其长度的方向上变薄。一个或多个开口(22o)可选地被配置用于以以下平移中的一种或多种分配颗粒材料(2p)以在底板(1f)的整个区域上形成期望厚度的颗粒材料床：

●当中间包的纵向尺寸(x1)大于其横向尺寸(y1)从而限定如图17(e)所示的正面取向(即，x1>y1)时，分配出口(25o)的一次或多次纵向平移(Δx)，或者

●当中间包(1)的纵向尺寸(x1)短于其横向尺寸(y1)从而限定如图20(e)所示的侧向取向(即，y1>x1)时，该中间包的一次或多次横向平移(Δy)，或者

●当该装置包括横向分配机构(31dy)并且当中间包的纵向尺寸(x1)短于其横向尺寸(y1)从而限定如图20(e)所示的侧向取向(即，y1>x1)时，分配出口(25o)的一次或多次横向平移(Δy)或行程。

替代性地，可能需要两次或三次行程来在底板的整个区域(1f)上沉积期望厚度的颗粒材料床。

为了使通过底板分配头(22f)浇铸的颗粒材料床平整，该底板分配头可以在开口(22o)的相对于下述方向的下游设置用作刮刀的耙平元件(22r)，该方向为分配出口(25o)相对于中间包底板(1f)的移位方向。耙平元件(22r)可以是刚性刀片或柔性刀片，其自由边缘可以是光滑的或带齿的，以形成如犁过的田地中的犁沟。

如图16(b)至图16(d)所示，壁分配头(22w)可以包括开口(22o)，该开口沿纵向轴线和横向轴线(X，Y)中的至少一者的最大尺寸不超过周缘间隙(111)的间隙宽度(g)。如图16(b)所示，开口(22o)可以与分配单元(22)的管状部分同轴，并且可选地大体上平行于竖直轴线(Z)。在图16(c)所示的有利实施例中，开口形成从分配单元(22)的管状部分的竖直轴线(Z)偏移的喷口。考虑到柱塞可能形成的阻碍，这允许在周缘间隙(111)上更容易和更准确地定位开口(22o)。通过围绕与分配单元(22)的管状部分同轴的竖直轴线(Z)旋转该分配单元或其一部分，可以容易且精确地改变喷口的取向。在替代性实施例中，如图16(d)所示，分配单元(22)的开口(22o)是可例如利用波纹管(22b)定向的。

底板(1f)、以及在较小程度上中间包(1)的周边边缘不一定是平坦的，如例如图24所示，该图示出了中间包，该中间包的底板(1f)包括位于两个大体上平坦的部段之间的台阶部。为了维持底板分配头(22f)的开口(22o)与底板(1f)处于基本恒定的距离；分配单元(22)可以包括被配置用于沿延伸方向改变其管状部分的长度的机构，该延伸方向包括与竖直轴线(Z)平行的部分。管状部分的长度可以通过例如包括伸缩式系统来改变，该伸缩式系统具有联接到分配开口(25o)的固定管状部段以及联接到分配头的移动管状部分，如图16(e)和图24所示。替代性地，移动管状部段可以经由波纹管(22b)联接到固定管状部分，如图16(d)所示。移动管状部分的移动可以由电机或机械手(26)控制，该机械手保持分配单元(22)并在其移位期间跟随它。

分配单元(22)可以通过固定夹具刚性地固定到分配开口(25o)。替代性地，分配单元可以由机械手(26)保持在联接位置，这将在下文中讨论。

如图13(a)和图13(b)所示，具有不同长度的管状部分以及具有不同分配头(22f，22w)的不同分配单元(22)可以储存在台架(23)中以备使用。

横向平移机构(31y)

横向平移机构(31y)被配置用于接纳中间包(1)并将中间包(1)沿横向轴线(Y)平移进出通道。横向平移机构(31y)可以有益于允许分配单元(22)循着周缘间隙(111)的整个周缘，但不一定如此。以最简单的形式，横向平移机构(31y)被配置用于将中间包(1)从与支撑框架分离的装载位置(Y0)横向平移到通道中、到在柱塞(11)下方并与其对齐的第二横向位置(Y2)。在一些实施例中，横向平移机构(31y)还被配置用于在将中间包平移到第二位置(Y2)之前将中间包横向平移到在分配出口(25o)下方并与其对齐的第一横向位置(Y1)。在又一些实施例中，横向平移机构(31y)可以对分配出口(25o)和周缘间隙(111)的相对移动的横向部分具有贡献。

