专利名称：用于纤维加强的建筑水泥板材制造的浆料进料设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连续工艺和用于利用可凝固的浆料来制造建筑板材的相关设备，更具体地说，涉及一种用于制造加强的水泥板材的浆料进料设备，这里指的是建筑水泥板材(SCP)，其中，纤维与快速凝固的浆料结合，以提供抗弯强度。
背景技术：
水泥板材已经应用于建筑行业，以形成住宅和/或商业建筑物的内外墙壁。这种板材的好处包括比标准的石膏基的墙板耐潮。然而，这种传统的板材有一个缺陷，即它们不具有即使不比建筑胶合板或定向绞合板(OSB)坚固、也能够与它们相媲美的这样足够的结构强度。
一般地，水泥板在加强或稳定材料层之间包括至少一个硬化水泥层或石膏复合层。某些情况下，加强或稳定材料是玻璃纤维网或等同物。网通常以薄片的形式从辊上施加到可凝固的浆料上或浆料层之间。美国专利号4,420,295；4,504,335和6,176,920提供了传统水泥板材的制造技术的例子，它们的内容在此结合作为参考。另外，其它的石膏-水泥混合物一般披露在美国专利号5,685,903；5,858,083和5,958,131中。
制造水泥板材的传统工艺的缺陷是，在编织物或丝网上施加的纤维不能恰当、均匀地分布在浆料中，这样，由于纤维-基体的相互作用，导致加强特性随板的厚度发生变化，这取决于各板层的厚度。当浆料不足以穿透纤维网格的时候，在纤维和基体之间产生差的结合，导致低的板强度。某些情况下，当浆料和纤维出现明显分层时，不恰当的结合和低效的纤维分布也会导致差的板强度的形成。
用于制造水泥板材的传统工艺的另一个缺陷是，所得到的产品非常昂贵，因而不能与户外/建筑胶合板或定向绞合板(OSB)相媲美。
传统的水泥板材成本较高的一个根源是由浆料过早凝固导致的生产线停机时间，特别是颗粒或结块，其消弱了所得到的板的外形，并防碍了生产设备的效率。生产设备上过早凝固的浆料的大量聚集需要停止生产线，因而增加了板的最终成本。
减少由过早凝固引起的水泥板材生产线停机时间的一个主要的目标区是在移动丝网上的浆料的沉积或进料上。在传统的水泥板材生产线上，移动丝网包括一相连的编织物或加强纤维层。在一些应用中，浆料和/或纤维是喷射在移动丝网之上的。这种系统增加了喷射设备的维修，因为喷嘴和压力管路要周期性地清洗掉初凝的浆料颗粒。由于喷射头的冲力和间隔的缘故，这种系统还具有不均匀的浆料沉积的风险。
另一种用于在移动丝网上供给水泥浆料的传统系统包括利用一种压辊间隙辊式进料机。形成一压辊间隙的反转的辊子形成浆料的储存器，浆料沿着形成压辊间隙的一个辊的下侧迁移到一进料辊上。这个装置潜在有这样的问题，即浆料液滴从压辊间隙辊的下侧过早地落到丝网上，引起不期望的过早凝固颗粒和完工的水泥板的不均匀结构。另外，沉积在丝网上的浆料层的厚度可能是不均匀的，难以控制这种结构。而且，人们认为，该装置促进了浆料过早凝固的颗粒的聚集，这需要停止系统进行清洁。
因此，需要一种浆料进料装置，其尤其是用于水泥和/或石膏-水泥浆料的浆料进料装置，这种类型的浆料用于建筑水泥板材的制造。还需要这样的一种进料装置，在该装置中，可防止过早凝固的石膏颗粒的聚集。
发明内容
上面所列举的需要由本发明实现或超越，本发明的特征在于一种用于SCP板材生产线或类似应用的浆料进料设备，在SCP板材生产线或类似应用中，可凝固的浆料用于制造建筑板材或板。本设备包括主计量辊和副辊，主计量辊和副辊彼此靠近且基本上平行地放置，以形成压辊间隙，一定量的浆料保持在该压辊间隙内。两个辊最好在同一方向旋转，这样，浆料绕计量辊从压辊间隙抽取以沉积在SCP板材生产线的移动丝网上。最好，厚度控制辊操作靠近主计量辊设置，以维持所要求的浆料厚度。最好，厚度控制辊也以与主辊和副辊相同的方向旋转。
更具体地说，本发明提供了一种用于在具有行进方向的移动丝网上沉积浆料的进料设备，包括主计量辊和副辊，副辊相对于计量辊紧密间隔地设置，以在两者之间形成压辊间隙。压辊间隙构造并设置成可保持一定量的浆料，驱动所述辊以便使保持在压辊间隙中的浆料在计量辊的向上的外圆周表面上前进以沉积在丝网上。
