专利名称：土砖机的制作方法
背景技术：
发明领域本发明涉及一种土砖机，包括相对的夯实室，每一夯实室中有一作往复运动、把泥土夯实成实心建筑砖的夯实件。一与夯实件连接的液压驱动连杆机构使得夯实件作往复运动，从而用较低液压生成很大夯实力。每一夯实室包括在垂直方向上相间距和对齐的进口和出口，进口和出口装有液压驱动的可打开和关闭的板，从而一定数量的泥土可从一料斗流入夯实室，制成的土砖可从夯实室排出。
现有技术土砖或土坯建筑砖多年来用来建造各种建筑物，现在仍是一种重要的建筑材料。原先，把泥浆材料置于模子中经很长一段时间的干燥和固化，从而制成土坯砖。近些年来，用各种机器把泥土夯实成可砌成任何种类建筑物的墙和地面的土砖，这些土砖不用砂浆或其它类型的粘结材料就可牢牢粘结在一起。此外，开发出了压实或夯实各种材料的各种压机。
下述美国专利公开了用于各种用途的土砖机和压机。
1,864,7692,524,683 3,225,4092,265,7712,537,920 4,153,4042,388,6793,142,105 4,579,706自19世纪30年代以来有若干土砖机获得专利并被造出。现在市场上很难见到这些土砖机。第一批土砖机为流动式，但它们使用的是当时的技术泥土与水混合后压成土坯。这些土坯多数用阳光干燥(见专利Nos.1,864,769、2,524,683和3,142,105)。
使用液压压机的第一批土砖机之一见专利No.2,265,771。模子由拆卸式板构成，以便于在该机器中装料和从该机器中取出土砖。该发明人还获得了一种可生产各种形状土砖的先进机器的专利(专利No.2,388,679)。
这些机架开始使用普通泥土。专利No.3,225,409所述土砖机为了每周期生产更多土砖，使用一压头压缩泥土。泥土的连续供应见专利No.4,153,404。泥土流由在适当时间打开的挡板控制。
专利No.4,579,706还使用一压头的直接力压缩从料斗供应的泥土。为了提高产量，液压缸的两边各有一个模子。从液压缸两端伸出的杆控制模子中的土砖的压缩。泥土的压缩按顺序进行。上述所有压头式土砖机都使用直接作用在受压缩泥土上的压头。因此压头中的液压很高，从而造成余震问题。
上述专利所公开的各种压机、包括制造土砖或土坯砖的机器中的压头由一与一液压缸对齐的活塞杆直接驱动，压头在一夯实室或模子中作往复运动。这类由液压缸直接加力的方式为了在压头上获得足够夯实力或压缩力需要极高液压。在现有技术中，尚未见到这样一种结构，即相对的压头通过由流体压力驱动的连杆机构驱动而增加作用在压头上的力；也未见到一种把液压驱动力加到该连杆机构上的组件。
本发明概述本发明是一种把泥土压缩成可用来建造真正廉价住房的土砖的节能的移动式高产量机器。本发明由于使用当地泥土生产土砖，因此不仅在生产过程中，而且在土砖所有有关使用中节能。本发明无需建造工厂、无需用卡车装砖并运输到建筑工地后卸砖，而这一切都需要消耗很多能量。本发明所生产的砖无需使用砂浆或其它类型的粘合剂就可牢牢粘结在一起。本发明解决了世界范围内对低成本住房、临时性军营和其它低成本建筑物的需求问题。本发明生产土砖所需能量比任何其它制砖技术都少，建造建筑物最快、成本最低。木材之类建筑材料在发展中国家使森林遭到破坏、破坏环境，重新植林需要大量能量。本发明生产的土砖的使用寿命等于或超过所有现有建筑材料，此外100％可回收，对环境的影响比任何其它从地球取得的建筑材料都小。
