CN111615457B - 渲染系统能量回收 - Google Patents

Abstract

在示例中，渲染装置包括渲染分区，其设置在渲染材料沉积头和基板之间；处理模块，用于处理渲染材料；热交换器，用于将热从处理模块传送到空气，以被再分配到渲染分区；分配系统，用于将加热空气再分配到渲染分区；阀门，其位于热交换器和渲染分区之间；温度传感器，其位于渲染分区中，以检测被再分配到渲染分区的加热空气的温度；以及控制模块，用于通过使用从温度传感器所接收的反馈信号控制阀门的孔径来调整渲染分区的温度。

Description

渲染系统能量回收

背景技术

在诸如大规格或3D打印机之类的示例渲染装置中，渲染材料通过渲染材料沉积头沉积到基板上。由于打印品的潜在大小和/或高吞吐量，可以使用热在基板上固化渲染材料。

在渲染期间和之后要施加的热的生成可能导致高能量消耗。

附图说明

从结合附图理解的以下详细描述，某些示例的各种特征将是显而易见的，所述附图仅作为示例一起图示了多个特征，其中：

图1是示出根据示例的渲染装置的示意图；

图2是根据示例的用于调整加热空气的温度和操作阀门的方法的流程图；以及

图3是示出计算机可读存储介质的示意图，所述计算机可读存储介质具有执行根据示例的用于调整加热空气的温度和操作阀门的方法的指令。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释的目的，阐述了某些示例的许多特定细节。说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着结合该示例所描述的特定特征、结构或特性包括在至少该一个示例中，但是不一定在其它示例中。

根据示例，提供了能够回收用于在渲染装置内再分配的热能量的渲染装置或设备。渲染装置可以能够渲染二维图像或三维对象。所描述的装置和方法再分配来自热交换单元的加热空气，所述热交换单元例如用于对来自对渲染材料进行后处理的固化处理器的溶剂蒸汽进行冷凝。再分配的加热空气可以用于加热渲染或打印分区和/或处理分区（例如，预处理模块和/或后处理模块内的分区）。为了确保渲染分区和/或处理分区内部的温度被保持，闭环控制模块可以使用来自渲染分区或处理分区内的传感器的读数来监视温度，并且可以适当地调整阀门和/或加热元件。在示例中，阀门可以是旁通阀门或反馈阀门，并且对一个的引用应该被视为可与另一个互换的。阀门可以用于排泄加热空气，并且加热元件可以用于进一步对加热空气进行加热。

其中在渲染材料的渲染之前对其进行处理的任何模块（诸如例如，预加热模块）应该被理解为预处理模块。此外，后处理模块将被理解为其中一旦渲染材料已经经历了渲染过程，就对其进行处理的模块，例如，固化模块。

图1示出了根据示例的渲染装置100。渲染装置可以是大规格打印机。渲染装置或设备包括渲染模块110、可以例如是固化模块的模块120、热交换器130以及再生成系统。再生成系统包括分配系统，所述分配系统被布置为允许气流在渲染装置内的不同区域之间流动。在示例中，气流可以包括流体（诸如空气和蒸汽、空气和氮气（其例如可以用于冷却）等）的组合。分配系统耦合到渲染设备内的热交换器和多个区域。分配系统包括管道、输送管或导管以及一个或多个风扇，以协助气流穿过渲染装置。分配系统被布置为将加热空气再分配到渲染分区。

渲染模块110被布置在渲染分区或打印分区内。渲染分区可以包括渲染材料沉积头或打印头，以选择性地将渲染材料沉积到基板上。渲染模块设置在渲染材料沉积头和基板之间。渲染材料沉积头被布置为将渲染材料沉积到基板上。渲染材料可以包括溶剂。渲染材料可以以液体形式沉积到基板上。基板可以包括固体材料，诸如基于纸的介质、粉末或塑料介质。支撑物可以用于支撑基板和/或将基板从渲染分区运输到固化分区或碰撞子系统。

固化模块120被布置在固化分区内，并且对沉积到基板上的渲染材料进行固化。固化模块可以位于毗邻渲染模块。固化分区可以具有近似90-120

的温度。固化分区可以包括加热元件或加热器和风扇，以协助固化渲染材料。加热器可以包括电阻加热器。风扇被布置为在固化分区中提供加热空气的活动循环。已经沉积到基板上的渲染材料在固化分区中被固化在基板上。固化分区内的空气或蒸汽可能变得溶剂饱和，并且可以通过将固化模块耦合到热交换器的导管125从固化分区排出。加热空气从再生成系统补充，以帮助固化过程。这样，热交换器130耦合到固化模块的排出。从固化模块排出的空气可以具有近似90-120

