CN110421850A - 一种防物料残留的3d打印机喷头及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防物料残留的3D打印机喷头及其使用方法，包括喷嘴和套装在喷嘴上的电加热头，所述喷嘴的上端固定安装有金属管道，所述金属管道开设有用于放置物料且与喷嘴的安装腔相通的物料孔，所述金属管道的内部开设有气室，所述气室的顶部连通设置有进气管道，所述气室的内腔中安装有与金属管道同体设置且与物料孔平行设置的物料管，所述物料管的外侧安装有阀芯，所述气室的底部同体设置有承载板，所述阀芯的顶部与承载板的上端之间固定安装有弹簧，所述承载板与物料管的外侧之间留有用于安装阀芯的间隙，本发明过设置气室和阀芯，气体经过阀芯进入喷嘴的内腔中，在喷嘴的内腔中形成高压，从而将融化的材料排出喷嘴，防止了喷嘴内部的液体的残留。

Description

一种防物料残留的3D打印机喷头及其使用方法

技术领域

本发明涉及3D打印机喷头技术领域，具体为一种防物料残留的3D打印机喷头及其使用方法。

背景技术

3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机在使用的过程中，往往是在喷头处利用高温将打印所需要的材料融化，然后逐层打印，在冷却固化后形成所需要的成品。

然而在3D打印机喷头的使用过程中，由于会使用不同的材料，所以在更换打印材料时，由于3D打印机喷头内部的材料是融化的，所以更换材料时，非常不方便，需要等材料冷却之后才方便更换，而且冷却之后的材料会残留在3D打印机喷头内部，对3D打印机喷头造成堵塞，影响对材料的更换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防物料残留的3D打印机喷头，以解决上述背景技术中提出的对3D打印机更换材料时，非常不方便，需要等材料冷却之后才方便更换，而且冷却之后的材料会残留在3D打印机喷头内部，对3D打印机喷头造成堵塞，影响对材料的更换的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防物料残留的3D打印机喷头，包括喷嘴和套装在喷嘴上的电加热头，所述喷嘴的上端固定安装有金属管道，所述金属管道的外侧同体设置有均匀分布的散热片，所述金属管道开设有用于放置物料且与喷嘴的安装腔相通的物料孔，所述散热片的下端与电加热头之间的金属管道上安装有隔热板，所述金属管道的内部开设有气室，所述气室的顶部连通设置有进气管道，所述气室的内腔中安装有与金属管道同体设置且与物料孔平行设置的物料管，所述物料管的外侧安装有阀芯，所述气室的底部同体设置有承载板，所述阀芯的顶部与承载板的上端之间固定安装有弹簧，所述承载板与物料管的外侧之间留有用于安装阀芯的间隙，且所述阀芯的底部与喷嘴的安装腔的顶部位于同一平面内。

优选的，所述阀芯包括上密封环、套接柱和下密封环，所述上密封环与套接柱顶部固定连接，所述上密封环与气室的顶部之间形成高压腔，所述下密封环与套接柱的底部固定连接，且所述套接柱的轴向方向开设有用于安装物料管的套接孔，所述弹簧固定安装在上密封环的底部与承载板的顶部之间，且所述承载板的内侧与套接柱之间留有供空气流通的间隙，所述喷嘴的安装腔顶部的金属管道上开设有用于安装下密封环的密封槽。

优选的，所述进气管道远离金属管道的一端同体设置有第一连接法兰，且所述第一连接法兰的外侧端同体设置有插接环，所述第一连接法兰通过螺栓固定连接有第二连接法兰，所述第二连接法兰远离第一连接法兰的一侧同体设置有连接管，所述连接管上开设有用于安装插接环的插接槽。

