跳式抹头一、技术领域
本发明涉及一种抹浆机械的抹浆头,是抹灰机的终端作业机构,尤其是中
刀采用旋转并跳跃的形式抹浆的抹头。
二、背景技术
目前常见的抹头,都是利用刀片旋转形成的回转面来进行抹浆作业,形成
厚度均匀的抹浆层;然而,这种方式也有其不足之处,就是抹浆刀与基面的距
离较远,不能对浆体施以较大挤压力,或不能形成压力变化的挤压区,不能使
灰浆层更好的附着于基面上。
三、发明内容
本发明,旨在提供一种灵活性好且能相对基面周期性调整中刀距离的抹头,
以提高抹刀对灰浆的抹压效果,改进现有建筑抹灰机械的不足;同时,也为其
他行业的抹浆作业提供一种构造合理的抹浆头。
本跳式抹头,只是抹浆机械的终端作业主件,还需要配以灰浆输入管道和
余料回收管道方为功能完整。
抹头由抹灰单体组成,单体由固定筒、内筒、外筒、刀体、跳跃系统、动
力、输料筒等组成(图1);一个抹灰单体可以形成一部抹头,多个抹灰单体组合
后则形成一部组合式抹头。
用若干抹灰单体,采用不同的排列组合方式来分别设定各单体的抹灰厚度,
可形成同步施工不同厚度、不同材质的抹灰板。若抹头再配以抹灰厚度尺、动
力控制系统等其他附件,其功能更完善。
单体的内筒、外筒以固定筒为支撑骨架,并以固定筒的轴心为旋转轴心旋
转;跳跃系统位于固定筒之内管和外管所形成的间隙中,通过盘托与内筒连接,
并随内筒旋转;内筒安装在固定筒之内管内部,外筒安装在固定筒之外管外部;
输料管安装在固定筒上,回料管以固定筒为支架安装并与内筒对接。
单体的内筒内部安装心刀(图2),外筒外面安装外刀,跳刀安装在跳跃系
统上,位于心刀和外刀之间;外刀的投影面包围着跳刀(或称为中刀)的回转
面,中刀的回转面包围着芯刀的回转面;跳刀将输灰管输入的灰浆抹压在基面
上,形成抹灰面,外刀将基面上的灰浆层进一步的抹平、压实、压光,心刀则
将多余的灰浆刮取回收并推进回收管道。
后台输料设备的输料管与抹头的输料筒连接,将灰浆输给跳刀;回收管与
内筒上口对接,将余料输回回收设备。
动力和动力轴以固定筒为支架安装,通过传动部件分别传给内筒和外筒,
带动内筒和外筒旋转。
另外,抹头的安装架、把手、添加剂输入管或输入设备、消沫设备、灰浆
充盈传感器、真空或低压吸气管等,均设置在固定筒上。
心刀,安装在内筒上,其回转面覆盖内筒范围。心刀旋转时,在底口形成
平面或其他回转面,向上刮取灰浆,用以回收基面上多余的灰浆,然后经回收
管送进回收装置。
心刀,是一螺旋状刚性刀片,是用一刚性环状板沿其法线方向拉伸形成的
螺旋体,自内筒下部向上盘旋,形成螺旋铰刀,向上推挤多余灰浆;每个芯刀
刀片由若干螺旋片连接而成。
外刀,外筒外面安装外刀。外刀旋转形成抹灰平面(或其它回转面),进一
步抹平和压实灰浆面,并同时提浆压光。
外刀,是一用刚性板切割后制成的环状弹性刀片,能沿法线方向变形,用
以形成顺缓平滑的抹灰面。
芯刀与外刀之间的高度位置,或底口平齐,或回缩一定高度。
跳刀,由若干刀组组成,各刀组沿圆形托盘均匀分布,刀片随托盘旋转,
同时上下跳跃。刀组在横向受托盘的约束,没有自由度,其纵向受厚度渐变环
的控制,有有限的位移量;各刀组的刀片以固定筒轴心为中心等半径安装,均
匀分布,成圆环形刀阵。
跳刀刀片通过滑杆与上部的渐变环产生对应关系,随渐变环环面的起伏而
相对固定筒(或托盘)上下跳动,当跳到最高位置时,利用上口刮取输灰管处
的灰浆,并以其倾斜面和旋转力相对基面推挤灰浆,当跳到最低位置时,刀片
达到最大下行行程,此时刀片距离基面的距离最近,对灰浆形成最大挤压力,
处于高低位置之间时,刀片对灰浆产生力度渐变的斜向推挤。刀片向基面推挤
