CN110654024A - 一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统及其冷却方法 - Google Patents

一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统及其冷却方法 Download PDF

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Abstract

本发明创造属于机械制造冷却领域，具体涉及一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统及其冷却方法。冷却系统中的打印枪头悬在待冷却三通管件上,待冷却三通管件设在冷却水箱中,冷却水箱中安装有液位传感器和温度传感器。冷却水箱与储水箱之间通过进水管道和排水管道进行连接，进水管道和排水管道上分别安装有潜水泵。PLC接收液位传感器和温度传感器的检测信息，并通过检测信息控制进、排水泵的变频器。本发明通过监测打印面高度及冷却水温度从而对进、排水进行调整，由此实现高效率的冷却，使打印系统可以持续工作，提高生产效率。

Description

一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统及其冷却 方法
技术领域
本发明创造涉及一种冷却装置及方法，具体来说涉及一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统及其冷却方法。
背景技术
增材制造是一项新兴的技术，而利用增材制造技术制备大型三通管件(以下简称“三通”)更是没有先例。利用增材制造这种方式在制备三通的过程中，会产生大量的热量。如果散热过慢，会增加空冷阶段等待时间，直接影响三通的打印效率。而且断续的打印也会对整个三通件内部的组织性能以及表面质量产生一定的影响。基于这种情况，故设计一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统。
发明创造内容
本发明创造针对现有技术的不足，提供了一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统及其冷却方法。打印枪头悬在待冷却三通管件上，待冷却三通管件设在冷却水箱中，冷却水箱中安装有液位传感器和温度传感器；冷却水箱与储水箱之间通过进水管道和排水管道进行连接；进水管道和排水管道上分别安装有潜水泵。PLC接收液位传感器和温度传感器的检测信息，并通过检测信息控制进、排水泵的变频器。通过上述系统，能够根据实际情况，实时调整进水及排水，解决了现有技术中存在的空冷时间长、成本浪费、生产效率低的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统,打印枪头悬在待冷却三通管件上,待冷却三通管件设在冷却水箱中,冷却水箱与储水箱之间通过进水管道和排水管道进行连接；所述的冷却水箱中安装有液位传感器和温度传感器；所述的进水管道上安装有进水潜水泵，所述的排水管道上安装有排水潜水泵；所述的液位传感器和温度传感器的信号输出端连接外部PLC控制器的信号输入端，PLC控制器的信号输出控制进水潜水泵和排水潜水泵的变频器。
所述的一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统,所述的进水管道设有止回阀。
所述的一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统,所述的进水管道和排水管道上分别设有电磁流量计。
所述的一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统,所述的储水箱的注水口处设有水龙头。
一种使用所述的基于大型三通管件的增材制造循环环冷却系统的冷却方法，包括如下步骤：
S1设定初始值：冷却水箱水面与打印平面之间的垂直高度设定值为H，冷却水箱的极限水温为T；
S2打印作业前先通过水龙头将自来水注入储水箱，水经进水潜水泵输送到冷却水箱，使冷却水箱的水位面与三通管件的打印平面之间的垂直高度为H；
S3打印枪头标记打印平面的高度坐标，液位传感器检测冷却水箱的水位面高度值，并将二者的检测值反馈给PLC处理中枢，判断是否符合打印要求，如符合，则进行打印；否则，对冷却水箱的水位进行调整直至符合打印要求；
S4进行打印：打印方式采用由下至上逐层打印，根据打印层的情况，调整进水潜水泵和排水潜水泵功率，使冷却水箱的水位面与三通管件的打印平面之间的垂直高度保持为H；
S5通过温度传感器检测冷却水箱的温度，当温度超过T时，温度传感器将温度信号将信号反馈给PLC处理中枢，通过PLC处理中枢发送指令给变频器，调整进水潜水泵和排水潜水泵的功率，直至冷却水箱水温小于T。
所述的冷却方法,所述的步骤S3中，打印要求判断方法为：
2.1)若打印平面的高度与冷却水箱的水位面高度的差值小于设定值H时，则需要启动排水潜水泵，降低冷却水箱水位，使二者差值为设定值H；