如图15(a)所示，横向平移机构(31y)可选地包括托架(36)，该托架要么安装在轮子(33)上要么安装在轴承上，这些轮子或轴承搁置在沿横向轴线(Y)延伸的轨道(34ty)上。横向平移机构(31y)可以替代性地包括滚子或滚珠轴承、或者传送带等。托架可以被电机驱动或联接到链条或缆索系统以驱动其横向平移。为了确保中间包在托架上的可重现定位，定中心元件(35)可以固定在托架的不同位置处，并且第二定中心元件(5)可以固定到中间包的对应点。例如，对于矩形中间包，四个第二定中心元件(5)可以分布在靠近中间包(1)的四个边角的位置。可以应用确保柱塞在腔体中的可重现定位的任何其他配置。第一元件和第二元件包括公元件，该公元件在将中间包竖直平移到托架(36)上时配合到母元件中以将中间包在托架(36)上定中心并确保中间包相对于托架(36)的位置的可重复性。在图13(a)、图13(b)和图15(a)中，第一定中心元件(35)是由杆形成的公元件。它被可选地安装在悬挂系统上，从而吸收中间包的任何振动。如果柱塞可能振动，这是特别有利的。对于中间包在不同横向位置(Y0，Y1，Y2)处的准确定位，横向平移机构(31y)可以包括定位系统，该定位系统被配置成确定中间包(1)和/或平移机构的移动部分(比如托架(36))相对于与支撑框架(41x-41z)相关联的固定参考系的位置。这种定位系统可以包括各种传感器，比如安装在横向平移机构的机械驱动器中的反馈传感器，或者替代性地被配置成直接测量中间包(1)或托架(36)相对于固定参考系的位置的电磁测距传感器或超声波测距传感器。电磁测距传感器包括光学传感器，比如基于激光三角测量、飞行时间、结构光或计算机立体视觉技术的激光测距仪、激光雷达和3D相机。更广泛地说，此种传感器还可以被配置成实施机器视觉技术，以监测和自动控制横向平移机构(31y)的操作。除了被配置用于接纳中间包(1)并且将中间包(1)沿横向轴线(Y)平移进出通道外，横向平移机构(31y)还可以被配置用于独立于中间包(1)接纳柱塞(11)。横向平移机构(31y)的这种特征有利于能够将柱塞(11)沿横向轴线(Y)平移进出通道，而无需配合在中间包(1)的腔体中，使得可以对柱塞(11)执行各种维护和/或清洁操作。

升降平移机构(31z)

升降平移机构(31z)由支撑框架支撑，并且被配置用于可逆地保持柱塞(11)，并在中间包在通道中时将柱塞沿具有与竖直轴线(Z)平行的部分的方向平移进出腔体。升降平移机构(31z)的尺寸被确定成支撑柱塞(11)的重量并将其保持在高于中间包的高度(z1)的顶部竖直位置(Z0)处，直到将其插入中间包(1)的腔体中。它还被配置成在工作衬(2s)凝固时从腔体中移除柱塞。

升降平移机构(31z)设置有夹持元件，这些夹持元件被配置用于夹持柱塞(11)的把持元件(16)以竖直平移柱塞并将柱塞保持在顶部竖直位置(Z0)处。在其中当柱塞定位在腔体中时中间包被横向平移的实施例中，夹持元件还被配置用于当柱塞搁置在覆盖中间包的底板(1f)的干颗粒材料(2p)上时释放把持元件(16)。

适合用于执行上述任务的任何升降平移机构(31z)都适合用于本实用新型的实施例。此外，各种传感器(比如安装在升降平移机构(31z)的机械驱动器中的反馈传感器，或替代性地测距传感器)可以被配置成确定由升降平移机构(31z)平移的柱塞(11)的竖直位置。

纵向平移机构(31x)

纵向平移机构(31x)被配置用于保持分配出口(25o)并沿纵向轴线(X)在大于或等于中间包(1)的纵向尺寸(x1)的距离上平移该分配出口，其中分配出口(25o)位于中间包(1)的高度(z1)上方。纵向平移机构(31x)独立于横向平移机构和升降平移机构(31y，31z)。纵向平移机构(31x)可以包括以下系统之一。在所有情况下，罐都沿竖直轴线(Z)被维持在中间包上方，以利用重力来帮助分配。

●罐(21)安装在轴承或轮子(33)上，这些轴承或轮子在沿纵向轴线(X)延伸的轨道(34x)上滚动，如图1至图13、图14(a)至图14(c)、图17至图20和图24所示，或者

●可变长度管状部分(比如伸缩式管状部分)沿纵向轴线(X)在罐出口(21o)与分配出口(25o)之间延伸。因为中间包的长度与宽度的长宽比(L/W)大于2(L/W>2)，一般大于3甚至4或5，因此当中间包的纵向尺寸(x1)短于横向尺寸(y1)(即，x1＝宽度<y1＝长度)时，该实施例是有利的。该实施例在图21和图22展示，或者

●分配出口(25o)和罐出口(21o)在平面(X，Y)上错开，并且分配出口可以围绕有利地穿过罐出口(21o)的竖直轴线(Z)旋转，如图23所示。至于可变长度管状部分，当中间包的纵向尺寸(x1)短于横向尺寸(y1)(即，x1＝宽度<y1＝长度)时，该实施例是有利的，或者

