一种适用于3d打印机的模块化恒温式双层壳体结构

文档序号:523622 发布日期:2021-06-01 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 一种适用于3d打印机的模块化恒温式双层壳体结构 (Modular constant-temperature double-layer shell structure suitable for 3D printer ) 是由 吴专 汤瑶瑶 郭晶 徐嘉琪 郑乃博 余煜 于 2021-02-04 设计创作,主要内容包括:一种涉及3D打印机设备领域的适用于3D打印机的模块化恒温式双层壳体结构,包含恒温系统、空气循环冷却系统、外层壳体和内层壳体;内层壳体的外底面通过悬架组件与外层壳体连接;内层壳体和外层壳体的前侧分别设有对应的内门孔和外门孔,外门孔上安装有隔温安全门;外层壳体设有多个空气进口和多个空气出口,空气进口和空气出口分别设有进气风扇和排气风扇;恒温系统包含隔热罩壳,以及辅助加热装置和主加热装置;空气循环冷却系统包含水冷散热器和水泵,以及安装于空气出口的格栅换热器,水冷散热、水泵和格栅换热器通过水管循环连接;该双层壳体结构不仅大大提高了打印腔室的控温保温效果,同时降低了热空气对打印机部件和使用者的伤害。(A modularized constant-temperature double-layer shell structure applicable to a 3D printer relates to the field of 3D printer equipment and comprises a constant-temperature system, an air circulation cooling system, an outer shell and an inner shell; the outer bottom surface of the inner shell is connected with the outer shell through a suspension assembly; the front sides of the inner shell and the outer shell are respectively provided with an inner door hole and an outer door hole which correspond to each other, and a thermal insulation safety door is arranged on the outer door hole; the outer shell is provided with a plurality of air inlets and a plurality of air outlets, and the air inlets and the air outlets are respectively provided with air inlet fans and air exhaust fans; the constant temperature system comprises a heat insulation cover shell, an auxiliary heating device and a main heating device; the air circulation cooling system comprises a water-cooling radiator, a water pump and a grid heat exchanger arranged at an air outlet, and the water-cooling radiator, the water pump and the grid heat exchanger are in circulation connection through a water pipe; the double-layer shell structure not only greatly improves the temperature control and heat preservation effects of the printing chamber, but also reduces the damage of hot air to printer parts and users.)

一种适用于3D打印机的模块化恒温式双层壳体结构

技术领域

本发明涉及3D打印机设备领域,尤其是涉及一种适用于3D打印机的模块化恒温式双层壳体结构。

背景技术

目前,使用熔融沉积成型技术的高温3D打印机在打印高温耗材时,通常需要保证打印腔室温度在80-110℃,过高的温度不但可能造成使用者在操作过程中出现烫伤的风险,同时也会造成与机壳直接接触的结构部件、功能部件快速老化、失效、变形等问题;公告号为CN208682132U的实用新型专利公开了一种恒温3D打印机,通过设置保温隔热材料来增加外壳的隔热效果,设置倾斜过渡面为电子组件形成隔热空间,并通过设置打印环境恒温组件来为打印腔室提供恒温环境,起到了一定恒温隔热的作用;但是,这种现有的恒温打印机控温保温效果并不理想,对电机、控制板等关键部位的散热效果不佳,且当打印腔室内的热空气排出时,出风口周围一定区域内容易造成灼伤风险,无法保证有效的打印质量和使用安全性。

发明内容

为了克服背景技术中的不足,本发明公开了一种适用于3D打印机的模块化恒温式双层壳体结构,不仅大大提高了打印腔室的控温保温效果,同时降低了热空气对打印机部件和使用者的伤害。

为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:

一种适用于3D打印机的模块化恒温式双层壳体结构,包含恒温系统、空气循环冷却系统、外层壳体和有间隙的设于外层壳体内的内层壳体;所述内层壳体的外底面通过悬架组件与外层壳体固定连接,所述悬架组件包含固定于内层壳体外底面的方框形承载型材和间隔并排固定于外层壳体内底面的两根支撑管,所述承载型材和支撑管之间通过隔热阻燃材料固定连接;所述内层壳体和外层壳体的前侧分别设有对应的内门孔和外门孔,所述内门孔和外门孔之间通过隔热密封框材连通,所述外门孔上安装有隔温安全门;所述外层壳体的顶部设有多个空气进口,外层壳体的后侧底部设有多个空气出口,所述空气进口和空气出口分别设有进气风扇和排气风扇;所述恒温系统包含罩设于内层壳体后侧外表面的隔热罩壳,以及分别安装于隔热罩壳内腔顶部和底部的辅助加热装置和主加热装置,所述隔热罩壳的顶部一侧设有罩壳风口,所述内层壳体对应隔热罩壳底部的后侧面设有内壳风口,所述罩壳风口和内壳风口分别安装有一级风机和二级风机;所述空气循环冷却系统包含安装于外层壳体左侧下部的水冷散热器和水泵,以及安装于空气出口的格栅换热器,所述水冷散热、水泵和格栅换热器通过水管循环连接。

进一步,所述隔温安全门包含外框门架、内框门架、密封条和电磁门禁控制系统;所述外框门架中央安装有第一耐高温视镜,所述外框门架外缘一周设有朝内的包边,所述外框门架一侧的包边通过铰链与对应的外层壳体铰接,所述外框门架另一侧的上、下端外表面分别安装有两个与相应外层壳体配合的带锁拉手;所述内框门架中央安装有第二耐高温视镜,所述第一耐高温视镜和第二耐高温视镜之间留有间隙,所述内框门架的外缘与相应外框门架的包边密封固定连接,所述内框门架靠近第二耐高温视镜的内表面一周设有朝里直角折弯并用于卡接密封条的卡板;所述电磁门禁控制系统包含门禁控制器、磁吸铁块、与磁吸铁块对应并安装在外层壳体上的电磁铁,以及用于测量打印腔内温度的测温仪,所述磁吸铁块固定于两带锁拉手之间的外框门架包边外表面,所述门禁控制器分别与电磁铁和测温仪信号连接。

进一步,所述第一耐高温视镜和第二耐高温视镜的间距为5-15毫米。

进一步,所述密封条设为耐高温的硅胶密封条,且密封条的截面设为e形结构。

进一步,所述隔热阻燃材料设为FR-4级别的复合玻璃纤维板。

进一步,所述外层壳体左右两侧安装有多个功能模块,且每个功能模块与外层壳体之间均设有绝热密封条。

进一步,所述内层壳体的内外表面和外层壳体的内表面均铺装有聚氨酯隔温层。

进一步,所述辅助加热装置设为铝制回形加热通道,所述主加热装置设为PTC超导模块。

进一步,所述空气进口和空气出口均安装有板式空气过滤器。

进一步,所述内层壳体的后侧顶部还安装有石英加热管。

由于采用如上所述的技术方案,本发明具有如下有益效果:

本发明公开的适用于3D打印机的模块化恒温式双层壳体结构,采用内层壳体和外层壳体双层设计,使得内层壳体和外层壳体形成间隙空间,并在风机的作用下,在间隙空间中形成流动的空气层,大大优化了内层恒温和外层降温的效果,有效的保证了打印质量和使用安全性;通过设计悬架组件,在保证内层壳体和外层壳体连接紧固的同时,减少了内层壳体和外层壳体的直接接触,降低了打印腔室内高温直接传到到外层壳体的几率,同时能够兼顾阻燃防火的安全性;通过设置恒温系统的主加热装置和辅助加热装置,保证打印腔室快速升温的同时,实现打印腔室内形成正压,避免外部冷空气侵入,且在打印结束后,能够利用风机反转,将打印腔室内的空气排出,实现快速降温;通过设置空气循环冷却系统,对内层壳体和外层壳体之间的空气进行降温过滤排出,从而实现空气出口附近无高温气体,无异味,无灰尘,降低了对环境和使用者的危害;此外,也能够通过能够通过设置隔温安全门,保证良好的密封性和保温隔热性,并防止打印完成后,还没有降温就误开打印机门,避免高温气体瞬间涌出,造成人体灼伤。

