CN114683550A - 一种恒温3d打印机用散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D打印机技术领域，具体公开了一种恒温3D打印机用散热系统；包括设置在X轴电机和进料电机上的第一机罩、第二机罩以及设置在喷头组件旁侧的出风罩，所述第二机罩和出风罩上均开设有出风口，且出风罩上的出风口朝向喷头组件设置，所述第一机罩和第二机罩之间连接有第二伸缩管，所述第一机罩上连接有送入冷风的第一伸缩管，所述出风罩上连接有送入热风的第三伸缩管，本发明公开的恒温3D打印机用散热系统的方案设计新颖、合理，极大延长了3D打印机的使用寿命以及打印产品的质量，使用效果十分优异。

Description

一种恒温3D打印机用散热系统

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，具体公开了一种恒温3D打印机用散热系统。

背景技术

3D打印机是一种以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用热熔喷嘴的方式将原材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型出实体产品的设备。在打印立体感较强的产品时，产品底层由于温差的存在导致材料急剧收缩产生拉应力，导致在打印层时各部分的收缩速率不一致产生翘边，影响打印整体的打印效果。为了保证产品的打印效果，在对一些立体感较强、体积较大的产品进行3D打印时，往往需要对打印室通入热风使其内部维持在恒温环境。

例如申请号为2019100665436的发明专利就公开了一种恒温3D打印机，包括机架，机架内固定有打印仓，打印仓内升降连接有打印平台，打印仓顶部开口设有打印喷头，打印平台底部连接有通电加热的第一加热板，打印仓外侧靠近底部设有循环风道，打印喷头固定在水平移动的移动架上，移动架上连接有随打印喷头移动而同步调整并遮挡住打印仓顶部开口的遮挡装置。该恒温3D打印机通过打印平台底部加设第一加热板以及配合循环风道运转，能够将打印仓维持在较高的恒温环境，虽然较大程度上提高了3D打印的效果，但是由于打印机的机头以及XY轴传动装置上的电机、机头进料电机以及传动皮带均处于较高的恒温环境，不仅影响了机头中料丝的进料过程，而且还极大降低了电机的使用寿命。目前的恒温3D打印机在为解决机头散热问题上，一般仅在机头位置处设置对其送风的风扇，虽然一定程度上缓解了机头进料堵塞的问题，但是风扇在运行过程中产生振动，也影响了打印效果，更重要的是现有恒温3D打印机并未考虑到高温环境对电机寿命的影响，高达80-100℃的高温缓解导致整个恒温3D打印机传动部件的使用寿命较低。因此，针对现有恒温3D打印机的上述不足，本申请提出了一种能够同时解决上述技术问题的恒温3D打印机用散热系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有恒温3D打印机在上述背景技术中提出的不足，设计了一种能够同时解决上述技术问题的恒温3D打印机用散热系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种恒温3D打印机用散热系统，包括设置在X轴电机和进料电机上的第一机罩、第二机罩以及设置在喷头组件旁侧的出风罩，所述第二机罩和出风罩上均开设有出风口，且出风罩上的出风口朝向喷头组件设置，所述第一机罩和第二机罩之间连接有第二伸缩管，所述第一机罩上连接有送入冷风的第一伸缩管，所述出风罩上连接有送入热风的第三伸缩管。

作为上述方案的第一种具体实施方式，所述恒温3D打印机的机箱一端设置有隔板，所述隔板将机箱分为相互连通的打印腔和储料腔，所述储料腔中设置有第一风机与第二风机，所述第一风机的进风口与机箱外界相连通，且第一风机上连接有与第一送风管，所述第一送风管与第一伸缩管相连通，所述第二风机的进风口与储料腔相连通，且第二风机上连接有第二送风管，所述第二送风管与第三伸缩管相连接。

本发明中的第一种设计方案通过隔板将机箱内部分为打印腔和储料腔，并且打印腔和储料腔相互连通，然后通过第一风机抽取外界的冷空气送往第一机罩先对X轴电机进行降温，然后再沿着第二伸缩管进入第二机罩对进料电机进行降温，最后再将经过升温后的冷空气排入打印腔中，不仅能够对X轴电机和进料电机起到较好的散热效果，而且从第二机罩中排出的空气具有一定的温度，能够避免对打印腔中的温度影响，不影响打印过程。另外，通过第二风机将储料腔中的热风送往喷头组件处对其进行散热，一方面有效解决机头过高导致进料堵塞的问题，而且送入的热风与打印腔温度相差不大，也不会对打印腔的温度造成影响；另一方面有效避免了现有技术将风扇直接安装在喷头组件处而导致风扇在运行过程中使得喷头振动，降低打印质量的问题。

