CN114919174A - 一种3d打印机喷头冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种3D打印机喷头冷却装置，属于喷头冷却装置技术领域，包括喷头，所述喷头的外侧设置有冷却座，所述冷却座的内侧开设有喷雾冷却腔，所述冷却座的内部开设有喷液腔，所述喷液腔内壁的一侧均匀设置有若干个导液管。本发明解决了现有打印喷头的冷却装置通常使用风冷或者水冷冷却喷头，风冷的冷却效率通常低于水冷，水冷常使用缠绕吸热管道的吸收打印喷头的热量，由于热量需要通过管道间接传递给管道内的冷却液，大大制约了冷却液吸收热量的效率的问题，本发明中，通过喷雾冷却腔、喷液腔、导液管、喷雾嘴、排气管和混合管道的使用，产生雾状冷却液在喷头的外侧吸收热量快速气化，进而快速吸收喷头外侧的热量从而大大提高了冷却效率。

Description

一种3D打印机喷头冷却装置
技术领域：
本发明属于喷头冷却装置技术领域，具体涉及一种3D打印机喷头冷却装置。
背景技术：
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。
3D打印是一种新的生产制造方式，它集合了数字化、人工智能化、新型材料的应用等技术特点，在当今3D打印领域中，打印技术类型呈多样化，依据打印原理的不同可以分为熔融沉积快速成型(FDM)、光固化成型(SLA)、三维粉末粘接(3DP)以及选择性激光烧结(SLS)等，与其他技术相比，基于FDM技术的3D打印机操作环境简单安全，打印零件过程中不产生有毒气体或化学性物质，适合在家庭和办公室中使用，对打印材料的要求相对不高，打印材料具有成本低、利用率高、输送快捷简便等优势。
为了原料是在打印喷头中被加热熔化，并且在从打印喷头中出来进行堆积打印的，现有技术中的打印喷头功能单一，仅仅具有熔化原料和打印的功能，打印原料熔化时产生的有毒气体没有处理机构，一般就是直接排放到空气中，从而造成周围环境的污染，还影响工作人员的身体健康。
现有打印喷头的冷却装置通常使用风冷或者水冷冷却喷头，风冷的冷却效率通常低于水冷，水冷常使用缠绕吸热管道的吸收打印喷头的热量，由于热量需要通过管道间接传递给管道内的冷却液，大大制约了冷却液吸收热量的效率，由此提出一种3D打印机喷头冷却装置。
发明内容：
本发明提供了一种3D打印机喷头冷却装置，其目的在于解决了现有打印喷头的冷却装置通常使用风冷或者水冷冷却喷头，风冷的冷却效率通常低于水冷，水冷常使用缠绕吸热管道的吸收打印喷头的热量，由于热量需要通过管道间接传递给管道内的冷却液，大大制约了冷却液吸收热量的效率的问题。
本发明提供了一种3D打印机喷头冷却装置，包括喷头，所述喷头的外侧设置有冷却座，所述冷却座的内侧开设有喷雾冷却腔，所述冷却座的内部开设有喷液腔，所述喷液腔内壁的一侧均匀设置有若干个导液管，所述导液管的长度从喷液腔的顶部至喷液腔的底部长度依次减短；
所述喷雾冷却腔内壁的一侧设置有均匀设置有若干个喷雾嘴，所述喷雾嘴与导液管一一对应，所述喷雾嘴的一端与导液管的一端连通，所述喷液腔的顶部设置有吸液连接管，所述吸液连接管的一端固定连接有横置吸液管，所述横置吸液管的一端固定连接有中间槽体，所述吸液连接管的中段设置有循环泵一，所述中间槽体的内部设置有冷却液；
所述喷雾冷却腔的底部设置有积液腔，所述积液腔的一侧设置有回收管，所述回收管的一端设置有散热机构，所述回收管的中段设置有循环泵二；
所述喷头顶部的外侧设置有固定机构，所述中间槽体的底部设置有排液短管。
进一步地，所述散热机构包括散热座、散热槽、电机架、驱动电机、叶片、风冷管和滤网，所述回收管的一端固定连接有风冷管，所述风冷管的外侧设置有散热座，所述散热座的内侧开设有散热槽，所述散热槽的一侧设置有滤网，所述散热槽的内侧设置有电机架，所述电机架的中部设置有驱动电机，所述驱动电机的动力输出端设置有叶片，所述风冷管顶部的一端设置有中间管道，所述中间管道的一端设置有回收管，所述回收管位于中间槽体内侧的底部。
通过采用上述方案，驱动电机控制叶片转动，叶片在散热槽的内腔产生气流，气流快速带走风冷管内侧的冷却液的热量，快速降低冷却液的温度，使冷却液得以继续冷却喷头，所述中间管道使风冷管内的冷却液回流至中间槽体的内腔，所述滤网过滤气流，避免气流携带灰尘颗粒对风冷管造成侵蚀和污染。
