3D打印超高性能混凝土用供料系统技术方案

本发明专利技术属于3D打印超高性能混凝土技术领域。一种3D打印超高性能混凝土用供料系统，包括搅拌罐、抽真空单元、主搅拌单元、供料单元、输送泵和3D打印机喷头，所述搅拌罐呈密封结构，所述搅拌罐通过主体机架支撑；抽真空单元连接设置在所述搅拌罐的顶部，所述抽真空单元用于对所述搅拌罐内抽真空；主搅拌单元用于所述搅拌罐内物料的搅拌；供料单元设置在所述搅拌罐的顶部，所述供料单元用于向所述搅拌罐内供料；所述输送泵的进料端与所述搅拌罐底部通过接料管连接；所述输送泵的出料端与所述3D打印机喷头连接。本申请结构设计合理、环保高效、智能化和绿色化程度高，且更适于超高性能混凝土（UHPC）3D打印。

【技术实现步骤摘要】
3D打印超高性能混凝土用供料系统
本专利技术属于3D打印超高性能混凝土
，特别是涉及一种3D打印超高性能混凝土用供料系统。
技术介绍
随着以人工智能、新材料技术和虚拟现实等为技术突破口的第四次工业革命的兴起，智能化和绿色化已成为现代工业追求和发展的目标，提高资源和能源利用率、减少污染排放、改变生活方式、灵活易变等是其实质特征。但在建筑工业，有望能顺应第四次工业革命发展的3D打印混凝土技术，无论是3D打印混凝土材料，还是可满足智能化和绿色化打印施工的成套装备都尚未成熟。3D打印对混凝土性能要求较高，传统混凝土已很难适应，现有理论亦不能很好的指导3D打印混凝土的设计和施工。如，3D打印混凝土必须具备优异的触变性，确保打印时有足够的流变性以便从喷嘴顺利挤出，打印后能在空气中快速凝结硬化且具有足够的体积稳定性和适宜的早期强度以承载自身和后续层的重量，防止过大累计形变及出现塌落、倾斜等失稳现象；前后打印层间还应具有良好的界面粘结性能及较高的基准强度，避免因界面过渡层导致的强度衰减。这使得具有较高基准强度和优异耐久性的超高性能混凝土（UHPC）成为了3D打印混凝土的理想选择，但UHPC为获得密实的微结构添加了硅灰等高活性微粉，为提高强度又采用了较低的水胶比，为提高均质性又剔除了粗骨料，特别是为改善流变性添加了增稠剂、减水剂等多种外加剂，胶凝材料总量和外加剂总用量都远高于常规混凝土，使致拌合物更为粘稠，可泵性较差，而现有3D打印混凝土拌合物的供给系统，包括原材料存储、分类、投料、拌和和输送的各个环节，智能化和绿色化程度较低，难以满足对超高性能混凝土拌合物的供给需求，因此，有必要开发出满足超高性能混凝土3D打印需要的拌合物供给系统。
技术实现思路
本专利技术目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种3D打印超高性能混凝土用供料系统，其结构设计合理、环保高效、智能化和绿色化程度高且更适于超高性能混凝土（UHPC）3D打印。为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种3D打印超高性能混凝土用供料系统，包括：搅拌罐，所述搅拌罐呈密封结构，所述搅拌罐通过主体机架支撑；抽真空单元，其连接设置在所述搅拌罐的顶部，所述抽真空单元用于对所述搅拌罐内抽真空；主搅拌单元，其用于所述搅拌罐内物料的搅拌；供料单元，其设置在所述搅拌罐的顶部，所述供料单元用于向所述搅拌罐内供料；输送泵，所述输送泵的进料端与所述搅拌罐底部通过接料管连接；以及3D打印机喷头，所述输送泵的出料端与所述3D打印机喷头连接。根据本专利技术3D打印超高性能混凝土用供料系统，优选地，所述输送泵包括：泵体；圆盘阀，其回转支撑设置在所述泵体内，所述圆盘阀的上部设置有接料口，所述圆盘阀的周向间隔120°设置有吸料口、第一换向口和第二换向口，所述吸料口与所述接料口通过吸料管连通，所述第一换向口和所述第二换向口通过换向管连通；回转驱动部，其驱动所述圆盘阀转动动作；并排布设在所述泵体内的第一缸体和第二缸体，所述泵体上设置有输料管，所述输料管、第一缸体和第二缸体分别与第一换向口、第二换向口和吸料口对应；泵缸活塞，在所述第一缸体和所述第二缸体内均设置有泵缸活塞；以及泵送驱动部，其驱动所述泵缸活塞在所述第一缸体和第二缸体内动作；所述圆盘阀上开设有夹角呈120°的弧形槽，且所述弧形槽与所述圆盘阀同心布置，所述泵体上设置有与所述弧形槽对应的阻尼限位销；所述接料口处连接接料管，所述接料管与所述接料口之间设置有密封轴承。