在另一个实施例，提供了一种进料设备，用于在具有行进方向的移动丝网上沉积浆料。该设备包括主计量辊和副辊，副辊相对于计量辊紧密地间隔设置，以在两者之间形成压辊间隙。两个辊基本上横向于丝网的行进方向放置。压辊间隙还构造并设置成能保持一定量的浆料，厚度控制辊相对于计量辊以操作关系设置，用以控制在计量辊外表面上从压辊间隙抽取的浆料的厚度。提供了一种驱动系统，用于在同一方向驱动计量辊、副辊和厚度控制辊。
图1是适用于本浆料进料设备的SCP板材生产线的示意视图；图2是图1所示的进料设备的局部放大正视图；和图3是本浆料进料设备的透视图。
具体实施例方式
现在参考图1，图中显示了一种建筑板材生产线，其通常标记为10。生产线10包括支撑框架或成形平台12，其具有多个腿部13或其它支撑件。移动载体14设在支撑框架12上，如具有平滑的、不透水的表面的环形的橡胶运输带，，但可设想多孔表面。在本技术领域，众所周知，支撑框架12可以由至少一个平台状的部分组成，其可包括标号为13的腿部或其它支撑结构。支撑框架12还包括框架远端18的主驱动辊16和框架近端22的空转辊20。最好还设置有至少一个皮带导向和/或拉紧装置24，用来维持在载体14的辊16、20上的的所要求的张力和位置。在优选实施例，随着移动载体在从近端22到远端18的″T″方向的行进，连续生产SCP板材。
而且，在优选实施例，不透水纸、脱膜纸制成的丝网26或由在本技术领域中众所周知的、在凝固之前支撑浆料的支撑材料制成的其它丝网，可提供和放置在载体14上，以保护载体14和/或保持载体14的清洁。然而，也可以设想，由本生产线10制造的SCP板材直接形成在载体14上。在后者情况下，提供了至少一个皮带清洗单元28。正如众所周知的，通过马达、滑轮、驱动主驱动辊16的皮带或链的组合，载体14沿支撑框架12移动。可设想，可改变载体14的速度以适合于应用。
在本发明，建筑水泥板材的制造开始于松散、切碎的纤维30在丝网26上的沉积。各种纤维沉积和切碎装置可用于本生产线10，但是优选的系统是采用保持几个玻璃纤维线的线轴32的支架31，从每个线轴32，一段或一条34纤维供应给切碎平台或设备，也称为切碎机36。
切碎机36包括可转动的刀片辊38，径向延伸的刀片40从辊38上伸出，辊38与支承辊42设置成紧紧地接触旋转的关系。最好为，刀片40在载体14或丝网26的宽度上延伸。在优选实施例，刀片辊38和支承辊42设置成相对靠近的关系，这样，刀片辊38的旋转还能带动支承辊42旋转，但也可以设想反向旋转。支承辊42最好由弹性的支撑材料覆盖，倚着该支撑材料，刀片40将线34切成节。刀片40在辊38上的间距决定了所切的纤维的长度。正如图1中所示，切碎机36在载体14的上方且接近近端22设置，以使生产线10的长度的制造使用达到最大。随着纤维线34被切断，纤维松散地落在载体丝网26上。
现在参考图1和图2，通常标记为44的本浆料进料设备，也称为浆料进料平台或浆料进料机，其从远处的混合位置48，如料斗、料箱等等接收一定量的浆料46。虽然可设想多种可凝固的浆料，但是，本工艺尤其是设计用于制造建筑水泥板材的。这样，浆料46最好由不等量的Portland水泥、石膏、混凝料、水、促凝剂、增塑剂、起泡剂、填料和/或本领域众所周知的其它成分组成，在上面列举的结合作为参考的专利中描述了这样的浆料46。可以改变这些成分的相对量以适合应用，包括去掉某些上述成分或加入其它成分。
优选的浆料进料机44包括主计量辊50，其沿载体14的行进方向横向设置。副辊或备用辊52与计量辊50设置成靠近、平行、旋转的关系，以在两者之间形成压辊间隙54。辊50、52设置成充分靠近的关系，从而在辊相互旋转的同时，压辊间隙54能保持一定量的浆料46。尽管可以设想其它的尺寸，但是，最好是计量辊50具有比副辊52大的直径。而且，最好是，辊50、52中的一个辊具有平滑的不锈钢外部，而另一个辊，最好为副辊52，具有覆盖其外部的弹性的不粘材料。
一对较硬的侧壁56，最好由不粘材料制成或涂有不粘材料，如Teflon商标材料等等，侧壁56可防止注入压辊间隙54的浆料46从浆料进料机44的侧面溢出。最好固定到框架12上的侧壁56与辊50、52的端部以靠近的关系布置以保持浆料，但是，侧壁56不能过于靠近辊的端部以干扰辊的旋转。
本发明的一个重要特征在于，进料机44将均匀、较薄的一层浆料46沉积在移动载体丝网26上。适当的层厚度的范围是从大约0.08英寸到0.16英寸。但是，对生产线10制造的优选的建筑板中优选的四层以及大约为0.5英寸的适当的建筑板来说，浆料层厚度的更佳范围为0.125英寸。