的温度。可以在排出输送管125内提供风扇，以协助气流从固化模块到热交换器。

热交换器130被布置为将热从固化模块传送到空气，以被再分配到渲染分区。热交换器被布置为从渲染装置提取装载溶剂的蒸汽，并且同时对进入渲染装置的清洁空气进行加热。在示例中，清洁空气是不包括来自渲染和固化过程的溶剂或废弃蒸汽的空气，即清洁空气可以是其中没有冷凝物的干燥空气。

可以在热交换器中或毗邻热交换器或者在将热交换器连接到渲染装置的不同区域的导管内提供一个或多个提取风扇。一个或多个提取风扇可以由控制模块170电驱动和/或控制。提取风扇被布置为协助气流通过热交换器。近似15-35

的环境空气可以通过入口133进入热交换器。当环境空气流过热交换器时，进入入口的环境空气可以被从固化模块排出的空气加热，因为热从热排出空气传送到环境空气。环境空气和热排出空气不混合。排出空气可以流过热交换器，并且可以经由出口127排放。排出空气可以在近似40-50

的温度下排放。排出空气可以直接排放到大气中，因为溶剂经由热交换器从排出空气冷凝，从而清洁排出空气。替代地，排出空气可以从热交换器直接排放到提取系统中，以用于进一步处理或安全处置的其它方法，例如以移除残留在排出空气中的过量的热。热交换器用于过滤或冷凝来自排出蒸汽的溶剂，所述排出蒸汽可以在冷凝阱中被收集，以用于安全移除和继续处置。

流过热交换器的环境空气由也流过热交换器的排出空气加热。加热空气经由出口135离开热交换器，所述出口135将热交换器耦合到渲染装置的其它区域。加热空气可以具有近似40-50

的温度。加热空气被馈送到再生成系统中。这样，热能量可以被传送到热清洁空气（以用于流出热交换器）并且回到再生成系统中。

热交换器可以形成再生成系统的一部分。再生成系统被布置为回收来自渲染和固化过程的废弃或过量的热能量。所回收的热能量可以被再使用、再循环或再生成，以用于在渲染装置内进一步使用。加热空气可以用于预加热渲染装置的（一个或多个）特定区域。预加热的程度可以通过变化通过热交换器的热排出空气和环境空气的相对流速率来控制。

再生成系统包括阀门140。阀门140可以包括三通旁通阀门。旁通阀门位于热交换器和渲染分区之间，即在热交换器和渲染模块之间流体连通，使得来自热交换器的加热空气在被分配到渲染模块之前穿过旁通阀门。加热空气可以经由出口导管135从热交换器供应到旁通阀门。从入口133流入渲染装置中的加热空气是清洁空气（没有溶剂）。加热空气可以流过分配系统到旁通阀门。旁通阀门可以由控制模块170电操作和控制。加热空气在旁通阀门处被转向，朝向渲染分区中的再生成器入口歧管160，或者朝向出口145，或者加热空气被分裂在两者之间。在控制模块170的控制下，旁通阀门可以被操作以将所有或一些加热空气转向到渲染装置的不同区域。旁通阀门出口145提供用于过量的加热空气从渲染装置排放或逸出的导管。离开阀门出口145的加热空气是清洁空气。离开阀门出口145的加热空气不具有来自渲染和固化过程的溶剂或其它有害蒸汽。旁通阀门可以被操作以从渲染装置释放加热空气，以便保持渲染装置的均匀或预确定温度。旁通阀门可以被操作以使加热空气转向，朝向再生成器入口歧管160。

再生成器入口歧管或风扇组件160包括多个风扇165。风扇可以被电操作，并且用于贯穿渲染分区分配加热空气。多个风扇可以由控制模块170电操作。风扇可以一起或单独操作，以贯穿渲染分区分配加热空气。控制模块可以以不同的速度或每分钟转数来操作每个风扇，以便控制渲染分区内的空气（以及因此热）的流速率。再生成入口歧管可以在渲染过程之前预加热渲染分区和/或渲染材料沉积头或打印头167。