优选的，所述气室为圆柱状，且所述气室的上端三分之一处为直径小于下端的圆柱状，且两个圆柱的接触部位为倾斜的接触面。

优选的，所述气室的上端三分之一处为直径是气室下端直径的0.8-0.95倍。

优选的，所述散热片为圆柱板状结构。

优选的，所述第一连接法兰与第二连接法兰之间设置有密封橡胶环。

优选的，所述上密封环和套接柱的厚度相同，且所述上密封环安装在气室的上端三分之一直径较细的部分，且上密封环的底部距离气室上倾斜的接触面之间的距离与密封槽的高度相同

一种防物料残留的3D打印机喷头，其使用方法为：

S1.将金属管道安装在3D打印机的输线管道上，然后将打印所需要的材料穿过物料孔并伸入到电加热头内部的安装腔中；

S2.然后将进气管道接通输气管，使得进气管道能够正常进气；

S3.在打印机喷头进行工作时，在电加热头内部的腔体中的材料在电加热头的作用下会融化，融化后的材料会通过喷嘴喷出；

S4.阀芯的套接柱外侧安装在承载板72上的弹簧对阀芯顶部的上密封环形成一定的压力，从而保证阀芯正常安装在气室中，使得下密封环仅仅卡接在密封槽中，喷嘴的空腔中受热融化的材料会有一定的压力，所以融化的材料会对阀芯下端的下密封环形成一定的压力，使得下密封环仅仅的压住承载板，从而保证喷嘴的空腔的密闭性。

S5.当需要对喷嘴内部融化的材料流体进行清理时，使得进气管道进气，然后高压腔的压强会升高，当高压腔的压强高于弹簧的弹力时，在高压的作用下，阀芯会向下方运动，当阀芯上端的上密封环运动到气室的上端三分之一处倾斜部位时，高压的气体会通过上密封环与倾斜部位之间的间隙进入到气室中，而同时，下密封环会脱离密封槽，从而接通气室、密封槽和喷嘴的内腔，高压气体会从气室中，通过承载板的内侧与套接柱之间间隙和密封槽进去到喷嘴的内腔中，使得喷嘴的内腔形成高压，由于气体的特性，气体会集中在喷嘴内腔的上端，然后高压的气体在压强的作用下使得喷嘴内部融化的材料通过喷嘴的喷孔喷出，由于喷嘴通过喷孔与外界连接，所以喷嘴内部的压强始终比高压腔71中的压强低，所以阀芯在工作过程中不会在弹簧的弹力作用下闭合；

S6.当喷嘴中融化的材料全部排出之后，停止对进气管道的进气，高压腔内部的压强会下降，在弹簧弹力的作用下，阀芯会复位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过设置气室，可以将喷嘴中残留的液体材料利用高压气体排出到喷嘴的外侧，可以防止喷嘴中物料的残留，弹簧和阀芯可以对气孔起到密封的作用，防止流动的液体倒流。

2.阀芯将气室分成高压腔和低压腔，位于气室顶部的高压腔的压力大于弹簧的弹力时便可以使得阀芯运动，从而使气体从高压侧进入气室中，然后进入喷嘴的内腔中，在喷嘴的内腔中形成高压，从而将融化的材料排出喷嘴，防止了喷嘴内部的液体的残留。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明剖视图；

图3为本发明阀芯结构示意图；

图4为本发明进气管道结构示意图。

图中：1、金属管道；101、物料孔；2、散热片；3、隔热板； 4、喷嘴；5、电加热头；6、进气管道；61、第一连接法兰；62、插接环；7、气室；71、高压腔；72、承载板；73、密封槽；74、物料管；8、阀芯；81、上密封环；82、套接柱；83、下密封环；84、套接孔；85、弹簧；9、连接管；91、第二连接法兰；92、插接槽；93、密封橡胶环；94、螺栓。