作为上述方案的第二种具体实施方式，所述第一机罩上连接有第一管道风机和第二管道风机，所述第二伸缩管的两端分别与第一管道风机、第二机罩相连接，所述第三伸缩管的两端分别与第二管道风机、出风罩相连接，所述第一机罩上连接有第一送风管，所述第一送风管的端部连接有第一风机，且第一风机的进风口与恒温3D打印机的机箱外界相连通。

作为上述方案的进一步设置，所述第一管道风机和第二管道风机均与恒温3D打印机中的控制系统电性连接。

本发明中的第二种设计方案仅通过设置一个风机将外界冷空气抽入，冷空气先进入第一机罩中对X轴电机进行散热降温，然后再两个管道风机的作用下分流，分别沿着第二伸缩管和第三伸缩管进入到第二机罩和出风罩中。其中进入第二机罩中的气体能够对进料电机进行有效散热，然后再排到恒温腔中，并且排出使得气体由于分别与X轴电机和进料电机进行热交换，其具有一定的温度，不会对恒温腔的温度造成影响；其中进入出风罩中的气流因为之前也与X轴电机进行热交换，也具有一定的温度，再吹向喷头组件不仅能够对其进行有效降温，而且也不会对恒温腔的温度造成影响。此处，本发明还可以根据实际情况，通过控制第一管道风机和第二管道风机的运行功率对由第一机罩中排出的气体进行流量控制，使得整个3D打印过程中的散热控制和恒温控制达到最佳。

作为上述两种具体实施方式的进一步设置，还包括第三风机，所述第三风机的进风口与机箱外界相连通，所述第三风机的出风口连接有第三送风管，所搜第三送风管的端部连接有排风嘴，且排风嘴朝向恒温3D打印机中用于驱动Y轴丝杆的驱动组件设置。

作为上述方案的进一步设置，所述第三风机、第三送风管和排风嘴均设置有两个，且分别朝向驱动组件的两端设置。

作为上述方案的进一步设置，位于所述驱动组件位置处的机箱上还开设有将驱动组件热量排出的排风口。

本发明还基于上述两种技术方案设置了第三风机，通过第三风机抽取外界的冷空气，然后沿着第三送风管被送至Y轴丝杆端部的驱动组件位置处，并通过排风嘴对准皮带轮处对驱动组件中的传动皮带进行有效风冷，能够防止因高温环境导致皮带老化以及性能变差，从而引起传动精度下降等问题。

有益效果：

1）本发明公开的恒温3D打印机用散热系统采用风机抽入外界冷空气依次对X轴电机和进料电机进行散热降温，然后再将充分热交换的空气排入恒温腔中，其不仅实现了对X轴电机和进料电机的有效降温，延长了恒温腔中电器件的使用寿命，而且排出的空气经热交换后具有一定的温度，因此不会对打印过程中的恒温环境造成影响。

2）本发明还通过将储料腔中的热空气或者与X轴电机热交换后的热空气送入散热罩中，再由散热罩中的出风口分别对准喷头组件的各个位置进行散热，其不仅实现了对喷头组件的有效散热，避免了因喷头组件温度过高导致进料堵塞的问题，而且吹出后的空气具有一定的温度，也不会对打印过程中的恒温环境造成影响，同时避免了直接将风扇装在喷头组件位置处因风扇振动而降低打印效果的不足；整套散热系统的方案设计新颖、合理，并且实际使用效果优异。

3）本发明还通过设置第三风机、第三送风管和排风嘴，将抽入的冷空气对准皮带轮处对驱动组件中的传动皮带进行有效风冷，能够防止因高温环境导致皮带老化以及性能变差从而引起传动精度下降等问题，极大提高了整个打印机的使用寿命和打印效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明中恒温3D打印机的立体结构图；

图2为本发明中平面传动机构和喷头组件的第一角度立体结构图；

图3为本发明中平面传动机构和喷头组件的第二角度立体结构图；

图4为本发明实施例1中散热系统的立体结构图；

图5为本发明实施例1中散热系统的局部立体结构图；

图6为本发明实施例2中散热系统的立体结构图；

图7为图6中的A处放大结构示意图；

图8为本发明实施例3中改进后的散热系统的立体结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~8，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

