CN219564145U - 加热散热稳定的3d打印机喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴，包括喷嘴，还包括与喷嘴连接的喉管和设置在喷嘴上的加热机构，所述加热机构套在喷嘴的外部，所述喉管外设置有螺旋的散热翅片，并且在散热翅片的螺旋槽内设置有螺旋的水冷散热管，所述水冷散热管相对于喉管可拆卸。优点，利用设置在加热内管里的螺旋的加热丝实现对喷嘴的均匀加热，有效防止因加热不均匀导致的耗材堵塞喷嘴的情况，又利用喉管上螺旋设置的散热翅片和水冷散热管对与喷嘴连接的喉管进行散热，有效对喉管进行稳定散热，同时喉管上螺旋设置的散热翅片和水冷散热管，加工方便成本低廉，便于大规模使用。

Description

加热散热稳定的3D打印机喷嘴

技术领域

本实用新型具体涉及一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴。

背景技术

3D打印是快速成型技术中的一种，属于增材制造范畴，通过“逐层打印”的方式来构建产品，3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现打印。在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型和白板，并且在一些行业已经有使用这种技术打印而成的零部件，3D打印在，珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育以及其他领域都应用广泛。

熔融沉积快速成型技术（FDM），是主要的3D打印技术之一。该技术是将热熔型耗材加热融化后从喷头挤出，沉积在打印工作平台或前一层已固化的材料上，当温度低于料丝固化温度后开始固化成型，最终打印成实体。现有的3D打印机喷头加热组件一般由一根加热管和一个金属块组成，该加热方式加热时从侧面进行加热，加热效率不高，存在热量分布不均匀，导致喷头内的丝料融化不匀称，出现块状的问题；并且FDM3D打印机在对喷嘴加热的同时还需要对喷嘴附近进行降温，防止打印耗材还未进入喷嘴时就软化堵塞喷嘴，传统的散热时采用铜薄片或风扇散热，散热不稳定效果差。

在中国专利：201520451871.5，名称为：一种加热均匀稳定的3D打印机喷嘴，中记载有包括竖向设置的喷嘴本体、套设在喷嘴本体外的加热套，喷嘴本体的下端伸出于加热套；喷嘴本体的外表面和加热套的内表面设有相互匹配的螺纹；加热套的顶面开设有周向均布的加热盲孔，加热盲孔内设有加热元件；喷嘴本体开设有料孔，料孔由上部的倒圆锥孔、中部的圆柱孔和下部的正圆锥孔构成；喷嘴本体下端开设有与正圆锥孔相通的挤出孔；喷嘴本体外还套设有隔热管和散热管，隔热管位于散热管与加热套之间，隔热管和散热管螺纹连接，散热管外表面布设有散热片。

如专利：201520451871.5中图1和图2所示，该专利主要是通过在加热套上开设多个加热盲孔，利用多个加热元件对加热套加热，并不能从根本上解决加热不均匀的问题，并且多个加热元件也增加了成本，同时只依靠散热管外表面布设置的散热片进行散热也存在散热效果差的问题。

在中国专利：201620850476.9，名称为：一种新式3D打印机喷头，中记载有包括喷嘴，所述喷嘴通过连接螺纹安装在加热块上，所述加热块包括加热装置和测温装置，所述加热块上端连接散热管上，所述散热管下端通过喉管连接加热块，所述散热管外侧设有散热片，所述散热管中设有螺旋状的中空水冷管道，所述中空水冷管道上端设有出水管接头，下端设有进水管接头，所述散热管上端设有压紧块和快速接头。

如专利：201620850476.9中图1所示，该专利通过在散热管中设螺旋状的中空水冷管道来加强对喷嘴的散热效果，但在散热管中开设螺旋状的水冷管道是在现阶段普通加工无法做到的，只能采用其他特殊方式制造，但存在成本高昂，不能广泛使用的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，技术背景中提及的现有的加热装置存在加热不均匀容易堵塞和散热不稳定效果差导致耗材堵塞喷嘴以及现有冷却方式加工成本高的问题。

