一种用于三维建设打印增材制造的双变螺距螺杆制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于三维建设打印增材制造的双变螺距螺杆，用于增材制造建筑打印的材料输送，螺杆套部分由两个变螺距的螺杆组成，两个螺杆结构相同，置于泵体的内部，由主动轴和从动轴各自驱动，形成相对运动，并用锁紧螺母固定。本建筑打印增材制造用双变螺距螺杆输料方便，连接性好，结构占用空间小，密封性能高且拆装方便。本双变螺距螺杆独特的结构使它可以实现搅拌功能，且无脉动、平稳地输送多种介质，由于泵体结构保证泵的工作元件内始终存有泵送流体和液体作为密封液体，因此本实用新型专利技术具有很强的自吸能力，且能流体、液体混输。

【技术实现步骤摘要】
一种用于三维建设打印增材制造的双变螺距螺杆
本技术是一种建筑打印增材制造用的机械部件，特别涉及一种双变螺距螺杆结构，属于增材制造3D建筑打印

技术介绍
工信部于2015年2月28日发布《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》，旨在落实国务院关于发展战略性新兴产业的决策部署，抢抓新一轮科技革命和产业革命的重大机遇，加快推进我国增材制造产业健康有序发展。增材制造技术是集材料技术、信息技术、激光技术、精密机械于一体的，囊括众多科学领域的技术。建筑打印增材制造技术利用设计好的三维数据模型，可以在一台设备上进行精准、快速、安全地建造房屋，其核心是将所需成形的三维物体通过切片处理转化为简单的二维界面组合。(《增材制造、快速成形、三维打印与第三次工业革命》王运赣)在建造方面可以大大地缩短工作周期，减少加工工序；节省建筑材料，节能减排；甚至不需要人工干预，从根本上杜绝参与施工人员的伤亡。在建筑打印的机械结构中，螺杆是所需设备中的一项重要部件，螺杆具有造型独特、自吸力强、工作稳定、工作效率高、占用空间小的特点，可应用于电力、机械、航运、造纸、航天航空、食品制造、污水处理、石油化工等工业，且可运送广泛范围各种粘度的材料。随着我国对螺杆的投入和使用率的逐渐增加，螺杆也在不断地改进，新型螺杆的研究和开发相比传统的技术行业势必会取得更好的应用效果。但传统的螺杆只能输送一种材料，且不够牢固，在输送材料时会由于压力不足导致材料堵塞，且密封性不高，严重影响螺杆泵的正常使用寿命和工作效率。本技术在传统的螺杆结构上进行改进，可以同时运送多种建筑打印材料。
技术实现思路
本技术需要解决的主要问题是：通过双变距螺杆解决建筑材料难以挤出的问题，双变距螺杆结结构紧凑，气密性好，占用空间较小，且机械部件之间连接性良好。为了实现上述的问题的解决办法，本技术采用的技术方案是：使用同步电机驱动一个齿轮箱的主轴，在齿轮箱内部有一对完全相同的齿轮相互啮合，作相对运动；主轴中间部套上的齿轮从齿轮箱两端伸出，一端伸出与同步电机连接，另一端则伸出到料仓箱中并安装右旋螺杆，齿轮箱中的从动齿轮套上一个从动轴，延伸到料仓箱中，并安装左旋螺杆。这样一来，同步电机作顺时针旋转，则主轴也作顺时针旋转，从而带动右旋螺杆作顺时针旋转，齿轮箱中的从动齿轮相应作逆时针旋转，则从动轴作逆时针旋转，带动左旋螺杆作逆时针旋转；在电机的带动下，左右两个螺杆则相对旋转。采用方形螺纹的双变螺距螺杆，螺杆的粗糙度在0.8-1.6之间。主动轴上的螺杆为右旋螺杆，从动轴上的螺杆为左旋螺杆。使用的螺杆前端螺距小于后端螺距，使材料更容易受压输送。双螺杆泵体与螺杆外圆表面和螺杆之间的间隙很小，使得吸入室和排出室完全隔开，衬套及螺杆与螺杆之间形成密闭的封闭腔，螺杆每转动一圈即向挤出口移动一个封闭腔，排除一个单位体积的建筑材料。作为一种用于输送建筑打印材料的双螺杆结构，本技术采用了两个螺杆并排工作的方案，一个主动轴螺杆驱动，另一个从动螺杆反向跟随运动，两个螺杆协同工作，紧密啮合。作为一种用于输送建筑打印材料的双螺杆结构，本技术采用了变螺距螺杆的结构方式，每个螺杆约有1-10圈的螺纹结构，最优范围为3-5圈；每圈螺纹和上一圈螺纹的间距在1-20mm左右，优选范围为9-12mm，螺杆后端的螺距比前端螺距长3％～6％左右。作为一种输送建筑打印材料用的双螺杆结构，本技术采用的螺杆横切面直径20-100mm之间，最佳范围为50-55mm。作为一种用于输送建筑打印材料的双螺杆结构，本技术的螺杆在与其他部件连接部分之间有一层或多层密封垫片，增加装置的密封程度。作为一种用于输送建筑打印材料的双螺杆结构，本技术每个螺杆上的螺纹末端有一个或多个1-20mm的径直通道，用于注入建筑打印的材料，通道数量由需要输送的建筑打印材料的种类而定，通道直径最优范围为9-12mm。