本土砖机较之市场上其它泥土夯实机的一个优点是可用低液压生成高夯实力。现有土砖机需要使用4000-5000psi的液压驱动压头系统，从而经常在液压机构中造成故障。与此对照，本发明液压系统的工作压力为750psi。这一低液压转而驱动一在约3000psi下压缩土砖的杠杆压头系统。该杠杆压头系统与现有土砖机用来驱动压头系统的直接液压力成鲜明对照。本发明由于使用杠杆系统，因此不受使用直接液压力的其它土砖机所受不间断应力的冲击。市场上现有土砖机的产量为每小时300-400块12″×10″×4″的砖。本发明的产量超过每小时1200块12″×10″×4″的砖，抗压强度等于或大于其它土砖机。
本发明的节能是双重的。首先，本发明生产土砖所需能量比现有土砖机少。其次，本发明有双重压头系统，使用与其它土砖机的单个压头系统同样数量的能量，但产量为其它土砖机的三倍，因此生产一块砖节能66％。除了在生产过程中这一双重节能外，由于无需把砖从生产地点运输到建筑工地，因此能量大大节省。很多适合于大规模建造低成本住房的区域和需要建造临时性军营的区域都离生产地点很远。这就需要把大量建筑材料运输几百英里。而本发明无需运输土砖，从而大大节能。另一个节能性是由于土砖极好的绝热性。
土坯建筑砖在建筑领域已使用数千年。在整个北美、南美、非洲、中东和世界其它地区，土坯砖仍是一种重要的建筑材料。本发明把古代制作土坯砖的方法改进成当代工艺。本发明无需现有土坯砖所需要的几星期、几个月的固化时间。在本发明快速制作砖的同时，这些砖可砌成任何种类建筑物的墙和地面。
制砖厂通常位于原材料丰富、容易获得的地方。然后把砖运输到在许多情况下成百英里外的使用地点。本发明在使用地点制砖，无需运输成本，从而节省大量燃料。因此，建筑工地本身成为制砖厂。
市场上有若干在使用地点制砖的制砖机。但是，这些制砖机由于其液压系统所使用流体的持续高压而造成严重问题。此外，因释放工作周期中的高压造成的余震是非常有害的。这些副作用使得土砖机的有效工作时间减小60％以上。这些土砖机使用的平均压力为5000psi。本发明土砖机所使用压力只有750psi，但压缩泥土的压力更高。这是因为使用了由一低压液压系统驱动的机械杠杆系统。本土砖机压缩泥土的压力高达3000psi，从而获得比现有方法更好的实心砖。
因此，本发明的一个目的是提供一种土砖机，它使用相对的夯实室或模子和相对的夯实件或压头，一液压驱动机构用一机械杠杆系统与夯实件连接，因此夯实件可相对夯实室作往复运动，该机械杠杆系统可使用较小液压生成作用在夯实室中的泥土上的极高夯实力或压缩力。
本发明的另一个目的是按照上述目的提供一种土砖机，其中，该液压机构包括一对相对的、大致对齐的液压活塞和缸组件，每一组件的活塞与一对连杆连接，该对连杆使相对的夯实件相对夯实室作往复运动。
本发明的另一个目的是按照上述目的提供一种土砖机，其中，每一夯实室包括在垂直方向上相间距的进口和出口，进口与其中装有待压缩成实心建筑砖的泥土的一料斗连通。
本发明的另一个目的是按照上述目的提供一种土砖机，其中，进口和出口用独立于使夯实件作往复运动的活塞和缸组件工作的液压活塞和缸组件来打开和关闭。
本发明的另一个重要目的是提供一种液压驱动的土砖机，它以很高压力压缩泥土，直到泥土变成实心建筑砖，受压缩泥土从一料斗流入一对相对的、对齐并相间距的夯实室，每一夯实室中有一作往复运动的夯实件，两夯实件相对对齐，其近端与一对连杆连接，两连杆会聚并可枢转地与一对相对的液压驱动活塞和缸组件之一的活塞连接，从而把两连杆从一互成锐角位置移动到一互相对齐位置，从而两连杆的枢转使得夯实件作往复运动，使夯实件在从锐角会聚关系移动到对齐关系时力量增大。
上述和其它目的和优点将通过下文结合附图对结构和工作情况的充分说明变得更加清楚，附图中相同部件用同一标号表示。
附图的简要说明
图1为本发明土砖机的垂直剖面图，示出了该机器的各部件的关系。
图2为该土砖机的俯视图，在移去料斗的情况下示出了各部件的结构细节。