再生成系统可以包括加热元件或加热器150，以选择性地向加热空气供应热。加热元件被布置为加热流过分配系统的空气，以增加空气的温度。可以在来自旁通阀门的出口导管147中提供加热器，以进一步加热清洁空气。加热器可以将热能量添加到加热空气。分配系统或输送管系统中加热器的供应直接将热能量供应给流过输送管系统和加热器的空气，所述加热器可以例如是圆形加热器，以适合于输送管系统内。流过出口导管147到加热器150的加热空气可以具有比从加热器150流过出口导管155的加热空气更低的温度。可以贯穿再生成输送管或者在渲染装置内的其它地方提供多个加热器。一个或多个加热器可以由控制模块170电操作。

根据示例，阀门140可以包括三个端口。第一端口可以与处理分区相关联、第二端口可以流体连通到渲染分区以及第三端口可以流体连通到空气释放输送管，从而允许过量的热从分配系统朝向空气释放模块释放。在示例中，空气释放输送管可以对环境空气开放。空气释放输送管也可以流体连接到空气冷却机制。阀门可以进一步连接到空气源（例如，在环境温度下、对环境开放或低于加热空气的任何温度），并且可以将这样较低温度下的空气注入到分配系统。

根据示例，可以将加热元件添加到输送管系统，以补偿预热周期和寒冷气候场景，而旁通阀门允许控制系统正在回收的热的量。这允许打印分区温度与固化分区和热交换器冷凝子系统的解耦合。

加热空气可以在渲染装置内再分配到渲染分区。加热空气是用于固化沉积到基板上的渲染材料的清洁空气。然后，基板和沉积在其上的渲染材料被运输到固化分区以固化渲染材料，即蒸发渲染材料内的液体以将渲染材料固定到基板上。固化分区使用一个或多个加热器来加热渲染材料以使其干燥或固化。固化分区内的加热空气可以经由来自加热器的热能量来进一步加热。可以在固化分区或碰撞子系统内提供一个或多个风扇以协助干燥或固化。当渲染材料干燥或固化时，溶剂蒸汽被收集在固化分区内的空气中。装载溶剂的空气通过固化模块120的排出导管125被提取，并且该过程可以按需重复。这样，来自固化模块的加热空气经由热交换器被清洁，并且提取热能量以用于进入渲染装置的清洁环境空气的再使用加热。

控制模块170（或PID控制器）被布置为监视和调整渲染装置100内的各种区域的热温度。诸如温度传感器之类的一个或多个传感器可以位于贯穿渲染装置。可以在渲染分区内提供温度传感器以读取渲染模块内部的温度，或者检测再分配到渲染分区的加热空气的温度。温度传感器可以是热敏电阻或热电偶。一个或多个传感器被布置为读取它们位于其内的区域的温度。这样，传感器提供来自渲染装置内的温度读数，并且将该温度读数反馈到控制模块。因此，控制模块监视渲染装置内的温度。控制模块被布置为使用从温度传感器所接收的反馈信号来选择性地调整温度。这可以通过操作贯穿渲染装置的一个或多个阀门、加热器和/或风扇的控制模块来实现。例如，控制模块170可以操作阀门140以在过量的热被再分配到渲染分区之前释放过量的热。因此，清洁的加热空气可以从渲染装置排出，以从系统移除过量的热。替代地，控制模块170可以操作阀门140，以使得加热空气被分配到渲染分区。这样，控制模块可以提供闭环控制系统，以用于保持渲染装置中的所确定的温度。

在示例中，控制模块可以被提供有每个物理元件或者渲染装置内的分区或区域的预确定温度或操作温度，所述物理元件诸如渲染模块或渲染材料沉积头。控制模块可以包括用于将每个物理元件处或每个分区内的温度保持在预确定操作温度处的指令。控制模块可以基于从传感器所接收的反馈信号而调整分区或区域的实际温度。可以提供合适的线路171、173、175、177、179、电力线或通信线，从而允许控制模块与系统内的各种元件（阀门、风扇、加热器、传感器）通信。

根据示例，如果渲染分区中的温度传感器向控制模块提供预确定阈值之外的温度读数，则控制模块可以操作旁通阀门140和/或加热器150和/或风扇速度，以将渲染分区的温度带回可接受的范围内。例如，如果在渲染分区内所检测的温度太高，则控制模块可以打开旁通阀门140，以通过导管145从系统排泄过量的热能量。这样，控制模块控制贯穿渲染装置的热能量的再分配，以便在不同区域内保持可接受的操作参数。

