CN113263838A - 基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴 - Google Patents

基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴 Download PDF

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张力文
周新朝
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Abstract

本发明公开了一种基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，涉及气溶胶喷墨打印喷嘴技术领域，包括多级空气动力学透镜和环绕气流喷嘴本体，多级空气动力学透镜的两端分别固定有进气通道和出气通道，环绕气流喷嘴本体内设有进气口、气溶胶入口、混合气出口通道、混合气出口和环形缓冲气室，进气口、气溶胶入口、混合气出口通道、混合气出口均与环形缓冲气室相连通，气溶胶入口与混合气出口通道的第一端正对，混合气出口通道的第二端与混合气出口相连通，进气口连接有气源，出气通道与气溶胶入口连通或进气通道与混合气出口相连通。本发明采用了多级空气动力学透镜和环绕气流喷嘴复合，能够实现气溶胶束流的高度聚焦与气溶胶束流的高度准直。

Description

基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴
技术领域
本发明涉及气溶胶喷墨打印喷嘴技术领域，特别是涉及一种基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴。
背景技术
现有的气溶胶喷墨打印喷嘴通过单一环绕气流约束实现气溶胶的聚焦，但是仅仅依靠环绕气流无法持续提高喷印精度，如果一味的提高环绕气流的流量来实现对气溶胶束流直径的进一步约束，反而会降低喷印线宽的精度。当环绕气流的流量过大时，气溶胶与环绕气流在喷嘴内部形成紊流，降低了喷印线宽的精度。同时单纯的依靠环绕气流进行约束，束流在离开喷嘴之后会快速发散，导致束流的准直度下降，大大限制了喷印距离与精度。所以目前的气溶胶喷墨打印无法在较大喷印距离下，实现较高的精度。
因此，市场上急需一种新型气溶胶喷墨打印喷嘴，可用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，实现气溶胶束流的高度聚焦，从而有效的降低喷印线宽。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，包括多级空气动力学透镜和环绕气流喷嘴本体，所述多级空气动力学透镜的两端分别固定有进气通道和出气通道，所述环绕气流喷嘴本体内设有进气口、气溶胶入口、混合气出口通道、混合气出口和环形缓冲气室，所述进气口、所述气溶胶入口、所述混合气出口通道均与所述环形缓冲气室相连通，所述气溶胶入口与所述混合气出口通道的第一端正对，气溶胶从所述气溶胶入口进入后直接进入到所述混合气出口通道内，所述混合气出口通道的第二端与所述混合气出口相连通，所述进气口连接有气源，气体从所述进气口进入，气体在所述环形缓冲室内形成环绕气流，环绕气流在所述混合气出口通道处环绕在气溶胶外侧，所述出气通道与所述气溶胶入口连通或所述进气通道与所述混合气出口相连通。
优选地，所述多级空气动力学透镜为圆筒状结构，所述多级空气动力学透镜的内壁设有多个隔层，每个所述隔层上设有一个透镜通孔。
优选地，沿所述进气通道到所述出气通道的方向上，多个所述透镜通孔的孔径逐渐减小。
优选地，所述环绕气流喷嘴本体包括喷嘴上端盖和喷嘴下端盖，所述气溶胶入口和所述进气口均设置于所述喷嘴上端盖上，所述混合气出口设置于所述喷嘴下端盖上，所述喷嘴上端盖设有上凹槽，所述喷嘴下端盖设有下凹槽，所述上凹槽与所述下凹槽正对，所述上凹槽与所述下凹槽组成所述环形缓冲气室，所述喷嘴上端盖与所述喷嘴下端盖能够拆卸连接。
优选地，所述喷嘴上端盖的外壁上设有上端外凸缘，所述喷嘴下端盖的外壁设有下端外凸缘，所述上端外凸缘和所述下端外凸缘的对应位置处设有通孔，螺栓依次穿过所述上端外凸缘和所述下端外凸缘的通孔，所述螺栓的两端分别与一个螺母螺纹连接。
优选地，所述进气通道为圆筒状结构，所述出气通道为锥形通道。
优选地，所述混合气出口通道为锥形结构。
优选地，当所述出气通道与所述气溶胶入口连通时，所述出气通道穿过所述气溶胶入口，所述出气通道位于所述混合气出口通道处，所述多级空气动力学透镜的外壁固定有限位环，所述限位环的一侧与所述环绕气流喷嘴本体相抵。
优选地，当所述进气通道与所述混合气出口相连通时，所述混合气出口设有一延长通道，所述延长通道与所述进气通道固定连接，所述气溶胶入口处设有一气溶胶接管，所述气溶胶接管的一端设有锥形管，所述锥形管位于所述混合气出口通道。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明通过普通喷印头与多级空气动力学透镜的组合，实现气溶胶束流的高度聚焦，在多级空气动力学透镜与环绕气流的双重聚焦作用下，实现利用大直径的喷嘴喷印高分辨率的线宽，降低了高精度喷嘴的制造成本；提高了束流的准直度，增强了复杂表面喷印的兼容性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一中基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴的外观图；
