CN109551767A - 一种三维打印成形密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维打印成形密封装置，包括工作平台、两端开口的支撑机构和密封套，支撑机构的一开口端设置在工作平台的操作面上，支撑机构的另一开口端上密封设置有密封套，支撑机构上还设置有进气口和出气口，密封套上设置有连接口，连接口与三维打印激光头的主轴密封连接，进气口和出气口连通密封套内外部的气体环境，通过采用可变形的密封套，在进气和排气时改变密封装置的内部容积使保护气体在密封装置内可以充分替代密封装置内的原气体，并且通过多次循环进排气使密封装置内部保持干燥，在三维打印激光头在进行三维打印工作时可提高抗水蒸气性能和抗氧化性气体燃爆性能。

Description

一种三维打印成形密封装置

技术领域

本发明涉及三维打印领域，特别是涉及一种三维打印成形密封装置。

背景技术

3D打印（3DP）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。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

三维打印通常发生在密封的室内，因为该过程的许多副产物可能是有害的或有毒的。此外，必须尽可能地减少金属和大气之间的任何反应，特别是氧气和氮气。这是通过用惰性气体“毯”填充室，或者优选地通过产生真空来实现的。然而，这两种技术都不能完全消除与氧的相互作用，一些金属粉末会与大气融合，从而形成杂质。随着三维打印机再次使用相同的粉末床，随后的打印作业将逐渐增加杂质的量，这可能会导致各种各样的问题。

诸如，中国专利文献为“CN204382670U”，公开了一种3D打印机，包括显示及控制单元(1)、打印平台(2)、喷头(3)、熔融室(4)、进料步进电机(5)、打印机外框架(6)、耗材(7)、储丝卷盘(8)，还包括3D打印耗材密封装置(9)；所述3D打印耗材密封装置(9)包括：密封盒；固定在密封盒内的支架(93)，所述储丝卷盘(8)置于所述支架上；开设于密封盒上、用于输送3D打印耗材的导丝孔(97)，所述储丝卷盘上的打印耗材通过所述导丝孔及导丝管进入喷头(3)。

上述技术方案中所提供的3D打印机的打印耗材密封装置使耗材在使用过程中隔绝外部空气，使耗材不会受空气中的水分的影响，从而提升了打印效果。但是该技术方案只是使得全过程封闭，杜绝了其与空气相遇的可能，还要结合使用干燥剂，才能使耗材的长时间相对干燥，但是在不同材料的加工过程中对于保护气体的要求不同，并且对于充气和排气循环装置的设计问题并没有很好的解决，导致每次充气、排气都会耗费较长的时间，才可能达到3D打印要求的惰性环境。

发明内容

为了解决上述技术问题或者之一，本发明提供了一种三维打印成形密封装置，包括工作平台，还包括两端开口的支撑机构和密封套；

所述支撑机构的一开口端设置在所述工作平台的操作面上，所述支撑机构的另一开口端上密封设置有密封套，所述支撑机构上还设置有进气口和出气口；

所述密封套上设置有连接口，所述连接口与三维打印激光头的主轴密封连接,所述进气口和所述出气口将所述密封套内的气体环境和外部的气体环境连通。

通过采用上述技术方案，使用密封套，在进气和排气时改变密封装置的内部容积，使保护气体在密封装置内可以充分替代密封装置内的原气体，并且通过多次循环进排气使密封装置内部保持干燥，在三维打印激光头在进行三维打印工作时可提高抗水蒸气性能和抗氧化性气体燃爆性能，并且操作过程简单，操作人员经过简单培训后可快速上手工作，完善了充气排气的循环过程，重复进行干燥工作使密封装置内的工作环境更加可靠，密封装置的制作和安装过程简单，可方便固定在支撑机构上，并便于更换，另一方面，通过设置进气口和出气口连通装置内外的气体环境，同时密封套内所处的气体环境也通过进气口和出气口和外部直接连通，不需要使用干燥剂，就能使装置内保持干燥。

进一步地，所述密封套主要由塑料膜构成，所述密封套体积最大时为充气状态，所述密封套体积最小时为放气状态。

进一步地，所述支撑机构主要由支撑架和设置在所述支撑架四周的密封板组成。

进一步地，所述支撑架包括设置在所述操作面四角、且与所述操作面垂直的第一支撑杆、设置在四个所述第一支撑杆上远离操作面的一端的连接块、以及通过所述连接块与所述第一支撑杆垂直连接的第二支撑杆构成。