具体实施方式

为了解决对3D打印机更换材料时，非常不方便，需要等材料冷却之后才方便更换，而且冷却之后的材料会残留在3D打印机喷头内部，对3D打印机喷头造成堵塞，影响对材料的更换的问题，本发明提供了一种防物料残留的3D打印机喷头。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-4，本实施例提供了一种防物料残留的3D打印机喷头，包括喷嘴4和套装在喷嘴4上的电加热头5，电加热头5的内侧开设有用于安装喷嘴4的空腔，所述喷嘴1的上端固定安装有金属管道1，所述金属管道1的外侧同体设置有均匀分布的散热片2，所述金属管道1开设有用于放置物料且与喷嘴4的安装腔相通的物料孔101，所述散热片2的下端与电加热头5之间的金属管道1上安装有隔热板3，所述金属管道1的内部开设有气室7，所述气室7的顶部连通设置有进气管道6，所述气室7的内腔中安装有与金属管道1同体设置且与物料孔101平行设置的物料管74，所述物料管74的外侧安装有阀芯8，所述气室7的底部同体设置有承载板72，所述阀芯8的顶部与承载板72的上端之间固定安装有弹簧85，所述承载板72与物料管74的外侧之间留有用于安装阀芯的间隙，且所述阀芯8的底部与喷嘴4的安装腔的顶部位于同一平面内。

所述阀芯8包括上密封环81、套接柱82和下密封环83，所述上密封环81与套接柱82顶部固定连接，所述上密封环81与气室7的顶部之间形成高压腔71，所述下密封环83与套接柱82的底部固定连接，且所述套接柱82的轴向方向开设有用于安装物料管74的套接孔84，所述弹簧85固定安装在上密封环81的底部与承载板72的顶部之间，且所述承载板72的内侧与套接柱82之间留有供空气流通的间隙，所述喷嘴4的安装腔顶部的金属管道1上开设有用于安装下密封环83的密封槽73。

所述气室7为圆柱状，且所述气室7的上端三分之一处为直径小于下端的圆柱状，且两个圆柱的接触部位为倾斜的接触面，优选的，所述气室7的上端三分之一处为直径是气室7下端直径的0.8-0.95倍；

其中，所述散热片2为圆柱板状结构，便于对打印机喷头进行散热；隔热板3为隔热材料制成，比如铝箔隔热卷材、璃纤维棉板材料制作而成。

所述上密封环81和套接柱82的厚度相同，且所述上密封环81安装在气室7的上端三分之一直径较细的部分，且上密封环81的底部距离气室7上倾斜的接触面之间的距离与密封槽73的高度相同。

该实施例中，在对3D打印机使用时，

S1.将金属管道安装在3D打印机的输线管道上，然后将打印所需要的材料穿过物料孔101并伸入到电加热头5内部的安装腔中；

S2.然后将进气管道6接通输气管，使得进气管道6能够正常进气；

S3.在打印机喷头进行工作时，在电加热头5内部的腔体中的材料在电加热头5的作用下会融化，融化后的材料会通过喷嘴4喷出；

S4.阀芯8的套接柱82外侧安装在承载板72上的弹簧85对阀芯8顶部的上密封环81形成一定的压力，从而保证阀芯8正常安装在气室7中，使得下密封环83紧紧卡接在密封槽73中，喷嘴4的空腔中受热融化的材料会有一定的压力，所以融化的材料会对阀芯8下端的下密封环83形成一定的压力，使得下密封环83紧紧的压住承载板72，从而保证喷嘴4的空腔的密闭性。

S5.当需要对喷嘴4内部融化的材料流体进行清理时，使得进气管道6进气，然后高压腔71的压强会升高，当高压腔71的压强高于弹簧85的弹力时，在高压的作用下，阀芯8会向下方运动，当阀芯8上端的上密封环81运动到气室7的上端三分之一处倾斜部位时，高压的气体会通过上密封环81与倾斜部位之间的间隙进入到气室7中，而同时，下密封环83会脱离密封槽73，从而接通气室7、密封槽73和喷嘴4的内腔，高压气体会从气室7中，通过承载板72的内侧与套接柱82之间间隙和密封槽73进去到喷嘴4的内腔中，使得喷嘴4的内腔形成高压，由于气体密度较小的特性，气体会集中在喷嘴4内腔的上端，然后高压的气体在压强的作用下使得喷嘴4内部融化的材料通过喷嘴4的喷孔喷出，由于喷嘴4通过喷孔与外界连接，所以喷嘴4内部的压强始终比高压腔71中的压强低，所以阀芯在工作过程中不会在弹簧85的弹力作用下闭合；