●三个上述系统中的两个或三个的组合，如图25所示。

当中间包呈现正面取向时(其中，纵向尺寸(x1)是中间包的长度，并且横向尺寸(y1)是中间包的宽度，x1>y1，如图17至图19所示)，纵向平移机构(31x)可选地包括基于在沿着纵向轴线(X)延伸的轨道(34x)上滚动的轴承或轮子(33)的系统。

当中间包呈现侧向取向时(其中，纵向尺寸(x1)是中间包的宽度，并且横向尺寸(y1)是中间包的长度，y1>x1，如图20至图22所示)，纵向平移机构(31x)可选地包括基于伸缩式管状部分或旋转管状部分或这两者的组合的系统。

对于分配出口(25o)沿中间包(1)的纵向方向的准确定位，纵向平移机构(31x)可以包括定位系统，该定位系统被配置成确定分配出口(25o)沿纵向轴线(X)相对于与中间包(1)或支撑框架(41x-41z)相关联的参考系的位置。这种定位系统可以包括各种传感器，比如安装在纵向平移机构(31x)的机械驱动器中的反馈传感器，或者替代性地被配置成直接测量分配出口(25o)相对于与中间包(1)或支撑框架(41x-41z)相关联的参考系的位置的电磁测距传感器或超声波测距传感器。电磁测距传感器包括光学传感器，比如基于激光三角测量、飞行时间、结构光或计算机立体视觉技术的激光测距仪、激光雷达和3D相机。更广泛地说，此种传感器还可以被配置成实施机器视觉技术，以监测和自动控制纵向平移机构(31x)的操作。

分配横向平移机构(31dy)

该装置可以包括分配横向平移机构(31dy)，该分配横向平移机构被配置用于沿横向方向(Y)在至少等于中间包(1)的横向尺寸(y1)的距离上平移(Δy)分配出口(25o)。分配横向平移机构(31dy)不是必需的，但是可以用于限制中间包(1)的横向平移，该中间包由于其重量比联接到罐(21)的分配开口(25o)更难平移。

至于纵向平移机构(31x)，分配横向平移机构(31dy)可以包括以下系统之一，

●罐(21)安装在轴承或轮子(33)上，这些轴承或轮子在沿横向轴线(Y)延伸的轨道(34dy)上滚动，如图22和图23所示，或者

●可变长度(例如，伸缩式)管状部分沿横向轴线(Y)在罐出口(21o)与分配出口(25o)之间延伸。当中间包的横向尺寸(y1)短于纵向尺寸(y1)，其中x1>y1(即，y1＝宽度且x1＝长度)时，该实施例是有利的。该实施例在图18中展示，或者

●分配出口(25o)和罐出口(21o)在平面(X，Y)上偏移，并且分配出口可以围绕有利地穿过罐出口(21o)的竖直轴线(Z)旋转，如图19所示。至于可变长度(例如，伸缩式)管状部分，当中间包的横向尺寸(y1)短于纵向尺寸(x1)，其中x1>y1(即，y1＝宽度且x1＝长度)时，该实施例是有利的，或者

●三个上述系统中的两个或三个的组合，如图25所示。

为了简化该装置的设计，有利的是，对于纵向平移机构和分配横向平移机构(31x，31dy)这两者，避免将罐(21)安装在于轨道上滚动的轴承或轮子(33)上。基于在轨道上滚动的轴承或轮子(33)的系统具有比伸缩式管状部分或旋转管状部分中的任一者更大的跨度。为此，如果该装置包括分配横向平移机构(31dy)，则有利的是，轨道(34x，34dy)沿着中间包的长度的方向设置，即对于纵向平移机构(31x)(如果纵向尺寸(x1)是中间包的长度，其中x1>y1)沿着纵向轴线(X)设置，并且相反地，对于分配横向平移机构(31dy)(如果横向尺寸(y1)是中间包的长度，其中y1>x1)沿着横向纵线(Y)设置。

可变长度(例如，伸缩式)管状部分或旋转管状部分可选地适应于跨越中间包(1)的宽度。总而言之，如果该装置包括分配横向平移机构(31dy)，则有利的配置如下，

●如果x1>y1(＝正面取向)，则如图17至图19所示，

○纵向平移机构(31x)包括基于在与纵向轴线(X)平行的轨道(34x)上滚动的轴承或轮子(33)的系统，用于在中间包(1)的长度上纵向地平移罐(21)和分配开口(25o)，以及

○分配横向平移机构(31dy)包括基于可变长度(例如，伸缩式)管状部分和/或旋转管状部分的系统，用于在中间包的宽度上横向地平移分配开口。

●如果y1>x1(＝侧向取向)，则如图22和图23所示，

○纵向平移机构(31x)包括基于可变长度(例如，伸缩式)管状部分和/或旋转管状部分的系统，用于在中间包的宽度上横向地平移分配开口，以及

○分配横向平移机构(31dy)包括基于在与横向轴线(Y)平行的轨道(34dy)上滚动的轴承或轮子(33)的系统，用于在中间包(1)的长度上横向地平移罐(21)和分配开口(25o)。

