CN108556362A - 一种针对fdm式3d打印机的污染控制及优化方案 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案;本发明通过风场布置,确保了人员维护机器时的空气健康指标,同时能够引导污染物,为收集处理的目标提供条件;本发明能够减少由于风场布置可能导致的内部工作加热部分的多余失热,配合机器自带的控温算法,达到节能目的;本发明能够监测污染指标,反馈数据,调整通风强度,在保证健康空气质量的基础上,达到节能目的;本发明将风场收集的污染物引入处理装置,处理达标后散流排放,同时避免室内产生让人不适的风流。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域和空气污染通风处理技术,具体是一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案。
背景技术
3D打印即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,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造物体的技术。
3D打印由于技术的方便个性化,渐渐走进了人们的生活,聚集了越来越多的爱好者,其深入日常生活的潜力日益显现。
但是FDM式3D打印机所使用的有机物聚合材料熔点几乎都高于200℃,安放打印机的房间往往带有一股特殊的异味;有人曾因为在密不透风的房间内连续操作FDM式3D打印机而患上急性支气管炎;
世界范围市面上仍未出现对于3D打印机污染工作环境现象而作出改进的新型机器。
因此,现有技术中需要一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题,提供一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的,一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:使用外部处理装置进行污染处理。
所述外部处理装置的整体结构呈中空长方体结构。所述长方体结构的侧面上安装有活动门,当活动门关闭时,所述长方体结构呈密闭状态。
所述外部处理装置包括从上到下依次相连的长方体Ⅰ和长方体Ⅱ。所述长方体Ⅱ为顶面敞口结构。
所述外部处理装置包括顶部的抽风收集部分、中部的热床上的送风部分、下部侧板上产生的向上传送的部分和污染物传感器显示器。
所述顶部的抽风收集部分位于长方体Ⅰ的空腔内。
所述顶部的抽风收集部分包括出风散流器、引风风扇、进风口和多层处理结构。
所述长方体Ⅰ的空腔内壁侧面分别为前后左右四侧。所述长方体Ⅰ的左、右和后侧的空腔内壁上均设有出风散流器。
所述出风散流器由若干个挡板构成。所述挡板与所在的侧壁形成夹角。所述长方体Ⅰ的左、右和后侧壁上的出风散流器构成了三面散流器结构。
所述长方体Ⅰ的底面处设有矩形开口,所述矩形开口为进风口。与长方体Ⅰ的后侧面相比,所述进风口更靠近长方体Ⅰ的前侧面。
所述长方体Ⅰ的空腔内安装引风风扇,所述引风风扇的中心轴平行于长方体Ⅰ的底面,所述引风风扇面向长方体Ⅰ的前侧面。
所述中部的热床上的送风部分、下部侧板上产生的向上传送的部分和污染物传感器显示器位于长方体Ⅱ的空腔内。
所述长方体Ⅱ的空腔内安装有传动杆件。所述传动杆件上安装有热床和十字滑块。所述热床和十字滑块均垂直于传动杆件。所述十字滑块位于热床的上方。
所述传动杆件为3D打印机的传动结构,所述传动杆件为丝杆状结构。所述传动杆件带动热床平台上下移动。
由于3D打印机结构特性,所述十字滑块上是通过杆件和滑移套件架在箱体上的。
所述十字滑块上安装有打印喷头和离心风机。所述打印喷头的中心轴垂直于热床。所述离心风机的风口处安装有异形导流件。
所述离心风机产生的风向经异形导流件引导向打印部位,所述风向为横向偏斜下方。
所述下部侧板上产生的向上传送的部分包括风扇和风道。
所述风扇和风道均安装长方体Ⅱ的侧壁上。所述风扇产生的风进入风道中。所述风道垂直于长方体Ⅱ的底面。所述风扇产生的风经过风道的引导形成竖壁贴附射流。所述风扇产生的风垂直向上穿过长方体Ⅰ底面的进风口。
所述污染物传感器显示器包括相连的电源和控制模块和显示屏;所述电源和控制模块位于长方体Ⅱ的内部,所述显示屏位于长方体Ⅱ的外壁上。