图3为与图1相似的示意性剖面图，料斗和驱动连杆的活塞及缸组件被除去，压头处于伸展位置。
图4为夯实室一侧壁和进口和出口盖板的横向放大剖面图。
图5为沿剖面线5-5剖取的横向剖面图，进一步示出了移动夯实件和驱动夯实室进口和出口盖板的液压驱动机构。
本发明详述为简明起见，借助专门术语说明附图所示本发明优选实施例。但本发明并不限于所示特定实施例和所用术语；应该指出，每一专门术语包括为实现相同目的而以相同方式工作的所有技术等同物。
参见各附图，本发明土砖机总的用标号10表示，包括一垂直放置的料斗12，料斗中装有泥土，这些泥土待压缩成实心土砖，用作建造任何合适类型的建筑物、住房等的建筑砖。该土砖机包括一对相对、水平放置、对齐的夯实室14，每一夯实室中有一夯实件或压头16，一液压组件18使夯实件16在夯实室中作往复运动，一机械杠杆系统20使液压组件18与夯实件16互连。
料斗12包括垂直方向上的一周壁22，其中央有一倒置V形挡板24，该挡板与一般为长方形的周壁22一起形成一对在水平方向上相间距、位于垂直方向上的泥土排出区26。每一夯实室14如图2所示包括一对在水平方向上互相平行的垂直侧壁28。如图1-3所示，两侧壁28由一与两侧壁垂直、刚性连接其上的端壁30互连。夯实室14的顶部有一进口32，底部有一出口34。出口34在垂直方向上与进口32对齐，进口32与供应待压入夯实室14的泥土36的排出区26连通，从而夯实件16可把泥土夯实成实心砖后从出口34排出实心砖。由于进口和出口位于垂直方向上，因此泥土可靠重力流入夯实室14，砖可靠重力从夯实室的出口34排出到收集砖的传送带或其它构件上。
如图2和3所示，夯实室的顶部用一滑板38关闭，出口34用一滑板40关闭，这两块板嵌入在侧壁28的凹槽42中并受凹槽42的引导，其顶端嵌入在端壁30的凹槽50中。
如图1-4所示，每一夯实件或压头16包括一可在夯实室中在两侧壁28之间和在两盖板38和40之间滑动的活塞或压头52。活塞52与一细长杆54连接，细长杆54伸展在界定两夯实室14的构件的纵向上并位于互连两夯实室14和支撑料斗12的两纵向机架件44的中央。两杆54用横销或螺栓56与其活塞52连接。杆54在远离活塞52的一端上有一对刚性地连接其上的相对的凸耳或支架58，如图1所示，该对支架从杆54的顶部和底部垂直伸出。支架58与杠杆系统20连接，从而开动液压组件18即可使活塞52作往复运动。杠杆系统20对称地位于土砖机纵向轴线的上下方而在垂直方向上对齐。
每一杠杆系统包括一对连杆60和62。每一连杆60和62的分叉端63用一枢轴64可转动地连接在支架或凸耳58上。连杆60和62上远离凸耳58的一端互相重叠地用一枢轴70与从一液压缸68伸出的活塞杆66连接。所示液压组件包括一对位于横向上、一般与夯实室14和夯实件16的纵向轴线垂直的液压驱动活塞和液压缸。当活塞杆66伸缩时，每一杠杆系统20的连杆60和62从图1所示向外收敛、互成锐角位置移动到图3所示互相对齐位置，从而使活塞或压头52朝夯实室14的端壁30向外移动，把图1所示泥土36压缩成图3所示实心土砖72。
每一根与活塞或压头52连接的压杆54的内端受支撑在机架44上的一对相对引导表面74的引导，该引导表面与装在一与杆54刚性连接的轴55的一端上的滚轮76啮合。滚轮76与引导表面74啮合，从而在杆54在图1和3所示两位置之间作往复运动时引导并稳定杆54上远离活塞52的一端，从而稳定杆54的纵向运动并保持活塞52与两侧壁28和板38和40正确对齐，以便活塞52在夯实室14中作相对滑动。
液压缸68用向外伸出的并装在一从机架44伸出的侧架件46的承窝80中的枢轴78来支撑，用于枢转运动，从而当夯实室或模子之一中的泥土数量比另一夯实室中的泥土多时活塞和缸组件可稍稍摇动或稍稍枢转，从而使相对两夯实室中的泥土受到同等压缩，使活塞和缸组件补偿两夯实室中数量不等的泥土。