图2为实施例一中基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴的剖视图；
图3为实施例二中基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴的外观图；
图4为实施例二中基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴的剖视图；
图中：1-多级空气动力学透镜；2-隔层；3-透镜通孔；4-喷嘴上端盖；5-喷嘴下端盖；6-进气口；7-混合气出口；8-进气通道；9-出气通道；10-混合气出口通道；11-环形缓冲气室；12-限位环；100-基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴。
具体实施方式
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。
本发明的目的是提供一种基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，实现气溶胶束流的高度聚焦，从而有效的降低喷印线宽。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一、
如图1-2所示，本实施例提供了一种基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴100，包括多级空气动力学透镜1和环绕气流喷嘴本体。多级空气动力学透镜1的两端分别固定有进气通道8和出气通道9。环绕气流喷嘴本体内设有进气口6、气溶胶入口、混合气出口通道10、混合气出口7和环形缓冲气室11，环形缓冲气室11为圆柱形腔体。进气口6、气溶胶入口、混合气出口通道10均与环形缓冲气室11相连通。气溶胶入口与混合气出口通道10的第一端正对，气溶胶入口位于环形缓冲气室11的上表面中间，混合气出口通道10位于环形缓冲气室11的下表面正中间。气溶胶从气溶胶入口进入后直接进入到混合气出口通道10内。混合气出口通道10的第二端与混合气出口7相连通，混合气最终从混合气出口7流出。进气口6的外端连接有气源，气源中的气体从进气口6进入，气体在环形缓冲室内环绕流动形成环绕气流，环绕气流在混合气出口通道10处与气溶胶汇合并且环绕在气溶胶外侧，在环形缓冲气室11时气溶胶与环绕气流并不接触。出气通道9与气溶胶入口连通，即多级空气动力学透镜1设置在环绕气流喷嘴本体的上方时，出气通道9穿过气溶胶入口，多级空气动力学透镜1的部分会在环形缓冲气室11内，这样可以隔绝环绕气流与气溶胶，防止其在环形缓冲气室11内结合。出气通道9位于混合气出口通道10处，从而实现环绕气流与气溶胶在混合气出口通道10相遇。
使用时，气溶胶从进气通道8进入，穿过多级空气动力学透镜1后实现高度聚焦的作用，然后从出气通道9流入到混合气出口通道10处。与此同时，气源从进气口6冲入气体，气体在环形缓冲室内做环形运动，从而形成环绕气流，然后环绕气流流到混合气出口通道10时还处于环绕状态，此时环绕气流环绕在气溶胶的外侧，并且与气溶胶一起从混合气出口7流出。
对于多级空气动力学透镜1的具体结构，本实施例中，多级空气动力学透镜1为圆筒状结构，多级空气动力学透镜1的内壁设有多个隔层2，隔层2为透镜，多个隔层2将多级空气动力学透镜1内分割为多个透镜腔体，每个隔层2上设有一个透镜通孔3，从进气通道8进入的流体依次经过多个透镜通孔3后从出气通道9流出，从而实现聚焦的作用。并且多级空气动力学透镜1的具体级数可以根据不同的精度与尺寸要求进行设计。
为了进一步提高多级空气动力学透镜1的聚焦能力，本实施例中，沿进气通道8到出气通道9的方向上，多个透镜通孔3的孔径逐渐减小，这样不仅能够起到聚焦的作用，还能够逐渐减小流体的横截面，从而得到线宽较窄的喷印。
对于环绕气流喷嘴本体的具体结构，本实施例中，环绕气流喷嘴本体包括喷嘴上端盖4和喷嘴下端盖5，喷嘴上端盖4位于喷嘴下端盖5的上方。气溶胶入口和进气口6均设置于喷嘴上端盖4上，多级空气动力学透镜1也与喷嘴上端盖4连接。混合气出口7设置于喷嘴下端盖5上。喷嘴上端盖4设有上凹槽，喷嘴下端盖5设有下凹槽，上凹槽与下凹槽正对，上凹槽与下凹槽组成环形缓冲气室11，喷嘴上端盖4与喷嘴下端盖5可拆卸连接。
为了实现喷嘴上端盖4与喷嘴下端盖5的可拆卸连接，本实施例中，喷嘴上端盖4的外壁上设有上端外凸缘，上端外凸缘为两个，两个上端外凸缘设置在喷嘴上端盖4的对应两侧。喷嘴下端盖5的外壁设有下端外凸缘，下端外凸缘为两个，两个下端外凸缘设置在喷嘴下端盖5的对应两侧。上端外凸缘和下端外凸缘的对应位置处设有通孔，螺栓依次穿过上端外凸缘和下端外凸缘上的通孔，螺栓的两端分别与一个螺母螺纹连接。
本实施例中，进气通道8为圆筒状结构，方便流体进入。出气通道9为锥形通道，这样做的作用是，对流体进行聚焦作用，当气溶胶由出气通道9流出时，此时环绕气体正好在出气通道9的外侧，气溶胶流出后就被环绕气体环绕。