进一步地，所述密封板与所述操作面之间设置有第一密封压条。

进一步地，所述密封套与所述第二支撑杆之间设置有第二密封压条。

进一步地，所述进气口设置在四个所述第一支撑杆中的其中一个上，所述出气口设置在四个所述第一支撑杆中的另一个上，所述进气口上设置有充气阀，所述出气口上设置有抽气装置。

进一步地，所述密封板为有机玻璃密封板，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆均为角钢，所述第一密封压条和所述第二密封压条均为钢板，所述连接块为铁块。

进一步地，四个所述第一支撑杆通过螺钉分别与所述工作平台操作面的四角固定，四个所述第二支撑杆通过螺钉与四个所述连接块连接。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明所述三维打印成型密封装置，通过采用可变形的密封套，在进气和排气时改变密封装置的内部容积，待整个装置安装完成后，将密封套上端开口与三位打印激光头密封固定，关闭与进气口相连的手动开关阀，打开抽气装置与出气口之间的手动开关阀，通过与出气口连接的抽气装置将密封装置内的空气排出，由于密封装置内的空气被排出，密封装置内的压力减小，而密封套采用柔性的塑料膜构成，因此密封套会收紧别贴住工作平台操作面，此时关闭抽气装置后再关闭与出气口相连的手动开关阀，打开与进气口相连的手动开关阀，将保护气体通过进气口通入到密封装置中（因保护气通常压缩在气瓶内，气瓶内的压强大于外界大气压，此时密封装置内的压强小于外界大气压，打开与进气口相连的手动开关阀后，气瓶内的保护气体由于气压差会自动进入到密封装置中，直至关闭与进气口相连的手动开关阀或气压差消失），将密封装置内充满保护气，反复进行此循环操作过程，通过重复以上步骤使密封装置反复进行排气充气的过程，由于初次气压平衡时密封装置内可能残余少量氧化性气体，反复操作此步骤可保证在重复多次后密封装置内残余的氧化性气体更少，在进行三维打印工作时提供更加安全稳定的操作环境。使保护气体在密封装置内可以充分替代密封装置内的原气体，并且通过多次循环进排气使密封装置内部保持干燥，在三维打印激光头在进行三维打印工作时可提高抗水蒸气性能和抗氧化性气体燃爆性能。此外，本发明所述的装置结构简单，安装步骤少且连接结构易于拆卸，降低了生产成本的同时也降低了由于装置意外损坏造成的使用成本。

（2）本发明所述三维打印成型密封装置，进一步地，支撑机构上的密封板优选有机玻璃密封板，在三维打印激光头工作时可实时观测三维打印的过程，方便工作人员进行观察调试和优化，通过简单的工作原理满足了工作要求。

附图说明

图1为本发明所述一种三维打印成型密封装置的装配图；

图2为本发明所述支撑杆和连接块的安装示意图；

图3为本发明所述第一密封压条和第二密封压条的结构示意图；

图4为本发明所述密封套的结构示意图；

图5为本发明所述优选实施例二的气动系统简图；

图6为本发明所述优选实施例三的电路框图。

图中，1、支撑机构；101、第一支撑杆；102、第二支撑杆；103、连接块；2、第一通孔；3、密封板；4、密封套；5、进气口；6、第一密封压条；7、第二密封压条；8、第二通孔；9、出气口；10、保护气气瓶；11、充气阀；12、压力表；13、进气管；14、出气管；15、抽气装置；16、连接口。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

