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流量可控的建筑 增材制造打印系统

阅读：945发布：2020-05-11

专利汇可以提供流量可控的建筑增材制造打印系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供流量可控的建筑增材制造打印系统，包括混凝土输送泵和设置有流量分配阀的打印喷头；所述流量分配阀包括形成控制内腔的阀体，转动设置在控制内腔内的旋转阀芯，以及分别设置在阀体上均与控制内腔连通的喷头出料口、进料口和循环出料口；所述旋转阀芯用于控制喷头出料口和循环出料口与控制内腔的连通开度；所述混凝土输送泵的输出端与进料口连通，输入端与循环出料口连通。能够同时实现喷头挤出建筑材料时流量可控；大幅的减轻建筑增材制造打印喷头的重量，减轻了打印装置的负载，大幅度提高建筑增材制造装置的打印跨度；混凝土能够持续的输送，混凝土没有在输送管中停留的时间，防止混凝土凝结。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是流量可控的建筑增材制造打印系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.流量可控的建筑增材制造打印系统，其特征在于，包括混凝土输送泵(1)和设置有流量分配阀(2)的打印喷头；
所述流量分配阀(2)包括形成控制内腔的阀体(21)，转动设置在控制内腔内的旋转阀芯(22)，以及分别设置在阀体(21)上均与控制内腔连通的喷头出料口(23)、进料口(25)和循环出料口(24)；
所述旋转阀芯(22)用于控制喷头出料口(23)和循环出料口(24)与控制内腔的连通开度；
所述混凝土输送泵(1)的输出端与进料口(25)连通，输入端与循环出料口(24)连通。
2.根据权利要求1所述的流量可控的建筑增材制造打印系统，其特征在于，所述阀体(21)呈空心圆柱体，空心部分形成圆柱体控制内腔；旋转阀芯(22)绕中轴线旋转，且贴合控制内腔的侧壁和上下底面；喷头出料口(23)、进料口(25)和循环出料口(24)分别设置在阀体(21)的侧壁上且与控制内腔连通。
3.根据权利要求2所述的流量可控的建筑增材制造打印系统，其特征在于，所述旋转阀芯(22)呈扇形设置；扇形结构的圆弧大于喷头出料口(23)和循环出料口(24)中最大开口的弧度；喷头出料口(23)和进料口(25)之间的最小弧度为A，进料口(25)和循环出料口(24)之间的最小弧度为B，扇形结构能够连通部分的弧度不小于A和B中的最小值。
4.根据权利要求2所述的流量可控的建筑增材制造打印系统，其特征在于，所述旋转阀芯(22)呈90°扇形设置。
5.根据权利要求2所述的流量可控的建筑增材制造打印系统，其特征在于，所述旋转阀芯(22)呈180°扇形设置。
6.根据权利要求2所述的流量可控的建筑增材制造打印系统，其特征在于，所述旋转阀芯(22)呈180°的偏心扇形设置。
7.根据权利要求6所述的流量可控的建筑增材制造打印系统，其特征在于，喷头出料口(23)、进料口(25)和循环出料口(24)依次均匀设置在控制腔体的同一个半圆侧，喷头出料口(23)和循环出料口(24)沿该半圆的中轴线对称设置，且两者的中轴线与半圆底边平行；
进料口(25)沿半圆的中轴线设置。
8.根据权利要求2所述的流量可控的建筑增材制造打印系统，其特征在于，所述阀体(21)的中轴线上设置旋转轴(26)，旋转阀芯(22)固定设置在旋转轴(26)上。
9.根据权利要求1所述的流量可控的建筑增材制造打印系统，其特征在于，所述混凝土输送泵(1)的输出端通过输送管路(3)与进料口(25)连通，输入端通过循环管路(4)与循环出料口(24)连通。

说明书全文

流量可控的建筑增材制造打印系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及建筑增材制造打印设备，具体为流量可控的建筑增材制造打印系统。

背景技术

[0002] 目前，建筑增材制造方式中有一种的原理类似于FDM原理，依靠喷头挤出建筑材料，按照事先设定好的轨迹，层层累积形成建筑的打印。在建筑打印过程中，不同结构之间的转换，打印速度的变化等要求，就需要喷头在这些变化中能够流量可控。另外在打印某些孔洞结构时，例如门窗，要求喷头能够自动启停，实现一段时间内的停止工作。

