專利名稱：用于纖維增強(qiáng)漿料的嵌入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于將纖維嵌入到可凝固漿料中的裝置，并且特別地涉及一種被設(shè)計(jì)為能沿水泥板或水泥質(zhì)建筑板材(“SCP”)生產(chǎn)線將纖維嵌入到可凝固水泥漿料中的裝置。
背景技術(shù)：
在建筑業(yè)中使用水泥質(zhì)板材以形成住宅和/或商業(yè)建筑的內(nèi)壁和外壁。這種板材與標(biāo)準(zhǔn)石膏基墻板相比具有抗?jié)裥缘膬?yōu)點(diǎn)。然而，這種傳統(tǒng)板材的缺點(diǎn)是它們不具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以達(dá)到(即使強(qiáng)度不大于)比得上建筑膠合板或定向刨花板(OSB)的程度。
典型地，水泥質(zhì)板材包括位于增強(qiáng)或穩(wěn)定材料層之間的至少一層硬化水泥層或灰泥復(fù)合層。在某些情況下，增強(qiáng)或穩(wěn)定材料為玻璃纖維網(wǎng)或等效物。該網(wǎng)通常從輥?zhàn)由弦云牡男问奖皇┘拥娇赡虧{料上或漿料層之間。US4,420,295，US4,504,335和US6,176,920提供了用于傳統(tǒng)水泥質(zhì)板材的生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)例，其內(nèi)容在此以參考的方式結(jié)合在本申請中。另外，其他石膏水泥混合物披露于US5,685,903，US5,858,083和US 5,958,131中。
用于生產(chǎn)水泥質(zhì)板材的傳統(tǒng)方法的一個(gè)缺點(diǎn)是施加在編織物或網(wǎng)中的纖維不能被適當(dāng)、均勻地分布在漿料中，這樣，由纖維-基質(zhì)交互作用引起的增強(qiáng)性質(zhì)隨板的厚度而變化，其取決于各板層的厚度。當(dāng)漿料未充分穿透纖維網(wǎng)時(shí)，在纖維和基質(zhì)之間產(chǎn)生不良粘接，造成低的板材強(qiáng)度。同樣，在一些情況下，當(dāng)漿料和纖維產(chǎn)生明顯分層時(shí)，纖維的不良粘接和低效分布造成了不良板材強(qiáng)度。
用于生產(chǎn)水泥質(zhì)板材的傳統(tǒng)方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是最終產(chǎn)品過于昂貴并因而不能與室外/建筑膠合板或定向刨花板(OSB)相比。
造成傳統(tǒng)水泥質(zhì)板材的成本較高的一個(gè)原因是由于漿料，特別是顆?；驂K的過早凝固所造成的生產(chǎn)線停工時(shí)間，該顆?；驂K損害了最終板的外觀并且影響了生產(chǎn)設(shè)備的效率。過早凝固的漿料在生產(chǎn)設(shè)備上的顯著積聚需要生產(chǎn)線停工，這樣就增加了最終的板成本。
在松散的碎玻璃纖維與漿料混合在一起以提供具有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的水泥質(zhì)建筑板材(SCP)的情況下，提出了將纖維與漿料充分混合的需要。這種均勻混合對于實(shí)現(xiàn)最終板材或板的所需結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來說是重要的。
用于混合這種類型的可凝固漿料的所有裝置的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是板的生產(chǎn)應(yīng)當(dāng)在生產(chǎn)期間為持續(xù)不間斷的。應(yīng)當(dāng)避免由于清掃設(shè)備所造成的生產(chǎn)線的任何停工。當(dāng)快凝劑或者促凝劑被加入漿料中而形成快凝漿料時(shí)，這特別成問題。
當(dāng)在移動生產(chǎn)線上制造水泥建筑板材時(shí)，漿料的一部分過早凝固形成各種尺寸的塊或大塊是潛在的問題。當(dāng)這些大塊脫離并且被混入最終板產(chǎn)品中時(shí)，它們影響了板的均勻外觀并且還造成結(jié)構(gòu)薄弱。在傳統(tǒng)的建筑水泥板材生產(chǎn)線中，必須使整個(gè)生產(chǎn)線停機(jī)以清掃被堵塞的設(shè)備以避免過早凝固的漿料顆粒混入到最終板中。
