一种3D打印速干纤维混凝土搅拌振动耦合挤出装置与方法与流程

一种3d打印速干纤维混凝土搅拌振动耦合挤出装置与方法
技术领域
1.本发明涉及3d打印领域，具体是一种3d打印速干纤维混凝土搅拌振动耦合挤出装置与方法。


背景技术：

2.3d打印，又称增材制造技术，如今在智能建造领域大放异彩，有很多技术已投入实际应用当中。然而，传统水泥材料具有凝结缓慢，触变性差等缺点，为了将混凝土与增材制造技术相结合，对混凝土材料的改性是必要的。因此，众多学者将研究重点放在如何增强3d打印用混凝土浆体力学性能，触变性以及层间接触面融合程度方面的研究，纤维速干混凝土因其良好的触变性和韧性被认为是一种对于改进3d打印混凝土建筑构件的优良材料。然而，纤维速干混凝土以传统的混凝土泵送方式、挤出方式进行作业却会遇到诸多困难与挑战，其中最关键的问题是泵送管道运输过程中混凝土流动性丢失以及纤维在挤出头处的堵塞问题。因此，对送料装置和挤出装置的改进对解决工程中遇到的问题有很重要的意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了提供3d打印速干纤维混凝土搅拌振动耦合挤出装置与方法，利用该装置能够减少浆体堵塞现象的发生，且降低设备送料成本。
4.为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种用于挤出3d打印速干混凝土的装置，由干料室、液体室、干料释放器、搅拌桶、总支架、挤出头组成。
6.所述干料室由干料搅拌电机、干料搅拌桨、干料罐、出料口、干料振动片、固定片组成，固定片通过铆接的方式将干料室固定在搅拌桶上，干料搅拌电机驱动干料搅拌桨在干料罐内对干料进行预拌，干料从干料罐中流出进入出料口，在干料振动片的振动下，干料匀速的向搅拌桶流去。
7.所述液体室由储液罐、流量阀和插入管组成，三者之间密封连接，其中流量阀可精确控制液体释放量和释放速率，插入管将流量阀释放的液体导入到注液口中。
8.所述干料释放器设有升降电机和金属滑片，当装置需要干料投放时，升降电机抬升金属滑片使干料可从出料口进入进料槽；当装置需要停止干料投放时，升降电机下降金属滑片使滑片封堵出料口。
9.所述搅拌桶固定在固定座上，设有浆体搅拌电机、搅拌室、注液口、进料槽、浆体搅拌桨，所述浆体搅拌电机驱动浆体搅拌桨对注液口和进料槽投放的干料和液体进行充分搅拌，搅拌好的浆体可流入软管中。
10.所述总支架对装置各部件起到支撑固定的作用，设有固定座、干料震动转子、总驱动电机、干料震动缓冲座、第一传动轴、管箍、挤出头缓冲座、第二传动轴、挤出头震动转子，所述总驱动电机可通过第一传动轴带动干料震动转子进行旋转从而对干料振动片施加高频振动，可通过第二传动轴所述带动挤出头震动转子进行旋转从而对挤出头振动片施加高
频振动，干料震动缓冲座与挤出头缓冲座固定在总支架上，对出料口和涂布器的待机余震进行消除。
11.所述挤出头设有软管、蠕动泵和涂布器，浆体从软管中向下流动，蠕动泵可控制浆体流速以及在待机时起到截断浆体的作用，软管和涂布器通过管箍密封连接，管箍铰接在固定座上，涂布器底面与工作面贴合，实现浆体的均匀涂布，其上设置有挤出头振动片，提高浆体的流动性。
12.一种3d打印速干纤维混凝土搅拌振动耦合挤出的方法，包括以下步骤：
13.第一步，将纤维、水泥粉、沙子、纳米黏土按设定比例投入干料室，速凝剂、水按设定比例加入液体室，启动干料搅拌电机对干料进行预搅拌。
14.第二步，升起金属滑片，打开总驱动电机带动干料震动转子使出料口匀速出料，同时流量阀按设定流量与流速将溶液注入注液口中。
15.第三步，开启浆体搅拌电机，对混合料进行搅拌，混凝土浆体流入软管中。
16.第四步，总驱动电机带动蠕动泵挤压软管将浆体向下挤压进入涂布器，同时总驱动电机带动挤出头震动转子对挤涂布器施加高频振动,使浆体均匀流动至工作面。
17.本发明的有益效果：
18.通过对干料出料口和涂布器的高频振动，本发明可有效提高纤维速干混凝土的流动性以及涂布均匀性。采用干料、浆体双重搅拌的方式，大幅度缩短混凝土浆体在挤出前需要的运送时间，保证混凝土不发生结块现象，纤维在浆体中可均匀排布，采用蠕动泵对混凝土浆体进行流量控制，使涂布头可实现精准匀速涂布，提升3d打印混凝土构件的成型质量。
附图说明