实施例1公开了一种用于恒温3D打印机中的散热系统，下面参考附图1、附图2和附图3,先对恒温3D打印机进行说明。该恒温3D打印机包括由机箱100、柜门101和102组成的密闭式机箱总成。在机箱100的上端设置有平面传动机构200，该平面传动机构200包括Y轴传动装置和X轴传动装置，其中Y轴传动装置包括Y轴丝杆201和Y轴滑轨202以及用于驱动Y轴丝杆201的驱动组件203。X轴传动装置包括设置在Y轴丝杆201和Y轴滑轨202上的滑块204、螺母座205，并在两个螺母座205之间设置有X轴丝杆206和X轴滑轨207，在其中一个螺母座205上设置有用于驱动X轴丝杆206的X轴电机208。然后在X轴丝杆206和X轴滑轨207上设置有可移动的机头安装座209，并在机头安装座209上固定有喷头组件210，其中的喷头组件210一般由进料部、散热部、加热部和喷头组成，并且进料部的端部设置有进料电机211。上述平面传动机构200中的X轴电机208、进料电机211以及喷头组件210是不可避免的须设置在恒温打印腔中的，因此在长时间恒温环境下容易导致X轴电机208、进料电机211损坏以及导致喷头组件210上的原料丝无法顺利进料。

基于此，本实施例在密闭式机箱总成中设置有一套散热系统，具体方案如下：参考附图4和附图5，在机箱100的一端设置中空隔热板103，将整个密闭式机箱总成分为恒温打印腔和储料腔，并在中空隔热板103上开设有连通孔104，使得打印腔和储料腔相连通，而且为了控制空气的流动，还可在连通孔104处设置风扇，使得储料腔中空气温度高于外界温度但低于打印腔中的温度，进而使得放置的料卷能够被自动干燥。

在储料腔中设置有第一风机3、第二风机4，其中第一风机3的进风口与外界相连通，用于抽取机箱100外界的冷空气，在第一风机3的出风口连接有第一送风管301。同时在X轴电机208和进料电机211上分别安装有第一机罩302和第二机罩303，第一送风管301的端部伸至平面传动机构200的高度位置后通过第一伸缩管304与第一机罩302相连通，然后在第一机罩302和第二机罩303之间连接有第二伸缩管305，并在第二机罩303上开设有出风口（图中未画出），上述通过第一风机3抽取外界冷空气，然后冷空气依次通过第一送风管301、第一伸缩管304、第一机罩302、第二伸缩管305和第二机罩303被吹入恒温腔中，在冷空气吹入的过程中能够依次带走X轴电机208和进料电机211上的热量，最后将具有一定温度的气流吹入恒温腔中，其不仅能够对X轴电机208和进料电机211进行充分散热，而且吹入恒温腔的空气因具有一定热量并不会对恒温腔的温度造成影响。

第二风机4的进风口与与储料腔相连通，用于抽取储料腔中的空气，在第二风机4的出风口上连接有第二送风管401，然后将第二送风管401的端部伸至平面传动机构200的高度位置设置，在第二送风管401的端部连接有第三伸缩管402。同时在喷头组件210的旁侧固定有出风罩403，并将第三伸缩管402的端部与出风罩403相连接。在出风罩403上开设有三组出风口，并且三组出风口分别朝向喷头组件210中进料部、散热部和喷头设置。上述通过第二风机4的作用能够将储料腔中的空气沿着第二送风管401、第三伸缩管402进入出风罩403中，再由出风罩403上的出风口分别吹向喷头组件210。上述第二风机4的送风作用不仅对整个喷头组件210进行一定程度上的降温，保证打印过程中料卷丝的顺利进料，而且还能够使得打印腔和储料腔之间的气体流通。

实施例2

实施例2公开了一种以实施例1中恒温3D打印机为基础，设计了另一种对恒温3D打印机中电机、喷头组件进行降温的散热系统的方案。本实施例2中公开的恒温3D打印机与对比文件1相同，本处不做再次说明。

本实施例2中散热系统的具体方案如下：

参考附图6和附图7，在储料腔中仅设置有一个第一风机3，将第一风机3的出风口与机箱100外界相连通，同理在第一风机3的出风口连接有第一送风管301，第一送风管301的端部伸至平面传动机构200的高度位置后连接第一伸缩管304。同理，在X轴电机208和进料电机211上分别安装有第一机罩302和第二机罩303，然后将第一伸缩管304的端部与第一机罩302相连接。