2.2)若打印平面的高度与冷却水箱的水位面高度的差值大于设定值H，则需要启动进水潜水泵，提高冷却水箱水位，使二者差值为设定值H；
2.3)若二者的差值为设定值H，则符合打印要求。
所述的冷却方法,所述的步骤4)中，具体方法为：
4.1)当打印同一层的时候，若冷却水箱的水位面与三通管件打印平面之间的垂直高度差为设定值H，则进水潜水泵和排水潜水泵保持设定恒定功率，即冷却水箱和储水箱的水流量保持恒定循环状态；
4.2)当打印下一层时，打印枪头会上升一个层高的高度，并将打印平面的高度坐标值反馈给PLC处理中枢；由PLC处理中枢发送指令给控制进水潜水泵功率大小的变频器，通过该变频器加大进水潜水泵功率，使冷却水箱水位上升，直至监测的水位高度与打印平面高度差值为设定值H，进水潜水泵通过变频器恢复功率为设定恒定功率，两个水箱的水流量将恢复设定的恒定循环状态。
所述的冷却方法,所述的步骤5)中，调整进水潜水泵和排水潜水泵的功率的具体方法为：
5.1)通过变频器同时加大进水潜水泵和排水潜水泵的功率，使冷却水箱和储水箱的水循环速度加快，降低冷却水箱的水温；
5.2)当温度传感器监测到水温降到极限值T以下后，温度传感器会将水温信号反馈给 PLC处理中枢，由PLC处理中枢发送指令给变频器调整进水潜水泵和排水潜水泵的功率，恢复为设定恒定功率，届时两个水箱的水流量将恢复设定的恒定循环状态。
本发明创造的有益效果为：
该发明创造，能够实现恒温作业，提高打印效率。同时，能够保证连续作业，保证打印质量。
附图说明
图1为本发明创造整体结构示意图；
主要附图标记：
1、打印枪头；2、待冷却三通管件；3、液位传感器；4、温度传感器；5、冷却水箱； 6、排水潜水泵；7、进水潜水泵；8、储水箱；9、水龙头；10、电磁流量计；11、止回阀。
具体实施方式
如图1所示一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统,打印枪头1悬在待冷却三通管件2上,待冷却三通管件2设在冷却水箱5中,冷却水箱5与储水箱8之间通过进水管道和排水管道进行连接；所述的冷却水箱5中安装有液位传感器3和温度传感器4；所述的进水管道上安装有进水潜水泵7，所述的排水管道上安装有排水潜水泵6；所述的液位传感器3和温度传感器4的信号输出端连接外部PLC控制器的信号输入端，PLC控制器的信号输出连接并控制进水潜水泵7和排水潜水泵6的变频器。所述的PLC控制器采用现有PLC控制装置。优选的，进水管道上设有止回阀11。进水管道和排水管道上分别设有电磁流量计10。储水箱8的注水口处设有水龙头9。进水潜水泵7安装在进水管道在储水箱8中的水流入口处，排水潜水泵6安装在排水管道在冷却水箱5中的水流入口处。
打印枪头1负责打印作业与标定三通管件的打印平面坐标；液位传感器3用于监测冷却水箱5的水位，并反馈信号给PLC处理中枢；温度传感器4用于监测冷却水箱5的水温，并反馈信号给PLC处理中枢；电磁流量计10用于监控进水或排水的流量，流量数据供参数设定参考；止回阀11用于防止水倒流。
具体使用时：
首先，打印作业前先通过水龙头9将自来水注入储水箱8，水经进水潜水泵7输送到冷却水箱5，使冷却水箱5的水位面与三通管件的打印平面之间的垂直高度保持为设定值H,H＝80±5mm。
其次，打印枪头1标记三通管件的打印平面高度坐标，液位传感器3检测冷却水箱5的水位高度值，并将二者的检测值反馈给PLC处理中枢。
若两者的差值小于设定值H，则需要启动排水潜水泵6，降低冷却水箱5的水位至符合设定值H。
若两者的差值大于设定值H，则需要启动进水潜水泵7，提高冷却水箱5的水位至符合设定值H。
若两者的差值为设定值H，则符合打印需求。
然后，开始打印，打印方式采用逐层打印，当打印同一层的时候，高度坐标值相同则冷却水箱5中的排水潜水泵6和储水箱8中的进水潜水泵7保持设定恒定功率，即两个水箱的水流量保持恒定循环状态。
当打印下一层时，打印枪头1会上升一个层高的设定值，并将三通管件的打印平面高度坐标值重新反馈给PLC处理中枢；由PLC处理中枢发送指令给控制进水潜水泵功率大小的变频器。通过变频器加大进水潜水泵7功率，使冷却水箱水位上升，液位传感器3实时监测冷却水箱5水位高度并反馈给PLC处理中枢。当监测冷却水箱5水位高度与打印平面高度差值为设定值H时，进水潜水泵7通过变频器恢复功率为设定恒定功率。届时两个水箱的水流量将再次恢复设定的恒定循环状态。
在监控水位高度的同时，也对冷却水箱5的水温温度进行监测。设定冷却水箱5的水温极限值为T＝50℃。当温度传感器4检测冷却水箱5水温超过50℃后，会将信号反馈给PLC 处理中枢，由PLC处理中枢发送指令给变频器。通过变频器同时加大进水潜水泵7和排水潜水泵6的功率，使冷却水箱5和储水箱8之间的水循环速度加快，以此降低冷却水箱5的水温。当温度传感器4监测到水温降到极限值50℃以下后，温度传感器4会将水温信号反馈给PLC处理中枢。由PLC处理中枢发送指令给变频器调整进水潜水泵7和排水潜水泵6的功率恢复为设定恒定功率。届时两个水箱的水流量将恢复设定的恒定循环状态。