下面结合附图说明根据本发明的具体实施方式。

一种三维打印成形密封装置，包括工作平台，还包括两端开口的支撑机构1和密封套4，所述工作平台即为三维打印机的工作平台；

所述支撑机构1的一开口端设置在所述工作平台的操作面上，所述支撑机构1的另一开口端上密封设置有密封套4，所述支撑机构1上还设置有进气口5和出气口9；

所述密封套4上设置有连接口16，所述连接口16与三维打印激光头的主轴密封连接,所述进气口5和所述出气口9连通所述密封套4内外部的气体环境。

采用上述技术方案，通过可变形的密封套4，待整个装置安装完成后，将密封套4上端开口与三位打印激光头密封固定，关闭与进气口5相连的手动开关阀，打开抽气装置15与出气口9之间的手动开关阀，通过与出气口9连接的抽气装置15将密封装置内的空气排出，由于密封装置内的空气被排出，密封装置内的压力减小，而密封套4采用柔性的塑料膜构成，因此密封套4会收紧别贴住工作平台操作面，此时关闭抽气装置15后再关闭与出气口9相连的手动开关阀，打开与进气口5相连的手动开关阀，将保护气体通过进气口5通入到密封装置中，将密封装置内充满保护气，通过重复以上步骤使密封装置反复进行排气充气的过程，由于初次气压平衡时密封装置内可能残余少量氧化性气体，反复操作此步骤可保证在重复多次后密封装置内残余的氧化性气体更少，在进行三维打印工作时提供更加安全稳定的操作环境，在进气和排气时改变密封装置的内部容积使保护气体在密封装置内可以充分替代密封装置内的原气体，并且通过多次循环进排气使密封装置内部保持干燥，在三维打印激光头在进行三维打印工作时可提高抗水蒸气性能和抗氧化性气体燃爆性能，并且操作过程简单，操作人员经过简单培训后可快速上手工作，完善了充气排气的循环过程，重复进行干燥工作使密封装置内的工作环境更加可靠。

在上述实施方式的基础上，进一步地，本实施例中，所述密封套4主要由塑料膜构成，所述密封套4体积最大时为充气状态，所述密封套4体积最小时为放气状态。进一步地，本实施例中，所述密封套4采用的塑料膜为高强耐高温塑料薄膜，并且将所述高强耐高温塑料薄膜与支撑机构1之间采用高粘性耐高温透明胶带粘结，组成本装置所述的密封套4。

采用上述技术方案，所述密封套4通过采用耐高温材料，可在三维打印激光头工作产生高温的环境下保证密封套4不会发生变形和熔化等意外情况，防止三维打印的产品被污染。

进一步地，在上述实施例中，所述密封套4上的连接口16上可安装有法兰或卡箍接头，三维打印激光头的主轴通过法兰或卡箍接头与密封套4上的连接口16连接。所述法兰或卡箍接头均为耐高温塑料材质，因三维打印激光头的主轴在实际工作中时会发热，如果法兰或卡箍接头选择金属材质，由于金属的导热性能良好，打印完毕后，主轴的热量会传导至法兰或卡箍接头，导致其产生过热现象，此时需要等待冷却后再取下，影响工作效率。

进一步地，所述进气口5和所述出气口9实际上为液压气动元件中常见的管接头，进气口5和出气口9上设置有螺纹，用来连接充气阀11或其他气动元件，螺纹的规格（因为不同气动元件采用不同国际标准和不同规格的管接头）通过实际采用的充气阀11或其他气动元件的规格选定。当然所述进气口5和所述出气口9还可以采用其它连接方式与充气阀11或其它气动元件连接，例如在进气口5或出气口9上可直接设置法兰盘，通过法兰盘与充气阀11或其他气动元件连接，该结构的连接可以实现更好的密封效果。

在上述实施方式的基础上，进一步地，本实施例中，所述支撑机构1主要由支撑架和设置在所述支撑架四周的密封板3组成。所述支撑架的结构之一可以为：包括设置在所述操作面四角的、且与所述操作面垂直的第一支撑杆101、设置在四个所述第一支撑杆101上远离操作面的一端的连接块103、以及通过所述连接块103与所述第一支撑杆101垂直连接的四个第二支撑杆102构成；其中，所述第二支撑杆102和所述连接块103之间通过螺钉固定连接。

采用上述技术方案，通过采用连接块103衔接第一支撑杆101和第二支撑杆102，在简化拆装过程的同时保证本装置结构的稳定性，在维修时也可根据损坏的零件更换对应的零件，节约维修成本，通过采用螺钉连接的方式，使本装置结构得到简化的同时更加坚固，同时螺钉价格低廉，易于安装。

在上述实施方式的基础上，进一步地，本实施例中，所述密封板与所述操作面之间设置有第一密封压条6；所述密封套4与所述第二支撑杆之间设置有第二密封压条7。所述第一密封压条6与所述第二密封压条7可以选择任意可实现密封作用的压条，例如橡胶密封压条或有机硅密封压条或起密封作用的钢板密封压条等，本实施例中均优选为厚度为5mm的钢板密封压条，且在第一支撑杆的表面设置有等距分布的直径为15mm的第一通孔2，在第二密封压条7的表面均设置有等距分布的直径为15mm的第二通孔8，所述密封板3与所述第一通孔2通过螺钉配合安装在由第一支撑杆101和第二支撑杆102组成的支撑架的四周的侧壁上，所述第二密封压条7通过螺钉与所述第二通孔8配合安装在所述密封板3上。