对于分配出口(25o)沿中间包的横向方向的准确定位，分配横向平移机构(31dy)可以包括定位系统，该定位系统被配置成确定分配出口(25o)沿横向轴线(Y)相对于与中间包(1)或支撑框架(41x-41z)相关联的参考系的位置。这种定位系统可以包括各种传感器，比如安装在分配横向平移机构(31dy)的机械驱动器中的反馈传感器，或者替代性地被配置成直接测量分配出口(25o)相对于与中间包(1)或支撑框架(41x-41z)相关联的参考系的位置的电磁测距传感器或超声波测距传感器。电磁测距传感器包括光学传感器，比如基于激光三角测量、飞行时间、结构光或计算机立体视觉技术的激光测距仪、激光雷达和3D相机。更广泛地说，此种传感器还可以被配置成实施机器视觉技术，以监测和自动控制分配横向平移机构(31dy)的操作。

机械手(26)

如图13所示，该装置可以包括机械手(26)，该机械手用于使中间包加衬操作完全自动化。机械手(26)可以被配置用于将分配单元(22)联接到分配出口(25o)和与分配出口脱离联接。该装置可以包括台架(23)，该台架存储具有不同长度的管状部分和/或具有不同的分配头(22f，22w)的至少两个不同类型的分配单元(22)。机械手可选地被配置用于选择一个或多个分配单元(22)中的一个分配单元并将其从台架(23)中移除，以及被配置用于在将分配单元(22)与分配出口(25o)脱离联接之后将该分配单元(22)储存到台架(23)中。

如图13(a)所示，在有利的实施例中，机械手(26)安装在被配置用于平移机械手(26)的机械手平移机构上。机械手平移机构可选地由支撑框架(41x-41z)支撑，并且进一步可选地安装在轨道上。机械手(26)平移可选地与分配开口(25o)和联接到分配开口的分配单元(22)的移动同步。这样，机械手(26)可以在分配出口(25o)的任何运动期间将分配单元(22)保持在与分配出口(25o)的联接位置。在纵向平移机构或分配横向平移机构(31x，31dy)包括轨道的情况下，机械手可以与罐(21)安装在相同的轨道(34x，34dy)上。有利地，可以实施防止机械手(26)与任何平移机构(31x，31dy)之间的碰撞的安全系统。这种安全系统可以例如使用测距仪来测量机械手上的一些参考点与平移机构上的一些参考点之间的距离，并且在该距离降到阈值以下的情况下触发有故障的平移机构的紧急停止。为了执行其各种任务，机械手可以由机器视觉系统辅助。这种机器视觉系统可以基于不同种类的传感器收集的数据，这些传感器比如以下项中的一项或多项：2D相机、3D相机、激光雷达、激光测距仪、超声波测距仪。

当使用具有长管状部分和底板分配头(22f)(底板分配头的开口(22o)可选地保持靠近底板(1f)的表面)的分配单元(22)时，在分配出口(25o)藉由机械手(26)移动时将分配单元(22)保持在与分配出口的联接位置是特别有利的，因为在分配单元(22)与分配开口(25o)的联接水平处传递的力随着分配单元(22)的长度的增加而增加。

机械手(26)也可以用于增加分配单元的管状部分(包括如图16(d)和图16(e)所示的伸缩式管状部分或波纹管)的长度，或用于定向如图16(c)或图16(d)所示的分配头的开口(22o)。

用于在中间包(1)中形成工作衬(2S)的方法

本实用新型的实施例还涉及一种用于将工作衬(2s)形成在中间包(1)中的腔体的表面上的方法，该中间包具有沿纵向轴线(X)测量的纵向尺寸(x1)、沿竖直轴线(Z)测量的高度(z1)、以及沿横向轴线(Y)测量的横向尺寸(y1)并且包括限定腔体的底板(1f)和周壁(1w)，其中有利地X⊥Y⊥Z。该方法包括以图1至图12所示的以下步骤提供如上所述的装置，如下。

用根据图17的实施例对图1-12进行解说、其中x1>y1、图17的实施例限定了正面取向。纵向平移机构(31x)包括安装在罐(21)上、在沿纵向方向(X)延伸的轨道(34x)上滚动的轴承或轮子(33)。该装置不包括分配横向平移机构(31dy)。很明显，下面限定的和图1至图12中所示的步骤可以很容易地由本领域技术人员应用到图17至图23中所示和表1中列出的任何一个装置配置中。

首先，设置装置以准备涂覆操作。首先用一定量的干颗粒材料(2p)形式的涂覆组合物填充罐(21)，分配出口(25o)位于沿纵向轴线的第一位置(X1)处。涂覆组合物的量有利地足以完全填充底板间隙和周缘间隙(111)以避免不得不中断方法来再填充空的罐(21)。

将柱塞(11)装载到升降平移机构(31z)上并将其沿包括与竖直轴线(Z)平行的部分的方向平移(Δz)到高于中间包的高度(z1)的顶部竖直位置(Z0)。

如图1(a)和图1(b)所示，将中间包(1)装载到横向平移机构(31y)上并将其沿横向轴线(Y)平移(Δy)到在分配出口(25o)下方并与分配出口对齐的第一横向位置(Y1)。