Claims (9)

1.一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统,打印枪头(1)悬在待冷却三通管件(2)上,其特征在于:待冷却三通管件(2)设在冷却水箱(5)中,冷却水箱(5)与储水箱(8)之间通过进水管道和排水管道进行连接；所述的冷却水箱(5)中安装有液位传感器(3)和温度传感器(4)；所述的进水管道上安装有进水潜水泵(7)，所述的排水管道上安装有排水潜水泵(6)；所述的液位传感器(3)和温度传感器(4)的信号输出端连接外部PLC控制器的信号输入端，PLC控制器的信号输出控制进水潜水泵(7)和排水潜水泵(6)的变频器。
2.根据权利要求1所述的一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统,其特征在于：所述的进水管道设有止回阀(11)。
3.根据权利要求1所述的一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统,其特征在于：所述的进水管道和排水管道上分别设有电磁流量计(10)。
4.根据权利要求1所述的一种基于大型三通管件的增材制造循环冷却系统,其特征在于：所述的储水箱(8)的注水口处设有水龙头(9)。
5.一种使用权利要求1-4中任意一项所述的基于大型三通管件的增材制造循环环冷却系统的冷却方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1设定初始值：冷却水箱(5)水面与打印平面之间的垂直高度设定值为H，冷却水箱(5)的极限水温为T；
S2打印作业前先通过水龙头(9)将自来水注入储水箱(8)，水经进水潜水泵(7)输送到冷却水箱(5)，使冷却水箱(5)的水位面与三通管件的打印平面之间的垂直高度为H；
S3打印枪头(1)标记打印平面的高度坐标，液位传感器(3)检测冷却水箱(5)的水位面高度值，并将二者的检测值反馈给PLC处理中枢，判断是否符合打印要求，如符合，则进行打印；否则，对冷却水箱(5)的水位进行调整直至符合打印要求；
S4进行打印：打印方式采用由下至上逐层打印，根据打印层的情况，调整进水潜水泵(7)和排水潜水泵(6)功率，使冷却水箱(5)的水位面与三通管件的打印平面之间的垂直高度保持为H；
S5通过温度传感器(4)检测冷却水箱(5)的温度，当温度超过T时，温度传感器(4)将温度信号反馈给PLC处理中枢，通过PLC处理中枢发送指令给变频器，调整进水潜水泵(7)和排水潜水泵(6)的功率，直至冷却水箱(5)温度小于T。
6.根据权利要求5所述的冷却方法,其特征在于：所述的步骤S3中，打印要求判断方法为：
2.1)若打印平面的高度与冷却水箱(5)的水位面高度的差值小于设定值H时，则需要启动排水潜水泵(6)，降低冷却水箱水位，使二者差值为设定值H；
2.2)若打印平面的高度与冷却水箱(5)的水位面高度的差值大于设定值H，则需要启动进水潜水泵(7)，提高冷却水箱水位，使二者差值为设定值H；
2.3)若二者的差值为设定值H，则符合打印要求。
7.根据权利要求5所述的冷却方法,其特征在于：所述的步骤4)中，具体方法为：
4.1)当打印同一层的时候，若冷却水箱(5)的水位面与三通管件打印平面之间的垂直高度差为设定值H，则进水潜水泵(7)和排水潜水泵(6)保持设定恒定功率，即冷却水箱(5)和储水箱(8)的水流量保持恒定循环状态；
4.2)当打印下一层时，打印枪头(1)会上升一个层高的高度，并将打印平面的高度坐标值反馈给PLC处理中枢；由PLC中枢发送指令给控制进水潜水泵(7)功率大小的变频器，通过该变频器加大进水潜水泵(7)功率，使冷却水箱(5)水位上升，直至监测的水位高度与打印平面高度差值为设定值H，进水潜水泵(7)通过变频器恢复功率为设定恒定功率，两个水箱的水流量将恢复设定的恒定循环状态。
8.根据权利要求5所述的冷却方法,其特征在于：所述的步骤5)中，调整进水潜水泵(7)和排水潜水泵(6)的功率的具体方法为：
5.1)通过变频器同时加大进水潜水泵(7)和排水潜水泵(6)的功率，使冷却水箱和储水箱的水循环速度加快，降低冷却水箱的水温；
5.2)当温度传感器(4)监测到水温降到极限值T以下后，温度传感器会将水温信号反馈给PLC处理中枢，由PLC处理中枢发送指令给变频器调整进水潜水泵和(7)排水潜水泵(6)的功率，恢复为设定恒定功率，届时两个水箱的水流量将恢复设定的恒定循环状态。
9.根据权利要求5所述的冷却方法,其特征在于：所述设定值H为80±5mm。
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