S6.当喷嘴4中融化的材料全部排出之后，停止对进气管道6的进气，高压腔71内部的压强会下降，在弹簧85弹力的作用下，阀芯8会复位。

实施例2

请参阅图4，在实施例1的基础上做了进一步改进：所述进气管道6远离金属管道1的一端同体设置有第一连接法兰61，且所述第一连接法兰61的外侧端同体设置有插接环62，所述第一连接法兰61通过螺栓94固定连接有第二连接法兰91，所述第二连接法兰91远离第一连接法兰61的一侧同体设置有连接管9，所述连接管9上开设有用于安装插接环62的插接槽92，插接环62和插接槽92之间的卡接可以保证连接管9与进气管道6之间的密闭性。

其中，所述第一连接法兰61与第二连接法兰91之间设置有密封橡胶环93，可以提高第一连接法兰61与第二连接法兰91之间的密闭性，防止第一连接法兰61与第二连接法兰91之间漏气。

该实施例在使用时，在进气管道6进行安装连接管9时，将连接管9上的插接槽92插接在插接环62的外侧，然后将第一连接法兰61与第二连接法兰91上的螺栓孔对正，然后拧紧螺栓94，使得第一连接法兰61与第二连接法兰91仅仅安装在一起，就可以完成进气管道6和连接管9的安装。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种防物料残留的3D打印机喷头，包括喷嘴（4）和套装在喷嘴（4）上的电加热头（5），所述喷嘴（1）的上端固定安装有金属管道（1），所述金属管道（1）的外侧同体设置有均匀分布的散热片（2），所述金属管道（1）开设有用于放置物料且与喷嘴（4）的安装腔相通的物料孔（101），其特征在于：所述散热片（2）的下端与电加热头（5）之间的金属管道（1）上安装有隔热板（3），所述金属管道（1）的内部开设有气室（7），所述气室（7）的顶部连通设置有进气管道（6），所述气室（7）的内腔中安装有与金属管道（1）同体设置且与物料孔（101）平行设置的物料管（74），所述物料管（74）的外侧安装有阀芯（8），所述气室（7）的底部同体设置有承载板（72），所述阀芯（8）的顶部与承载板（72）的上端之间固定安装有弹簧（85），所述承载板（72）与物料管（74）的外侧之间留有用于安装阀芯的间隙，且所述阀芯（8）的底部与喷嘴（4）的安装腔的顶部位于同一平面内。

2.根据权利要求1所述的一种防物料残留的3D打印机喷头，其特征在于：所述阀芯（8）包括上密封环（81）、套接柱（82）和下密封环（83），所述上密封环（81）与套接柱（82）顶部固定连接，所述上密封环（81）与气室（7）的顶部之间形成高压腔（71），所述下密封环（83）与套接柱（82）的底部固定连接，且所述套接柱（82）的轴向方向开设有用于安装物料管（74）的套接孔（84），所述弹簧（85）固定安装在上密封环（81）的底部与承载板（72）的顶部之间，且所述承载板（72）的内侧与套接柱（82）之间留有供空气流通的间隙，所述喷嘴（4）的安装腔顶部的金属管道（1）上开设有用于安装下密封环（83）的密封槽（73）。

