[发明专利]一种大型复杂地质物理模型3D成型系统

摘要

一种大型复杂地质物理模型3D成型系统，包括3D成型机、搅拌机、送料控制器、打印头及控制台；打印头安装在3D成型机上，打印头通过送料控制器与搅拌机相连，通过控制台对搅拌、送料及打印过程进行统一控制；送料控制器包括两种结构形式，分别为气泵驱动式结构和电机驱动式结构。本发明的3D成型机具备模型密实度调整能力，可打印多种材料；搅拌机采用整体密封设计且具备除尘功能，上料和搅拌实现全自动化，搅拌过程中具备过滤功能，可将粒径超标颗粒从相似材料中剔除，避免打印头堵塞；送料控制器可精确控制出料量，出料量可调能力强，可进行拆卸和清洗；打印头可快速调节打印精度，具备相似材料循环防堵塞功能和相似材料冲洗净化防堵塞功能。

主权项

1.一种大型复杂地质物理模型3D成型系统，其特征在于：包括3D成型机、搅拌机、送料控制器、打印头及控制台；所述打印头安装在3D成型机上，打印头通过送料控制器与搅拌机相连，通过控制台对搅拌、送料及打印过程进行统一控制；所述送料控制器包括两种结构形式，分别为气泵驱动式结构和电机驱动式结构；/n所述3D成型机，包括三轴模型打印组件及模型承载与转运组件；所述三轴模型打印组件包括打印框架、Z向升降部件、Y向水平移动部件、X向水平移动部件及打印头；所述Z向升降部件安装在打印框架内，Y向水平移动部件安装在Z向升降部件上，X向水平移动部件安装在Y向水平移动部件上，X向水平移动部件上用于安装打印头；所述模型承载与转运组件包括支撑框架、模型成型围板、围板升降驱动缸、模型承载转运台及转运框架；所述三轴模型打印组件通过打印框架固装在支撑框架上，支撑框架固装在地基上，在地基内分别设置有围板基坑和升降驱动缸基坑，所述模型成型围板位于围板基坑内，所述围板升降驱动缸位于升降驱动缸基坑内，围板升降驱动缸的活塞杆固连在模型成型围板上，通过活塞杆的伸缩动作驱动模型成型围板进行升降；在所述支撑框架的顶部安装有第一导轨，在所述转运框架的顶部安装有第二导轨，第一导轨与第二导轨对接配合，第一导轨与第二导轨对接后互为各自的延长导轨；在所述模型承载转运台下部安装有行走轮，模型承载转运台通过行走轮沿第一导轨和第二导轨直线移动；在所述模型承载转运台与转运框架之间连接有承载转运台驱动缸，承载转运台驱动缸与第一导轨及第二导轨相平行，承载转运台驱动缸的缸筒固连在转运框架上，承载转运台驱动缸的活塞杆通过螺栓锁具与模型承载转运台相连，通过活塞杆的伸缩动作驱动模型承载转运台进行直线移动；所述转运框架下方的地面上设置有第三导轨，第三导轨通过导轨基座固装在地面上，第三导轨与第一导轨及第二导轨相垂直，在转运框架底部安装有滑块，转运框架通过转运滑块沿第三导轨直线移动；在所述转运框架与导轨基座之间连接有转运框架驱动缸，转运框架驱动缸与第三导轨相平行，转运框架驱动缸的缸筒固连在导轨基座上，转运框架驱动缸的活塞杆与转运框架相连接，通过活塞杆的伸缩动作驱动转运框架进行直线移动；/n所述搅拌机包括搅拌组件、供料组件、供水组件、相似材料储料称重组件、外加剂储料称重组件、除尘组件、过滤组件及排料组件；所述供料组件通过相似材料储料称重组件向搅拌组件中输入相似材料，所述供水组件用于向搅拌组件内输入清水，所述外加剂储料称重组件用于向搅拌组件内输入外加剂，所述除尘组件用于去除相似材料制备时所产生的浮尘，所述过滤组件用于去除相似材料中粒径超标的颗粒，所述排料组件用于将搅拌好的相似材料输送给送料控制器；/n所述搅拌组件包括搅拌罐、搅拌驱动电机、搅拌驱动轴及搅拌叶片；在所述搅拌罐内竖直设置有两个独立的搅拌腔室，上层的搅拌腔室为粗料搅拌腔室，下层的搅拌腔室为精料搅拌腔室，且粗料搅拌腔室与精料搅拌腔室之间通过过滤组件相连通；所述搅拌驱动轴竖直贯穿整个搅拌罐，搅拌驱动轴顶端通过轴承与搅拌罐顶板相连接，搅拌驱动轴底端通过轴承与搅拌罐底板相连接，且搅拌驱动轴的底端延伸出搅拌罐的罐体；所述搅拌驱动电机竖直固装在搅拌罐底板上，且搅拌驱动电机的电机轴与搅拌驱动轴相固连；所述搅拌叶片数量为两个，两个搅拌叶片分别位于粗料搅拌腔室及精料搅拌腔室内，且两个搅拌叶片均固装