配置用于与包含集料的粘性材料一起使用的泵制造技术

一种泵包括可旋转轴、安装到可旋转轴的材料驱动设备、以及包含可旋转轴和材料驱动设备的导管，其中泵能够可靠地将粘性材料泵送通过导管并排出导管。导管并排出导管。导管并排出导管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】配置用于与包含集料的粘性材料一起使用的泵
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年10月2日提交的共同未决的序列号为63/087,159的美国临时申请的优先权，该临时申请据此通过引用并入本文。
[0003]背景
[0004]在常规的混凝土结构中，所使用的胶结材料的粘度相对较低。此外，材料的坍落度(即测量材料的和易性的度量，其中坍落度越高，材料的和易性越好)高。这种低粘度、高坍落度的胶结材料容易填充模板(例如模具)的空腔，并且对于常规应用(例如制造板坯和修路)具有自平整性。由于低粘度、高坍落度的胶结材料相对容易泵送，因此有各种各样的泵可以满足这种应用的要求。
[0005]胶结材料的一个相对较新的应用是在建筑规模的三维(3D)打印中，也称为建筑3D打印，这是由本公开的专利技术人在二十多年前首创的。建筑3D打印正在成为建筑领域的一个新行业，许多大学、研究机构和公司正在开发3D打印胶结材料所需的技术。与常规的混凝土结构不同，建筑3D打印需要使用具有低坍落度的高粘度胶结材料混合物，因为在3D打印过程中挤出的材料用于形成连续的材料层，这些材料层必须在没有模板帮助的情况下保持其形状。
[0006]目前，具有在硬橡胶定子内旋转的螺旋轴的螺杆泵(progressive cavity pump)用于建筑3D打印，因为与常规泵不同，这种泵能够泵送粘性材料。不幸的是，螺杆泵消耗大量的能量，其中很大一部分仅仅是为了克服轴和定子之间产生的摩擦而需要。例如，通常需要大型、大功率的三相电机来泵送胶结材料，以便通过3D打印设备的喷嘴进行挤出。
[0007]此外，螺杆泵通常只能处理砂浆而不是常规混凝土，常规混凝土包含相对大量的细集料(例如沙子)和粗集料(例如砾石)，除非螺杆泵非常大，否则常规混凝土不能被螺杆泵容纳，在这种情况下，螺杆泵必须由柴油发动机驱动并且不适合于建筑3D打印。由于混凝土在建筑施工中与砂浆相比具有许多技术、经济和环境优势，因此无法3D打印混凝土是建筑3D打印行业难以与常规混凝土建筑行业竞争的一个原因。
[0008]此外，由于包括砂浆和混凝土的胶结材料中包含的研磨材料所产生的高摩擦，螺杆泵中使用的硬橡胶定子往往磨损很快，并且必须频繁更换，这减慢了建造过程并增加了其成本。
[0009]鉴于上述讨论，可以理解的是，希望具有适合于泵送粘性胶结材料的泵，该泵不受与螺杆泵相关联的限制和缺点的影响。
[0010]附图简述
[0011]参考以下附图可更好地理解本公开。在所有附图中，匹配的参考数字指示对应的部分，附图不一定是按比例绘制的。
[0012]图1是双螺旋桨泵(double
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propeller pump)的螺旋桨的实施例的透视图。
[0013]图2是图1的螺旋桨的侧视图。
[0014]图3是图1的螺旋桨的示例实施方式的透视图。
[0015]图4是结合了图1的螺旋桨的双螺旋桨泵的实施例的透视横截面图。
[0016]图5是空心螺旋推运泵(hollow
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core auger pump)的空心螺旋推运器(auger)的实施例的侧视图。
[0017]图6是图5的空心螺旋推运器的示例实施方式的透视图。
[0018]图7是建筑3D打印系统的喷嘴的示意性侧视图，示出了喷嘴被集料堵塞。
[0019]图8是混合螺旋推运器
‑
活塞泵(hybrid auger
‑
piston pump)的混合螺旋推运器
‑
活塞的实施例的透视图。
[0020]图9A
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图9C是图8的混合螺旋推运器的顺序透视图，示出了螺旋推运器的运行。
[0021]图10A和图10B是示出包括两个混合螺旋推运器的混合螺旋推运泵的实施例的运行的顺序透视图。
[0022]图11A和图11B是示出多阀活塞泵的多阀活塞的实施例的运行的顺序透视图。
[0023]图12A和图12B是示出包括两个多阀活塞的多阀活塞泵的实施例的运行的顺序侧视图。
[0024]详细描述
[0025]如上所述，希望具有适合于泵送粘性胶结材料的泵，该泵不受与螺杆泵相关联的限制和缺点的影响。本文公开了这种泵的示例实施例，其适用于建筑3D打印。在每个实施例中，泵包括安装到可旋转轴的材料驱动设备，可旋转轴旋转以旋转驱动部件。在一些实施例中，轴及其驱动部件进一步沿着轴的纵向轴线往复运动，使得驱动部件进一步在导管内沿相反的方向交替地移位。与螺杆泵不同，所公开的泵能够可靠地泵送含有细集料和/或粗集料的胶结材料，因此该泵不仅可以用于泵送砂浆，还可以用于泵送混凝土。此外，所公开的泵不需要像螺杆泵那样多的能量来运行，并且不像螺杆泵那样快速磨损。