进一步,所述挡板连接有连杆结构。所述连杆结构通过调整若干个挡板与侧壁的夹角而调整散流角度,避免风速过大对人造成不适。
进一步,对于FDM式3D打印机工作过程中产生的污染物,设计通风处理的风场和配套对应的达标排放方案。所述污染物类型包括PM2.5、PM10、甲醛、TVOC。
进一步,所述外部处理装置内部通风结构经过技术模拟优化流场,通过布置缓流区和选择风向,在有效处理的方案基础上筛选出节能方案。
进一步,通过PID算法和加设监测模块,实现监测污染指标数据,并通过数据反馈,在空气污染指标允许的范围内,调整通风强度。
进一步,设置处理污染物的核心装置,所述核心装置为多层净化模块。所述多层净化模块的处理方案包括分层照射处理、光触媒分解技术、活性炭的层状架构搭建和吸附处理技术。
进一步,所述引风风扇的背端连接多层处理结构。所述多层处理结构由若干层逐层净化处理层构成。
进一步,所述下部侧板上产生的向上传送的部分产生的风力最大。所述中部的热床上的送风部分产生的风力最小,在污染处理的同时达到节能考虑的目的。
进一步,所述外部处理装置与3D打印机为一体化设备,所述外部处理装置为3D打印机的外骨骼。所述外部处理装置还能够与3D打印机分开生产,所述外部处理装置为3D打印机的外罩结构。
本发明的技术效果是毋庸置疑的,本发明具有以下优点:
1)本发明通过风场布置,确保了人员维护机器时的空气健康指标,同时能够引导污染物,为收集处理的目标提供条件;
2)本发明能够减少由于风场布置可能导致的内部工作加热部分的多余失热,配合机器自带的控温算法,达到节能目的;
3)本发明能够监测污染指标,反馈数据,调整通风强度,在保证健康空气质量的基础上,达到节能目的;
4)本发明将风场收集的污染物引入处理装置,处理达标后散流排放,同时避免室内产生让人不适的风流。
附图说明
图1为外部处理装置的结构示意图;
图2为外部处理装置的结构示意图;
图3为外部处理装置的剖面结构示意图。
图中:顶部的抽风收集部分1、出风散流器101、引风风扇102、进风口103、多层处理结构104、中部的热床上的送风部分2、传动杆件201、热床202、十字滑块203、打印喷头204、离心风机205、异形导流件2051、下部侧板上产生的向上传送的部分3、风扇301、风道302、污染物传感器显示器4、显示屏401和电源和控制模块402。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的保护范围内。
实施例:
如图1~3所示,一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:使用外部处理装置进行污染处理。
所述外部处理装置的整体结构呈中空长方体结构。所述长方体结构的侧面上安装有活动门,当活动门关闭时,所述长方体结构呈密闭状态。
所述外部处理装置包括从上到下依次相连的长方体Ⅰ和长方体Ⅱ。所述长方体Ⅱ为顶面敞口结构。
所述外部处理装置包括顶部的抽风收集部分1、中部的热床上的送风部分2、下部侧板上产生的向上传送的部分3和污染物传感器显示器4。
所述顶部的抽风收集部分1位于长方体Ⅰ的空腔内。
所述顶部的抽风收集部分1包括出风散流器101、引风风扇102、进风口103和多层处理结构104。
所述长方体Ⅰ的空腔内壁侧面分别为前后左右四侧。所述长方体Ⅰ的左、右和后侧的空腔内壁上均设有出风散流器101。
所述出风散流器101由若干个挡板1011构成。所述挡板1011与所在的侧壁形成夹角。所述长方体Ⅰ的左、右和后侧壁上的出风散流器101构成了三面散流器结构。
所述挡板1011连接有连杆结构。所述连杆结构通过调整若干个挡板1011与侧壁的夹角而调整散流角度,避免风速过大对人造成不适。
所述长方体Ⅰ的底面处设有矩形开口,所述矩形开口为进风口103。与长方体Ⅰ的后侧面相比,所述进风口103更靠近长方体Ⅰ的前侧面。
所述长方体Ⅰ的空腔内安装引风风扇102,所述引风风扇102的中心轴平行于长方体Ⅰ的底面,所述引风风扇102面向长方体Ⅰ的前侧面。
所述引风风扇102的背端连接多层处理结构104。所述多层处理结构104由若干层逐层净化处理层构成。设置处理污染物的核心装置,所述核心装置为多层净化模块。