当要调节活塞52与端壁30之间的间距时，用一可调节挡块82在液压作用在活塞和缸组件上时调节活塞杆66的有效伸展长度。
每一夯实室14的顶板38的内端与一活塞杆84连接。如所公知，活塞杆84伸入一液压缸86中，每一活塞杆的内端上有一活塞，从而当液压缸86中有液压或无液压时，两板38向外移动到关闭位置或相向向里移动到打开位置。同样，关闭出口34的底板40与液压缸90中的活塞杆88连接，如所公知，液压缸90中的活塞随着液压缸90中有无液压而伸缩。这一结构可以使盖板38和40操作方式为在夯实的砖排出和底板40关闭后顶板38打开。从而泥土36流入夯实室中，然后顶板38关闭，活塞或压头52向外移动，压缩和夯实砖72。夯实后，底板40与活塞或压头52一起退回，从而夯实的砖72靠重力排出到一传送带上，把砖传送到使用或储藏地点。然后在活塞52继续退回的同时关闭底板40，打开顶板38，从而泥土可靠重力填满夯实室，然后关闭顶板38，活塞52向端壁30移动，夯实土砖。
在这一液压驱动的土砖机中，压缩泥土的压力非常高，直到把泥土压成实心砖。如把料斗12除外，该机器相对两垂直放置的液压缸68的共同轴线和两夯实室14的纵向轴线和夯实件16的运动路径呈对称状。在图1中，该土砖制作机处于工作周期的开始位置，液压缸86使板38退回，因此料斗中的泥土可落到处于关闭位置的底板40上。当夯实室或模子中充满泥土时，顶板38回到其关闭位置，两活塞杆66互相靠拢，两枢轴70也互相靠拢。连杆60和62与凸耳58连接的一端在水平方向上互相移开，从而活塞杆54使活塞52向外移动。图3示出在泥土夯实成土砖72时各部件的最终位置。土砖压成后，稍隔一段时间后板40和活塞或压头52退回，当板40完全退回后砖落到传送带上被移走。由于两夯实室或模子中的泥土数量很难保证相同，施加在两垂直液压缸上的液压也很难保证相同，因此两垂直液压缸68装在枢轴78上。从而液压缸68可振动，枢轴70可在水平方向上作弧线运动，根据泥土数量补偿两夯实室中泥土的不同数量。根据泥土数量，还可使用调节垂直液压缸68的活塞杆的反作用的可调节挡块82改变活塞52及其靠近夯实室端壁30的距离。
当液压缸68的活塞杆66到达其最大伸展位置时，连杆60和62的位置几乎呈水平而如图3所示与水平线成约5°角。液压缸的力P有两个相同的分量T由枢轴装置64传给活塞杆54。力T的水平分量为H。力H压缩模子中的泥土。请注意，压缩夯实室14中的泥土的总力为2H。力T的垂直分量为V，作用在上部连杆的枢轴64上的V与作用在下部连杆上的力T的分量V抵销。
活塞杆54沿水平轴线的运动受引导滚轮76的限制。
V＝T·sinα，其中，α为连杆与水平线之间的夹角。
此外，P/2＝H·tanα。
当制作12″×10″×4″的砖时，产生3000psi压力所需力2H为144,000lbs。因此，H为72,000lbs。
P＝2·72,000·tanα＝144,000tan5°＝12,598lbs。
孔径为6″的液压缸的横截面面积为28.26平方英寸。产生上述载荷的压力为P＝12.598/18.26＝446psi孔径为5″的液压缸的横截面面积为19.625平方英寸，因此P＝12.598/19.625＝692psi孔径为4″的液压缸的横截面面积为12.56平方英寸，因此P＝12.598/12.56＝1002.3psi活塞杆54上理论上不受垂直力的作用，从而其移动自如。所选择的液压缸的尺寸为5″孔径。由于使用750psi液压，因此可轻松获得所需载荷。