为了实现上述范围的浆料层厚度，本发明为浆料进料机44提供了几个特征。
首先，为了确保浆料46在整个丝网26上的均匀的沉积，通过软管58或类似的管道将浆料输送给进料机44，软管58具有第一端部60，第一端部60与浆料混合箱或储存器48流体连通。软管58的第二端部62连接到本领域众所周知的一种钢丝驱动、流体动力的分配器64，分配器64横向往复运动。于是，从软管58流出的浆料流以横向往复运动注入进料机44，注满由辊50、52和侧壁56限定的储存器66。计量辊48的旋转从储存器66抽取一层浆料46。
其次，一厚度控制辊或厚度监视辊68最好稍微设置在主计量辊50的上方并且稍微设置在主计量辊的垂直中心线的下游，用来调节在主计量辊50的外表面70上的从进料储存器66的浆料46的厚度。另一个有关厚度控制辊68的特征是，它能够处理不同粘度和不断变化的粘度的浆料。因此，厚度控制辊68与主计量辊50以操作关系设置，用于调节在主计量辊50的外圆周表面70上从储存器66运送以沉积在移动载体丝网26上的浆料的厚度。在本领域，众所周知，可以调节厚度控制辊68和主计量辊50之间的相对距离′t′(图2)以改变所沉积的浆料46的厚度。而且，尽管可以设想其它尺寸，但是，最好是，厚度控制辊68具有比副辊52小的直径，并具有大体上比主计量辊50小的直径。
本进料设备44的另一个特征是，主计量辊50、副辊52和厚度控制辊68全部在同一方向驱动，这使得各自移动的外表面上的浆料过早凝固的机会变得最小。驱动系统72，包括流体动力、电动或其它适当的马达74，连接到主计量辊50或副辊52上，用于在沿图1-3所示的顺时针方向的同一方向驱动辊，。在本领域，众所周知，可以驱动辊50、52中的任一个辊，而另一个辊则可通过滑轮、皮带、链与链轮、齿轮或其它已知的传动技术联接来维持正确和共同的旋转关系。另外，厚度控制辊68也配置成与辊50、52的同一方向旋转，这最好通过驱动系统72，其本身的马达(没有显示)或根据应用专业人员己知的其它装置的连接来实现。
当外表面70上的浆料46朝移动载体丝网26移动时，重要的是，所有的浆料被沉积在丝网上，不能向上流回压辊间隙54。这样的向上行进会促使辊上的浆料过早凝固，会干扰浆料从储存器66到载体丝网26的平稳运动。为此，一横向脱芯线(stripping wire)76位于主计量辊50和载体丝网26之间，以确保浆料46完全被沉积在载体丝网上，不会向上流回压辊间隙54和进料储存器66。剥线76也有助于使主计量辊50免于过早地凝固浆料。
现在参考图3，将更加详细地解释往复运动式分配机构64。软管58的第二端部62保持在横向往复运动的接头78内，接头78在两侧的每一侧80，82连接到钢丝部分88、90的相应的端部84、86上。钢丝部分88、90的相对端部92、94连接到流体动力缸100的盲端96和杆98的其中一个上，流体动力缸100最好为一气动缸。钢丝部分88、90环绕滑轮102(只显示了一个)，滑轮102位于进料设备44的各个端部。流体动力缸100加工成一定尺寸，以便杆98的行程距离接近所要求的分配接头78在储存器66中的行程距离。当缸100被加压或减压时，接头78在压辊间隙54上沿着压辊间隙54往复运动，由此维持储存器66中浆料46的比较均匀的高度。
第二切碎机设备110，最好为和切碎机36一样，其设置在进料机44的下游，用来在浆料46上沉积第二层纤维112。其次，嵌合装置114与浆料46和生产线10的移动载体丝网26设置成操作关系，以将纤维112嵌入浆料46。
尽管可以设想各种嵌合装置，包括但不限于振动器、羊脚滚筒等等，但在优选实施例，该嵌合装置114包括至少一对基本上平行的轴116，轴116横向于框架12上的载体丝网14的行进方向安装。各轴116设置有多个较大直径的圆盘118，圆盘118通过小直径的圆盘(没有显示)在轴上彼此轴向分开。在板材制造过程中，轴和圆盘118共同绕轴116的纵向轴线旋转。在本领域，众所周知，可以驱动一个轴116，也可以驱动两个轴116，如果只有其中一个轴被驱动，则另一个轴可以通过皮带、链、齿轮驱动装置或其它已知的传动技术来驱动，以保持与被驱动轴的相应的方向和速度。邻近并最好平行的轴116各自的圆盘118重叠并相互啮合，用于对浆料建立一个″揉搓″或″按摩″的作用，浆料嵌入先前所沉积的纤维112。另外，圆盘118紧密的邻近、相互啮合的和旋转的关系避免了浆料46在圆盘上的聚集，并有效地建立了一个″自清洗″的作用，这种″自清洗″的作用显著地降低了由于大块浆料的过早凝固引起的生产线停机时间。通过设置彼此横向偏置的两组圆盘118，浆料46受到多次的分离作用，建立了一个″按摩″作用，该″按摩″作用使纤维112更进一步地嵌入到浆料中。