在第一机罩302上设置有第一管道风机306和第二管道风机307，在第一管道风机306上连接有第二伸缩管305，并将第二伸缩管305的端部与第二机罩303相连通，并且第二机罩303上也开设有出风口，用于送出沿第二伸缩管305的风量。在第二管道风机307上连接有第三伸缩管402，同理在喷头组件210的旁侧固定有出风罩403，并将第三伸缩管402的端部与出风罩403相连接，在出风罩403上开设有三组出风口，并且三组出风口分别朝向喷头组件210中进料部、散热部和喷头设置。

另外，第一机罩302上的第一管道风机306和第二管道风机307均与恒温3D打印机中的控制系统电性连接，可以根据需求调节第一管道风机306和第二管道风机307的功率，从而实现调节分别吹向第二机罩303和出风罩403上的流量，使得整个散热系统能够对恒温腔中X轴电机208、进料电机211以及喷头组件210的降温控制达到最均衡、最佳的效果。

实施例3

实施例3公开了一种以实施例1或实施例2为基础进行完善的恒温3D打印机用散热系统，其主要完善点是针对Y轴丝杆201上的驱动组件203的降温。

参考附图8、附图3和附图4，本实施例中恒温3D打印机用于驱动Y轴丝杆201的驱动组件203通过隔罩105将其与打印腔隔开，但是由于热传递的作用避免不了Y轴丝杆201端部驱动组件203（即设置在隔罩105中的传动皮带）的发热升温，降低了其使用寿命。

基于该问题，本实施例3还在驱动组件203下方的机箱100隔层中设置有第三风机6，并将第三风机6的进风口与外界相连接。同时在第三风机6的上端连接有第三送风管601，第三送风管601的顶端连接有排风嘴602，并将排风嘴602朝向Y轴丝杆201端部的皮带辊处设置。同时还在驱动组件203位置处的机箱100上开设有排风口603，用于排出排风嘴602中的热空气。

最后，欲加强对驱动组件203的散热效果，本实施例中的第三风机6、第三送风管601和排风嘴602均设置为两组，两组分别对应两个Y轴丝杆201端部的皮带辊处设置，通过两组排风嘴602的设置能够对驱动组件203的两端进行同时送风散热。

本实施例3通过增设的第三风机6、第三送风管601和排风嘴602能够将外界冷空气抽入，然后从排风嘴602中排出并吹向皮带辊处，而此时驱动组件203中的传动皮带在传动过程中能够被全面的进行风冷降温。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种恒温3D打印机用散热系统，其特征在于，包括设置在X轴电机和进料电机上的第一机罩、第二机罩以及设置在喷头组件旁侧的出风罩，所述第二机罩和出风罩上均开设有出风口，且出风罩上的出风口朝向喷头组件设置，所述第一机罩和第二机罩之间连接有第二伸缩管，所述第一机罩上连接有送入冷风的第一伸缩管，所述出风罩上连接有送入热风的第三伸缩管。

2.根据权利要求1所述的恒温3D打印机用散热系统，其特征在于，所述恒温3D打印机的机箱一端设置有隔板，所述隔板将机箱分为相互连通的打印腔和储料腔，所述储料腔中设置有第一风机与第二风机，所述第一风机的进风口与机箱外界相连通，且第一风机上连接有与第一送风管，所述第一送风管与第一伸缩管相连通，所述第二风机的进风口与储料腔相连通，且第二风机上连接有第二送风管，所述第二送风管与第三伸缩管相连接。

3.根据权利要求1所述的恒温3D打印机用散热系统，其特征在于，所述第一机罩上连接有第一管道风机和第二管道风机，所述第二伸缩管的两端分别与第一管道风机、第二机罩相连接，所述第三伸缩管的两端分别与第二管道风机、出风罩相连接，所述第一机罩上连接有第一送风管，所述第一送风管的端部连接有第一风机，且第一风机的进风口与恒温3D打印机的机箱外界相连通。

4.根据权利要求2所述的恒温3D打印机用散热系统，其特征在于，所述第一管道风机和第二管道风机均与恒温3D打印机中的控制系统电性连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的恒温3D打印机用散热系统，其特征在于，还包括第三风机，所述第三风机的进风口与机箱外界相连通，所述第三风机的出风口连接有第三送风管，所搜第三送风管的端部连接有排风嘴，且排风嘴朝向恒温3D打印机中用于驱动Y轴丝杆的驱动组件设置。

6.根据权利要求5所述的恒温3D打印机用散热系统，其特征在于，所述第三风机、第三送风管和排风嘴均设置有两个，且分别朝向驱动组件的两端设置。

7.根据权利要求1所述的恒温3D打印机用散热系统，其特征在于，位于所述驱动组件位置处的机箱上还开设有将驱动组件热量排出的排风口。

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