阅读说明：本技术 一种3d打印机气体循环装置 (3D printer gas circulation device ) 是由 孔春岩 王重阳 赵勇 朱容军 于 2021-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种增材制造领域用的3D打印机气体循环装置。它解决3D打印机喷头温度高,机箱内有毒气体过滤的问题。其技术方案是：箱体设置为立方六面体结构；运动机架固定在箱体内部；喷头安装在运动机架上；涡流管上端和喷头外圆上部螺纹连接；文丘里管固定在箱体上；过滤器安装在箱体外部；压缩机安装在箱体外部。本发明利用压缩空气实现喷头和箱体环境冷却,冷气体充分包裹喷头,冷却充分,散热效果好,克服风扇局部散热,效果不足的缺陷；本发明利用压缩空气对有毒气体进行抽吸,仅需配置一个压缩机作为动力源,避免了再次安装真空泵进行抽吸,其结构简单,经济实用。(The invention relates to a 3D printer gas circulation device used in the field of additive manufacturing. It is high that it solves 3D print head temperature, the filterable problem of quick-witted incasement toxic gas. The technical scheme is as follows: the box body is in a cubic hexahedron structure; the moving rack is fixed inside the box body; the spray head is arranged on the moving rack; the upper end of the vortex tube is in threaded connection with the upper part of the outer circle of the spray head; the Venturi tube is fixed on the box body; the filter is arranged outside the box body; the compressor is installed outside the case. The invention utilizes compressed air to realize the environmental cooling of the spray head and the box body, the cold gas fully wraps the spray head, the cooling is full, the heat dissipation effect is good, and the defects of local heat dissipation and insufficient effect of the fan are overcome; the invention uses compressed air to suck toxic gas, only needs a compressor as a power source, avoids the need of installing a vacuum pump again for suction, and has simple structure, economy and practicality.)

一种3D打印机气体循环装置

技术领域

本发明涉及一种增材制造领域用的3D打印机气体循环装置。

背景技术

3D打印是增材制造领域的一种快速成型技术，其运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构建产品。3D打印效率高，成本低，在建筑、汽车、航空航天、医疗产业都有广泛应用。目前3D打印技术中最为广泛的是熔融堆积成型，其将热塑性高分子材料输送到高温打印模块，将材料熔融后连续挤出，在精确定位下通过逐层堆积的方式构建产品。然而在原材料熔融的同时，高温也会传导直喷嘴腔体内，腔体温度过高会使材料在软化变形，影响打印产品的精度，也会造成喷头下方模型材料散热不足，上一层材料还没有完全固化的情况下下一层材料就覆盖堆积上一层，致使产品模型严重变形，甚至造成3D打印机喷头堵塞，造成故障。

目前3D打印过程中喷头散热大多使用风扇散热，风扇本身散热效果差，风向与喷头轴线垂直，容易导致喷头振动，干扰材料喷射角度，严重影响打印精度。3D打印过程中，高温熔融材料产生的有害气体在机箱内无法排除，也会对环境产生污染。

基于上述技术背景，本发明特提供一种3D打印机气体循环装置，实现对打印机喷头降温，对3D打印机内的有害气体过滤的功能。

发明内容

本发明的目的是：为了解决3D打印机喷头温度高，机箱内有毒气体过滤的问题，特提供一种3D打印机气体循环装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种3D打印机气体循环装置，是由箱体、运动机架、喷头、涡流管、文丘里管、过滤器、压缩机、进气管、排气管和热气管构成；其特征是：箱体设置为立方六面体结构；运动机架固定在箱体内部；喷头安装在运动机架上，喷头外圆上部设置有外锥面，外锥面上方设置有公螺纹；涡流管上端设置有内螺纹，涡流管内腔设置有螺旋线，涡流管下部设置有进气口，进气口和涡流管内腔螺旋线相切，涡流管下端设置有冷气出口，涡流管上部设置有热气出口，涡流管内腔上部设置有内锥面；涡流管上端和喷头外圆上部螺纹连接，旋转涡流管可以调节涡流管和喷头的轴向相对位置；文丘里管固定在箱体上，文丘里管入口设置为锥形缩径段，文丘里管入口锥形缩径段后端设置为喉管，喉管上设置斜向吸气口连通文丘里管外侧，文丘里管的喉管后端设置为锥形扩口段；过滤器安装在箱体外部，过滤器对3D打印机产生的有害气体进行过滤；压缩机安装在箱体外部；进气管一端连接压缩机出口，进气管另一端连接涡流管的进气口；热气管一端连接涡流管的热气出口，热气管另一端连接文丘里管入口的锥形缩径段；排气管一端连接文丘里管出口，排气管另一端连接过滤器的入口。