并铺平灰浆,同时将多余的灰浆向前推挤至旋转中心,形成高压区;刀片上行
并逐渐达到最大上行行程时,刀片距离基面的距离最远,形成最大抹浆厚度,
也形成最大取料开口(相对连接平板的距离最大),相基面形成脉冲性供料,使
灰浆的性能因压力和液体含量的细微变化而发生微调;若干抹灰面向前逐个叠
压,即形成预设厚度的抹浆面。刀片逐渐贴近基面的过程中,对灰浆形成斜向
挤压,使其呈流动状态与基面接触,形成擦磨,于胶体微粒嵌入基面,同时挤
出基面上的气体,更利增加附着力。
跳刀刀组,由(图3)渐变面滚轮、压轮组、连杆(或称滑杆)、滑动轴承、
跳刀片组成,刀组上的连杆和跳刀刀片随托盘旋转并相对托盘上下运动,跳刀
片底口形成立体的环状抹灰面。
渐变面滚轮,是一刚性滚轮,安装在连杆上端,沿渐变环上表面滚动,滚
轮表面设有一定锥度,用以形成较大接触面;连杆带动滚轮旋转,滚轮带动连
杆随渐变环表面的上下起伏做上下运动,刀片在连杆和托盘的共同带动下形成
相对基面的波状起伏。
压轮组,由压轮、活塞轮座、弹簧、套筒组成,安装在连杆上部,位置与
渐变面滚轮对应并位于其下方;压轮组和渐变面滚轮在渐变环上下形成相对挤
压,使渐变面滚轮紧贴渐变环滚动,进而实现连杆带动刀片以渐变面的起伏幅
度为基础的上下跳动。
压轮组弹簧,安装在套筒中;用以顶压压轮,同时限定刀片对灰浆的最大
挤压力度,同时给连杆留有回缩余量,在刀片遭遇基面上的凸出物而强烈反压
时,弹簧超常规压缩,使连杆向上回缩,从而带动刀片向上回缩,保护刀片。
同理,在滑杆上也设置这样的弹性机构,将滑杆变成可伸缩的杆件,在其遭遇
与输灰管口处的颗粒物顶撞时,滑杆下端也能向下伸长,即可避免中刀被卡死。
套筒,安装弹簧的筒状支座,固定在连杆上。
连杆,是一刚性杆,随托盘旋转,下端安装跳刀片,上端设滚轮、压轮;
它在横向受滑动轴承约束,在纵向受压轮组制约,但有一定的上下活动范围。
滑动轴承,限制连杆横向自由度的刚性构件。
跳刀片,是一复杂立体形状的弹性刚板,安装在连杆下端,并与固定筒中
心线成一定夹角,形成相对抹灰基面的倾斜,用以挤压灰浆;刀片上部设安装
孔和变形缝,安装孔用以固定刀片,变形缝用以改善刀片上部的弹性;刀片内
侧伸至内筒处,形成向内的弹性翼板;刀片外侧伸至固定筒之外管处或外筒处,
形成向外悬挑的翼板;刀片下口外侧呈直线或指向旋转中心的弧线,内侧(尤
其内侧翼板)由外向内逐渐呈偏离旋转中心的曲率变化,中间段呈直线状态;
刀片的竖向断面,其外侧,上口逐渐向前(旋转方向)倾斜,由中间向外侧逐
渐增大,呈背向基面弯曲翻卷的曲面,使下部刀面与基面的夹角逐渐变小,逐
渐对灰浆形成正向(相对基面)挤压;其内侧上口,由中间向旋转中心逐渐减
小,直至形成直立状态。
跳刀片的安装也要和回转圆的径向线成一定夹角,利于多余灰浆向内筒流
动;同时,还可将跳刀片外侧向前弯曲,兜住灰浆;将灰浆控制在跳刀片的旋
转面范围内。
跳跃系统,由跳刀刀组、渐变环、托盘、旋转油封等组成。渐变环控制跳
刀刀组的跳跃幅度和跳起、下落或平行行进的起始位置,托盘连接内筒和跳刀
组之间,同时在横向支撑和向前推挤刀片。
渐变环,是一刚性环,安装在固定筒内管或外管上,上表面分段成:低平
面环形段→盘旋上升环形段→高平面环形段→盘旋下降环形段,形成表面起伏
的闭合环面;下表面是环形平面或锥面,表面无起伏变化。此外,渐变环的上
下表面,均应考虑与渐变滚轮和压轮的表面对应。
若将渐变环的起伏环面设置在变形环的下面,同时将该环上移,使其与内、
外管之间的连接平板重合,再将弹簧的推力方向改为向上推挤(推滑杆),同样
能形成带动跳刀片起伏跳动之目的,则可省略单独设置渐变环。