进一步地，所述散热座的一侧设置有风扇罩，所述散热槽的一侧与风扇罩的一侧连通。
通过采用上述方案，所述风扇罩用于导引散热槽内侧气流的排放，所述风扇罩可避免叶片与外界硬质物体发生碰撞。
进一步地，所述喷雾冷却腔的顶部开设有排气腔，所述排气腔顶部的一侧设置有排气管，所述排气管的一端设置有混合管道，所述混合管道位于中间槽体内腔的中部。
通过采用上述方案，所述喷雾冷却腔内的气体通过排气腔、排气管和混合管道到达中间槽体的内腔。
进一步地，所述混合管道的外侧均匀开设有若干个排气孔。
通过采用上述方案，排气孔将排气管内的气体均匀的释放至中间槽体的内腔，混合管道没入中间槽体内的冷却液中，使得气化冷却液能够在与中间槽体内的冷却液混合后快速液化。
进一步地，所述排气管靠近混合管道的一端设置有单向阀，所述单向阀的内部开设有单向槽，所述单向槽的内侧设置有活塞架，所述活塞架的内侧插接有活动栓，所述活动栓的顶部设置有活塞，所述活塞的外侧设置有若干个橡胶密封环。
通过采用上述方案，单向阀可避免排气管将中间槽体内的冷却液倒吸入排气腔和喷雾冷却腔内，当喷雾冷却腔和排气腔内的气压下降时，排气管两端的压力差使中间槽体内的冷却液通过混合管道、排气管在排气管的内腔向着靠近排气腔的一端流动，当冷却液进入单向槽内后，冷却液推动活塞克服重力靠近单向槽的顶部，使得活塞将单向槽的顶部堵塞，从而使冷却液在排气管的内侧停止流动，进而避免冷却液通过排气管回流到喷雾冷却腔和排气腔的内腔。
进一步地，相互连通的所述喷雾嘴与导液管之间的设置有连通通道，所述连通通道设置于冷却座的内侧。
通过采用上述方案，喷雾嘴产生雾状冷却液，并将雾状冷却液喷洒至喷头的外侧，雾状冷却液在喷头的外侧吸收热量快速气化，进而快速吸收喷头外侧的热量，使喷头的温度得到快速降低。
进一步地，所述冷却座内侧的顶部和底部均设置有一个密封环安装槽，所述密封环安装槽的内侧设置有密封橡胶环，所述喷头的顶部和底部分别设置有一个配合槽，两个所述配合槽与两个密封橡胶环分别对应，所述配合槽的内壁与对应的密封橡胶环的外侧活动连接。
通过采用上述方案，配合槽封闭冷却座与喷头之间的缝隙，避免积液腔、喷雾冷却腔内腔的冷却液通过冷却座与喷头之间的缝隙泄漏。
进一步地，所述喷头顶部和底部的外侧分别设置有一个安装螺纹，所述安装螺纹的外侧与冷却座的内侧螺纹连接。
通过采用上述方案，安装螺纹方便冷却座与喷头的固定和安装。
进一步地，所述固定机构包括固定架、安装块、连接螺纹和固定螺纹栓，所述喷头顶部的外侧设置有连接螺纹，所述连接螺纹的外侧螺纹连接有安装块，所述安装块的外侧套接有固定架，所述固定架的一端螺纹连接有固定螺纹栓，所述固定螺纹栓的一端与安装块的一侧插接。
通过采用上述方案，所述安装块和固定架方便使喷头与固定架快速、稳定的固定。
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
1、本发明中，通过喷雾冷却腔、喷液腔、导液管、喷雾嘴、排气管和混合管道的使用，产生雾状冷却液，雾状冷却液在喷头的外侧吸收热量快速气化，进而快速吸收喷头外侧的热量，使喷头的温度得到快速降低，冷却液直接接触喷头的管壁，从而大大提高了冷却效率；
2、本发明中，通过安装块、连接螺纹和固定螺纹栓的使用，方便使喷头与固定架快速、稳定的固定，通过积液腔、喷雾冷却腔、喷液腔、循环泵一、吸液连接管、中间管道、散热座、风冷管、回收管和循环泵二的使用，使得冷却液能够得到快速散热和循环使用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明：
附图用来提供对本发明进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的正面结构示意图；
图2为本发明散热座的正面剖视结构示意图；
图3为本发明图1中A部分的局部放大结构示意图；
图4为本发明图1中B部分的局部放大结构示意图；
图5为本发明图1中C部分的局部放大结构示意图。