所述喷头外圆上部设置的外锥面锥度与涡流管内腔上部设置的内锥面锥度相同，两者相互配合可形成密封锥面。

本发明的工作原理是：压缩机泵入高压气体进入涡流管的进气口，高压气体在涡流管内腔螺旋线作用下分离成热气体和冷气体，热气体沿着涡流管内壁从涡流管的热气出口排出，冷气体在热气体中心形成，沿着喷头外壁从冷气出口排出；冷气体实现对喷头和箱体内部空间的冷却作用；热气体从热气管进入文丘里管，文丘里管的喉管位置形成真空区，箱体内的冷气体和喷头排出的有毒气体从喉管上的斜向吸气口进入文丘里管与热气体混合，热气体的温度下降、体积减小，喉管位置真空度进一步降低，实现少量热气体抽吸大量冷气体和有毒气体的效果；有毒气体从文丘里管出口排出进入过滤器，有毒气体内的有毒物质被过滤器净化后排入环境中，实现无害化处理。

本发明的有益效果是：（1）本发明利用压缩空气实现喷头和箱体环境冷却，冷气体充分包裹喷头，冷却充分，散热效果好，克服风扇局部散热，效果不足的缺陷；（2）本发明产生冷气体对喷头进行冷却，其流动方向和喷头轴线平行，不产生横向振动，打印精度高，克服风扇散热气流和喷头轴线垂直产生横向振动的缺陷；（3）本发明涡流管的制冷量可通过调节涡流管内锥面和喷头外锥面的相对位置进行调节，有益于精准控制制冷量，保证打印精度；（4）本发明利用压缩空气对有毒气体进行抽吸，仅需配置一个压缩机作为动力源，避免了再次安装真空泵进行抽吸，其结构简单，经济实用；（5）本发明涡流管冷气出口排出的冷气体，以涡流形式排入箱体内部，喷头出射口在冷气体涡流中心，流速极低，对喷射材料没有风力影响，保证打印精度；（6）本发明形成的气体循环通道中，没有运动元件，结构简单，寿命可靠。

附图说明

图1是本发明一种3D打印机气体循环装置的示意图。

图2是图1A-A截面的剖视图。

图中：1—箱体、2—运动机架、3—喷头、4—涡流管、5—文丘里管、6—过滤器、7—压缩机、8—进气管、9—排气管、10—热气管、31—外锥面、41—进气口、42—热气出口、43—冷气出口、44—内锥面。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明一种3D打印机气体循环装置，是由箱体1、运动机架2、喷头3、涡流管4、文丘里管5、过滤器6、压缩机7、进气管8、排气管9和热气管10构成；其特征是：箱体1设置为立方六面体结构；运动机架2固定在箱体1内部；喷头3安装在运动机架2上，喷头3外圆上部设置有外锥面31，外锥面31上方设置有公螺纹；涡流管4上端设置有内螺纹，涡流管4内腔设置有螺旋线，涡流管4下部设置有进气口41，进气口41和涡流管4内腔螺旋线相切，涡流管4下端设置有冷气出口43，涡流管4上部设置有热气出口42，涡流管4内腔上部设置有内锥面44；外锥面31的锥度与内锥面44的锥度相同，两者相互配合可形成密封锥面。涡流管4上端和喷头3外圆上部螺纹连接，旋转涡流管4可以调节涡流管4和喷头3的轴向相对位置；文丘里管5固定在箱体1上，文丘里管5入口设置为锥形缩径段，文丘里管5入口锥形缩径段后端设置为喉管，喉管上设置斜向吸气口连通文丘里管5外侧，文丘里管5的喉管后端设置为锥形扩口段；过滤器6安装在箱体1外部，过滤器6对3D打印机产生的有害气体进行过滤；压缩机7安装在箱体1外部；进气管8一端连接压缩机7出口，进气管8另一端连接涡流管4的进气口41；热气管10一端连接涡流管4的热气出口42，热气管10另一端连接文丘里管5入口的锥形缩径段；排气管9一端连接文丘里管5出口，排气管9另一端连接过滤器6的入口。

本发明的工作原理是：压缩机7泵入高压气体进入涡流管4的进气口41，高压气体在涡流管4内腔螺旋线作用下分离成热气体和冷气体，热气体沿着涡流管4内壁从涡流管4的热气出口42排出，冷气体在热气体中心形成，沿着喷头3外壁从冷气出口43排出；冷气体实现对喷头3和箱体1内部空间的冷却作用；热气体从热气管10进入文丘里管5，文丘里管5的喉管位置形成真空区，箱体1内的冷气体和喷头3排出的有毒气体从喉管上的斜向吸气口进入文丘里管5与热气体混合，热气体的温度下降、体积减小，喉管位置真空度进一步降低，实现少量热气体抽吸大量冷气体和有毒气体的效果；有毒气体从文丘里管5出口排出进入过滤器6，有毒气体内的有毒物质被过滤器6净化后排入环境中，实现无害化处理。