[0026]在下面的公开中，描述了各种具体实施例。应当理解的是，那些实施例是所公开的专利技术的示例实施方式，并且替代实施例是可能的。这种替代实施例包括混合实施例，混合实施例包括来自不同公开实施例的特征。所有这些实施例旨在落入本公开的范围内。
[0027]如上所述，可用于泵送粘性胶结材料(包括混凝土)的一种类型的泵是非容积式泵。与容积式泵不同，非容积式泵不捕获和驱动固定量的流体材料。相反，每当相反的压力增加(例如，由于材料因部分固化而变得更加粘稠)时，非容积式泵使得材料能够在泵内滑动。因此，非容积式泵的输出根据抵抗材料流动的限制程度而变化。本公开的第一非容积式泵是双螺旋桨泵。图1
‑
图4示出了双螺旋桨泵示例实施例。
[0028]参照图1和图2，示出了用作材料驱动设备的两个螺旋桨，包括第一或上螺旋桨10和第二或下螺旋桨12，它们可以设置在双螺旋桨泵的管状导管内。上螺旋桨10安装到第一轴或外轴14，而下螺旋桨12安装到第二轴或内轴16。内轴16同轴地接纳在上轴14内并延伸穿过上轴14，使得如下所述，在泵的运行期间，每个轴及其相关联的螺旋桨10、12可以在相反的方向上旋转。
[0029]在图1的示例中，每个螺旋桨10、12包括多个大致平坦的叶片，其中上螺旋桨包括三个叶片18，并且下螺旋桨包括三个叶片20。尽管每个螺旋桨10、12被示出为包括三个叶片18、20，但应注意，如果需要，可以使用更少或更多数量的叶片。每个叶片18、20相对于与其相关联的轴14、16成角度，并且包括相对尖锐的前缘22，前缘22被配置成切穿待泵送的胶结材料。在所示的实施例中，每个前缘22都是有斜面的，以达到该目的。如在图2中最明显的，螺旋桨10、12被定位成彼此紧密接近，使得在上螺旋桨的叶片18和下螺旋桨的叶片20之间
几乎没有间隙。一般而言，叶片18、20之间的间隙仅比待泵送材料内最大集料的尺寸稍大(例如，大1mm
‑
2mm)。
[0030]从图1和图2可以看出，与下螺旋桨12的叶片20相比，上螺旋桨10的叶片18在相反的方向上成角度。这使得螺旋桨10、12能够在相反的方向上旋转，并且仍然在相同的(例如，向下)方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种泵，包括：可旋转轴；材料驱动设备，所述材料驱动设备安装到所述可旋转轴；以及导管，所述可旋转轴和所述材料驱动设备包含在所述导管中；其中，所述泵能够可靠地将粘性材料泵送通过所述导管并排出所述导管。2.根据权利要求1所述的泵，其中，所述泵是双螺旋桨泵，并且所述材料驱动设备包括彼此紧密接近地定位的第一螺旋桨和第二螺旋桨。3.根据权利要求2所述的泵，其中，每个螺旋桨包括相对于所述可旋转轴成角度的多个叶片。4.根据权利要求3所述的泵，其中，所述第一螺旋桨的所述叶片在第一方向上成角度，并且所述第二螺旋桨的所述叶片在相反的第二方向上成角度。5.根据权利要求4所述的泵，其中，所述可旋转轴是第一轴，所述第一螺旋桨安装到所述第一轴，并且其中，所述泵还包括第二轴，所述第二螺旋桨安装到所述第二轴，所述第一轴和所述第二轴彼此同轴。6.根据权利要求5所述的泵，其中，所述第一轴被配置成在第一角度方向上旋转，并且所述第二轴被配置成在相反的第二角度方向上旋转，使得所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨在相反的方向上旋转。7.根据权利要求6所述的泵，其中，所述第二螺旋桨被配置成沿着所述可旋转轴的轴向方向往复运动，使得所述第二螺旋桨交替地朝向所述第一螺旋桨和远离所述第一螺旋桨移动。8.根据权利要求1所述的泵，其中，所述泵是空心螺旋推运泵，并且所述材料驱动设备包括空心螺旋推运器。9.根据权利要求8所述的泵，其中，所述空心螺旋推运器被配置成沿着所述可旋转轴的轴向方向往复运动，使得所述螺旋推运器沿着所述导管在第一方向上和沿着所述导管在相反的第二方向上交替地移动。10.根据权利要求9所述的泵，其中，所述空心螺旋推运器包括一个或更多个空心叶片。11.根据权利要求10所述的泵，其中，每个空心叶片是螺旋形的并且不包括轴向芯，并因此限定中心开放空间。12.根据权利要求11所述的泵，其中，每个空心叶片在第一安装元件和第二安装元件之间延伸，所述第一安装元件附接到所述可旋转轴的远端。13.根据权利要求1所述的泵，其中，所述泵是混合螺旋推运器
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活塞泵，并且所述材料驱动设备包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝罗赫，
申请(专利权)人：轮廓精造公司，
类型：发明
国别省市：