所述多层净化模块的处理方案包括分层照射处理、光触媒分解技术、活性炭的层状架构搭建和吸附处理技术。
所述中部的热床上的送风部分2、下部侧板上产生的向上传送的部分3和污染物传感器显示器4位于长方体Ⅱ的空腔内。
所述长方体Ⅱ的空腔内安装有传动杆件201。所述传动杆件201上安装有热床202和十字滑块203。所述热床202和十字滑块203均垂直于传动杆件201。所述十字滑块203位于热床202的上方。
所述传动杆件201为3D打印机的传动结构,所述传动杆件201为丝杆状结构。所述传动杆件201带动热床平台上下移动。
由于3D打印机结构特性,所述十字滑块203上是通过杆件和滑移套件架在箱体上的。
所述十字滑块203上安装有打印喷头204和离心风机205。所述打印喷头204的中心轴垂直于热床202。所述离心风机205的风口处安装有异形导流件2051。
所述离心风机205产生的风向经异形导流件2051引导向打印部位,所述风向为横向偏斜下方。
所述下部侧板上产生的向上传送的部分3包括风扇301和风道302。
所述风扇301和风道302均安装长方体Ⅱ的侧壁上。所述风扇301产生的风进入风道302中。所述风道302垂直于长方体Ⅱ的底面。所述风扇301产生的风经过风道302的引导形成竖壁贴附射流。所述风扇301产生的风垂直向上穿过长方体Ⅰ底面的进风口103。
所述污染物传感器显示器4包括相连的电源和控制模块402和显示屏401;所述电源和控制模块402位于长方体Ⅱ的内部,所述显示屏401位于长方体Ⅱ的外壁上。
所述下部侧板上产生的向上传送的部分3产生的风力最大。所述中部的热床上的送风部分2产生的风力最小,在污染处理的同时达到节能考虑的目的。
所述外部处理装置与3D打印机为一体化设备,所述外部处理装置为3D打印机的外骨骼。所述外部处理装置还能够与3D打印机分开生产,所述外部处理装置为3D打印机的外罩结构。
对于FDM式3D打印机工作过程中产生的污染物,设计通风处理的风场和配套对应的达标排放方案。所述污染物类型包括PM2.5、PM10、甲醛、TVOC。
所述外部处理装置内部通风结构经过技术模拟优化流场,通过布置缓流区和选择风向,在有效处理的方案基础上筛选出节能方案。
通过PID算法和加设监测模块,实现监测污染指标数据,并通过数据反馈,在空气污染指标允许的范围内,调整通风强度。
本实施例中特殊的通风除尘方案区别于常见其他类器械除尘方案的特点在于:
针对热沉积式3D打印机具有的特征性原件热床的要求,进行的横向风力减少的节能改造;
1)根据工作区域位于上方且工作区域温度高于环境温度的特点进行的上部抽吸风进行收集处理污染的设计改造;
2)根据热沉积式打印机喷头移动的特点,进行了将横向风扇设置于喷头上的改进,减少了对横行风扇功率的要求;同时经FLUENT模拟,此风场在热床下部分将产生风速高,混乱的风场,但在热床上表面产生针对性强,流动速度快单流动区域小的风场,其他热床部分风速较缓和,在热床上部较远区域又产生风速大,面积大的吸风风场;
3)模拟结果风场特性此种风场结果,在保证了污染处理的效率,同时针对打印机的特点达到了节能、保证打印效果、打印速率的特色性要求;
4)通过污染物传感器显示器监测污染指标,反馈数据,调整通风强度,在保证健康空气质量的基础上,达到节能目的。
Claims (9)
1.一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:使用外部处理装置进行污染处理;
所述外部处理装置的整体结构呈中空长方体结构;所述长方体结构的侧面上安装有活动门,当活动门关闭时,所述长方体结构呈密闭状态;
所述外部处理装置包括从上到下依次相连的长方体Ⅰ和长方体Ⅱ;所述长方体Ⅱ为顶面敞口结构;
所述外部处理装置包括顶部的抽风收集部分(1)、中部的热床上的送风部分(2)、下部侧板上产生的向上传送的部分(3)和污染物传感器显示器(4);
所述顶部的抽风收集部分(1)位于长方体Ⅰ的空腔内;
所述顶部的抽风收集部分(1)包括出风散流器(101)、引风风扇(102)、进风口(103)和多层处理结构(104);
所述长方体Ⅰ的空腔内壁侧面分别为前后左右四侧;所述长方体Ⅰ的左、右和后侧的空腔内壁上均设有出风散流器(101);
所述出风散流器(101)由若干个挡板(1011)构成;所述挡板(1011)与所在的侧壁形成夹角;所述长方体Ⅰ的左、右和后侧壁上的出风散流器(101)构成了三面散流器结构;