附图标记：1、喷头；2、安装螺纹；3、冷却座；4、积液腔；5、喷雾冷却腔；6、喷液腔；7、导液管；8、排气腔；9、固定架；10、安装块；11、连接螺纹；12、固定螺纹栓；13、排气管；14、循环泵一；15、吸液连接管；16、中间管道；17、散热座；18、散热槽；19、电机架；20、驱动电机；21、叶片；22、风扇罩；23、风冷管；24、滤网；25、回收管；26、循环泵二；27、中间槽体；28、横置吸液管； 29、排液短管；30、混合管道；31、回收管；32、密封橡胶环；33、配合槽；34、密封环安装槽；35、单向阀；36、单向槽；37、活塞架； 38、活动栓；39、活塞；40、喷雾嘴。
具体实施方式：
为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
如图1-5所示，本发明提出一种3D打印机喷头冷却装置，包括喷头1，所述喷头1的外侧设置有冷却座3，所述冷却座3的内侧开设有喷雾冷却腔5，所述冷却座3的内部开设有喷液腔6，所述喷液腔6内壁的一侧均匀设置有若干个导液管7，所述导液管7的长度从喷液腔6的顶部至喷液腔6的底部长度依次减短；
所述喷雾冷却腔5内壁的一侧设置有均匀设置有若干个喷雾嘴 40，所述喷雾嘴40与导液管7一一对应，所述喷雾嘴40的一端与导液管7的一端连通，所述喷液腔6的顶部设置有吸液连接管15，所述吸液连接管15的一端固定连接有横置吸液管28，所述横置吸液管 28的一端固定连接有中间槽体27，所述吸液连接管15的中段设置有循环泵一14，所述中间槽体27的内部设置有冷却液；
所述喷雾冷却腔5的底部设置有积液腔4，所述积液腔4的一侧设置有回收管25，所述回收管25的一端设置有散热机构，所述回收管25的中段设置有循环泵二26；
所述喷头1顶部的外侧设置有固定机构，所述中间槽体27的底部设置有排液短管29；
所述散热机构包括散热座17、散热槽18、电机架19、驱动电机 20、叶片21、风冷管23和滤网24，所述回收管25的一端固定连接有风冷管23，所述风冷管23的外侧设置有散热座17，所述散热座 17的内侧开设有散热槽18，所述散热槽18的一侧设置有滤网24，所述散热槽18的内侧设置有电机架19，所述电机架19的中部设置有驱动电机20，所述驱动电机20的动力输出端设置有叶片21，所述风冷管23顶部的一端设置有中间管道16，所述中间管道16的一端设置有回收管31，所述回收管31位于中间槽体27内侧的底部；驱动电机20控制叶片21转动，叶片21在散热槽18的内腔产生气流，气流快速带走风冷管23内侧的冷却液的热量，快速降低冷却液的温度，使冷却液得以继续冷却喷头1，所述中间管道16使风冷管23内的冷却液回流至中间槽体27的内腔，所述滤网24过滤气流，避免气流携带灰尘颗粒对风冷管23造成侵蚀和污染；
所述散热座17的一侧设置有风扇罩22，所述散热槽18的一侧与风扇罩22的一侧连通；所述风扇罩22用于导引散热槽18内侧气流的排放，所述风扇罩22可避免叶片21与外界硬质物体发生碰撞；
所述喷雾冷却腔5的顶部开设有排气腔8，所述排气腔8顶部的一侧设置有排气管13，所述排气管13的一端设置有混合管道30，所述混合管道30位于中间槽体27内腔的中部；所述喷雾冷却腔5内的气体通过排气腔8、排气管13和混合管道30到达中间槽体27的内腔；
所述混合管道30的外侧均匀开设有若干个排气孔；排气孔将排气管13内的气体均匀的释放至中间槽体27的内腔，混合管道30没入中间槽体27内的冷却液中，使得气化冷却液能够在与中间槽体27 内的冷却液混合后快速液化；
所述排气管13靠近混合管道30的一端设置有单向阀35，所述单向阀35的内部开设有单向槽36，所述单向槽36的内侧设置有活塞架37，所述活塞架37的内侧插接有活动栓38，所述活动栓38的顶部设置有活塞39，所述活塞39的外侧设置有若干个橡胶密封环；所述单向阀35可避免排气管13将中间槽体27内的冷却液倒吸入排气腔8和喷雾冷却腔5内，当喷雾冷却腔5和排气腔8内的气压下降时，排气管13两端的压力差使中间槽体27内的冷却液通过混合管道30、排气管13在排气管13的内腔向着靠近排气腔8的一端流动，当冷却液进入单向槽36内后，冷却液推动活塞39克服重力靠近单向槽 36的顶部，使得活塞39将单向槽36的顶部堵塞，从而使冷却液在排气管13的内侧停止流动，进而避免冷却液通过排气管13回流到喷雾冷却腔5和排气腔8的内腔；