一旦纤维112已经嵌入，板的第一层120就完成了。在优选实施例，第一层120的高度或厚度大约在0.05-0.15英寸的范围内。人们发现，当与SCP板中类似的层结合时，这个范围可以提供所希望的强度和刚度。但是，根据应用，可以设想其它厚度。
为了制造具有所要求的厚度的SCP板，需要有附加层。为此，可以为各后续的层提供多个生产模块，包括浆料进料机44、切碎机平台36和嵌合装置114。
在优选实施例，共提供了四层来形成SCP板122。在配置上述的四层嵌入纤维的可凝固的浆料的同时，最好在框架12上设置成型装置124来成形板122的上表面126。在可凝固的浆料/板产品技术领域中，这样的成型装置124是已知的，通常为弹簧加载或振动的板，其与多层板的高度和形状一致，以适应所要求的几何特性。
在此处，浆料层已经开始凝固，并且板122分别由切割装置128彼此分开，在优选实施例，切割装置128为一种喷水切割机。假如能够在该板结构上形成适当锐利的棱边，包括旋转叶片的其它切割装置也被认为适合这种操作。切割装置128相对于生产线10和框架12设置，以便制造出来的板具有所要求的长度。由于载体14的速度是比较慢的，所以，可以将切割装置安装成垂直于载体14的行进方向进行切割。对于较快的生产速度，众所周知，可以将这样的切割装置相对于丝网行进方向以一角度安装到生产线10上。正如本技术领域众所周知的，在切割的同时，分开的板122堆叠在一起，用于进一步的处理、包装、存储和/或运输。
尽管已经显示和描述了用于纤维加强的建筑水泥板材制造的本浆料进料设备的一个具体的实施例，但是，本领域技术人员应当明白，在不背离本发明更宽的方面和下面的权利要求书所阐明的范围内，可以进行很多的变化和改进。
权利要求
1.一种用于在具有行进方向的移动丝网(26)上沉积浆料(46)的进料设备，包括主计量辊(50)；副辊(52)，其相对于所述主计量辊(50)紧密间隔地设置，以在主计量辊(50)和副辊(52)之间形成压辊间隙(54)；所述压辊间隙(54)构造并设置成保持一定量的所述浆料(46)；和用于驱动所述辊(50，52)的装置，从而保持在所述压辊间隙(54)中的浆料(46)在所述计量辊(50)的向上的外圆周表面(70)上前进，以沉积到所述丝网(26)上。
2.如权利要求1所述的设备，还包括至少一个侧壁(56)，其紧密地邻近所述辊(50，52)各自的端部设置，用以在所述压辊间隙(54)上方形成浆料储存器(66)。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述侧壁(56)由不粘材料制成。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述计量辊(50)具有比所述副辊(52)更大的直径。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述计量辊(50)和所述副辊(52)具有不锈钢圆周表面和弹性的不粘圆周表面之一。
6.如权利要求1所述的设备，还包括厚度控制辊(68)，其操作靠近主计量辊(50)设置，用以控制由所述设备沉积在丝网(26)上的浆料层(46)的厚度。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述厚度控制辊(68)位于所述计量辊(50)上方。
8.如权利要求6所述的设备，其中，所述计量辊(50)和所述副辊(52)沿同一方向旋转，并且进一步地，所述厚度控制辊(68)与所述计量辊和副辊(50，52)沿同一方向旋转。
9.如权利要求6所述的设备，其中，所述厚度控制辊(68)具有基本上比所述计量辊(50)小的直径。