所述长方体Ⅰ的底面处设有矩形开口,所述矩形开口为进风口(103);与长方体Ⅰ的后侧面相比,所述进风口(103)更靠近长方体Ⅰ的前侧面;
所述长方体Ⅰ的空腔内安装引风风扇(102),所述引风风扇(102)的中心轴平行于长方体Ⅰ的底面,所述引风风扇(102)面向长方体Ⅰ的前侧面;
所述中部的热床上的送风部分(2)、下部侧板上产生的向上传送的部分(3)和污染物传感器显示器(4)位于长方体Ⅱ的空腔内;
所述长方体Ⅱ的空腔内安装有传动杆件(201);所述传动杆件(201)上安装有热床(202),架有十字滑块(203);所述热床(202)和十字滑块(203)均垂直于传动杆件(201);所述十字滑块(203)位于热床(202)的上方;
所述十字滑块(203)上安装有打印喷头(204)和离心风机(205);所述打印喷头(204)的中心轴垂直于热床(202);所述离心风机(205)的风口处安装有异形导流件(2051);
所述离心风机(205)产生的风向经异形导流件(2051)引导向打印部位,所述风向为横向偏斜下方;
所述下部侧板上产生的向上传送的部分(3)包括风扇(301)和风道(302);
所述风扇(301)和风道(302)均安装长方体Ⅱ的侧壁上;所述风扇(301)产生的风进入风道(302)中;所述风道(302)垂直于长方体Ⅱ的底面;所述风扇(301)产生的风经过风道(302)的引导形成竖壁贴附射流;所述风扇(301)产生的风垂直向上穿过长方体Ⅰ底面的进风口(103);
所述污染物传感器显示器(4)包括相连的电源和控制模块(402)和显示屏(401);所述电源和控制模块(402)位于长方体Ⅱ的内部,所述显示屏(401)位于长方体Ⅱ的外壁上。
2.根据权利要求1所述的一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:所述挡板(1011)连接有连杆结构;所述连杆结构通过调整若干个挡板(1011)与侧壁的夹角而调整散流角度。
3.根据权利要求1所述的一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:对于FDM式3D打印机工作过程中产生的污染物,设计通风处理的风场和配套对应的达标排放方案;所述污染物类型包括PM2.5、PM10、甲醛、TVOC。
4.根据权利要求1所述的一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:所述外部处理装置内部通风结构经过技术模拟优化流场,通过布置缓流区和选择风向,在有效处理的方案基础上筛选出节能方案。
5.根据权利要求1所述的一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:通过PID算法和加设监测模块,实现监测污染指标数据,并通过数据反馈,在空气污染指标允许的范围内,调整通风强度。
6.根据权利要求1所述的一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:设置处理污染物的核心装置,所述核心装置为多层净化模块;所述多层净化模块的处理方案包括分层照射处理、光触媒分解技术、活性炭的层状架构搭建和吸附处理技术。
7.根据权利要求1或6所述的一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:所述引风风扇(102)的背端连接多层处理结构(104);所述多层处理结构(104)由若干层逐层净化处理层构成。
8.根据权利要求1所述的一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:所述下部侧板上产生的向上传送的部分(3)产生的风力最大;所述中部的热床上的送风部分(2)产生的风力最小。
9.根据权利要求1所述的一种针对FDM式3D打印机的污染控制及优化方案,其特征在于:所述外部处理装置与3D打印机为一体化设备,所述外部处理装置为3D打印机的外骨骼;所述外部处理装置还能够与3D打印机分开生产,所述外部处理装置为3D打印机的外罩结构。
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