根据示例，控制模块可以确定物理元件或区域的未来操作温度，或者确定温度将要超过阈值水平。响应于该确定，控制模块可以使得分配系统适当地再分配加热空气。

图2是示出根据示例的用于调整渲染装置内的温度的方法的流程图。在框210处，使用耦合到渲染设备的固化模块的排出的热交换器来对空气进行加热，以生成加热空气。在框220处，提供用于将加热空气再分配到渲染分区的分配系统。在框230处，使用位于渲染分区中的温度传感器来检测渲染分区的温度。在框240处，使用从温度传感器所接收的反馈信号来调整渲染分区的温度。为了调整温度，在框250处，操作位于热交换器和渲染分区之间的旁通阀门。例如，可以打开阀门上的端口，以便（以加热空气的形式）释放过量的热，使得其不被再分配到渲染分区。替换地，如果在渲染分区中所检测的温度低于阈值水平，则可以操作阀门，以便将加热空气再分配到渲染分区中，由此提高其中的温度。

可以跨渲染分区保持均匀的温度。加热空气可以被进一步再分配到固化分区。加热元件可以向加热空气选择性地供应热，和/或可以操作至少一个风扇来再分配加热空气。该方法可以包括通过同时操作旁通阀门和加热元件二者来调整系统内空气的温度。该方法还可以包括使用热交换器从固化模块移除冷凝物。

在示例中，渲染模块110可以位于毗邻固化模块120。固化模块的排出可以直接馈送到热交换器130中。阀门140位于毗邻热交换器，使得来自热交换器的加热空气直接馈送到阀门中。阀门从热交换器接收清洁的加热空气。清洁的加热空气可以在其被再分配回到渲染模块之前使用加热器150加热。阀门在热交换器和渲染模块之间的位置是这样的，使得当阀门被操作以从系统释放过量的热时，清洁的空气从系统排放，即清洁的排出。包含溶剂的空气不被再分配回系统中，而代替地，经由热交换器安全地移除包含溶剂的空气。这使得渲染装置更环境和用户友好。渲染装置内元件的布置使得能够实现其中较少的热通过输送管损失的紧凑的系统。这样，所描述的布置允许从渲染和固化过程安全移除污染物。

根据示例，提供了用于再生成渲染装置的否则废弃的热能量的一部分的装置和方法，所述渲染装置诸如基于水的打印机或大规格打印机。随着对更高吞吐量的需求，由于电功率供应问题，存在通常客户不能承担的电功率负担的增加。热能量的高效管理允许生产率的增加，而同时将电功率使用保持在可承担的范围内。因为加热空气或预加热空气被再分配到这些区域，所以可以降低在渲染分区和固化分区内保持预确定温度的渲染装置的能量消耗。从固化过程再使用或回收热能量提供电功率消耗的降低。

在再生成系统的输送管内供应诸如圆形加热器之类的加热器提供能量操作成本的降低，因为热能量可以直接施加到分配系统内的加热空气。

控制模块使得能够调整或控制单独风扇速度，以提供用于固化或干燥过程的具有更多（或更少）运动能量的加热空气。再生成器入口歧管实现了渲染材料的更均匀的干燥以及更均匀的渲染材料行为。这提供了更好的渲染图像质量，因为热的干燥空气以更大的能量到达基板或介质以增强干燥效果。

本公开中的示例可以提供为方法、系统或机器可读指令。这样的机器可读指令可以包括在计算机可读存储介质（包括但不限于盘存储装置、CD-ROM、光存储装置等）上，所述计算机可读存储介质具有计算机可读程序代码在其中或其上。

参考根据本公开的示例的方法、设备和系统的流程图和/或框图来描述本公开。尽管上面所描述的流程图示出特定的执行次序，但是执行次序可以与所描绘的执行次序不同。关于一个流程图所描述的框可以与另一流程图的框相结合。在一些示例中，流程图的一些框可能不是必要的和/或可以添加附加的框。应当理解，流程图和/或框图中的每个流程和/或框，以及流程图和/或框图中的流程和/或图的组合可以通过机器可读指令来实现。

机器可读指令可以例如由通用计算机、专用计算机、嵌入式处理器或其它可编程数据处理设备的处理器来执行，以实现说明书和图中所描述的功能。特别地，处理器或处理装置可以执行机器可读指令。因此，装置的模块可以由执行存储在存储器中的机器可读指令的处理器或者根据嵌入在逻辑电路中的指令操作的处理器来实现。术语“处理器”将被广义地解释为包括CPU、处理单元、ASIC、逻辑单元或可编程门集合等。方法和模块可以全部由单个处理器施行，或者在若干处理器之间划分。