[0003] 首先，在目前的解决方案中，大家基本采用的是将混凝土泵送至喷头处，在喷头处设置一个料斗，然后利用螺杆泵等实现喷头的挤出流量控制。公开号为CN206678129U的中国专利，公开了一种变流量的建筑构件3D打印喷头，它包括有：机架、缓存接料斗、搅拌棒、变流量装置及定型装置所述搅拌棒含螺旋搅拌体及与其连接的动力，变流量装置内含下料单向阀、出料单向阀、柱塞泵、及连接的动力；所述搅拌棒位于缓存接料斗内，与螺旋搅拌体连接的动力设置在缓存接料斗上方的机架上，定型装置为专用打印喷头。在适应不同配料技术参数的下混凝土，通过搅拌棒的搅动下提高了混凝土的流动性，同时将各个组分的添加剂与混凝土充分搅拌均匀，减少了凝固时间，再经专用喷头打印，缩短了打印时间，完全满足了打印建筑构件的需要。

[0004] 由于建筑打印的尺寸比较大，不管是何种方式的打印机，为了实现尽可能大的打印跨度，都力求打印喷头的轻量化，因此在喷头处设置一个复杂且带料斗的结构无疑是增加了喷头的重量，对于实现更大跨度的建筑打印无疑是增加了巨大的困难。

[0005] 其次，混凝土在打印过程中根据建筑物的结构不同，有时需要进行启停等工作，这时就增加了混凝土在输送管中凝结的风险，最终造成输送管道的破坏，影响建筑打印的效果。实用新型内容

[0006] 针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供流量可控的建筑增材制造打印系统，结构简单，设计合理，喷头挤出量可控，混凝土输送不凝结。

[0007] 本实用新型是通过以下技术方案来实现：

[0008] 流量可控的建筑增材制造打印系统，包括混凝土输送泵和设置有流量分配阀的打印喷头；

[0009] 所述流量分配阀包括形成控制内腔的阀体，转动设置在控制内腔内的旋转阀芯，以及分别设置在阀体上均与控制内腔连通的喷头出料口、进料口和循环出料口；

[0010] 所述旋转阀芯用于控制喷头出料口和循环出料口与控制内腔的连通开度；

[0011] 所述混凝土输送泵的输出端与进料口连通，输入端与循环出料口连通。

[0012] 优选的，所述阀体呈空心圆柱体，空心部分形成圆柱体控制内腔；旋转阀芯绕中轴线旋转，且贴合控制内腔的侧壁和上下底面；喷头出料口、进料口和循环出料口分别设置在阀体的侧壁上且与控制内腔连通。

[0013] 进一步，所述旋转阀芯呈扇形设置；扇形结构的圆弧大于喷头出料口和循环出料口中最大开口的弧度；喷头出料口和进料口之间的最小弧度为A，进料口和循环出料口之间的最小弧度为B，扇形结构能够连通部分的弧度不小于A和B中的最小值。

[0014] 进一步，所述旋转阀芯呈90°扇形设置。

[0015] 进一步，所述旋转阀芯呈180°扇形设置。

[0016] 进一步，所述旋转阀芯呈180°的偏心扇形设置。

[0017] 再进一步，喷头出料口、进料口和循环出料口依次均匀设置在控制腔体的同一个半圆侧，喷头出料口和循环出料口沿该半圆的中轴线对称设置，且两者的中轴线与半圆底边平行；进料口沿半圆的中轴线设置。

[0018] 进一步，所述阀体的中轴线上设置旋转轴，旋转阀芯固定设置在旋转轴上。

[0019] 优选的，所述混凝土输送泵的输出端通过输送管路与进料口连通，输入端通过循环管路与循环出料口连通。

[0020] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

[0021] 本实用新型一种建筑增材制造打印系统，利用流量分配阀实现混凝土的循环流动，从而能够同时实现喷头挤出建筑材料时流量可控；不单独设置挤出装置，仅通过流量分配阀对输入混凝土就行输出分配，从而大幅的减轻建筑增材制造打印喷头的重量，减轻了打印装置的负载，可以大幅度提高建筑增材制造装置的打印跨度；无论喷头是否工作，即是否挤出混凝土，均通过混凝土的运动通路使得建筑增材制造过程中，混凝土能够持续的输送，混凝土没有在输送管中停留的时间，防止混凝土凝结。