从初始角0°开始，每60°即有一个材料输入口。作为一种用于输送建筑打印材料的双螺杆结构，本技术每个螺杆上的螺纹末端通道的前一圈，对应位置有半径1-30mm弧形豁口，用于缓冲由于建筑打印材料注入时产生的冲击力，减少因材料输送而对螺杆造成的磨损，豁口最佳直径范围为5-15mm。作为一种用于输送建筑打印材料的双螺杆结构，本技术两个螺杆之间完全啮合。有益效果1、本技术方案解决了通过建筑材料难以挤出的问题，双变距螺杆结结构紧凑，气密性好，占用空间较小，且机械部件之间连接性良好2、双螺杆结构的工作稳定、工作效率高、自吸能力强。附图说明图1为螺杆侧面示意图；图2为螺杆背面示意图。图中：1.螺纹；2.材料A输入口；3.材料B输入口；4.材料A缓冲豁口5.材料B缓冲豁口；6.后端螺距；7.前端螺距。具体实施方式以下结合附图对本技术作详细说明。附图为本技术结构示意图，此示意方式说明本技术的基本机构，因此其仅显示与本技术有关的构成。两个螺杆独立处于料仓箱体中，料仓箱体与齿轮箱相连，除了进出料口整个箱体都是密封的。当进料口上方的料斗堆满材料时，在同步电机的带动下二个螺杆相对旋转，其间产生负压，材料自动进入螺杆处并被挤压旋转到出料口。齿轮箱的主轴由一个同步电机驱动，在齿轮箱内部的两个相同的齿轮相互啮合，并进行相对运动。主轴中间部套上的齿轮从齿轮箱的两端伸出，一端与同步电机连接，另一端与料仓箱中安装的右旋螺杆相连。齿轮箱中的从动齿轮套上一个从动轴，连接到料仓箱中，安装左旋螺杆。同步电机作顺时针旋转，则主轴也作顺时针旋转，从而带动右旋螺杆作顺时针旋转，齿轮箱中的从动齿轮相应作逆时针旋转，则从动轴作逆时针旋转，带动左旋螺杆作逆时针旋转。在电机的带动下，左右两个螺杆则相对旋转。图1所示的为本技术的双变螺距的螺杆示意图，其中包括螺杆末端的建筑材料注入通道口2和3，以及缓冲注入材料时产生压力的豁口4和5。两个通道可以同时加入不同的建筑打印材料；豁口分为小豁口4和大豁口5，分别有利于缓解不同材料的冲击力，特别适用于注入两种不同的混合材料的情况，避免在输送建筑材料的过程中，由于不同材料的挤压对螺杆造成额外损伤。图2所示的本技术的双变螺距螺杆，6和7是螺距部分，其中螺距6比螺距7长3％～6％左右，螺距7约为9.71mm，螺距6约为9.25mm。由于螺杆结构的特殊性，从通道2和3进入的建筑打印材料会通过螺纹1的旋转，被逐层挤向螺杆前端，由后部的材料产生一定的推力，挤压中端和前端的材料，直至送出。由于螺杆前端部分的螺距稍小，后送入的材料会为前方的材料提供更大的压力，更好地推动材料的输送。基于本技术双变螺距螺杆的独特结构，装置拥有较好的气密性，不易混入外部杂质，并且材料中的空气会因为螺距的不同被很快挤出，不会留在装置内部，影响打印过程的正常进行。上述叙述是依据本技术为实例的描述，相关人员可以在不影响本项技术的技术涵盖范围内进行一定的操作和修订。本技术所包含的技术性范围不仅局限于上述的说明内容，也同样对类似的权利要求作相应的保护。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于三维建设打印增材制造的双变螺距螺杆，包括使用同步电机驱动一个齿轮箱的主轴，其特征在于，在齿轮箱内部有一对完全相同的齿轮相互啮合，作相对运动；主轴中间部套上的齿轮从齿轮箱两端伸出，一端伸出与同步电机连接，另一端则伸出到料仓箱中并安装右旋螺杆，齿轮箱中的从动齿轮套上一个从动轴，延伸到料仓箱中，并安装左旋螺杆；主动轴上的螺杆为右旋螺杆，从动轴上的螺杆为左旋螺杆。

【技术特征摘要】
2016.08.31 CN 20161078611951.一种用于三维建设打印增材制造的双变螺距螺杆，包括使用同步电机驱动一个齿轮箱的主轴，其特征在于，在齿轮箱内部有一对完全相同的齿轮相互啮合，作相对运动；主轴中间部套上的齿轮从齿轮箱两端伸出，一端伸出与同步电机连接，另一端则伸出到料仓箱中并安装右旋螺杆，齿轮箱中的从动齿轮套上一个从动轴，延伸到料仓箱中，并安装左旋螺杆；主动轴上的螺杆为右旋螺杆，从动轴上的螺杆为左旋螺杆。2.如权利要求1所述的双变螺距螺杆，其特征在于，螺杆的粗糙度在0.8-1.6之间，横切面直径20-100mm之间，范围为50-55mm。3.如权利要求1所述的双变螺距螺杆，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫志勇，杨继全，白英杰，乔羽，张跃林，谭诚，胡勇，
申请(专利权)人：南京师范大学，南京三帝智能装备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32