10.如权利要求1所述的设备，还包括往复运动的浆料输送机构(64)，其构造和设置成将浆料(46)提供到所述压辊间隙(54)。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述输送机构(64)包括管道(58)，其延伸连接到浆料(46)源并且接近所述压辊间隙(54)具有一端部(62)，所述管道端部(62)接合在往复运动机构(78)中，所述往复运动机构(78)在所述计量辊和副辊(50，52)的端部之间使所述管道端部(62)做横向地往复运动。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述往复运动机构(78)包括液压缸(100)和钢丝滑轮(102)。
13.如权利要求1所述的设备，还包括一条脱芯线(76)，其邻近所述计量辊(50)的下部分设置，用于防止浆料(46)在所述计量辊(50)的下侧上向所述压辊间隙(54)前进。
14.如权利要求1所述的设备，其中，所述辊(50，52)大体上横向于所述丝网(26)的行进方向设置。
15.一种用于在具有行进方向的移动丝网(26)上沉积浆料(46)的进料设备，包括主计量辊(50)；副辊(52)，其相对于所述主计量辊(50)紧密间隔地设置，，以在主计量辊(50)和副辊(52)之间形成压辊间隙(54)，所述辊(50，52)大体上横向于丝网(26)的行进方向设置；所述压辊间隙(54)，构造并设置成保持一定量的所述浆料(46)；厚度控制辊(68)，其以操作靠近主计量辊(50)的关系设置，用以控制在所述计量辊(50)的外表面上从所述压辊间隙(54)抽取的浆料层(46)的厚度；和用于沿同一方向驱动所述计量辊(50)、所述副辊(52)和所述厚度控制辊(68)的装置。
16.如权利要求15所述的设备，其中，所述旋转方向朝向所述移动丝网(26)的行进方向。
17.如权利要求15所述的设备，还包括至少一个侧壁(56)，其紧密地邻近所述辊(50，52，68)各自的端部设置，用以在所述压辊间隙(54)上方形成浆料储存器(66)。
18.如权利要求15所述的设备，其中，所述计量辊(50)具有比所述副辊(52)大的直径，所述副辊(52)具有比所述厚度控制辊(68)大的直径。
19.如权利要求15所述的设备，还包括一条脱芯线(76)，其邻近所述计量辊(50)的下部分设置，用于防止浆料(46)在所述计量辊(50)的下侧上向所述压辊间隙(54)的前进。
20.一种用于在具有行进方向的移动丝网(26)上沉积浆料(46)的进料设备，包括主计量辊(50)；副辊(52)，其相对于所述主计量辊(50)紧密间隔地设置，以在主计量辊(50)和副辊(52)之间形成压辊间隙(54)，所述辊(50，52)大体上横向于所述丝网(26)的行进方向设置；所述压辊间隙(54)构造并设置成保持一定量的浆料(46)；一对侧壁(56)，其邻近所述计量辊和副辊(50，52)的端部，以形成浆料储存器(66)；厚度控制辊(68)，其与所述计量辊(50)操作关系地设置，用以控制在所述计量辊(50)的外表面上从所述压辊间隙(50)抽取的浆料(46)层的厚度；用于在同一方向驱动所述辊(50，52，68)的装置，这样，保持在所述压辊间隙(54)中的浆料(46)在所述计量辊(50)的向上的外圆周表面(70)上前进，以沉积到所述丝网(26)上；和往复运动的浆料输送机构(64)，用于为所述储存器(66)提供浆料(46)。
全文摘要
一种用于在具有行进方向的移动丝网(26)上沉积浆料(46)的进料设备，包括主计量辊(50)和副辊(52)，副辊(52)相对于计量辊(50)近距离设置，以在两者之间形成压辊间隙(54)。压辊间隙(54)构造并设置成，可保持一定量的浆料(46)，驱动辊(50，52)以便使保持在压辊间隙(54)中的浆料(46)在计量辊(50)的向上的外圆周表面(70)上前进，并沉积在丝网(26)上。最好还包括厚度控制辊(68)，其对计量辊(50)设置为操作关系，用以控制在计量辊外表面上从压辊间隙(54)的浆料(46)层的厚度。最好，在同一方向驱动计量辊(50)、副辊(52)和厚度控制辊(68)。
文档编号B28B1/52GK1852794SQ200480026963
公开日2006年10月25日 申请日期2004年9月2日 优先权日2003年9月18日
发明者A·杜贝, M·J·波特 申请人:美国石膏公司