CN210453801U - 变径螺杆及采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种变径螺杆及采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置，其中变径螺杆包括依次相连的夹持段、进料段、均化段和挤出段，进料段、均化段和挤出段的外表面设有螺纹状凹槽，螺杆的直径由进料段到挤出段逐渐减小，进料段的螺纹状凹槽的槽深均匀减小，均化段的螺纹状凹槽的槽深均匀减小，挤出段的螺纹状凹槽的槽深与均化段的螺纹状凹槽靠近挤出段一端的槽深一致。本实用新型的有益效果在于：提供了一种变径螺杆，该螺杆外径小、质量轻，其螺纹状凹槽的槽深由进料端到出料端逐渐降低，配合挤出装置的加热料筒，可让热塑性颗粒料在加热料筒中受热熔融后逐渐被压缩，并保持一定的压力向喷嘴方向输送，实现了更好更稳定的挤出效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及3D打印设备技术领域，尤其是指一种变径螺杆及采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置。
背景技术
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，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新兴技术。
现有3D打印设备的熔融挤出装置的挤出螺杆为保证挤出效果，往往做的比较大，且比较重，不利于打印头跟随打印设备运动的打印方式，即便如此，挤出效果依然不能让人满意，在工作过程中经常会发生物料不均匀堵住运输管道造成堵塞，致使耗材断供，但机器还是会继续运作，导致发生空转，既浪费耗材又浪费时间。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种外径小、长度短、体积小、重量轻、挤出效果好的变径螺杆及挤出装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种变径螺杆，包括依次相连的夹持段、进料段、均化段和挤出段，所述进料段、均化段和挤出段的外表面均设有螺纹状凹槽，所述进料段的直径逐渐减小。
进一步的，所述进料段的直径由靠近夹持段一端到靠近均化段一端均匀减小，所述进料段靠近夹持段一端的直径为12-18mm，所述进料段靠近均化段一端的直径为6-8mm。
进一步的，所述均化段和所述挤出段的直径与所述进料段靠近均化段一端的直径一致。
进一步的，所述进料段的螺纹状凹槽的槽深由靠近夹持段一端到靠近均化段一端均匀减小，所述进料段的螺纹状凹槽靠近夹持段一端的槽深为3.5-5mm，所述进料段的螺纹状凹槽靠近均化段一端的槽深为1.5-2.5mm。
进一步的，所述均化段的螺纹状凹槽的槽深由靠近进料段一端到靠近挤出段一端均匀减小，所述均化段的螺纹状凹槽的槽深与所述进料段的螺纹状凹槽靠近均化段一端的槽深一致，所述均化段的螺纹状凹槽靠近挤出段一端的槽深为0.5-1mm。
进一步的，所述挤出段的螺纹状凹槽的槽深与所述均化段的螺纹状凹槽靠近挤出段一端的槽深一致。
本实用新型还涉及一种采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置，包括上述任意一项所述的变径螺杆、漏斗、进料段料筒、加热料筒和喷嘴，所述漏斗下端与进料段料筒连接，所述进料段料筒下端与加热料筒连接，所述加热料筒的下端与喷嘴连接，所述变径螺杆深入所述加热料筒，所述变径螺杆在加热料筒中可相对所述加热料筒旋转。
进一步的，所述加热料筒设有上加热段、压缩段和下加热段，所述上加热段的内部呈上宽下窄的漏斗状，所述压缩段的内径与所述变径螺杆的均化段的外径适配，所述下加热段的内径与到所述挤出段的外径适配，所述加热料筒的上加热段外侧设有第一加热线圈，所述下加热段的外侧设有第二加热线圈。
进一步的，所述变径螺杆上设有搅拌器，所述搅拌器设置于所述变径螺杆的夹持段和进料段之间。
进一步的，所述进料段料筒的内腔呈上宽下窄的锥形结构，所述进料段料筒由耐高温耐磨绝缘隔热材料制成。
进一步的，所述喷嘴的外侧设有导风口，所述导风口通过冷却风道与冷却风扇相连。
本实用新型的有益效果在于：提供了一种变径螺杆，该螺杆外径小、质量轻，其螺纹状凹槽的槽深由进料端到出料端逐渐降低，配合挤出装置的加热料筒，可让热塑性颗粒料在加热料筒中受热熔融后逐渐被压缩，并保持一定的压力向喷嘴方向输送，实现了更好更稳定的挤出效果。
附图说明
下面结合附图详述本实用新型的具体结构：
图1为本实用新型的变径螺杆的结构示意图；
图2为本实用新型的挤出装置的剖面结构示意图；
1-夹持段；2-进料段；3-均化段；4-挤出段；5-搅拌器安装部；