托盘,是一刚性盘状体,由托盘内管、外管、环状板组成。托盘内管,用
于套接内筒;托盘外管,用于安装跳刀组、油封等;环状板,用以连接托盘内
管、外管成刚性整体,同时横向支撑跳刀;环状板在跳刀处开口,使灰浆流入,
若开口较大或开口较多,则开口之间剩余的环状板板面就缩略成了以内筒为中
心的辐条。
旋转油封,是固定在托盘上的盘状体,外口至固定筒之外管内壁,内口至
托盘外管外壁,用以包裹滑动轴承、渐变面滚轮、压轮组、连杆大部以及渐变
环等,防止润滑油外泄和外部浆体侵害跳跃系统。
旋转挡灰环,安装在托盘外管上的环形板,随托盘转动,它与安装在固定
筒外管内壁上的环形挡灰环对应,阻挡外部灰浆进入固定筒外管内壁的上部的
跳跃系统空间。
旋转挡灰环除设在与环形挡灰环对应位置外,在其上部空间还可在增设若
干片,各片之间留有一定间隙,在有灰浆侵入时,上部的旋转挡灰环能够利用
自身的旋转力将其甩出。
固定油封,是安装在固定筒之外管内壁上的油封,与旋转油封对应,盖住
旋转油封与固定筒外管内壁之间的间隙,防止润滑油外泄。
固定油封和旋转油封之间的互相包裹遮盖关系,视抹头的使用仰角而定,
若反向使用抹头,则应相应改变两者间相互遮盖的构造。
跳刀刀片以内筒轴心为中心向周边发散,形成环形刀阵;阵刀刀片将输浆
管口的灰浆刮下,利用自身的倾斜面和旋转力向基面推挤灰浆;同时利用自身
构造,将基面上的灰浆刮平压实,并将多余的灰浆刮推至内筒中心区域。
为增加刀片弹性,可沿刀片上口和底口间隔切开一些纵向缝,使刀片上口
和底口沿横向形成若干小区段,增加刀片的局部变形能力。
固定筒,是由内管、平板、外管组成的刚性构件,内管、外管呈圆筒状,
内管套装在外管内部并同轴,两管之间用平板连接固定,形成刚性连接。内管、
外管之间的间隙,就是跳跃系统的安装位和运行空间。
内管上端设内筒的上轴承位,下端设内筒的下轴承位;外壁设置渐变环的
安装位。
外管下端设外筒的轴承位、甩灰口、以及挡环位;外管内壁上部设固定油
封挡环位。
固定筒内管被托盘内管和托盘外管包围,同时,固定筒内管和内筒之间的
空间也被托盘的内管和外管包围而被密封保护。
输灰管,是安装在固定筒上的刚性管,上端与输灰软管对接,下端与固定
筒之外管上的预留孔对接;输软管下口做成倾斜状,刀片切入始端为低端口,
切出端为高端口,避免颗粒物质卡住刀片;一个抹灰单体上可以设置若干个输
灰管。
环形挡灰板,是安装在固定筒外管上的刚性环形板,板面上根据抹灰单体
上输灰管的数量预留灰浆输入口;环形挡灰板用以罩住固定筒外管内部的上部
空间,保护轴承等部件。
内筒,是一刚性圆筒,安装在固定筒的内管之内,以固定筒为旋转轴旋转;
内筒上部安装从动齿轮,带动内筒旋转;内筒内部芯刀,下部安装托盘;内筒
旋转,带动内部芯刀和下部托盘旋转。
外筒,是一刚性圆筒,安装在固定筒之外管的下端,并以固定筒之外管为
轴旋转;外筒下部安装外刀刀片,中部设灰浆甩出口和刮灰舌片。为减小自固
定筒外管向外筒流出的灰浆对轴承等构件的影响,同时也为减小外刀内径,外
筒下端直径可采用变径方式,使下段缩小至与固定筒外管等值,形成上部管段、
下部管段两段,两段之间形成台阶;此时,将外筒的甩灰口扩大至台阶面上,
更利于灰浆排除。
若将外筒与固定筒成一定夹角设置,外筒带动外刀旋转形成的回转面与中
刀形成的回转面也呈一定夹角,适应固定筒与基面呈倾斜状态的作业情况。
外刀,用以进一步压实压平灰浆层;甩出口和刮灰舌片,用以清理进入外
筒和固定筒外管间隙里的灰浆。
另外,分别在固定筒外管外壁、外同内壁上,也设置若干挡灰环,阻挡灰
浆的侵入。
外筒刮灰片,是安装在外筒甩灰口上的舌片,向内、外伸出,将灰浆刮掉