在搅拌驱动轴上；在所述搅拌罐顶板上分别开设有进水口、除尘透气孔、外加剂进料口及相似材料进料口，通过除尘透气孔安装有除尘组件；在所述精料搅拌腔室对应的搅拌罐侧壁上开设有压力平衡透气孔；在所述搅拌罐底板上开设有相似材料出料口；/n所述供料组件包括相似材料储罐、相似材料进料管及螺旋输送机；所述相似材料进料管与相似材料储罐罐体顶部相连通，所述相似材料储罐罐体底部与螺旋输送机的进料端相连通，螺旋输送机的出料端通过相似材料储料称重组件与搅拌罐的粗料搅拌腔室相通；在所述相似材料储罐的顶板上开设有除尘透气孔，通过除尘透气孔安装有除尘组件；/n所述供水组件包括进水管、电控开关阀及流量计；所述进水管一端与水源相连通，进水管另一端与搅拌罐顶板上的进水口相连通；所述电控开关阀及流量计均安装在进水管的管体上，电控开关阀通过自动控制方式进行开阀和关阀动作，通过流量计实时监测进水管内的水流量；/n所述相似材料储料称重组件包括相似材料储料筒、相似材料排料驱动电机、相似材料排料驱动轴、相似材料排料驱动螺旋叶片、相似材料储料筒承重支撑弹簧及相似材料储料筒称重传感器；所述相似材料储料筒的筒体顶端通过柔性密封管与螺旋输送机的出料端相连通，相似材料储料筒的筒体底部与搅拌罐顶板上的相似材料进料口相连通；所述相似材料排料驱动轴竖直贯穿整个相似材料储料筒，相似材料排料驱动轴顶端通过轴承与相似材料储料筒顶板相连接，且相似材料排料驱动轴的顶端延伸出相似材料储料筒的筒体；所述相似材料排料驱动电机竖直固装在相似材料储料筒顶板上，且相似材料排料驱动电机的电机轴与相似材料排料驱动轴相固连；所述相似材料排料驱动螺旋叶片设置在相似材料排料驱动轴底端，且相似材料排料驱动螺旋叶片位于搅拌罐顶板上的相似材料进料口内；所述相似材料储料筒通过相似材料储料筒承重支撑弹簧安装在搅拌罐顶板上，且相似材料储料筒称重传感器固连在相似材料储料筒承重支撑弹簧与搅拌罐顶板之间；在所述相似材料储料筒的顶板上开设有除尘透气孔，通过除尘透气孔安装有除尘组件；/n所述外加剂储料称重组件包括外加剂储料筒、外加剂排料驱动电机、外加剂排料驱动轴、外加剂排料驱动螺旋叶片、外加剂储料筒承重支撑弹簧及外加剂储料筒称重传感器；所述外加剂储料筒的筒体顶端开设有外加剂装填口，在外加剂装填口处设置有装填口盖板；所述外加剂排料驱动轴竖直贯穿整个外加剂储料筒，外加剂排料驱动轴顶端通过轴承与外加剂储料筒顶板相连接，且外加剂排料驱动轴的顶端延伸出外加剂储料筒的筒体；所述外加剂排料驱动电机竖直固装在外加剂储料筒顶板上，且外加剂排料驱动电机的电机轴与外加剂排料驱动轴相固连；所述外加剂排料驱动螺旋叶片设置在外加剂排料驱动轴底端，且外加剂排料驱动螺旋叶片位于搅拌罐顶板上的外加剂进料口内；所述外加剂储料筒通过外加剂储料筒承重支撑弹簧安装在搅拌罐顶板上，且外加剂储料筒称重传感器固连在外加剂储料筒承重支撑弹簧与搅拌罐顶板之间；在外加剂储料筒的顶板上开设有除尘透气孔，通过除尘透气孔安装有除尘组件；/n所述除尘组件包括集尘箱和除尘透气膜，集尘箱的底端开设有含尘气流进入口，集尘箱的顶端开设有无尘气流排出口，所述除尘透气膜安装在无尘气流排出口上；/n所述过滤组件包括粗过滤网、精过滤网、滤除颗粒隔离筒、精料进料管、精料排料管及过滤驱动泵；所述滤除颗粒隔离筒安装在粗过滤网与精过滤网之间，滤除颗粒隔离筒通过粗过滤网与搅拌罐的粗料搅拌腔室相连通；所述过滤驱动泵位于搅拌罐外部，所述精料进料管一端密封穿过搅拌罐的侧壁，并通过精过滤网与滤除颗粒隔离筒相连通，精料进料管另一端与过滤驱动泵的进料端相连接；所述精料排料管一端与过滤驱动泵的排料端相连接，精料排料管另一端密封穿过搅拌罐的侧壁与精料搅拌腔室相连通；在所述精料进料管的管体上安装有精料控制阀，精料控制阀通过自动控制方式进行开阀和关阀动作；/n所述排料组件包括相似材料排料管及排料驱动泵，相似材料排料管一端与搅拌罐底板上的相似材料出料口相连通，相似材料排料管另一端与排料驱动泵的进料端相连接，排料驱动泵的排料端与送料控制器相连通；在所述相似材料排料管的管体上安装有排料控制阀，排料控制阀通过自动控制方式进行开阀和关阀动作。/n