附图说明

图1是本发明的正面结构立体示意图;

图2是本发明的背面结构立体示意图;

图3是所述悬架组件的示意图;

图4是所述空气循环冷却系统的示意图;

图5是所述恒温系统的示意图;

图6是所述隔温安全门的结构示意图;

图7是图6的局部横截面示意图;

图8是所述磁吸铁块的连接示意图;

图9是所述电磁门禁控制系统的流程示意图。

图中:1、外层壳体;101、空气进口;102、空气出口;2、内层壳体;3、隔温安全门;301、外框门架;302、第一耐高温视镜;303、带锁拉手;304、铰链;305、内框门架;306、第二耐高温视镜;307、密封条;308、卡板;309、磁吸铁块;4、功能模块;5、空气循环冷却系统;501、格栅换热器;502、水冷散热器;503、水泵;6、恒温系统;601、一级风机;602、辅助加热装置;603、隔热罩壳;604、二级风机;605、主加热装置;7、悬架组件;701、支撑管;702、隔热阻燃材料;703、承载型材;8、石英加热管。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明,公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进,本发明并不局限于下面的实施例;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系,仅是与本申请的附图对应,为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位:

结合附图1-9所述的,包含恒温系统6、空气循环冷却系统5、外层壳体1和有间隙的设于外层壳体内的内层壳体2,保证内层壳体2和外层壳体1之间能够形成空气流动空间;内层壳体2的外底面通过悬架组件7与外层壳体1固定连接,悬架组件7包含固定于内层壳体2外底面的方框形承载型材703和间隔并排固定于外层壳体1内底面的两根支撑管701,承载型材703和支撑管701之间通过隔热阻燃材料702固定连接,根据需要,隔热阻燃材料702设为FR-4级别的复合玻璃纤维板,通过承载型材703作为底座,保证支撑连接稳固,并使用FR-4级别复合玻璃纤维板将外层壳体1与结构型材隔开,之间空隙可以铺设复合隔热阻燃材料,减少打印腔室内高温直接传到到外层壳体1,同时兼顾阻燃防火的安全性;此外,内层壳体2的内外表面和外层壳体1的内表面均铺装有聚氨酯隔温层,有效隔绝温度的同时,兼具隔音、防火、阻燃等功能;

内层壳体2和外层壳体1的前侧分别设有对应的内门孔和外门孔,内门孔和外门孔之间通过隔热密封框材连通,外门孔上安装有隔温安全门3;根据需要,隔温安全门3包含外框门架301、内框门架305、密封条307和电磁门禁控制系统,此外,外框门架301的外表面喷涂有耐高温磨砂质感喷漆,高温状态下漆面不开裂,同时减少打印腔内热量的传导和散失,能够起到隔温绝热防烫手的效果;外框门架301中央安装有第一耐高温视镜302,外框门架301外缘一周设有朝内的包边,外框门架301一侧的包边通过铰链304与对应的外层壳体1铰接,使得整个隔温安全门能够向外转动打开,根据需要,铰链304设为带阻尼的重载铰链,重载铰链在门开启和关闭过程中提供一定的阻尼,避免由于门自重造成使用者夹伤,且为保证平衡,铰链304设有两个;外框门架301另一侧的上、下端外表面分别安装有两个与相应外层壳体1配合的带锁拉手303,需同时拉动才可开启或关闭安全门;根据需要,外框门架301和相应打印机机壳上还分别对应固定有用于安装挂锁的挂锁孔板,通过挂锁实现双重锁定;内框门架305中央安装有第二耐高温视镜306,第一耐高温视镜302和第二耐高温视镜306之间留有间隙,使得第一耐高温视镜302和第二耐高温视镜306之间形成空气隔层,减少打印腔内热量的传导和散失;根据需要,第一耐高温视镜302和第二耐高温视镜306的间距为5-15毫米,保证提供良好的可视性;内框门架305的外缘与相应外框门架301的包边密封固定连接,内框门架305靠近第二耐高温视镜306的内表面一周设有朝里直角折弯并用于卡接密封条307的卡板308,便于拆装更换密封条307;根据需要,密封条307设为耐高温的硅胶密封条,且密封条307的截面设为e形结构,e形结构的密封条307下部开口,便于通过卡板308嵌在内框门架305上,上部内设空腔,增加缓冲效果;