并甩出。
动力源、动力轴,是驱动动力轴的电机或其他外部输入的动力,安装在固
定筒上。动力轴将动力传导给内筒和外筒,驱动各筒及跳跃系统运动。另外,
内筒和外筒可分别配置动力源。
输料管,是将灰浆输送进入抹灰单体的刚性管,安装在固定筒上,它是外
接柔性输料管的连接件。
回料管,以固定筒为支点安装,它与内筒的上端相套接,用以将多余的供
料回收。
传感设备及无芯刀抹头,传感设备设置在固定筒形成的灰室里(内外管形
成的空间),用以监测灰室力灰浆的充盈度或中刀的旋转情况。利用灰浆充盈度
传感器监测的信号,通知后台的灰浆输入设备控制输入量;利用中刀旋转计数
器的监测信号,通知后台的添加剂输入设备控制输入量。
在传感设备和后台控制设备的共同作用下,输入灰室里的灰浆和抹到基面
上的灰浆量相等,达到供需平衡,则芯刀可以省略,由此,抹头的构造可以大
大简化。
添加剂输入管,外加剂输入管设在平板上,在跳动通过时刮取添加剂,然
后再随刀片刮取灰浆,掺加到灰浆中并抹于基面上,形成特殊材质的点状特殊
抹灰面;该点状面,能起到变换抹灰面表面或增加抹灰面整体附着的作用。
四、附图说明
图1:表示跳式抹头的一个单体,是沿中心轴方向的纵向剖面图;表示固定筒由
内管2.1、外管2.2和平板组成,两管(筒)之间用平板连接在一起,两管之间
形成环状间隙;内筒1安装在固定筒内管2.1之内,外筒3安装在固定筒外管2.2
之外;固定筒与内筒、外筒之间设置连接轴承。
1代表内筒;2.1代表固定筒的内管;2.2代表外管;2.3代表连接平板;3.1代表
连杆(滑杆);3.2代表渐变面滚轮;3.3代表压轮;3.4代表压轮轴和滚轮轴;3.5
代表活塞;3.6代表弹簧;3.7代表活塞套筒座,安装在连杆上部,位于滚轮轴
下部并与之相对应;3.8代表滑动轴承,供滑杆上下滑动和约束其横向自由度;
3.9代表跳刀刀片;4.1代表盘状旋转油封;4.2代表盘状旋转油封在连杆穿过
的位置设套筒台阶,防止润滑油外泄;同时还表示,为减小旋转油封的体量,
在下部挡浆环20能较好封堵住灰浆入侵的情况下,盘形旋转油封底可以向上部
挪移设置;5.1代表托盘外管;5.2代表托盘内管;5.3代表托盘的环状板;环
状板上设置灰浆口,同时灰浆口还是支撑跳刀刀片的托板;6.1代表安装在固定
筒外管上的固定环形板;6.2代表固定环形板内孔;7.1、7.2代表轴承;8.1代表
外筒;8.2代表安装在外筒甩灰口上的舌片;8.3代表外筒甩灰口;9代表外刀;
10.1代表安装在内筒上部的传动齿轮;在顶部还应设置保护罩等维护构造;10.2
代表动力齿轮,它与10.1啮合传动;11.1代表动力源;11.2代表向上伸出的动
力轴,它将动力传递给10.2;11.3代表向下伸出的动力轴,它将动力传递给11.4;
11.4代表下部的动力齿轮,它将动力传递给12;12代表设置在外筒上的齿轮,
它将动力传递给外筒17;13.1代表安装在固定筒外管上的挡浆环,防止灰浆进
入上部的轴承范围;13.2、13.3代表安装在外筒上的挡浆环,下环设在甩灰口下
口处,上环设在甩灰口中部;此二环,能利用自身的旋转力将灰浆甩出;14代
表渐变环,上部是高度渐变面,下部是平面或锥面;15代表托盘内管与跳跃系
统刀组之间的空当部位,与之对应的左侧(以内筒为对称轴)刚好是一个刀组;
16代表输灰筒,每个单体上可设若干个;若将输灰筒是直管,自上部插入时,
则应相应的改变固定筒外管上部形状和平板大小,与之对应,旋转油封、固定
油封尺寸和形状也要相应变化;17代表舌片;18代表心刀(或芯刀);19代表
设在固定筒外管上的甩灰口,该口与设在旋转油封上的挡环位置对应,以利于