将分配单元(22)联接到分配出口(25o)。可选地选择底板分配头(22f)。联接可以由操作员手动执行，但也可选地由机械手(26)自动执行。装置现在准备好开始涂覆操作。

现在可以计量涂覆组合物以便以受控流量将其供给到分配出口(25o)，以分配颗粒材料从而在腔体的底板(1f)的表面上形成颗粒材料(2p)床。根据装置配置，可以通过以下动作中的任一个执行该操作。

●在如图2和图3所示的配置中，沿纵向轴线(X)纵向地平移(Δx)分配出口(25o)，或者

●在如图20和图21所示的配置中，沿横向轴线(Y)横向地平移(Δy)中间包(1)，或者

●在如图22和图23所示的配置中，沿横向轴线(Y)横向地平移(Δy)分配出口(25o)。

底板分配头(22f)可选地被配置用于以一次或多次平移、优选地以分配单元(22)相对于中间包的底板(1f)的单次平移在底板(1f)上形成预定厚度的颗粒材料床。替代性地，可能需要不止一次的行程来达到期望的床厚度。颗粒床的表面可选地尽可能光滑。为此，底板分配头(22f)可以设置有如图16(a)所示的耙平元件(22r)。在中间包的底板(1f)不平坦并且包括台阶部的情况下，可以使用具有伸缩式管状部分或波纹管配合的管状部分的分配单元(22)来在开口(22o)的平移期间维持该开口与底板表面之间的基本恒定的距离。

如图4(b)所示，可以沿横向轴线(Y)将中间包(1)横向平移(Δy)到通道中、到在柱塞(11)下方并与其对齐的第二横向位置(Y2)。如图4所示，因此可以沿着升降方向将柱塞(11)平移(Δz)到底部位置(Z1)进入腔体，该升降方向包括与竖直轴线(Z)平行的部分，直到柱塞搁置在颗粒材料床上并与中间包(1)的周壁形成周缘间隙。在有利的实施例中，柱塞(11)被配置用于振动以使颗粒床的表面平滑并确保颗粒床与柱塞下表面之间的连续接触。准确地控制柱塞(11)在腔体中的位置，以确保周缘间隙(111)具有所需的间隙宽度(g)。为此，可选地提供如上文参考图15(a)至图15(d)所述的对齐系统(4，14)。

如图5所示，将分配单元(22)的开口(22o)与周缘间隙的位置对齐。分配单元(22)可选地与用于在中间包的底板(1f)上形成颗粒床的分配单元不同。分配单元可选地短于之前的分配单元(22)并且配备有如上所述的壁分配头(22w)，该壁分配头具有被配置用于将颗粒材料浇铸到间隙(111)中的开口(22o)。

如图6至图9所示，计量涂覆组合物以便以受控流量将其供给到分配出口(25o)以分配颗粒材料。沿着周缘间隙(111)的整个周缘驱动分配单元(22)的开口(22o)以用颗粒材料(2p)填充周缘间隙。该操作需要以下的同步组合

●分配出口(25o)沿纵向轴线(X)的纵向平移(Δx)，以及

●中间包(1)或分配出口(25o)沿横向轴线(Y)的横向平移(Δy)。

如图7、图9和图17至图20所示，可以通过沿着轨道(34x)驱动安装在轴承或轮子(33)上的罐(21)通过沿纵向轴线(X)纵向地平移分配出口(25o)来填充周缘间隙(111)的沿纵向轴线(X)延伸的纵向部分。在这些实施例中，纵向尺寸(x1)可选地但不一定大于横向尺寸(y1)。替代性地，周缘间隙(111)的纵向部分可以跨越将罐出口(21o)与分配出口(25o)分开的管状部分的可变长度(例如，伸缩式)部分，如图21和图22所示。当纵向尺寸(x1)小于横向尺寸(y1)时，该实施例是有利的。取而代之或共存地，分配出口(25o)可以围绕穿过罐出口(21o)的竖直轴线(Z)旋转，如图23和图25所示。

可以通过沿着轨道(34ty)驱动安装在轴承或轮子(33)上的中间包(1)通过沿横向轴线(Y)横向地平移中间包来填充周缘间隙(111)的沿横向轴线(Y)延伸的横向部分，如图6、图8、图17、图20和图21所示。

替代性地，该装置可以包括分配横向平移机构(31dy)。在这种情况下，可以通过沿着轨道(34dy)驱动安装在轴承或轮子(33)上的罐(21)通过沿横向轴线(Y)横向地平移分配出口(25o)来填充周缘间隙(111)的横向部分。在该实施例中，如图22和图23所示，纵向尺寸(x1)可选地小于横向尺寸(y1)。在纵向尺寸(x1)大于横向尺寸(y1)的情况下，可以如图18所示通过藉由伸缩式管状部分移动分配出口(25o)和/或如图19和图25所示通过使分配开口围绕竖直轴线(Z)旋转来填充周缘间隙(111)的横向部分。