用于將碎增強(qiáng)纖維混合到漿料中的設(shè)備的另一個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是纖維需要以大致均勻的方式被混合到相對粘稠的漿料中以提供需要的強(qiáng)度。
這樣就需要一種裝置，其以一種方式將玻璃纖維或其它結(jié)構(gòu)增強(qiáng)纖維充分混合到可凝固漿料中使得該裝置不會被大塊或凝固漿料所堵塞或損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明滿足或超出了上面所列舉的需要，其特征在于嵌入裝置包括設(shè)置在纖維增強(qiáng)可凝固漿料板材生產(chǎn)線上的至少一對長軸以橫跨生產(chǎn)線。所述軸被優(yōu)選地設(shè)置成彼此間隔平行的關(guān)系。每個(gè)軸沿著軸具有多個(gè)軸向隔開的圓盤。在板生產(chǎn)期間，軸和圓盤軸向轉(zhuǎn)動。相鄰軸(優(yōu)選地為平行軸)的各圓盤相互嚙合以便在漿料中產(chǎn)生“搓揉”或“揉捏”作用，其將預(yù)先沉積的纖維嵌入到漿料中。另外，圓盤的緊貼、嚙合及旋轉(zhuǎn)的關(guān)系防止了漿料在圓盤上的積聚，并且有效地產(chǎn)生“自動清洗”作用，其顯著減少了由于漿料塊過早凝固而引起的板材生產(chǎn)線的停工時(shí)間。
更具體地，本發(fā)明提供了一種在建筑用板材生產(chǎn)線中使用的嵌入裝置，其中漿料在移動載體上相對于支撐框架被傳送，并且碎纖維被沉積在漿料上。該裝置包括被固定到支撐框架上并且具有第一多個(gè)軸向隔開的圓盤的第一長軸，被固定到支撐框架上并且具有第二多個(gè)軸向隔開的圓盤的第二長軸，所述第一軸相對于第二軸被設(shè)置使得圓盤相互嚙合。
在優(yōu)選實(shí)施例中，每對相鄰的主圓盤或相對大直徑的圓盤在各自的軸上由相對小直徑的隔離盤所隔開。該嚙合關(guān)系包括小直徑隔離盤和相對大直徑的主盤的相對外周緊密鄰接設(shè)置，其同樣促進(jìn)了自動清潔作用。


圖1為位于建筑漿料板生產(chǎn)線上的本嵌入裝置的頂部透視圖；圖2為圖1的嵌入裝置的局部俯視圖；圖3為圖2的嵌入裝置的側(cè)視圖；和圖4為由本嵌入裝置在漿料中形成的嵌入軌道/嵌入槽型的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考圖1和2，其局部地顯示了通常由10表示的建筑板材生產(chǎn)線。生產(chǎn)線10包括支撐移動載體14的支撐框架或成型工作臺12，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，移動載體14諸如橡膠狀輸送帶、牛皮紙網(wǎng)、脫膜紙、和/或其他支撐材料網(wǎng)，其被設(shè)計(jì)為支撐凝固前的漿料。同樣是現(xiàn)有技術(shù)中已知的馬達(dá)、滑輪、帶或鏈和輥(未顯示)的組合裝置使載體14沿支撐框架12移動。同樣，當(dāng)本發(fā)明被設(shè)計(jì)成在生產(chǎn)建筑水泥板材中使用時(shí)，可以預(yù)見的是它可以在任何情況下得到應(yīng)用，其中大纖維被混合到用于板或板材生產(chǎn)的可凝固漿料中。
當(dāng)根據(jù)應(yīng)用考慮采取其他順序時(shí)，在本發(fā)明中，漿料層16被沉積在移動載體網(wǎng)14上以形成均勻的漿料網(wǎng)。當(dāng)考慮各種可凝固漿料時(shí)，本嵌入裝置被特別地設(shè)計(jì)以在生產(chǎn)建筑水泥板材中使用。這樣，漿料優(yōu)選地由不同量的Portland水泥、石膏、混凝料、水、促凝劑、增塑劑、起泡劑、填充劑和/或其他現(xiàn)有技術(shù)中已知的成分構(gòu)成。這些成分的相關(guān)數(shù)量可以變化以適應(yīng)應(yīng)用，包括去除上述的一些成分或者添加其他成分。一定量的碎纖維18(在優(yōu)選實(shí)施例中為碎玻璃纖維)被投入或撒到移動漿料網(wǎng)16上。