根据本专利技术3D打印超高性能混凝土用供料系统，优选地，所述泵送驱动部包括动力壳体、泵送驱动电机和两组曲柄连杆单元，两组所述曲柄连杆单元的驱动端均与所述泵送驱动电机连接，所述第一缸体和第二缸体内的泵缸活塞均通过活塞杆与对应的曲柄连杆单元的动作端连接；所述曲柄连杆单元包括：曲柄，其与所述泵送驱动电机的输出轴固定连接；传力杆，所述传力杆的第一端部与所述曲柄铰接；与所述传力杆的第二端部铰接的连杆和摆杆，所述连杆与所述活塞杆铰接；以及摆杆定位架，其固定设置在所述动力壳体上，所述摆杆与所述摆杆定位架铰接。根据本专利技术3D打印超高性能混凝土用供料系统，优选地，所述第一缸体和所述第二缸体的外径与所述吸料管的外径相同，所述第一缸体和第二缸体的外径大于所述换向管的外径；所述第一缸体和所述第二缸体的前端均设置有弧线段弯头，所述泵缸活塞的前部设置有推料板连杆和推料板，所述推料板连杆与所述推料板铰接，所述推料板的前端为与所述圆盘阀的周向匹配的圆弧面，所述推料板的侧壁设置有与所述弧线段弯头匹配的弧形侧壁，所述泵缸活塞内设置有线性轴承滑孔，所述推料板连杆的后端呈T型，推料板连杆后端匹配设置在所述线性轴承滑孔内；所述活塞杆后端通过导向滑杆和导向筒体与所述曲柄连杆单元连接，所述导向滑杆与导向筒体之间设置有直线轴承；所述导向筒体与对应的第一缸体或第二缸体之间设置有阻尼限位环，所述活塞杆滑动穿设在所述阻尼限位环中，所述阻尼限位环对所述导向滑杆限位缓冲。根据本专利技术3D打印超高性能混凝土用供料系统，优选地，还包括润滑单元和温控单元，所述润滑单元包括润滑油储罐和多条润滑油管，在所述润滑油管上设置有电磁阀；所述温控单元包括压缩机、冷凝器、泵体冷却器、动力冷却器、温度传感器和控制器。根据本专利技术3D打印超高性能混凝土用供料系统，优选地，所述3D打印机喷头包括：喷头料筒，在所述喷头料筒上部设置有喷头进料管和机械臂；喷嘴，其设置在所述喷头料筒的底部，所述喷嘴的出料腔呈矩形；喷头搅拌单元，其设置在所述喷头料筒内，所述喷头搅拌单元用于所述喷头料筒内物料的持续搅拌；浆条厚度调节单元，其设置在所述喷嘴内，所述浆条厚度调节单元用于调节所述喷嘴喷出的浆条的厚度；以及浆条宽度调节单元，其设置在所述喷嘴下部，所述浆条宽度调节单元用于调节所述喷嘴喷出的浆条的宽度。还包括升降调节单元，所述升降调节单元驱动所述浆条宽度调节单元相对于所述喷嘴升降动作；所述升降调节单元包括升降座和升降驱动部，升降座固定设置在所述喷嘴侧壁上，所述宽度调节基板滑动设置在所述升降座上；升降驱动部驱动所述宽度调节基板升降动作；所述浆条厚度调节单元包括阀板和阀板驱动部，所述阀板的上部铰接设置在喷嘴的出料腔的一侧壁上；阀板驱动部驱动所述阀板转动动作，所述阀板的两侧壁与所述出料腔的侧壁滑动贴合；所述浆条宽度调节单元包括宽度调节基板、抹平板和宽度驱动部，宽度调节基板设置在所述喷嘴外侧壁上；两所述抹平板左右相对设置在所述喷嘴下部；宽度驱动部设置在所述宽度调节基板与所述抹平板之间，所述宽度驱动部调节两所述抹平板之间的间距；所述宽度驱动部包括调节螺杆、丝母和滑移驱动电机，调节螺杆设置在所述宽度调节基板上；所述抹平板通过丝母设置在所述调节螺杆上，且所述抹平板上端与所述宽度调节基板之间贴合滑动设置或通过横移滑轨匹配滑动连接；滑移驱动电机驱动所述调节螺杆转动；所述喷头料筒呈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印超高性能混凝土用供料系统，其特征在于，包括：/n搅拌罐，所述搅拌罐呈密封结构，所述搅拌罐通过主体机架支撑；/n抽真空单元，其连接设置在所述搅拌罐的顶部，所述抽真空单元用于对所述搅拌罐内抽真空；/n主搅拌单元，其用于所述搅拌罐内物料的搅拌；/n供料单元，其设置在所述搅拌罐的顶部，所述供料单元用于向所述搅拌罐内供料；/n输送泵，所述输送泵的进料端与所述搅拌罐底部通过接料管连接；以及/n3D打印机喷头，所述输送泵的出料端与所述3D打印机喷头连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印超高性能混凝土用供料系统，其特征在于，包括：
搅拌罐，所述搅拌罐呈密封结构，所述搅拌罐通过主体机架支撑；
抽真空单元，其连接设置在所述搅拌罐的顶部，所述抽真空单元用于对所述搅拌罐内抽真空；
主搅拌单元，其用于所述搅拌罐内物料的搅拌；
供料单元，其设置在所述搅拌罐的顶部，所述供料单元用于向所述搅拌罐内供料；
输送泵，所述输送泵的进料端与所述搅拌罐底部通过接料管连接；以及
3D打印机喷头，所述输送泵的出料端与所述3D打印机喷头连接。