19.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
20.图1是本发明总装置主视图；
21.图2是本发明干料室结构示意图；
22.图3是本发明液体室结构示意图；
23.图4是本发明干料释放器结构示意图；
24.图5是本发明搅拌桶结构示意图；
25.图6是本发明总支架结构示意图；
26.图7是本发明挤出头结构示意图；
27.图中标号说明：1-干料室，2-液体室，3-干料释放器，4-搅拌桶，5-总支架，6-挤出头。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例：
30.如图1是一种用于挤出3d打印速干混凝土的装置，由干料室(1)、液体室(2)、干料
释放器(3)、搅拌桶(4)、总支架(5)、挤出头(6)组成；
31.干料室(1)由干料搅拌电机(11)、干料搅拌桨(12)、干料罐(13)、出料口(14)、干料振动片(15)、固定片(16)组成，固定片(16)通过铆接的方式将干料室(1)固定在搅拌桶(4)上，干料搅拌电机(11)驱动干料搅拌桨(12)在干料罐(13)内对干料进行预拌，干料从干料罐(13)中流出进入出料口(14)，在干料振动片(15)的振动下，干料匀速的向搅拌桶(4)流去；
32.液体室(2)由储液罐(21)、流量阀(22)和插入管(23)组成，三者之间密封连接，其中流量阀可精确控制液体释放量和释放速率，插入管(23)将流量阀(22)释放的液体导入到注液口(43)中；
33.干料释放器(3)设有升降电机(31)和金属滑片(32)，当装置需要干料投放时，升降电机(31)抬升金属滑片(32)使干料可从出料口(14)进入进料槽(44)；当装置需要停止干料投放时，升降电机(31)下降金属滑片(32)使滑片封堵出料口(14)；
34.搅拌桶(4)固定在固定座(51)上，设有浆体搅拌电机(41)、搅拌室(42)、注液口(43)、进料槽(44)、浆体搅拌桨(45)，所述浆体搅拌电机(41)驱动浆体搅拌桨(45)对注液口(43)和进料槽(44)投放的干料和液体进行充分搅拌，搅拌好的浆体可流入软管(61)中；
35.总支架(5)对装置各部件起到支撑固定的作用，设有固定座(51)、干料震动转子(52)、总驱动电机(53)、干料震动缓冲座(54)、第一传动轴(55)、管箍(56)、挤出头缓冲座(57)、第二传动轴(58)、挤出头震动转子(59)，所述总驱动电机(53)可通过第一传动轴(55)带动干料震动转子(52)进行旋转从而对干料振动片(15)施加高频振动，可通过第二传动轴(58)所述带动挤出头震动转子(59)进行旋转从而对挤出头振动片(64)施加高频振动，干料震动缓冲座(54)与挤出头缓冲座(57)固定在总支架(5)上，对出料口(14)和涂布器(63)的待机余震进行消除；
36.挤出头(6)设有软管(61)、蠕动泵(62)和涂布器(63)，浆体从软管(61)中向下流动，蠕动泵(62)可控制浆体流速以及在待机时起到截断浆体的作用，软管(61)和涂布器(63)通过管箍(56)密封连接，管箍(56)铰接在固定座(51)上，涂布器(63)底面与工作面贴合，实现浆体的均匀涂布，其上设置有挤出头振动片(64)，提高浆体的流动性。
37.一种3d打印速干纤维混凝土搅拌振动耦合挤出的方法，包括以下步骤：
38.第一步，将纤维、水泥粉、沙子、纳米黏土按设定比例投入干料室(1)，速凝剂、水按设定比例加入液体室(2)，启动干料搅拌电机(11)对干料进行预搅拌；
39.第二步，升起金属滑片(32)，打开总驱动电机(53)带动干料震动转子(52)使出料口(14)匀速出料，同时流量阀(22)按设定流量与流速将溶液注入注液口(43)中；
40.第三步，开启浆体搅拌电机(41)，对混合料进行搅拌，混凝土浆体流入软管(61)中；
41.第四步，总驱动电机(53)带动蠕动泵(62)挤压软管(61)将浆体向下挤压进入涂布器(63)，同时总驱动电机(53)带动挤出头震动转子(59)对挤涂布器(63)施加高频振动,使浆体均匀流动至工作面。
42.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
43.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。