通常由20表示的本嵌入裝置被設(shè)置在支撐框架12上以恰好處于“下游”或者位于將纖維18沉積到漿料網(wǎng)16上的位置之后。裝置20至少包括兩個(gè)長軸22、24，每個(gè)長軸都具有與位于支撐框架12每側(cè)上的支架28相接合的端部26。盡管描述了兩根長軸22、24，但是如果希望的話可以設(shè)置附加軸。一組軸端部26優(yōu)選地設(shè)置有齒形鏈輪或滑輪30(在圖2中被清楚顯示)或其他驅(qū)動機(jī)構(gòu)以使軸22、24在支架28內(nèi)軸向轉(zhuǎn)動。優(yōu)選地軸22、24和相連的盤32、34沿相同的方向轉(zhuǎn)動。在此可適當(dāng)考慮用于沿生產(chǎn)線驅(qū)動輥或軸的機(jī)動的皮帶傳動、鏈傳動或其他典型裝置。應(yīng)當(dāng)明白軸22、24被大致橫向地安裝在支撐框架12上，并且在空間上處于大致彼此平行的位置。在優(yōu)選實(shí)施例中，軸22、24彼此平行。
每個(gè)軸22、24設(shè)有多個(gè)軸向隔開的主圓盤或相對大的圓盤32，相鄰圓盤彼此被軸向隔開。該間隔由多個(gè)具有相對小直徑的第二隔離盤34(圖2)所保持，每個(gè)隔離盤都位于相鄰成對主盤32之間。如圖3中所示，優(yōu)選地是至少主盤32(并且優(yōu)選地是主盤32和隔離盤34兩者)被鍵聯(lián)接到各自的軸22、24用于共同轉(zhuǎn)動。齒狀鏈輪30也優(yōu)選地被鍵聯(lián)接或其他方法固定到軸22、24用于共同轉(zhuǎn)動。在優(yōu)選實(shí)施例中，位于臨近每個(gè)軸端26處的帶鍵軸環(huán)36(圖3中所示)被定位鍵或定位螺釘38固定到軸上并且將圓盤32、34保持在軸22、24上以防止橫向運(yùn)動。
從圖1至3中同樣可以看出，各軸22、24的圓盤32、34彼此嚙合，使得軸22的主盤32被設(shè)置在軸24的盤32之間。同樣可以看到在嚙合時(shí)，主盤32的邊緣40彼此重疊，并且被設(shè)置成與相對軸的相對隔離盤34的邊緣42成緊貼而轉(zhuǎn)動的關(guān)系(如圖3中所示)。優(yōu)選地，軸22、24和相連的盤32、34沿相同的方向“R”轉(zhuǎn)動(圖3)。
盡管圓盤32、34的相對尺寸可以改變以與應(yīng)用相適應(yīng)，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，主盤32的厚度為1/4英寸并且彼此相隔5/16英寸。這樣，當(dāng)軸22、24的相鄰圓盤彼此嚙合時(shí)，其形成緊貼但相對轉(zhuǎn)動的公差(如圖2所示)。這個(gè)緊公差使得可凝固漿料16的顆粒很難被卷入圓盤32、34之間并過早凝固。同樣，由于軸22、24和相連圓盤32、34在SCP板材生產(chǎn)期間不斷運(yùn)動，被卷入圓盤之間的任何漿料都被迅速地噴出，并且沒有機(jī)會以損壞嵌入操作的方式凝固。同樣優(yōu)選地是，圓盤32、34的周邊被弄平或者與圓盤平面相垂直，但是也可以預(yù)見到，可以設(shè)置錐形或者其他角度的邊緣40、42并且仍然可以實(shí)現(xiàn)令人滿意的纖維嵌入。
用于軸22、24和圓盤32、34結(jié)構(gòu)的材料進(jìn)一步增強(qiáng)了本嵌入裝置20的自動清洗性能。在優(yōu)選實(shí)施例中，這些部件由不銹鋼制成，不銹鋼已經(jīng)被拋光而具有相對光滑表面。同樣，不銹鋼還由于它的耐久性和耐腐蝕性而被優(yōu)選使用，但是，其他耐久、耐腐蝕和不粘的材料也可以被考慮，包括樹脂玻璃材料或其他工程用塑性材料。
更進(jìn)一步地，軸22、24相對于移動網(wǎng)14的高度優(yōu)選地為可調(diào)節(jié)的以促進(jìn)纖維18被嵌入到漿料16中。優(yōu)選地是圓盤32與載體網(wǎng)14不接觸，而是充分延伸到漿料16中以促進(jìn)纖維18嵌入到漿料中。軸22、24在載體網(wǎng)14上方的特定高度可以改變以與應(yīng)用相適應(yīng)，并且會受到主盤32的直徑、漿料的粘性、漿料層16的厚度以及纖維18的希望嵌入程度的影響。