电磁门禁控制系统包含门禁控制器、磁吸铁块309、与磁吸铁块对应并安装在外层壳体1上的电磁铁,以及用于测量打印腔内温度的测温仪,磁吸铁块309固定于两带锁拉手303之间的外框门架301包边外表面,门禁控制器分别与电磁铁和测温仪信号连接,通过对腔内温度的反馈,在60℃以上时将电磁控制器的触发信号失效,磁吸铁块309和电磁铁处于磁吸状态,避免腔内高温状态下发生安全门误开启的事故发生,当打印腔内温度处于60℃以下时,就能够解锁安全门电磁控制系统;

外层壳体1的顶部设有多个空气进口101,外层壳体1的后侧底部设有多个空气出口102,空气进口101和空气出口102分别设有进气风扇和排气风扇,在风扇的作用下,形成流动的空气层,大大优化了内层恒温和外层降温的效果,有效的保证了打印质量和使用安全性;根据需要,外层壳体1左右两侧安装有多个功能模块4,功能模块4采用模块化设计,每个壳体均设计有接线端口,且每个功能模块4与外层壳体1之间均设有绝热密封条,防止气体溢出影响内外层壳体间散热效果,且因为功能模块4的内侧都靠近流动的空气层,能够进行有效降温,防止部件老化、失效或变形;此外,空气进口101和空气出口102均安装有板式空气过滤器,能够对空气进口101的灰尘和异物进行阻隔,保证空气出口102无异味,无灰尘;

恒温系统6由独立的温控器控制,包含罩设于内层壳体2后侧外表面的隔热罩壳603,以及分别安装于隔热罩壳603内腔顶部和底部的辅助加热装置602和主加热装置605,隔热罩壳603的顶部一侧设有罩壳风口,内层壳体2对应隔热罩壳603底部的后侧面设有内壳风口,罩壳风口和内壳风口分别安装有一级风机601和二级风机604,打印腔室加热时,一级风机601将进入内层壳体2和外层壳体1之间的部分空气吸入隔热罩壳603中,先通过辅助加热装置602加热至75度后,在由主加热装置605加热,然后由二级风机604送入打印腔室内,保证打印腔室快速升温的同时,实现打印腔室内形成正压,避免外部冷空气侵入;根据需要,辅助加热装置602设为铝制回形加热通道,主加热装置605设为PTC超导模块,结构小巧,且加热效果好;一级风机601和二级风机604均采用能够正反转的轴流风机,打印结束后,控制辅助加热装置602和主加热装置605关闭,一级风机601和二级风机604反转,外部空气可由内层壳体2的结构间隙吸入,内部高温气体从罩壳风口排出,实现快速降温;此外,内层壳体2的后侧顶部还安装有石英加热管8,石英加热管8针对打印平面进行局部加热;

空气循环冷却系统5包含安装于外层壳体1左侧下部的水冷散热器502和水泵503,以及安装于空气出口102的格栅换热器501,水冷散热502、水泵503和格栅换热器501通过水管循环连接,水冷液由水泵503送入水冷管路,经由空气出口102的格栅换热器501,与出口空气进行热交换后,再通过水冷散热器502进行主动散热;水冷散热器502包含散热片和散热风扇,并连同水泵503一块安装于外层壳体1左侧下部的安装槽中,安装槽设有密封槽盖,对水冷散热器502和水泵503进行保护,也便于打开维修,槽盖设有散热孔,散热孔上安装板式空气过滤器,防尘防异物进入;空气循环冷却系统5通过温度传感器闭环控制,可以对空气出口102温度进行监控,温度过高会触发报警,以便监测是否存在内腔温度控制器失灵导致温度过高,或水冷系统运行异常。

本发明未详述部分为现有技术。

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