灰浆甩出;20代表设在托盘上的旋转挡灰环;21代表固定油封,安装在固定筒
之上。
图2:表示刀片图,表示跳刀刀片是将平板沿不同方向扭转变形的复杂立体形状;
3.10代表安装孔。
图3:表示一个跳刀刀组工作原理图。表示刀组的连杆通过托盘的连接随内筒旋
转,连杆上的滚轮沿渐变环滚动时,因渐变环表面的起伏变化带动连杆上下运
动运动,形成跳跃模式,进而带动刀片跳动。
3.11代表滚轮轴。
五、具体实施方式:
以图1为例:
1、分别选设定内筒、外筒转速和直径;外筒直径的选择,要考虑跳跃系统的尺
度要求,应能使固定筒的内外管之间能形成容纳跳跃系统的空间;
2、选购或制作轴承;
3、根据内外筒直径、轴承厚度设定固定筒,在固定筒外管外部和内管内部设轴
承位;
4、制作内筒、外筒、托盘、固定筒:
选A、B、C、D、E、F六种直径的刚性管,以及相应数量的平板,刚管管径
按由大到小的顺序;分别按各构件的构造要求加工:
A作为内筒,F作外筒;
B为托盘之内管,D作为托盘之外管;
C作为固定筒之内管,E作为固定筒之外管;
使AC之间、EF之间的径差满足轴承的厚度要求;
B的厚度小于轴承厚度;
用平板分别割取托盘环形板、固定筒平板(环形);
用固定筒平板连接C、E,形成固定筒;
用托盘环形板连接B、D,形成托盘;托盘的平板外径要与固定筒外管内径
相吻合。
5、制作跳跃系统:
根据固定筒内外、管之间的间隙和托盘外管尺寸,同时还要考虑输灰管占
用的尺寸,分别制作渐变环、滑动轴承、滚轮、压轮系统等。
渐变环,内径与固定筒内管外径吻合,外径小于连杆所处位置,留有连杆
围绕其转动的空间;
渐变环,将上表面打磨成:最低平面环形段→盘旋上升环形段→高平面环
形段→盘旋下降环形段四段,各段之间顺滑连接;
制作压轮系统,选合适材料制作套筒、活塞,活塞上部设滚轮支座;先将
弹簧安装在套筒中,再安装活塞;
制作连杆,其长度上端超出托盘,下端伸至跳刀片中部;
根据渐变环最小厚度等因素,确定滚轮、压轮之间的距离,继而确定滚轮
轴和压轮系统的安装位置,然后分别安装在连杆上;
6、选择或制作滑动轴承:
根据渐变环外径、托盘外管外径等构造尺寸,同时考虑输灰管的构造尺寸
影响,选择或制作滑动轴承;在后部组装时,滑动轴承安装在托盘外管上;
7、输灰管,选择适当管材制作输灰管,其管径尺寸不能影响跳跃系统的运转;
8、分别制作旋转挡灰环(安装在托盘上)、固定挡灰环(安装在固定筒之外管
上)、旋转油封(安装在托盘上)、固定油封(安装在固定筒之外管上);
9、选择或制作齿轮:
分别根据内筒、外筒尺寸选择内筒齿轮和外筒齿轮;
根据内、外筒齿轮尺寸和模数以及转速要求,选择动力齿轮、动力轴等;
10、选择恰当功率的动力源;
11、根据动力源、动力齿轮转速等情况,选择变速装置;
12、制作刀片:
分别根据各构件的尺寸、位置等情况,分别制作心刀、跳刀、外刀刀片;
13、制作其他辅助构件,如舌片、其他挡环、维护构件等等;
14、组装:
内筒套装在固定筒内管内,轴承连接;
内筒齿轮安装在内筒上部;
托盘安装在内筒下部;
芯刀安装在内筒内部;
固定油封安装在固定筒外管上,位置与托盘上的旋转油封对应;
渐变环安装在固定筒内管上部;
旋转油封套在连杆上,位于压轮系统下部;
跳跃系统的滑动轴承套装在连杆上;
将滚轮和压轮夹住渐变环,将滑动轴承固定在托盘上;
安装跳刀刀片;
安装输灰管;
安装各齿轮和动力轴;
安装其他附件;
15、安装动力开关,连接电源;
16、开机运作。
打开动力开关,启动供料和回收系统;在浆体到达抹头后,将抹头对准基
面并预留一定间隙,移动抹头,即获得抹灰面。