CN104924612B - 一种针阀调节喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针阀调节喷嘴，该喷嘴采用的开关机构为喷嘴针，包括密封环、接触面、弹性关节、针芯，密封环固定在压板和储料器之间；所述弹性关节位于密封环的底部，两者形成碗状结构，所述弹性关节从中心往外，材料逐渐变薄，类似于材料桥；针芯耦合在弹性关节下表面中心位置；具有压电性能的致动器作用于接触面，从而通过针芯控制卸料口的开闭。本发明在储料器内的温度高达450℃、压力100MPa以上，喷嘴孔径小于0.1mm条件下，可实现开闭速度小于0.01s，满足3D打印对高粘性材料分割尺寸的要求。同时避免了使用额外的密封元件而带来的泄漏、磨损等问题，实现对高粘性、高压、高温流体的高频、微量开关控制。

Description

一种针阀调节喷嘴

技术领域

本发明属于3D打印和制造装备技术领域，涉及一种针阀调节喷嘴，尤其是涉及一种实现对高粘性、高压、高温流体的高频、微量开关。

背景技术

塑料制品的生产通常是大批量地以注塑成型的方式实现，注塑成型的优势是高精度地制造具有复杂几何形状的零件，因而注塑成型能满足对塑料制品高性价比的要求。

然而，在某些领域，比如要求短时间内提供的样品等，对单件或小批量塑料制品的需求日益增长。现有的制造这类零件的工艺被熟知为“快速原型制造”或3D打印技术，这类零件的制造一般利用零件的3D数据，根据所使用材料以不同方法生成几何体，通过激光束或其他方法使材料逐层堆积而形成原型或零件。生成方法有粉末加热熔化层积、液体树脂激光固化成型、喷墨印刷等。

在有些3D打印设备中，使用的成型材料是塑料等高分子材料，需要在高压、高温状态下从储料器可控制地释放(流出)高粘性的流体材料比如熔融的塑料，其量少至若干微克。流出材料最少的微量或微滴会被以各自分离的部分排出，其大小尺寸受装置影响。释放的材料部分具有如此高的动能以至于它们可以克服粘力脱离装置飞走成为点滴，以形成在成型区置于滑块上的制造物体。

发明内容

本发明的目的在于针对先有技术的不足，提供一种针阀调节喷嘴。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种针阀调节喷嘴，所述喷嘴包括环形板、卸料块、喷嘴针、储料器、压板、防护环、罩壳、致动器、调整器；所述罩壳、防护环、储料器从上到下依次安装，压板安装在防护环的内围，所述压板开有中心通孔；所述调整器安装在罩壳顶端；储料器开有水平孔和垂直孔，垂直孔上端与压板的中心通孔相通，侧面与水平孔相通；喷嘴针包括密封环、弹性关节、针芯，密封环固定在压板和储料器之间；所述弹性关节位于密封环的底部，两者形成碗状结构，所述弹性关节从中心往外，材料逐渐变薄；针芯耦合在弹性关节下表面中心位置；致动器安装在罩壳内，上端顶住调整器，下端伸入到压板的中心通孔内，顶住弹性关节的致动接触面；卸料块通过环形板固定在垂直孔的下端，卸料块开有喷嘴孔；所述喷嘴孔位于针芯正下方。

本发明的有益效果是：本发明的一种针阀调节喷嘴涉及具有大粘力、微少量、高粘性材料的流体，流体喷射的动能来自储料器与点滴的成型空间的压力差。通过一个配备了喷嘴针作为开关机构的同步快门，喷射出物料流体发生分割。在储料器内的温度高达450℃、压力100MPa以上，喷嘴孔径小于01mm条件下，实现开闭速度小于001s，满足3D打印对高粘性材料分割尺寸的要求。