[0022] 进一步的，改进的流量分配阀结构，使得流量分配阀中的旋转阀芯采用偏心扇形结构，极大降低混凝土输送过程中在输送管中的凝结风险。附图说明

[0023] 图1为本实用新型所述系统的结构示意图。

[0024] 图中：混凝土输送泵1、流量分配阀2、阀体21、旋转阀芯22、喷头出料口23、进料口25、循环出料口24、旋转轴26、输送管路3、循环管路4。

具体实施方式

[0025] 下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

[0026] 本实用新型所述的流量可控的建筑增材制造打印系统，呈一个混凝土的循环系统，使建筑增材制造的打印喷头和混凝土输送泵1形成一个回路循环。如图1所示，在打印喷头处设置一个流量分配阀2，流量分配阀2中的旋转阀芯22在阀体21中围绕旋转轴26旋转，控制喷头出料口23的大小，从而实现喷头需求流量的控制，多余的混凝土则通过循环出料口24回流至混凝土输送泵1。如果打印喷头需要停止时，流量分配阀2旋转控制关闭喷头出料口23，则全部的混凝土通过循环出料口24进行回流循环。如果喷头需要再次启动时，流量分配阀2按照流量需求控制开启打印喷头出料口23大小。这样就实现了打印喷头的流量控制。

[0027] 本优选实例中，如图1所示，所述阀体21呈空心圆柱体，空心部分形成圆柱体控制内腔；旋转阀芯22绕中轴线旋转，且贴合控制内腔的侧壁和上下底面；喷头出料口23、进料口25和循环出料口24分别设置在阀体21的侧壁上且与控制内腔连通。

[0028] 流量分配阀2中配合阀体21的旋转阀芯22可以为任意角度的扇形结构，扇形结构的圆弧大于喷头出料口23和循环出料口24中最大开口的弧度，扇形结构能够连通部分的弧度不小于A和B中的最小值；其中，喷头出料口23和进料口25之间的最小弧度为A，进料口25和循环出料口24之间的最小弧度为B。

[0029] 扇形结构的角度与喷头出料口23和循环出料口24之间的两个圆弧的任意一个相等时，能够同时对喷头出料口23和循环出料口24同时控制。

[0030] 喷头出料口23和循环出料口24设置在控制腔体上，两者的中轴线呈90度进料口25设置在喷头出料口23和循环出料口24之间的大圆弧部分。优选的旋转阀芯22为90度扇形结构，但是考虑到混凝土粘度大、易凝结的特性，容易在流量分配阀2和控制阀内腔行程死角，加大了混凝土在死角处的凝结风险。

[0031] 为了克服90度扇形结构的缺点，喷头出料口23、进料口25和循环出料口24依次均匀设置在控制腔体的同一个半圆侧，喷头出料口23和循环出料口24沿该半圆的中轴线对称设置，且两者的中轴线与半圆底边平行。进料口25沿半圆的中轴线设置。旋转阀芯22 修改为180度半圆结构，但是由于流量分配阀2中间还有一定尺寸的旋转轴25，也易在旋转轴25和旋转阀芯22之间行程一定死角，也有一些混凝土的凝结风险。

[0032] 为了克服180度半圆结构的缺点考虑，进一步的优化为偏心扇形结构，使得旋转阀芯22断面形成一个简单顺畅的平面，进一步降低了混凝土在流量分配阀2中的控制内腔的凝结风险。

[0033] 本实用新型一种流量可控的建筑增材制造用打印系统，通过混凝土输送泵和和设置有流量分配阀的打印喷头形成循环系统，使建筑增材制造的打印喷头和混凝土输送泵形成一个回路循环。在打印喷头设置一个流量分配阀，流量分配阀围绕旋转轴旋转，联动控制喷头出料口和循环料口的大小，从而实现打印喷头流量的控制，多余的混凝土则回流至混凝土输送泵。并能实现打印喷头的启停。如果打印喷头需要停止时，流量分配阀旋转控制关闭喷头出料口，则全部混凝土进行回流循环；如果喷头需要再次启动时，流量分配阀按照流量需求控制开启打印喷头出料口大小；这样就实现了打印喷头的流量控制。大幅的减轻建筑增材制造打印喷头的重量，减轻了打印装置的负载，可以大幅度提高建筑增材制造装置的打印跨度；无论喷头是否工作，混凝土能够持续的循环流动，混凝土没有在输送管中停留的时间，防止混凝土在输送管中凝结。

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