本发明所述的装置的安装过程为：通过采用支撑杆、连接块103和通过所述连接块103与所述第一支撑杆101垂直连接的第二支撑杆102，以及采用第一密封压条6和第二密封压条7，使密封装置主体在安装时只需要将第一支撑杆101垂直安装在操作面四角，并将连接块103通过螺钉安装在第一支撑杆101远离操作面的一端，并且将第二支撑杆102通过螺钉安装在连接块103上，同时保证第二支撑杆102与第一支撑杆101垂直连接设置，再将密封板3安装在由第一支撑杆101和第二支撑杆102组成的支撑架的四周的侧壁上，并将密封板3的下端通过第一密封压条6与操作台压紧密封，最后将密封套4通过安装在第二支撑杆102上的第二密封压条7压紧，完成整个装置的装配工作。

采用上述实施方式，使本装置结构得到简化的同时更加坚固，通过采用第一支撑杆101、连接块103和通过所述连接块103与所述第一支撑杆101垂直连接的第二支撑杆102，以及采用第一密封压条6和第二密封压条7，使密封装置主体在安装时只需要将第一支撑杆101垂直安装在操作面四角，并将连接块103通过螺钉安装在第一支撑杆101远离操作面的一端，并且将第二支撑杆通过螺钉与第一支撑杆101垂直安装在连接块103上，再将密封板3安装在由第一支撑杆101和第二支撑杆102组成的支撑架的四周的侧壁上，并将密封板3的下端通过第一密封压条6压紧密封，最后将密封套4通过安装在第二支撑杆102上的第二密封压条7压紧，完成整个装置的装配工作，整个装配过程中，步骤简单并且易于操作，并且在个别零件损坏时可以及时更换，避免传统焊接结构在损坏时需要进行钣金、重新焊接等问题，节约装置的使用和保养成本。

在上述实施方式的基础上，进一步地，本实施例中，所述进气口5设置在四个所述第一支撑杆101中的其中一个上，所述出气口9设置在四个所述第一支撑杆101中的另一个上，优选进气口5与出气口9成对角线设置，所述进气口5上设置有充气阀11，所述出气口9上设置有抽气装置15。

在具体实施过程中，本装置所采用的充气阀11为手动开关阀，所述抽气装置15为气泵（抽风机）或吸尘器，在实际工作时，所述抽气装置15与所述出气口9之间也设置有手动开关阀。

本发明所述的装置的气动系统为，作为气源的保护气气瓶10、与保护气气瓶10连接的充气阀11、充气阀11通过进气口5接入到密封装置、密封装置的出气口9与抽气装置15连接、抽气装置15出口与大气连接，构成一个完成的可实现的气动系统。

在上述实施方式的基础上，进一步地，本实施例中，所述密封板3为有机玻璃密封板3，所述第一支撑杆101和所述第二支撑杆102均为角钢，所述第一密封压条6和所述第二密封压条7均为钢板，所述连接块103为铁块，所述第一支撑杆101和第二支撑杆102均采用7mm×70mm规格的角钢制成，所述连接块103采用100mm×100mm×50mm的铁块制成，并且角钢和铁块均做防锈处理。

优选地，所述第一支撑杆101和所述第二支撑杆102采用了角钢，所述第一密封压条6和所述第二密封压条7采用了钢板，所述连接块103采用了铁块，表面均喷耐高温漆做隔氧防锈处理，因铁生锈后会生成氧化铁，在高温下铁极易氧化，易造成密封装置的密封性变差等问题。

四个所述支撑杆通过螺钉分别与所述工作平台操作面的四角固定，四个所述第二支撑杆102通过螺钉与四个所述连接块103连接。

本发明所述的装置的具体工作过程为：待整个装置安装完成后，将密封套4上端的连接口16与三位打印激光头的主轴密封固定，关闭与进气口5相连的手动开关阀，打开抽气装置15与出气口9之间的手动开关阀，通过与出气口9连接的抽气装置15将密封装置内的空气排出，由于密封装置内的空气被排出，密封装置内的压力减小，而密封套4采用柔性的塑料膜构成，因此密封套4会收紧并贴住工作平台操作面，此时关闭抽气装置15后再关闭与出气口9相连的手动开关阀，打开与进气口5相连的手动开关阀，将保护气体通过进气口5通入到密封装置中（因保护气通常压缩在保护气气瓶10内，保护气气瓶10内的压强大于外界大气压，此时密封装置内的压强小于外界大气压，打开与进气口5相连的手动开关阀后，保护气气瓶10内的保护气体由于气压差会自动进入到密封装置中，直至关闭与进气口5相连的手动开关阀或气压差消失），将密封装置内充满保护气，通过重复以上步骤使密封装置反复进行排气充气的过程，由于初次气压平衡时密封装置内可能残余少量氧化性气体，反复操作此步骤可保证在重复多次后密封装置内残余的氧化性气体更少，在进行三维打印工作时提供安全稳定的操作环境。