2.根据权利要求1所述的3D打印超高性能混凝土用供料系统，其特征在于，所述输送泵包括：
泵体；
圆盘阀，其回转支撑设置在所述泵体内，所述圆盘阀的上部设置有接料口，所述圆盘阀的周向间隔120°设置有吸料口、第一换向口和第二换向口，所述吸料口与所述接料口通过吸料管连通，所述第一换向口和所述第二换向口通过换向管连通；
回转驱动部，其驱动所述圆盘阀转动动作；
并排布设在所述泵体内的第一缸体和第二缸体，所述泵体上设置有输料管，所述输料管、第一缸体和第二缸体分别与第一换向口、第二换向口和吸料口对应；
泵缸活塞，在所述第一缸体和所述第二缸体内均设置有泵缸活塞；以及
泵送驱动部，其驱动所述泵缸活塞在所述第一缸体和第二缸体内动作；
所述圆盘阀上开设有夹角呈120°的弧形槽，且所述弧形槽与所述圆盘阀同心布置，所述泵体上设置有与所述弧形槽对应的阻尼限位销；所述接料口处连接接料管，所述接料管与所述接料口之间设置有密封轴承。


3.根据权利要求2所述的3D打印超高性能混凝土用供料系统，其特征在于，所述泵送驱动部包括动力壳体、泵送驱动电机和两组曲柄连杆单元，两组所述曲柄连杆单元的驱动端均与所述泵送驱动电机连接，所述第一缸体和第二缸体内的泵缸活塞均通过活塞杆与对应的曲柄连杆单元的动作端连接；所述曲柄连杆单元包括：
曲柄，其与所述泵送驱动电机的输出轴固定连接；
传力杆，所述传力杆的第一端部与所述曲柄铰接；
与所述传力杆的第二端部铰接的连杆和摆杆，所述连杆与所述活塞杆铰接；以及
摆杆定位架，其固定设置在所述动力壳体上，所述摆杆与所述摆杆定位架铰接。


4.根据权利要求3所述的3D打印超高性能混凝土用供料系统，其特征在于，所述第一缸体和所述第二缸体的外径与所述吸料管的外径相同，所述第一缸体和第二缸体的外径大于所述换向管的外径；所述第一缸体和所述第二缸体的前端均设置有弧线段弯头，所述泵缸活塞的前部设置有推料板连杆和推料板，所述推料板连杆与所述推料板铰接，所述推料板的前端为与所述圆盘阀的周向匹配的圆弧面，所述推料板的侧壁设置有与所述弧线段弯头匹配的弧形侧壁，所述泵缸活塞内设置有线性轴承滑孔，所述推料板连杆的后端呈T型，推料板连杆后端匹配设置在所述线性轴承滑孔内；
所述活塞杆后端通过导向滑杆和导向筒体与所述曲柄连杆单元连接，所述导向滑杆与导向筒体之间设置有直线轴承；所述导向筒体与对应的第一缸体或第二缸体之间设置有阻尼限位环，所述活塞杆滑动穿设在所述阻尼限位环中，所述阻尼限位环对所述导向滑杆限位缓冲。


5.根据权利要求2所述的3D打印超高性能混凝土用供料系统，其特征在于，还包括润滑单元和温控单元，所述润滑单元包括润滑油储罐和多条润滑油管，在所述润滑油管上设置有电磁阀；所述温控单元包括压缩机、冷凝器、泵体冷却器、动力冷却器、温度传感器和控制器。


6.根据权利要求1-5任一所述的3D打印超高性能混凝土用供料系统，其特征在于，所述3D打印机喷头包括：
喷头料筒，在所述喷头料筒上部设置有喷头进料管和机械臂；
喷嘴，其设置在所述喷头料筒的底部，所述喷嘴的出料腔呈矩形；
喷头搅拌单元，其设置在所述喷头料筒内，所述喷头搅拌单元用于所述喷头料筒内物料的持续搅拌；
浆条厚度调节单元，其设置在所述喷嘴内，所述浆条厚度调节单元用于调节所述喷嘴喷出的浆条的厚度；以及
浆条宽度调节单元，其设置在所述喷嘴下部，所述浆条宽度调节单元用于调节所述喷嘴喷出的浆条的宽度。


7.根据权利要求6所述的3D打印超高性能混凝土用供料系统，其特征在于，还包括升降调节单元，所述升降调节单元驱动所述浆条宽度调节单元相对于所述喷嘴升降动作；所述升降调节单元包括升降座和升降驱动部，升降座固定设置在所述喷嘴侧壁上，所述宽度调节基板滑动设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤寄予，高丹盈，郭亚江，庞育阳，杨林，房栋，程站起，吕铭艳，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41