3.根据权利要求1所述的一种防物料残留的3D打印机喷头，其特征在于：所述进气管道（6）远离金属管道（1）的一端同体设置有第一连接法兰（61），且所述第一连接法兰（61）的外侧端同体设置有插接环（62），所述第一连接法兰（61）通过螺栓（94）固定连接有第二连接法兰（91），所述第二连接法兰（91）远离第一连接法兰（61）的一侧同体设置有连接管（9），所述连接管（9）上开设有用于安装插接环（62）的插接槽（92）。

4.根据权利要求1或2所述的一种防物料残留的3D打印机喷头，其特征在于：所述气室（7）为圆柱状，且所述气室（7）的上端三分之一处为直径小于下端的圆柱状，且两个圆柱的接触部位为倾斜的接触面。

5.根据权利要求4所述的一种防物料残留的3D打印机喷头，其特征在于：所述气室（7）的上端三分之一处为直径是气室（7）下端直径的0.8-0.95倍。

6.根据权利要求1所述的一种防物料残留的3D打印机喷头，其特征在于：所述散热片（2）为圆柱板状结构。

7.根据权利要求4所述的一种防物料残留的3D打印机喷头，其特征在于：所述第一连接法兰（61）与第二连接法兰（91）之间设置有密封橡胶环（93）。

8.根据权利要求2所述的一种防物料残留的3D打印机喷头，其特征在于：所述上密封环（81）和套接柱（82）的厚度相同，且所述上密封环（81）安装在气室（7）的上端三分之一直径较细的部分，且上密封环（81）的底部距离气室（7）上倾斜的接触面之间的距离与密封槽（73）的高度相同。

9.一种防物料残留的3D打印机喷头，其使用方法为：

S1.将金属管道安装在3D打印机的输线管道上，然后将打印所需要的材料穿过物料孔（101）并伸入到电加热头（5）内部的安装腔中；

S2.然后将进气管道（6）接通输气管，使得进气管道（6）能够正常进气；

S3.在打印机喷头进行工作时，在电加热头（5）内部的腔体中的材料在电加热头（5）的作用下会融化，融化后的材料会通过喷嘴（4）喷出；

S4.阀芯（8）的套接柱（82）外侧安装在承载板72上的弹簧（85）对阀芯（8）顶部的上密封环（81）形成一定的压力，从而保证阀芯（8）正常安装在气室（7）中，使得下密封环（83）仅仅卡接在密封槽（73）中，喷嘴（4）的空腔中受热融化的材料会有一定的压力，所以融化的材料会对阀芯（8）下端的下密封环（83）形成一定的压力，使得下密封环（83）仅仅的压住承载板（72），从而保证喷嘴（4）的空腔的密闭性。

10.S5.当需要对喷嘴（4）内部融化的材料流体进行清理时，使得进气管道（6）进气，然后高压腔（71）的压强会升高，当高压腔（71）的压强高于弹簧（85）的弹力时，在高压的作用下，阀芯（8）会向下方运动，当阀芯（8）上端的上密封环（81）运动到气室（7）的上端三分之一处倾斜部位时，高压的气体会通过上密封环（81）与倾斜部位之间的间隙进入到气室（7）中，而同时，下密封环（83）会脱离密封槽（73），从而接通气室（7）、密封槽（73）和喷嘴（4）的内腔，高压气体会从气室（7）中，通过承载板（72）的内侧与套接柱（82）之间间隙和密封槽（73）进去到喷嘴（4）的内腔中，使得喷嘴（4）的内腔形成高压，由于气体的特性，气体会集中在喷嘴（4）内腔的上端，然后高压的气体在压强的作用下使得喷嘴（4）内部融化的材料通过喷嘴（4）的喷孔喷出，由于喷嘴（4）通过喷孔与外界连接，所以喷嘴（4）内部的压强始终比高压腔71中的压强低，所以阀芯在工作过程中不会在弹簧（85）的弹力作用下闭合；

S6.当喷嘴（4）中融化的材料全部排出之后，停止对进气管道（6）的进气，高压腔（71）内部的压强会下降，在弹簧（85）弹力的作用下，阀芯（8）会复位。