相互连通的所述喷雾嘴40与导液管7之间的设置有连通通道，所述连通通道设置于冷却座3的内侧；喷雾嘴40产生雾状冷却液，并将雾状冷却液喷洒至喷头1的外侧，雾状冷却液在喷头1的外侧吸收热量快速气化，进而快速吸收喷头1外侧的热量，使喷头1的温度得到快速降低；
所述冷却座3内侧的顶部和底部均设置有一个密封环安装槽34，所述密封环安装槽34的内侧设置有密封橡胶环32，所述喷头1的顶部和底部分别设置有一个配合槽33，两个所述配合槽33与两个密封橡胶环32分别对应，所述配合槽33的内壁与对应的密封橡胶环32的外侧活动连接；配合槽33封闭冷却座3与喷头1之间的缝隙，避免积液腔4、喷雾冷却腔5内腔的冷却液通过冷却座3与喷头1之间的缝隙泄漏；
所述喷头1顶部和底部的外侧分别设置有一个安装螺纹2，所述安装螺纹2的外侧与冷却座3的内侧螺纹连接；安装螺纹2方便冷却座3与喷头1的固定和安装；
所述固定机构包括固定架9、安装块10、连接螺纹11和固定螺纹栓12，所述喷头1顶部的外侧设置有连接螺纹11，所述连接螺纹11的外侧螺纹连接有安装块10，所述安装块10的外侧套接有固定架 9，所述固定架9的一端螺纹连接有固定螺纹栓12，所述固定螺纹栓12的一端与安装块10的一侧插接；所述安装块10和固定架9方便使喷头1与固定架9快速、稳定的固定。
实施方式具体为：循环泵一14运转，循环泵一14通过横置吸液管28将中间槽体27的冷却液吸入吸液连接管15内腔，吸液连接管 15将冷却液导入喷液腔6的内腔，喷液腔6内的冷却液通过导液管7 将冷却液压入喷雾嘴40的内腔，喷雾嘴40产生雾状冷却液，并将雾状冷却液喷洒至喷头1的外侧，雾状冷却液在喷头1的外侧吸收热量快速气化，进而快速吸收喷头1外侧的热量，使喷头1的温度得到快速降低，未气化的冷却液汇集到积液腔4的内腔；
喷雾冷却腔5内的气体通过排气腔8、排气管13和混合管道30 到达中间槽体27的内腔，排气孔将排气管13内的气体均匀的释放至中间槽体27的内腔，混合管道30没入中间槽体27内的冷却液中，使得气化冷却液能够在与中间槽体27内的冷却液混合后快速液化；
循环泵二26运转，循环泵二26通过回收管25将积液腔4内聚集的冷却液送入风冷管23的内侧，驱动电机20控制叶片21旋转，驱动电机20控制叶片21转动，叶片21在散热槽18的内腔产生气流，气流快速带走风冷管23内侧的冷却液的热量，快速降低冷却液的温度，使冷却液得以继续冷却喷头1，风冷管23通过中间管道16和回收管31将冷却液排入中间槽体27的内腔；
单向阀35可避免排气管13将中间槽体27内的冷却液倒吸入排气腔8和喷雾冷却腔5内，当喷雾冷却腔5和排气腔8内的气压下降时，排气管13两端的压力差使中间槽体27内的冷却液通过混合管道 30、排气管13在排气管13的内腔向着靠近排气腔8的一端流动，当冷却液进入单向槽36内后，冷却液推动活塞39克服重力靠近单向槽 36的顶部，使得活塞39将单向槽36的顶部堵塞，从而使冷却液在排气管13的内侧停止流动，进而避免冷却液通过排气管13回流到喷雾冷却腔5和排气腔8的内腔；
旋转安装块10使安装块10与连接螺纹11螺纹连接，从而使安装块10与喷头1相对固定，然后控制安装块10与固定架9插接，安装块10与固定架9插接固定完成后，控制固定螺纹栓12与固定架9 的一端螺纹连接，并使固定螺纹栓12的一端与安装块10的一侧插接，使安装块10与固定架9相对固定。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种3D打印机喷头冷却装置，包括喷头(1)，其特征在于，所述喷头(1)的外侧设置有冷却座(3)，所述冷却座(3)的内侧开设有喷雾冷却腔(5)，所述冷却座(3)的内部开设有喷液腔(6)，所述喷液腔(6)内壁的一侧均匀设置有若干个导液管(7)，所述导液管(7)的长度从喷液腔(6)的顶部至喷液腔(6)的底部长度依次减短；