允许如此填充在柱塞(11)与中间包的底板(1f)和周壁(1w)之间的底板间隙和周缘间隙(111)的涂覆组合物固化以形成工作衬(2s)。在冷凝固组合物的情况下，不需要特别的动作来固化衬里。在热凝固组合物的情况下，向系统提供热。例如，柱塞(11)可以设置有加热元件(11h)。

可以将中间包(1)沿横向轴线(Y)横向地平移(Δy)到第二位置(Y2)。如图11所示，当工作衬(2s)为固体时，将柱塞(11)联接到升降平移机构(31z)并沿升降方向提升至顶部位置(Z0)，以将柱塞从腔体移除。为利于将柱塞从腔体中取出及减少柱塞到工作衬(2s)的粘附，可以对柱塞进行振动。如图12(a)、图12(b)和图15(a)所示，中间包现在设置有工作衬(2s)。

装置配置

图17至图23展示了本实用新型的多个有利实施例。表1概括了表征每个实施例的主要特征。为了简明起见，在图17至图23中展示了矩形的中间包，其中四个边角编号为C1至C4。图17(a)和图17(b)至图23(a)和图23(b)示出了分配开口(25o)位于边角C1上方，图17(c)和图17(d)至图23(c)和图23(d)表示分配出口(25o)位于对角相对的边角(C3)上方。从边角(C1)通往边角(C3)需要分配出口(25o)沿纵向轴线(X)从边角(C1)到边角(C2)的纵向平移，以及沿横向轴线(Y)从边角(C2)到边角(C3)的横向平移。从边角(C3)去往边角(C1)需要分配出口(25o)沿纵向轴线(X)从边角(C3)到边角(C4)的纵向平移，以及沿横向轴线(Y)从边角(C4)回到边角(C1)的横向平移。相反轨迹(C1-C4-C3，然后C3-C2-C1)当然也是可能的。因此，分配出口(25o)位于边角(C1)和边角(C3)上方的两组图针对图17至图23的每个实施例展示了围绕周缘间隙(111)的整个周缘驱动分配出口(25o)所需的平移机构。

因为中间包的长度与宽度的长宽比(L/W)大于2，并且可以大于3、4或甚至5，所以中间包(1)相对于装置的取向很重要。可以看出，可以通过中间包(1)的90°的旋转来改变中间包的取向，这取决于：

●中间包的长度被定位成平行于纵向轴线(X)，并且宽度平行于横向轴线(Y)，使得纵向尺寸(x1)对应于中间包(1)的长度，并且横向尺寸(y1)对应于其宽度，即x1>y1，如表1的实施例1至实施例3，如图17至图19所示；此取向在本文中称为“正面取向”，或者

●中间包的长度被定位成平行于横向轴线(Y)，并且宽度平行于纵向轴线(X)，使得纵向尺寸(x1)对应于中间包(1)的宽度，并且横向尺寸(y1)对应于其长度，即y1>x1，如表1的实施例4至实施例7，如图20至图23所示；此取向在本文中称为“侧向取向”。

如上文所述，纵向平移机构可以基于：

●安装在于轨道(34x)上滚动的轴承或轮子(33)上的罐(21)；该实施例在如图17至图19(＝表1中的实施例#1至实施例#3)所示x1>y1(＝正面取向)时是有利的，但也可以用于如图20(＝表1中的实施例#4)所示的其他取向(即，y1>x1)，

●罐出口(21o)与分配出口(25o)之间的可变长度(例如，伸缩式)管状部分；该实施例在如图21和图22(＝表1中的实施例#5和实施例#6)所示y1>x1(＝侧向取向)时是有利的，或者

●分配出口(25o)围绕罐出口(21o)的旋转；该实施例在如图23(＝表1中的实施例#7)所示y1>x1(＝侧向取向)时是有利的。

横向平移机构(31y)基于将中间包(1)装载在于轨道(34ty)上滚动的轮子(33)或轴承上。横向平移机构(31y)可以用于驱动中间包与分配单元之间沿着周缘间隙(111)的横向部分的相对运动，如图17、图20和图21(＝表1中的实施例#1、实施例#4和实施例#5)所示。在这种情况下，分配横向平移机构(31dy)不是必需的。

替代性地，横向平移机构(31y)可以仅用于在将柱塞(11)插入腔体中之前将中间包驱动到柱塞下方并且可能用于将中间包与分配出口(25o)对齐。分配单元(22)与中间包沿横向方向的相对运动然后由分配横向平移机构(31dy)来得以确保，如图18、图19、图22和图23(＝表1中的实施例2、实施例3、实施例6和实施例7)所示。

表1：本实用新型的装置的各种实施例

仅在横向平移机构(31y)仅用于将中间包驱动到柱塞下方以用于柱塞插入中间包腔体中的情况下，分配横向平移机构(31dy)是必需的。类似于上文所述的纵向平移机构(31x)，分配横向平移机构(31dy)用于驱动分配单元(22)和中间包(1)沿横向方向的相对移动，而不平移中间包(1)。分配横向平移机构可以基于：