現(xiàn)在參考圖4，第一軸22上的多個(gè)主圓盤32相對于框架12被設(shè)置以在漿料16中形成第一槽型44(實(shí)線)用于將纖維18嵌入其中。當(dāng)漿料16被推向每個(gè)圓盤的側(cè)面時(shí)，槽型44包括一系列由圓盤32形成的凹部46和位于圓盤之間的峰部48。由于纖維18已經(jīng)被緊接地預(yù)先布置在漿料16的頂面50上，特定百分比的纖維將穿過第一槽型44的結(jié)構(gòu)被摻入到漿料中。應(yīng)當(dāng)意識到，當(dāng)軸22、24轉(zhuǎn)動并使相連圓盤32、34旋轉(zhuǎn)時(shí)，載體網(wǎng)或帶14也沿移動方向“T”(圖2)從第一軸22向第二軸24移動。以這種方式，還形成了可以增強(qiáng)纖維18嵌入效果的攪拌動力運(yùn)動。
一離開第一軸22的圓盤32附近，漿料16就與第二軸24的圓盤32相接觸(陰影所示)，其進(jìn)而形成第二槽型52。由于各軸22、24的圓盤32的橫向偏移位置，在任何選定的點(diǎn)，第二槽型52與槽型44相對，其中峰部54代替凹部46，并且凹部56代替峰部48。槽型44、52通常類似于正弦波，槽型44、52還可以呈現(xiàn)彼此不同相的狀態(tài)。該橫向偏移的槽型52進(jìn)一步攪拌漿料16，增強(qiáng)了纖維18的嵌入效果。換句話說，軸22、24的嚙合圓盤32的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了漿料揉捏或搓操作用。
這樣，本嵌入裝置提供了用于將碎玻璃纖維摻入或嵌入移動漿料層中的裝置。本裝置的重要特征是各軸的圓盤彼此嚙合并重疊以便向漿料提供搓揉、揉捏或攪拌作用從而減少漿料堵塞或卡到裝置中的機(jī)會。
盡管已經(jīng)對用于纖維增強(qiáng)漿料的嵌入裝置的特殊實(shí)施例進(jìn)行了顯示和描述，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，在不脫離本發(fā)明更廣義方面和下列權(quán)利要求所闡述范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行改變和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于建筑板材生產(chǎn)線(10)中的嵌入裝置(20)，其中漿料(16)在移動載體(14)上相對于支撐框架(12)傳送，并且碎纖維(18)被沉積在漿料(16)上，所述裝置(20)包括第一長軸(22)，其被固定到所述支撐框架(12)上并且具有第一多個(gè)軸向隔開的圓盤(32)；第二長軸(24)，其被固定到所述支撐框架(12)上并且具有第二多個(gè)軸向隔開的圓盤(32)；所述第一軸(22)相對于所述第二軸(24)設(shè)置使得所述圓盤(32)彼此嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置(20)，其特征在于，當(dāng)從側(cè)面觀察時(shí)，所述第一和第二多個(gè)圓盤(32)的外周(40)彼此重疊。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置(20)，其特征在于，所述軸(22，24)在所述框架(12)上被定位成與所述漿料(16)沿所述生產(chǎn)線(10)運(yùn)動的方向大致橫向。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置(20)，其特征在于，所述軸(22，24)在框架(12)上被定位成彼此大致平行。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置(20)，其特征在于，每個(gè)所述軸(22，24)包括位于每對相鄰的所述第一和第二多個(gè)圓盤(32)之間的相對的小直徑的隔離盤(34)，并且所述第一和第二多個(gè)圓盤(32)的外周(40)與所述相對的隔離盤(34)的相應(yīng)外周(42)緊貼。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置(20)，其特征在于，所述圓盤(32)被固定到所述相應(yīng)的長軸(22，24)上用于共同轉(zhuǎn)動。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置(20)，其特征在于，所述第一多個(gè)圓盤(32)相對于框架(12)設(shè)置以在所述漿料(16)中形成第一槽型(44)用于將纖維(18)嵌入其中，并且所述第二多個(gè)圓盤(32)相對于所述框架(12)設(shè)置以在所述漿料(16)中形成第二槽型(52)，所述第二槽型(52)橫向偏離所述第一槽型(44)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置(20)，其特征在于，所述軸(22，24)被設(shè)置成沿相同的方向旋轉(zhuǎn)。