该土砖机最好相对液压缸轴线对称，包括一左边模子和一右边模子。泥土靠重力经料斗12中的排出区26流入模子或夯实室。用与压缩杆54连接的压头或活塞52压缩泥土。当液压缸68伸出活塞杆66，两连杆端63以相反方向向外移动时，两泥土压缩压头或活塞52也向外移动。泥土被压缩到3000psi，随着压头或活塞52到达其行程终端，泥土变成实心砖。
为了取出砖72，底板40向里滑动，从而砖落到一传送带(未示出)上。同时活塞52向里移动。当底板40关闭出口、液压缸86和活塞杆84向里退回、顶板38向里退回时，泥土从进口落到底板40上，用顶板的位置控制形成正确大小土砖所需的泥土数量。
压缩杆54的移动受相对两引导表面74和两滚轮76的引导。当连杆60和62处于图3所示几乎水平位置上时泥土所受压缩载荷最大。
以上只例示出本发明原理。而且，由于本技术领域的普通技术人员很容易作出种种修正和改动，因此本发明并不限于所示和所述的精确结构和工作情况，因此所有合适的修正和等同物都落在本发明范围内。
权利要求
1.一种土砖机，包括一对对齐的、相对并相间距的模子，每一所述模子包括一开口内端和一封闭外端，夯实件可往复运动地装在所述模子中，每一所述模子包括一泥土进口和一经压缩的土砖的出口，所述进口和出口在垂直方向上对齐并相间距，从而泥土靠重力流入模子，经压缩土砖靠重力排出；有一可打开的盖用于所述进口；一可打开的盖用于所述出口；一动力构件位于所述两模子之间，所述动力构件用一把夯实力加于所述夯实件上的增力杠杆系统经所述开口内端与每一所述夯实件连接。
2.根据权利要求1所述的土砖机，其特征在于，与每一夯实件连接的所述杠杆系统包括其近端与该动力构件连接的一对发散连杆，所述两连杆的远端相间距而可枢转地连接到所述两夯实件上，所述动力构件在所述两连杆上加力时把所述两连杆的所述近端移向一与远端对齐的位置，从而使夯实件移向模子的封闭端，把泥土夯实成土砖。
3.根据权利要求2所述的土砖机，其特征在于，所述动力构件包括一对相对的、对齐的流体压力驱动活塞和缸组件，每一所述活塞和缸组件包括与一对发散连杆的近端可枢转地连接的一活塞杆，该活塞杆的伸缩使得夯实件作往复运动。
4.根据权利要求3所述的土砖机，其特征在于，每一所述压力驱动活塞和缸组件用液压操作。
5.根据权利要求1所述的土砖机，其特征在于，用于每一模子的进口和出口的所述可打开盖为一来回滑动的板，所述两板可在打开和关闭位置之间作与夯实件的移动平行的直线运动。
6.根据权利要求5所述的土砖机，其特征在于，每一所述板与一活塞和缸连接，从而可在打开与关闭位置之间移动。
7.根据权利要求3所述的土砖机，其特征在于，所述活塞和缸组件对齐并安装成可围绕活塞和缸组件横向上的一轴线枢转，从而活塞杆与连杆之间的接头可作弧线运动。
8.根据权利要求3所述的土砖机，其特征在于，用于每一模子的进口和出口的所述可打开盖为一来回滑动的板，所述两板可在打开和关闭位置之间作与夯实件的移动平行的直线运动。
9.根据权利要求8所述的土砖机，其特征在于，每一所述板与一活塞和缸连接，从而可在打开与关闭位置之间移动。
10.一种液压驱动的土砖制作机，包括一垂直泥土料斗；所述料斗下方水平放置一夯实室，该夯实室与所述料斗连通，从而泥土靠重力从该料斗流入该夯实室；一活动板界定所述夯实室的顶壁，它选择性地关闭泥土流入该夯实室的流路；一作往复运动的压头装在所述夯实室中用于把夯实室中的泥土压缩成土砖，所述夯实室包括一可打开和关闭的出口，用来排出夯实室中经压缩土砖；一驱动杆与所述压头连接；一连杆机构连接至所述驱动杆；一活塞杆和液压缸被安装成与所述驱动杆垂直，所述活塞杆可枢转地与所述连杆机构连接并驱动所述连杆机构，所述连杆机构包括一连杆，该连杆可在一与该驱动杆对齐的位置，此时活塞杆伸展，在压头上施加最大力把压头移动到压缩泥土位置，和一与驱动杆的移动路径成锐角的位置，此时活塞杆退回，使压头移动到退回位置，之间移动。