●安装在于轨道(34dy)上滚动的轴承或轮子(33)上的罐(21)；该实施例在如图21和图22(＝表1中的实施例#6和实施例#7)所示y1>x1(＝侧向取向)时是有利的，

●罐出口(21o)与分配出口(25o)之间的可变长度(例如，伸缩式)管状部分；该实施例在如图18(＝表1中的实施例#2)所示x1>y1(＝正面取向)时是有利的，或者

●分配出口(25o)围绕罐出口(21o)的旋转；该实施例在如图19(＝表1中的实施例#3)所示x1>y1(＝正面取向)时是有利的。

分配出口(25o)围绕罐出口(21o)的旋转实际上使分配出口(25o)沿纵向轴线和横向轴线(X，Y)这两者平移。在上文中，分配出口(25o)围绕罐出口(21o)的旋转被指派给纵向平移机构或分配横向平移机构(31x，31dy)，这取决于旋转是用于促成分配单元和中间包沿着周缘间隙(111)的纵向部分还是横向部分的相对运动。例如，图23(e)示出了分配出口(25o)的旋转用于循着周缘间隙(111)的纵向部分，因此被视为形成纵向平移机构(31x)的一部分。相比之下，图19(e)示出了分配出口(25o)的旋转用于循着周缘间隙(111)的横向部分。因此，分配出口的旋转被视为形成分配横向平移机构(31dy)的一部分。平移机构的其他组合是可能的。例如，可变长度(例如，伸缩式)管状部分的旋转可以如图25所示被组合。

本实用新型的实施例的装置是有利的，因为

●它允许中间包的加衬操作的完全自动化，

●它可以通过相应地简单编程分配单元相对于中间包的纵向平移和横向平移的同步来用于具有多种几何形状的不同中间包，

●该装置的占用空间是最小的。

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Claims (14)

1.一种用于施加干颗粒材料(2p)形式的内衬组合物的装置，所述装置用于在3D空间参考系XYZ中施加所述内衬组合物以在中间包(1)的腔体的表面上形成工作衬(2s)，其中，X是纵向轴线，Y是横向轴线，所述纵向轴线X和所述横向轴线Y为不平行的共面轴线并且限定水平面XY，并且Z是垂直于所述水平面XY的竖直轴线，其中，所述中间包具有沿所述纵向轴线(X)测量的纵向尺寸(x1)、沿所述竖直轴线(Z)测量的高度(z1)和沿所述横向轴线(Y)测量的横向尺寸(y1)并且包括限定所述腔体的底板(1f)和周壁(1w)，并且其中，所述装置包括：

支撑框架(41x-41z)，所述支撑框架限定通道，所述通道具有沿所述纵向轴线(X)测量的大于所述中间包的纵向尺寸(x1)的宽度和比所述中间包的高度(z1)大的高度，

罐(21)，所述罐被配置用于储存一定量的所述干颗粒材料(2p)并且包括联接到计量单元(25)的罐出口(21o)，所述计量单元被配置用于计量限定量的干颗粒材料(2p)并将所述限定量的干颗粒材料输送到分配出口(25o)，

一个或多个分配单元(22)，所述一个或多个分配单元配备有分配头(22f，22w)并且被配置用于可逆地联接到所述分配出口(25o)，并且包括一个或多个开口(22o)，所述一个或多个开口被配置用于分配由所述计量单元计量的干颗粒材料，

柱塞(11)，所述柱塞被配置用于配合在所述腔体中，其中所述柱塞(11)与底板(1f)之间的底板间隙、以及所述柱塞(11)与所述中间包的周壁(1w)之间的间隙宽度(g)的周缘间隙(111)对应于所述工作衬(2s)的期望厚度，

纵向平移机构(31x)，所述纵向平移机构被配置用于保持所述分配出口(25o)并沿所述纵向轴线(X)在大于或等于所述中间包(1)的纵向尺寸(x1)的距离上平移所述分配出口，其中所述分配出口(25o)位于所述中间包(1)的高度(z1)上方，

横向平移机构(31y)，所述横向平移机构被配置用于接纳所述中间包(1)并将所述中间包(1)沿所述横向轴线(Y)平移进出所述通道，以及

升降平移机构(31z)，所述升降平移机构由所述支撑框架支撑并且被配置用于可逆地保持所述柱塞(11)并在所述中间包位于所述通道中时将所述柱塞(11)沿具有与所述竖直轴线(Z)平行的部分的方向平移进出所述腔体。