本发明避免了使用额外的密封元件而带来的泄漏、磨损等问题，实现对高粘性、高压、高温流体的高频、微量开关控制。

附图说明

图1是本发明的一种针阀调节喷嘴的结构立体示意图。

图2是本发明的一种针阀调节喷嘴的局部放大示意图。

图3是本发明的一种针阀调节喷嘴的主要零件喷嘴针的示意图。

其中，环形板1、卸料块2、喷嘴针3、储料器4、压板5、防护环6、罩壳7、致动器8、调整器9，喷嘴孔2a，密封环3a、致动接触面3b、弹性关节3c、针芯3d，水平孔4a、垂直孔4b。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，储料器4中有水平孔4a与备料装置相连，备料装置类似于注塑机的塑化装置，使物料熔融成流体状态并形成高压。储料器4中有垂直孔4b，该孔的上端有喷嘴针3的密封环3a封闭，下端有卸料块2封口，卸料块2有一微小喷嘴孔2a与外界相通，喷嘴针3的针芯3d在卸料块2的喷嘴孔2a中，针芯3d被压下时将喷嘴孔2a堵住，则针阀处于关闭状态，物料不能流出。针芯3d抬起时，喷嘴孔2a打开，向外界喷射物料。环形板1设置在储料器4下端，把卸料块2压在垂直孔4b内，喷射的物料通过喷嘴孔2a到达成型空间。喷嘴针3的密封环3a固定在压板5和储料器4之间。压板5的外围有防护环6以减少震动和噪音并安装罩壳7。致动器8的下端顶在致动接触面3b上，致动器8的上端被调整器9限位。致动器8由压电晶体构成，在电场作用下会伸长，从而把针芯3d往下压，堵住喷嘴孔2a。喷嘴针3中间有弹性关节3c，致动器8的电场消除，长度回缩时，在弹性关节3c的弹性力作用下，针芯3d抬起，喷嘴孔2a打开。调整器9可调节致动器8的上端位置，从而调节针芯3d的初始位置，或者说是调节弹性关节3c的预置张力。

用作开关机构的针芯3d与固定密封环3a之间通过弹性关节3c相连，弹性关节3c从中心往外，材料逐渐变薄；该弹性关节3c一方面形状类似于材料桥，另一方面处于由致动器8控制而对应于弹性回复的位置。在另外一侧，致动器8可以直接或通过中间元件作用于接触面3b。快门机构通过喷嘴针芯3d关闭卸料块2的喷嘴孔2a。

喷嘴针3的针芯3d直接耦合于弹性关节3c，起到密封作用，把储料器4中的流体物料与外界的致动器8隔离，而不需要额外的密封元件。由于特别的几何构形，弹性关节3c具有储存并且恢复致动器8在外部运行时收集的能量的特性，致动器8与储料器4在高压、高温状态下的连接以最小接触面积、单侧力作用的方式得以实现。

针芯3d单侧运作，同时弹性关节3c在储料器4中材料与致动器8之间起到密封的作用。借助绝热单元，致动器8适当地安置在隔绝并且远离储料器4的地方，正如图1所显示的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种针阀调节喷嘴，其特征在于，所述喷嘴包括环形板（1）、卸料块（2）、喷嘴针（3）、储料器（4）、压板（5）、防护环（6）、罩壳（7）、致动器（8）、调整器（9）；所述罩壳（7）、防护环（6）、储料器（4）从上到下依次安装，压板（5）安装在防护环（6）的内围，所述压板（5）开有中心通孔；所述调整器（9）安装在罩壳（7）顶端；储料器（4）开有水平孔（4a）和垂直孔（4b），垂直孔（4b）上端与压板（5）的中心通孔相通，侧面与水平孔（4a）相通；喷嘴针（3）包括密封环（3a）、弹性关节（3c）、针芯（3d），密封环（3a）固定在压板（5）和储料器（4）之间；所述弹性关节（3c）位于密封环（3a）的底部，两者形成碗状结构，所述弹性关节（3c）从中心往外，材料逐渐变薄；针芯（3d）耦合在弹性关节（3c）下表面中心位置；致动器（8）安装在罩壳（7）内，上端顶住调整器（9），下端伸入到压板（5）的中心通孔内，顶住弹性关节（3c）的致动接触面（3b）；卸料块（2）通过环形板（1）固定在垂直孔（4b）的下端，卸料块（2）开有喷嘴孔（2a）；所述喷嘴孔（2a）位于针芯（3d）正下方。