10-变径螺杆；11-驱动电机；12-联轴器；13-漏斗；14-进料段料筒；15-加热料筒；16-喷嘴；17-第一加热线圈；18-第二加热线圈；19-搅拌器；20-料筒隔热板；21-冷却风口；22-冷却风道；23-冷却风扇。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，一种变径螺杆，包括依次相连的夹持段1、进料段2、均化段3和挤出段4，所述进料段2、均化段3和挤出段4的外表面设有螺纹状凹槽，所述进料段的直径逐渐减小，其中，所述进料段的直径由靠近夹持段一端到靠近均化段一端均匀减小，所述进料段靠近夹持段一端的直径为12-18mm，所述进料段靠近均化段一端的直径为6-8mm，所述均化段和所述挤出段的直径保持不变，与所述进料段靠近均化段一端的直径一致为6-8mm，所述进料段的螺纹状凹槽的槽深由靠近夹持段一端到靠近均化段一端均匀减小，所述进料段的螺纹状凹槽靠近夹持段一端的槽深为3.5-5mm，所述进料段的螺纹状凹槽靠近均化段一端的槽深为1.5-2.5mm，所述均化段的螺纹状凹槽的槽深由靠近进料段一端到靠近挤出段一端均匀减小，所述均化段的螺纹状凹槽的槽深与所述进料段的螺纹状凹槽靠近均化段一端的槽深一致，所述均化段的螺纹状凹槽靠近挤出段一端的槽深为0.5-1mm，所述挤出段的螺纹状凹槽的槽深与所述均化段的螺纹状凹槽靠近挤出段一端的槽深一致，这样的设置配合加热料筒，可以保持一定的压缩比，让熔融的打印材料受到一定压力向前方输送，为了保证热塑性颗粒料不会在加热料筒的上部积压造成堵塞，在变径螺杆的夹持段和进料段之间还设有搅拌器安装部。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供了一种变径螺杆，该螺杆外径小、质量轻，其螺纹状凹槽的槽深由进料端到出料端逐渐降低，配合挤出装置的加热料筒，可让热塑性颗粒料在加热料筒中受热熔融后逐渐被压缩，并保持一定的压力向喷嘴方向输送，实现了更好更稳定的挤出效果。
请参阅图2，本实用新型还涉及一种采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置，包括上述的变径螺杆10、漏斗13、进料段料筒14、加热料筒15和喷嘴16，所述漏斗13下端与进料段料筒14连接，所述进料段料筒14下端与加热料筒15连接，所述加热料筒15的下端与喷嘴16连接，由于进料段料筒较短，热量传输比较快，为了为保证热塑性颗粒料不会在漏斗13或进料段料筒14中就提前受热熔化结块，无法正常进入加热料筒15的加热段，产生架桥断料的现象，漏斗13和进料段料筒14之间还设有料筒隔热板20，所述漏斗是薄板材料制成，薄板材料可以为不锈钢，也可以为马口铁，所述进料段料筒14由耐高温耐磨绝缘隔热材料制成，优选的，所述耐高温耐磨绝缘隔热材料为耐温200摄氏度的POM材料，或耐温400摄氏度的PEEK材料，即可有效防止加热料筒的热量传递到进料段料筒。
所述变径螺杆10的夹持段1朝上，挤出段4朝下的深入所述加热料筒15，其中，所述加热料筒15设有上加热段、压缩段和下加热段，所述上加热段的内部呈上宽下窄的漏斗状，所述压缩段的内径与所述变径螺杆的均化段的外径适配，所述下加热段的内径与到所述挤出段的外径适配，所述加热料筒15的上加热段外侧设有第一加热线圈17，所述下加热段的外侧设有第二加热线圈18，设置两组加热线圈是为了防止热塑性颗粒料过热熔融导致架桥现象，上加热段的温度需要略低于材料的熔融温度，因此需要较小功率的第一加热线圈，而为了保证输送效果，则在下加热段的外侧设置较大功率的第二加热线圈，其加热温度为热塑性颗粒料的熔融温度，为了保证加热效果，第一加热线圈和第二加热线圈分别设有测温热电偶，经外接的温控器可精准控制第一加热线圈和第二加热线圈的发热温度。
变径螺杆10的进料段2位于加热料筒的上加热段中，变径螺杆的均化段3对应位于加热料筒的压缩段，变径螺杆的挤出段4位于加热料筒的下加热段中，在漏斗上方设有驱动电机11，所述驱动电机11的驱动轴通过联轴器12与变径螺杆10的夹持段1连接，驱动电机11驱动所述变径螺杆10在加热料筒15中可相对所述加热料筒旋转。
为了保证热塑性颗粒料不会在加热料筒的上部积压造成堵塞，在变径螺杆的夹持段和进料段之间安装有搅拌器安装部5，在搅拌器安装部5安装搅拌器19可以起到将物料搅散并向下输送的效果，搅拌器19位于进料段料筒14中，优选的，搅拌器为搅拌叶片。
为了进一步保证挤出丝的挤出效果，所述喷嘴16的出料口直径为0.2-1.2mm。
为了保证挤出丝能够快速降温到达要求的固化温度，所述喷嘴16的外侧设有环形冷却风口21，所述环形冷却风口21通过冷却风道22与冷却风扇23相连。