9.一種用于將纖維(18)嵌入可凝固漿料(16)中的嵌入裝置(20)，其被用于在包括支撐框架(12)的板材生產(chǎn)線(20)上生產(chǎn)建筑板材，所述裝置(20)包括第一長支撐軸(22)，其被固定到所述框架(12)上并且具有第一多個(gè)相對大直徑的圓盤(32)，該圓盤沿所述軸(22)被軸向疊置在第一多個(gè)相對小直徑的圓盤(34)之間；第二長支撐軸(24)，其被固定到框架(12)上并且具有第二多個(gè)相對大直徑的圓盤(32)，該圓盤沿所述軸(24)被軸向疊置在第一多個(gè)相對小直徑的圓盤(34)之間；所述第一和第二支撐軸(22，24)相對于彼此被定位使得所述第一多個(gè)相對大直徑的圓盤(32)與所述第二多個(gè)相對大直徑的圓盤(32)相嚙合。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置(20)，其特征在于，當(dāng)從側(cè)面觀察時(shí)，所述相對大直徑的圓盤(32)的外周(40)彼此重疊。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置(20)，其特征在于，每個(gè)所述大直徑圓盤(32)和所述小直徑圓盤(34)具有厚度，并且所述大直徑圓盤(32)和所述小直徑圓盤(34)的所述厚度大致相同。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置(20)，其特征在于，所述軸(22，24)在框架(12)上被定位成與所述漿料(16)沿所述生產(chǎn)線(10)運(yùn)動的方向大致橫向并且彼此大致平行。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置(20)，其特征在于，所述圓盤(32，34)被固定到所述相應(yīng)的長軸(22，24)上用于共同轉(zhuǎn)動。
14.一種用于將纖維(18)嵌入可凝固漿料(16)中的嵌入裝置(20)，其被用于在包括支撐框架(12)的板材生產(chǎn)線(10)上生產(chǎn)建筑板材，所述裝置(20)包括第一長支撐軸(22)，其被固定到所述框架(12)上并且具有第一多個(gè)相對大直徑的圓盤(32)，該圓盤沿所述軸(22)被軸向疊置在第一多個(gè)相對小直徑的圓盤(34)之間；第二長支撐軸(24)，其被固定到所述框架(12)上并且具有第二多個(gè)相對大直徑的圓盤(32)，該圓盤沿所述軸(24)被軸向疊置在第一多個(gè)相對小直徑的圓盤(34)之間；所述第一和第二支撐軸(22，24)相對于彼此被定位使得所述第一多個(gè)相對大直徑的圓盤(32)與所述第二多個(gè)相對大直徑的圓盤(32)相嚙合；并且所述第一和第二軸(22，24)和所述相連的圓盤(32，34)沿相同的方向轉(zhuǎn)動。
全文摘要
一種在建筑板材生產(chǎn)線(10)中使用的嵌入裝置(20)，其中漿料(16)在移動載體(14)上相對于支撐框架(12)被傳送，并且碎纖維(18)被放置在漿料(16)上，包括被固定到支撐框架(12)上并且具有第一多個(gè)軸向隔開圓盤(32)的第一長軸(22)，被固定到支撐框架(12)上并且具有第二多個(gè)軸向隔開圓盤(32)的第二長軸(24)，第一軸(22)相對于第二軸(24)被設(shè)置使得圓盤(32)彼此嚙合。該嚙合關(guān)系增強(qiáng)了纖維(18)嵌入漿料(16)中的效果并且還防止了裝置被過早凝固的漿料顆粒所堵塞。
文檔編號B28C5/40GK1852795SQ200480026768
公開日2006年10月25日 申請日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者M·J·波特 申請人:美國石膏公司