这样的机器可读指令还可以存储在计算机可读存储装置中，所述计算机可读存储装置可以指导计算机或其它可编程数据处理设备以特定模式操作。

例如，可以在编码有可由处理器执行的指令的非暂时性计算机可读存储介质上提供指令。

图3示出了与计算机可读存储介质320相关联的处理器310的示例。计算机可读存储介质320包括可由处理器310执行的计算机可读指令330。指令330包括：

指令340，其用于使用加热空气通过使用从位于渲染分区中的温度传感器所接收的反馈信号来调整渲染分区的温度，所述加热空气使用耦合到固化模块的排出的热交换器来生成；以及

指令350，其用于操作位于热交换器和渲染分区之间的旁通阀门，以在过量的热被再分配到渲染分区之前释放过量的热。

这样的机器可读指令还可以被加载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得计算机或其它可编程数据处理设备施行一系列操作以产生计算机实现的处理，因此，在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供了用于实现由流程图中的（一个或多个）流程和/或框图中的（一个或多个）框所指定的功能的操作。

另外，本文中的教导可以以计算机软件产品的形式实现，所述计算机软件产品存储在存储介质中，并且包括用于使计算机设备实现本公开的示例中所述的方法的多个指令。

虽然已经参考某些示例描述了方法、装置和相关的方面，但是在不脱离本公开的精神的情况下，可以做出各种修改、改变、省略和替换。特别地，来自一个示例的特征或框可以与另一示例的特征/框相结合或被其替换。

词语“包括”不排除权利要求中所列出的元件之外的元件的存在，“一”或“一个”不排除多个，并且单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所述的若干单元的功能。

Claims (15)

1.一种渲染装置，包括：

渲染分区，其设置在渲染材料沉积头和基板之间；

处理模块，用于处理渲染材料；

热交换器，用于将热从处理模块传送到空气，以被再分配到渲染分区；

分配系统，用于将加热空气再分配到渲染分区；

阀门，其位于热交换器和渲染分区之间；

温度传感器，其位于渲染分区中，以检测渲染分区中的温度；以及

控制模块，用于通过使用从温度传感器所接收的反馈信号控制阀门的孔径来调整渲染分区的温度;

其中所述阀门包括旁通阀门，用以在过量的热被再分配到渲染分区之前释放所述过量的热。

2.根据权利要求1所述的渲染装置，其中所述处理模块是预处理或后处理模块，所述控制模块用于调整处理模块的温度。

3.根据权利要求1所述的渲染装置，其中所述渲染分区包括渲染材料沉积头，以选择性地将渲染材料沉积在基板上。

4.根据权利要求1所述的渲染装置，其中所述渲染分区包括用于支撑基板的基板支撑设备。

5.根据权利要求1所述的渲染装置，还包括加热元件，以选择性地向加热空气供应热。

6.根据权利要求5所述的渲染装置，其中所述加热元件位于分配系统的输送管中。

7.根据权利要求1所述的渲染装置，其中所述分配系统包括输送管和风扇。

8.根据权利要求1所述的渲染装置，其中所述分配系统包括位于渲染分区中的风扇的歧管。

9.根据权利要求1所述的渲染装置，其中所述阀门包括三个端口，其中第一端口与处理模块相关联，第二端口流体连通到渲染分区,以及第三端口流体连通到空气释放输送管，从而允许过量的热从分配系统释放。

10.根据权利要求9所述的渲染装置，其中所述空气释放输送管对环境空气开放。

11.根据权利要求9所述的渲染装置，其中所述空气释放输送管流体连接到空气冷却机构。

12.根据权利要求9所述的渲染装置，其中所述阀门连接到空气源。

13.一种用于调整渲染设备内的温度的方法，包括：

使用耦合到渲染设备的处理模块的排出的热交换器对空气进行加热，以生成加热空气；

提供用于将加热空气再分配到渲染分区的分配系统；

使用位于渲染分区中的温度传感器来检测温度；以及

使用从温度传感器所接收的反馈信号来调整渲染分区的温度，以操作位于热交换器和渲染分区之间的阀门；

其中所述阀门包括旁通阀门，用以在过量的热被再分配到渲染分区之前释放所述过量的热。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括操作加热元件以选择性地向加热空气供应热。

15.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括存储在其上的计算机可读指令集，所述计算机可读指令集当由处理器执行时使得处理器在渲染装置中进行以下操作：

使用加热空气通过使用从位于渲染分区中的温度传感器所接收的反馈信号来调整渲染分区的温度，所述加热空气使用耦合到固化模块的排出的热交换器来生成；以及

操作位于热交换器和渲染分区之间的旁通阀门，以在过量的热被再分配到渲染分区之前释放过量的热。

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