为了实现环绕气流在混合气出口通道10保持环绕运动，并且能够环绕在气溶胶的外侧，本实施例中，混合气出口通道10为锥形结构，并且混合气出口通道10的锥度与出气通道9的锥度相同，同时要保证出气通道9的上端(大头端)与混合气出口通道10的第一端(大头端)要在同一水平线上。
为了对多级空气动力学透镜1与喷嘴上端盖4启到一个相互限位的作用，本实施例中，多级空气动力学透镜1的外壁固定有限位环12，限位环12的一侧与环绕气流喷嘴本体相抵，多级空气动力学透镜1的外壁具有外螺纹，限位环12具有内螺纹，多级空气动力学透镜1与限位环12螺纹连接。同时气溶胶入口处也设有内螺纹，多级空气动力学透镜1与气溶胶入口处也螺纹连接。
实施例二、
本实施例提供了一种基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴100，其结构与实施例一相似，区别点在于：
进气通道8与混合气出口7相连通。此时多级空气动力学透镜1与喷嘴下端盖5相连接。
为了实现多级空气动力学透镜1与喷嘴下端盖5相连接，本实施例中，混合气出口7设有一延长通道，延长通道设有外螺纹，进气通道8的内壁设有内螺纹，延长通道与进气通道8螺纹连接。
同时为了保证气溶胶仍然从气溶胶入口处流入，并且气溶胶与环绕气流在环形缓冲气室11处不相遇。本实施例中，气溶胶入口处设有一气溶胶接管，气溶胶接管的第一端连接气溶胶来源，气溶胶接管的另一端设有锥形管(作用与实施例一中的出气通道9相同)，锥形管位于混合气出口通道10，锥形管的上端(大头)与混合气出口通道10的第一端在同一水平线。气溶胶从气溶胶接管流入，并且由于气溶胶接管的隔离作用，保障了在环形缓冲气室11时，气溶胶并不会与环绕气流接触。气溶胶最后在混合气出口通道10流出后，与环绕气流结合，从而一同进入到多级空气动力学透镜1中进行进一步的聚焦。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，其特征在于：包括多级空气动力学透镜和环绕气流喷嘴本体，所述多级空气动力学透镜的两端分别固定有进气通道和出气通道，所述环绕气流喷嘴本体内设有进气口、气溶胶入口、混合气出口通道、混合气出口和环形缓冲气室，所述进气口、所述气溶胶入口、所述混合气出口通道均与所述环形缓冲气室相连通，所述气溶胶入口与所述混合气出口通道的第一端正对，气溶胶从所述气溶胶入口进入后直接进入到所述混合气出口通道内，所述混合气出口通道的第二端与所述混合气出口相连通，所述进气口连接有气源，气体从所述进气口进入，气体在所述环形缓冲室内形成环绕气流，环绕气流在所述混合气出口通道处环绕在气溶胶外侧，所述出气通道与所述气溶胶入口连通或所述进气通道与所述混合气出口相连通。
2.根据权利要求1所述的基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，其特征在于：所述多级空气动力学透镜为圆筒状结构，所述多级空气动力学透镜的内壁设有多个隔层，每个所述隔层上设有一个透镜通孔。
3.根据权利要求2所述的基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，其特征在于：沿所述进气通道到所述出气通道的方向上，多个所述透镜通孔的孔径逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，其特征在于：所述环绕气流喷嘴本体包括喷嘴上端盖和喷嘴下端盖，所述气溶胶入口和所述进气口均设置于所述喷嘴上端盖上，所述混合气出口设置于所述喷嘴下端盖上，所述喷嘴上端盖设有上凹槽，所述喷嘴下端盖设有下凹槽，所述上凹槽与所述下凹槽正对，所述上凹槽与所述下凹槽组成所述环形缓冲气室，所述喷嘴上端盖与所述喷嘴下端盖能够拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，其特征在于：所述喷嘴上端盖的外壁上设有上端外凸缘，所述喷嘴下端盖的外壁设有下端外凸缘，所述上端外凸缘和所述下端外凸缘的对应位置处设有通孔，螺栓依次穿过所述上端外凸缘和所述下端外凸缘的通孔，所述螺栓的两端分别与一个螺母螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，其特征在于：所述进气通道为圆筒状结构，所述出气通道为锥形通道。
7.根据权利要求1所述的基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，其特征在于：所述混合气出口通道为锥形结构。
8.根据权利要求1所述的基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，其特征在于：当所述出气通道与所述气溶胶入口连通时，所述出气通道穿过所述气溶胶入口，所述出气通道位于所述混合气出口通道处，所述多级空气动力学透镜的外壁固定有限位环，所述限位环的一侧与所述环绕气流喷嘴本体相抵。
9.根据权利要求1所述的基于多级空气动力学透镜的气溶胶喷墨打印喷嘴，其特征在于：当所述进气通道与所述混合气出口相连通时，所述混合气出口设有一延长通道，所述延长通道与所述进气通道固定连接，所述气溶胶入口处设有一气溶胶接管，所述气溶胶接管的一端设有锥形管，所述锥形管位于所述混合气出口通道。
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