2.根据权利要求1所述的装置，包括控制器，所述控制器被配置用于控制和同步以下一者或多者：

所述计量单元(25)，

所述纵向平移机构(31x)对所述分配出口(25o)的纵向平移，

所述横向平移机构(31y)对所述中间包(1)的横向平移，以及

所述升降平移机构(31z)对所述柱塞(11)的升降平移，

以便在所述柱塞在所述腔体中时一方面填充所述柱塞(11)与底板(1f)之间的所述底板间隙，另一方面填充所述柱塞(11)与所述中间包的周壁(1w)之间的所述周缘间隙(111)。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述计量单元(25)包括阿基米德螺杆(25s)，所述阿基米德螺杆包括联接到所述罐出口(21o)的入口和作为所述分配出口(25o)的出口，并且其中，所述纵向平移机构(31x)被配置用于将所述罐(21)和所述计量单元(25)与所述分配出口(25o)一起移动。

4.根据权利要求1所述的装置，包括台架(23)，所述台架储存一个或多个分配单元，所述一个或多个分配单元配备有不同的分配头(22f，22w)。

5.根据权利要求4所述的装置，包括横向分配机构(31dy)，所述横向分配机构被配置用于沿横向方向在至少等于所述中间包(1)的横向尺寸(y1)的距离上平移(Δy)所述分配出口。

6.根据权利要求5所述的装置，包括底板分配头(22f)，所述底板分配头包括一个或多个开口(22o)，所述一个或多个开口合起来形成长度(l)为所述底板(1f)的宽度的至少50％的长形狭缝，并且被配置用于以以下一种或多种平移来分配所述干颗粒材料(2p)以在所述底板(1f)的整个区域上形成颗粒材料床，

当所述中间包的纵向尺寸(x1)大于所述中间包的横向尺寸(y1)时，所述分配出口(25o)的一次或多次纵向平移(Δx)，或者

当所述中间包(1)的纵向尺寸(x1)短于所述中间包的横向尺寸(y1)时，所述中间包的一次或多次横向平移(Δy)，或者

当所述装置包括所述横向分配机构(31dy)并且当所述中间包的纵向尺寸(x1)短于所述中间包的横向尺寸(y1)时，所述分配出口(25o)的一次或多次横向平移(Δy)。

7.根据权利要求4所述的装置，包括壁分配头(22w)，所述壁分配头包括开口(22o)，所述开口沿所述纵向轴线(X)和所述横向轴线(Y)中的至少一者的最大尺寸不超过所述周缘间隙(111)的间隙宽度(g)，并且其中，所述开口(22o)是可定向的。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述分配单元(22)包括管状部分，所述管状部分的长度能够沿延伸方向改变，所述延伸方向包括与所述竖直轴线(Z)平行的部分。

9.根据权利要求1所述的装置，包括机械手(26)，所述机械手被配置用于将所述分配单元(22)联接到所述分配出口(25o)以及与所述分配出口脱离联接，并且被配置用于选择一个或多个分配单元(22)中的一个分配单元并将所述分配单元从台架(23)移除，以及被配置用于在将分配单元(22)与所述分配出口(25o)脱离联接之后将所述分配单元储存到所述台架(23)中。

10.根据前述权利要求9所述的装置，其中，所述机械手(26)安装在机械手平移机构上，所述机械手平移机构被配置用于沿纵向方向或横向方向平移所述机械手(26)，并且其中，所述机械手(26)的平移与所述分配出口(25o)的平移(Δx，Δy)同步，并且所述机械手被配置用于在所述分配出口(25o)的平移(Δx，Δy)期间搬运和保持联接到所述分配出口(25o)的所述分配单元(22)。

11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述分配出口(25o)的纵向平移机构(Δx)包括管状部分，所述管状部分的长度能够沿与所述纵向轴线(X)平行的部分变化，从而允许所述分配出口(25o)在至少等于所述中间包的纵向尺寸(x1)的距离上的纵向平移，所述中间包的纵向尺寸在此是所述中间包的宽度、短于所述横向尺寸(y1)(即，x1<y1)。

12.根据权利要求1所述的装置，包括对齐系统(4，14)，所述对齐系统确保所述柱塞配合在所述腔体中，留下限定间隙宽度(g)的所述周缘间隙(111)，其中，所述对齐系统(4，14)包括一个或多个对齐单元，所述一个或多个对齐单元各自包括固定到所述柱塞的第一元件和固定到所述中间包的第二元件，其中，所述第一元件和所述第二元件包括公元件，所述公元件在将所述柱塞竖直平移到所述腔体中时配合到母元件中。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述柱塞(11)包括加热元件(11h)，用于加速所述干颗粒材料(2p)的固化以形成所述工作衬(2s)。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述横向平移机构(31y)包括沿所述横向轴线(Y)延伸的两个轨道(34ty)和安装在轴承或轮子(33)上的托架(36)，所述轴承或轮子被配置用于在所述轨道上滚动，所述托架用于接纳所述中间包(1)，其中，第一定中心元件(35)固定到所述托架并且第二定中心元件(5)固定到所述中间包，其中，所述第一定中心元件和所述第二定中心元件包括公元件，所述公元件在将所述中间包竖直平移到所述托架(36)上时配合到母元件中以确保所述中间包相对于所述托架(36)的位置的可重复性。