[发明专利]一种水泥基材料3D打印分级存储输送机构

说明书

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种水泥基材料3D打印分级存储输送机构。

背景技术

近年来，随着我国重大基础设施和能源工程建设的快速发展，水电高边坡、公路和铁路隧道、地下洞室群、核电站基础、核废料储存、地下油气储存、矿产开发、页岩油气和地热开发等重大工程都涉及到带有断层和三维裂隙网络岩体的复杂地质结构，如何精细化模拟复杂地质结构是进行相关工程岩体灾变机理研究的关键问题。物理模型试验是岩土工程领域主要研究手段之一，物理模型试验的基础在于制备出能够精确表征复杂地质结构的物理模型。由于岩体中这些不连续面和体的存在，目前在国际上尚没有成熟的方法制作复杂地质结构物理试验的三维模型。3D打印技术是一种近年来兴起的，包括诸多方面前沿技术知识，具有高科技含量的制造技术，已经在生物医疗、航天航空、模具制造、电子信息制造、汽车制造等领域获得广泛应用。结合数字化复杂地质结构模型和近年来兴起的3D打印技术，可以对复杂地质结构模型精细化成型。3D打印技术的最大优点是可以实现模型的可控制性和可复制性，适合进行后续的灾变机理研究。复杂地质模型3D打印中，由于要打印的地质体模型往往体量巨大，因此需要耗费大量打印材料，这些打印材料若随着打印喷头移动，将会为设备带来较大负担。因此研发分级存储的打印材料储存及输送装置对推动水泥基材料3D打印技术具有重要的意义。

参考文献1(一种可用于输送建筑3D打印材料的可拆装易清理管道系统，马荣全，CN105804405A，2016)提出了一种可用于输送建筑3D打印材料的可拆装易清理管道系统，其主要功能为方便拆装、易于清洗。请参照图1，该设备整体由两第一导轨机构、两第二导轨机构、第三导轨机构、第四导轨机构几部分组成。该系统主要针对建筑打印设计了易拆装管路系统，然而该系统由于输送管道线路长，弯道多，管道直径相对较小的特点对3D打印材料的流动性、泵送性能等提出更严格的要求。对于水泥基材料3D打印，更为重要的是巨大体量打印材料的输送问题。而且整个打印过程必须是连续的，不间断的，以确保打印结构具有良好的整体性。现有技术中并没有给出针对水泥基材料3D打印中巨大体量的打印材料输送问题，特别是打印材料的连续输送问题的有效解决方案。

发明内容

鉴于针对水泥基材料3D打印分级存储输送机构的缺失，本发明拟解决的技术问题是，提供了一种水泥基材料3D打印分级存储输送机构。该机构可以用于重大工程都涉及的带有断层和三维裂隙网络岩体的复杂地质结构力学特性和破坏机理试验研究，能够满足大体量输送水泥基材料的要求。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种水泥基材料3D打印分级存储输送机构，其特征在于该机构包括一级存储仓、二级存储仓、输送管路、输送绞龙、二级输送仓和泵体；一级存储仓包括干料储存仓、储水仓、混合料拌和仓组成，所述混合料拌和仓具备搅拌功能，干料储存仓用于水泥基干料的存储，储水仓用于储存水，干料储存仓和储水仓均与混合料拌和仓相连接；

所述二级存储仓通过输送管路与混合料拌和仓的出口连接；在输送管路上安装有泵体，通过泵体提供两级存储仓之间材料输送的动力；所述二级输送仓上开有材料入口，下部设有材料出口，二级输送仓的材料入口与二级存储仓的出口连接，二级输送仓的材料出口与打印喷头的入口连接；在二级输送仓内安装有输送绞龙，由输送绞龙提供二级材料输送的动力。

上述的水泥基材料3D打印分级存储输送机构，其特征在于该机构还包括控制系统，所述干料存储仓、储水仓均在各自的底部装配有电子秤，干料存储仓和储水仓的顶部开有通气孔，且在干料存储仓和储水仓上均设置有电磁阀和滑动舱门，电磁阀用于控制滑动仓门的开闭；在二级存储仓上安装压力传感器，在打印喷头的不同位置处安装流速传感器，控制系统与电磁阀、压力传感器、流速传感器和电子秤电连接，同时控制系统能控制混合混合料拌和仓的搅拌、输送绞龙和泵体的工作。

与现有技术相比，本发明水泥基材料3D打印分级存储输送机构具有以下有益效果：