所述喷雾冷却腔(5)内壁的一侧设置有均匀设置有若干个喷雾嘴(40)，所述喷雾嘴(40)与导液管(7)一一对应，所述喷雾嘴(40)的一端与导液管(7)的一端连通，所述喷液腔(6)的顶部设置有吸液连接管(15)，所述吸液连接管(15)的一端固定连接有横置吸液管(28)，所述横置吸液管(28)的一端固定连接有中间槽体(27)，所述吸液连接管(15)的中段设置有循环泵一(14)。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头冷却装置，其特征在于：所述散热机构包括散热座(17)、散热槽(18)、电机架(19)、驱动电机(20)、叶片(21)、风冷管(23)和滤网(24)，所述回收管(25)的一端固定连接有风冷管(23)，所述风冷管(23)的外侧设置有散热座(17)，所述散热座(17)的内侧开设有散热槽(18)，所述散热槽(18)的一侧设置有滤网(24)，所述散热槽(18)的内侧设置有电机架(19)，所述电机架(19)的中部设置有驱动电机(20)，所述驱动电机(20)的动力输出端设置有叶片(21)，所述风冷管(23)顶部的一端设置有中间管道(16)，所述中间管道(16)的一端设置有回收管(31)，所述回收管(31)位于中间槽体(27)内侧的底部。
3.根据权利要求2所述的一种3D打印机喷头冷却装置，其特征在于：所述散热座(17)的一侧设置有风扇罩(22)，所述散热槽(18)的一侧与风扇罩(22)的一侧连通。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头冷却装置，其特征在于：所述喷雾冷却腔(5)的顶部开设有排气腔(8)，所述排气腔(8)顶部的一侧设置有排气管(13)，所述排气管(13)的一端设置有混合管道(30)，所述混合管道(30)位于中间槽体(27)内腔的中部。
5.根据权利要求4所述的一种3D打印机喷头冷却装置，其特征在于：所述混合管道(30)的外侧均匀开设有若干个排气孔，所述喷雾冷却腔(5)的底部设置有积液腔(4)，所述积液腔(4)的一侧设置有回收管(25)，所述回收管(25)的一端设置有散热机构，所述回收管(25)的中段设置有循环泵二(26)；
所述喷头(1)顶部的外侧设置有固定机构，所述中间槽体(27)的底部设置有排液短管(29)。
6.根据权利要求4所述的一种3D打印机喷头冷却装置，其特征在于：所述排气管(13)靠近混合管道(30)的一端设置有单向阀(35)，所述单向阀(35)的内部开设有单向槽(36)，所述单向槽(36)的内侧设置有活塞架(37)，所述活塞架(37)的内侧插接有活动栓(38)，所述活动栓(38)的顶部设置有活塞(39)，所述活塞(39)的外侧设置有若干个橡胶密封环。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头冷却装置，其特征在于：相互连通的所述喷雾嘴(40)与导液管(7)之间的设置有连通通道，所述连通通道设置于冷却座(3)的内侧。
8.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头冷却装置，其特征在于：所述冷却座(3)内侧的顶部和底部均设置有一个密封环安装槽(34)，所述密封环安装槽(34)的内侧设置有密封橡胶环(32)，所述喷头(1)的顶部和底部分别设置有一个配合槽(33)，两个所述配合槽(33)与两个密封橡胶环(32)分别对应，所述配合槽(33)的内壁与对应的密封橡胶环(32)的外侧活动连接。
9.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头冷却装置，其特征在于：所述喷头(1)顶部和底部的外侧分别设置有一个安装螺纹(2)，所述安装螺纹(2)的外侧与冷却座(3)的内侧螺纹连接。
10.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头冷却装置，其特征在于：所述固定机构包括固定架(9)、安装块(10)、连接螺纹(11)和固定螺纹栓(12)，所述喷头(1)顶部的外侧设置有连接螺纹(11)，所述连接螺纹(11)的外侧螺纹连接有安装块(10)，所述安装块(10)的外侧套接有固定架(9)，所述固定架(9)的一端螺纹连接有固定螺纹栓(12)，所述固定螺纹栓(12)的一端与安装块(10)的一侧插接。
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