本发明的优选实施例一为：使用螺栓替代螺钉，在第一支撑杆101、第二支撑杆102和连接块103上设置通孔，因采用螺钉连接时通常需要开具有螺纹的螺纹孔，拆卸时需要用螺丝刀拧螺钉，并且螺纹易随着拆卸次数的增多磨损不再具有最佳的固定效果，采用螺栓替代螺钉连接各部件可有效解决此问题。

本发明的优选实施例二为：所述进气口5连接有进气管13，所述出气口9连接有出气管14，可在进气管13和出气管14上设置压力表12，通常来讲气动系统出气口9位置的压力即为气动系统压力，通过比较进气口5压力表12的数值和出气口9压力表12的数值用来判定密封装置内气压是否达到平衡状态（即进气口5与出气口9压力相同时保护气气瓶10不再向密封装置内送气），通过设置压力表12可使实际操作中对于进排气的控制更为直观，使操作人员能够通过观察压力表12来控制进气和排气的过程。

本发明的优选实施例三为：在优选实施例二的基础上，设置单片机，并且将气动系统设置为保护气气瓶10、与保护气气瓶10连接的第一电磁开关阀、与第一电磁开关阀连接的密封装置的进气口5、与密封装置出气口9连接的第二电磁开关阀，与第二电磁开关阀连接的抽气装置15（抽风机或吸尘器），所述第一电磁开关阀与进气口5之间设置有第一压力表12，所述第二电磁开关阀与出气口9之间设置有第二压力表12，并且所述第一压力表12、第二压力表12和第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、抽气装置15都连接到单片机上，通过在单片机上设置程序，即第一压力表12数值小于第二压力表12数值时，第二电磁开关阀开启、第一电磁开关阀关闭，抽气装置15将密封装置中的气体排出；第一压力表12数值大于第二压力表12数值时，第一电磁开关阀开启、第二电磁开关阀关闭，保护气气瓶10内的保护气体充入密封装置中；第一压力表12的数值等于第二压力表12的数值时，第一电磁开关阀和第二电磁开关阀均关闭，开始下一循环进排气循环过程，直至设定的第n次循环后结束进排气过程。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三维打印成形密封装置，包括工作平台，其特征在于：还包括两端开口的支撑机构和密封套；

所述支撑机构的一开口端设置在所述工作平台的操作面上，所述支撑机构的另一开口端上密封设置有密封套，所述支撑机构上还设置有进气口和出气口；

所述密封套上设置有连接口，所述连接口与三维打印激光头的主轴密封连接，所述进气口和所述出气口连通所述密封套内外部的气体环境。

2.根据权利要求1所述的三维打印成形密封装置，其特征在于：所述密封套主要由塑料膜构成，所述密封套体积最大时为充气状态，所述密封套体积最小时为放气状态。

3.根据权利要求1或2所述的三维打印成形密封装置，其特征在于：所述支撑机构主要由支撑架和设置在所述支撑架四周的密封板组成。

4.根据权利要求3所述的三维打印成形密封装置，其特征在于：所述支撑架包括设置在所述操作面四角、且与所述操作面垂直的第一支撑杆、设置在四个所述第一支撑杆上远离操作面的一端的连接块、以及通过所述连接块与所述第一支撑杆垂直连接的第二支撑杆构成。

5.根据权利要求3或4所述的三维打印成形密封装置，其特征在于：所述密封板与所述操作面之间固定设置有第一密封压条。

6.根据权利要求4所述的三维打印成形密封装置，其特征在于：所述密封套与所述第二支撑杆之间固定设置有第二密封压条。

7.根据权利要求4或6所述的三维打印成形密封装置，其特征在于：所述进气口设置在四个所述第一支撑杆中的其中一个上，所述出气口设置在四个所述第一支撑杆中的另一个上，所述进气口上设置有充气阀，所述出气口上设置有抽气装置。

8.根据权利要求4或6或7所述的三维打印成形密封装置，其特征在于：所述密封板为有机玻璃密封板，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆均为角钢，所述第一密封压条和所述第二密封压条均为钢板，所述连接块为铁块。

9.根据权利要求4或6或7或8所述的三维打印成形密封装置，其特征在于：四个所述第一支撑杆通过螺钉分别与所述工作平台操作面的四角固定，四个所述第二支撑杆通过螺钉与四个所述连接块连接。