11.根据权利要求10所述的土砖制作机，其特征在于，具有一刚性支撑所述夯实室的支架，所述支架包括与所述夯实室相间距、啮合所述驱动杆的引导装置，以保证所述驱动杆及其与所述连杆的接头作直线运动。
12.根据权利要求11所述的土砖制作机，其特征在于，所述驱动杆在所述压头的远端上有一滚轮，所述引导装置包括所述支架上与所述滚轮啮合的一引导面。
13.根据权利要求10所述的土砖制作机，其特征在于，所述出口位于所述压头下方，一活动板可打开或关闭所述出口，从而可靠重力排出经压缩土砖。
14.根据权利要求13所述的土砖制作机，其特征在于，所述活动板可往复运动地装在夯实室中，与压头平行运动，一液压驱动活塞和液压缸与所述活动板连接，使两活动板互相独立并与压头独立地作往复运动。
15.根据权利要求14所述的土砖制作机，其特征在于，具有一刚性支撑所述夯实室的支架，所述支架包括与所述夯实室相间距、啮合所述驱动杆的引导装置，以保证所述驱动杆及其与所述连杆的接头作直线运动。
16.根据权利要求15所述的土砖制作机，其特征在于，所述驱动杆在所述压头的远端上有一滚轮，所述引导装置包括所述支架上与所述滚轮啮合的一引导面。
17.根据权利要求10所述的土砖制作机，其特征在于，具有与权利要求10所述夯实室、压头和驱动杆相对的第二夯实室、压头和驱动杆，所述第二夯实室与所述料斗连通，一第二活动板界定了用作所述第二夯实室的顶壁，它可选择性地关闭所述料斗到所述第二夯实室的流路，所述第二夯实室包括一可打开和关闭的出口，用来排出经压缩土砖；所述连杆机构包括第二连杆，第二连杆的一端可枢转地与所述第二驱动杆连接，所述活塞可枢转地与所述第二连杆的另一端连接，从而把所述两连杆从互成锐角位置移动到几乎对齐位置，从而在两连杆接近对齐位置时增加作用在两相对压头上的力。
18.根据权利要求17所述的土砖制作机，其特征在于，所述料斗包括一倒V形挡板，该挡板界定一对分别与所述两夯实室相联的排出区。
19.根据权利要求17所述的土砖制作机，其特征在于，具有与权利要求17所述活塞杆和液压缸相对的另一活塞杆和液压缸，所述第二活塞杆可枢转地与可枢转地连接在所述驱动杆上的所述第二连杆连接，与所述两活塞杆连接的所述连杆在互成锐角位置与互相对齐位置之间移动，当连杆接近互相对齐位置时增加作用在压头上的力。
20.一种液压驱动的土砖制作机，包括一垂直泥土料斗；所述料斗下方水平放置一夯实室，该夯实室与所述料斗连通，从而泥土靠重力从该料斗流入该夯实室；一活动板界定了所述夯实室的顶壁，它可选择性地关闭泥土流入该夯实室的流路；一作往复运动的压头装在所述夯实室中，用于把夯实室中的泥土压缩成土砖，所述夯实室包括一可打开和关闭的出口，用来排出夯实室中经压缩的土砖；一驱动件与所述压头连接；一杠杆机构与所述驱动件连接；一液压驱动活塞和液压缸组件与所述杠杆机构连接，当该杠杆机构被驱动时作用在压头上的力增加。
全文摘要
一种土砖机10,包括两相对的夯实室14,每一夯实室中有一把泥土36压缩成实心建筑砖的夯实件16。一与夯实件16连接的液压驱动机械杠杆系统20使夯实件16作往复运动,从而用较低液压生成很高夯实力。每一夯实室14包括在垂直方向上相间距和对齐的进口32和出口34,该进口和出口装有液压驱动的可打开和关闭的板38、40,从而一定数量的泥土36可从一料斗12流入该夯实室14,制成的土砖可从该夯实室14排出。
文档编号B28B3/06GK1250404SQ98803247
公开日2000年4月12日 申请日期1998年3月9日 优先权日1997年3月10日
发明者奥斯卡·普罗尼 申请人:土砖国际公司