工作时，通过远端连接的定时自动加料器将热塑性颗粒料载入漏斗，热塑性颗粒料通过漏斗进入由耐高温耐磨绝缘隔热材料制成的进料段料筒，在自重及变径螺杆的搅拌叶的作用下，热塑性颗粒料进入加热料筒的上加热段，在这里被上加热段外侧的第一发热圈加热，变成熔融状态的物料，继而进入变径螺杆的进料段的螺纹状凹槽中，驱动电机带动变径螺杆旋转，熔融状态的物料被输送至变径螺杆的均化段被压缩并以此保持一定压力向挤出段输送，进而被挤出段的第二加热线圈进一步加热，最后进入喷嘴腔体，继而由喷嘴流出形成挤出丝。
为了保证挤出丝的精度，需要对挤出丝进行快速降温，喷嘴外侧设有环形的导风口，导风口通过冷却风道与冷却风扇相连，冷却风扇吹出的冷却风可通过冷却风道从导风口吹出。
本热塑性颗粒材料熔融挤出装置可安装在熔融沉积打印机上，驱动电机接收打印机发出的信号，带动变径螺杆转动，经上述挤出动作，由喷嘴挤出丝状熔融状态的物料，挤出装置视具体的打印机结构可固定不动或随X、Y、Z各轴运动，实现熔融堆积3D打印。
上述中，第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。
上述中，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种变径螺杆，其特征在于：包括依次相连的夹持段、进料段、均化段和挤出段，所述进料段、均化段和挤出段的外表面均设有螺纹状凹槽，所述进料段的直径逐渐减小，所述进料段的螺纹状凹槽的槽深由靠近夹持段一端到靠近均化段一端均匀减小，所述均化段的螺纹状凹槽的槽深由靠近进料段一端到靠近挤出段一端均匀减小，所述挤出段的螺纹状凹槽的槽深与所述均化段的螺纹状凹槽靠近挤出段一端的槽深一致。
2.如权利要求1所述的变径螺杆，其特征在于：所述进料段的直径由靠近夹持段一端到靠近均化段一端均匀减小，所述进料段靠近夹持段一端的直径为12-18mm，所述进料段靠近均化段一端的直径为6-8mm。
3.如权利要求2所述的变径螺杆，其特征在于：所述均化段和所述挤出段的直径与所述进料段靠近均化段一端的直径一致。
4.如权利要求3所述的变径螺杆，其特征在于：所述进料段的螺纹状凹槽靠近夹持段一端的槽深为3.5-5mm，所述进料段的螺纹状凹槽靠近均化段一端的槽深为1.5-2.5mm。
5.如权利要求4所述的变径螺杆，其特征在于：所述均化段的螺纹状凹槽的槽深与所述进料段的螺纹状凹槽靠近均化段一端的槽深一致，所述均化段的螺纹状凹槽靠近挤出段一端的槽深为0.5-1mm。
6.一种采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置，其特征在于：包括权利要求1-5任意一项所述的变径螺杆、漏斗、进料段料筒、加热料筒和喷嘴，所述漏斗下端与进料段料筒连接，所述进料段料筒下端与加热料筒连接，所述加热料筒的下端与喷嘴连接，所述变径螺杆深入所述加热料筒，所述变径螺杆在加热料筒中可相对所述加热料筒旋转。
7.如权利要求6所述的采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置，其特征在于：所述加热料筒设有上加热段、压缩段和下加热段，所述上加热段的内部呈上宽下窄的漏斗状，所述压缩段的内径与所述变径螺杆的均化段的外径适配，所述下加热段的内径与到所述挤出段的外径适配，所述加热料筒的上加热段外侧设有第一加热线圈，所述下加热段的外侧设有第二加热线圈。
8.如权利要求7所述的采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置，其特征在于：所述变径螺杆上设有搅拌器，所述搅拌器设置于所述变径螺杆的夹持段和进料段之间。
9.如权利要求8所述的采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置，其特征在于：所述进料段料筒的内腔呈上宽下窄的锥形结构，所述进料段料筒由耐高温耐磨绝缘隔热材料制成。
10.如权利要求9所述的采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置，其特征在于：所述喷嘴的外侧设有导风口，所述导风口通过冷却风道与冷却风扇相连。
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| CN110126236A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-08-16 | 深圳市畅形增材科技有限公司 | 变径螺杆及采用变径螺杆的热塑性颗粒材料熔融挤出装置 |
| WO2022208200A1 (en) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 3M Innovative Properties Company | Dispensing device and methods thereof |
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