针对上述技术问题，提出一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴；通过以下技术方案实现的：一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴，包括喷嘴还包括与喷嘴连接的喉管和设置在喷嘴上的加热机构，所述加热机构套在喷嘴的外部，所述喉管外设置有螺旋的散热翅片，并且在散热翅片的螺旋槽内设置有螺旋的水冷散热管，所述水冷散热管相对于喉管可拆卸。

本实用新型，利用设置在加热内管里的螺旋的加热丝实现对喷嘴的均匀加热，有效防止因加热不均匀导致的耗材堵塞喷嘴的情况，又利用喉管上螺旋设置的散热翅片和水冷散热管对与喷嘴连接的喉管进行散热，有效对喉管进行稳定散热，同时喉管上螺旋设置的散热翅片和水冷散热管，加工方便成本低廉，便于大规模使用。

对本实用新型技术方案的优选，加热机构包括加热内管、加热丝和加热外管，所述加热内管的外壁和加热外管的内壁上，垂直圆柱形表面开有螺旋设置的螺旋槽，加热丝螺旋放置在螺旋槽内，加热丝螺旋放置在螺旋槽内的设置便于加热丝对喷嘴进行稳定的加热，同时也加长了加热距离，便于提高打印的速度。

对本实用新型技术方案的优选，所述加热内管的外径和加热外管的内径相同，加热外管紧密的套在加热内管的外部，加热内管的外径和加热外管的内径相同的设置加强了加热机构的密封性，减少了能量的流失。

对本实用新型技术方案的优选，所述加热内管和加热外管上的螺旋槽，在加热内管和加热外管组合后形成成一个横截面为圆形的螺旋通道，螺旋槽组成螺旋通道的设置便于加热丝的安装，使得加热面积更大对喷嘴和耗材加热更均匀。

对本实用新型技术方案的优选，加热内管上的螺旋槽不贯通加热内管，距离加热内管的两端有一定距离，加热外管上的螺旋槽不贯通加热外管的下端，距离加热外管的下端有一定距离，加热外管上的螺旋槽贯通加热外管的上端，并且在加热外管的上端开设有一个方便加热丝电源线穿过的缺口，螺旋槽贯通加热外管的上端的设置使得在加热内管上安装好加热丝后，加热外管可从加热外管上端，在加热内管的下端以旋转的方式安装到加热内管的外部，便于加热外管的装配，使用方便。

对本实用新型技术方案的优选，在喉管上还卡接一个增强喉管散热性能的散热风扇，散热风扇的设置加强了喉管的散热效果，有效防止因散热不均匀导致的喷嘴阻塞情况。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：

本实用新型的技术方案，利用设置在加热内管里的螺旋的加热丝实现对喷嘴的均匀加热，有效防止因加热不均匀导致的耗材堵塞喷嘴的情况，又利用喉管上螺旋设置的散热翅片和水冷散热管对与喷嘴连接的喉管进行散热，有效对喉管进行稳定散热，同时喉管上螺旋设置的散热翅片和水冷散热管，加工方便成本低廉，便于大规模使用。

附图说明

图1为本实用新型立体示意图；

图2为加热机构爆炸图；

图3为除散热机构外剖视图；

图4为本实用新型爆炸图；

附图标记说明：1-喷嘴、2-喉管、21-散热翅片、22-水冷散热管、23-安装凸台、3-加热机构、31-加热内管、32-加热丝、33-加热外管、34-螺旋槽、41-风扇安装架、42-散热风扇、43-安装卡。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1-4，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述。

实施例1

如图1所示，一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴，包括喷嘴1、喉管2和加热机构3。

如图2所示，喷嘴1为现有零件，为铜制品，中部开有供熔融的耗材流出的通孔，在喷嘴1的圆柱形外表面上设置有螺纹，通过螺纹把喷嘴1和喉管2旋接在一起。

如图1、3和4所示，喉管2为圆柱形的金属管，为了便于散热可以由铝制成，在喉管2的一端垂直于喉管2的圆柱形表面向外凸出设置有三个便于喉管安装的圆形的安装凸台23，在喉管2的另一端，喉管2的内表面设置有一段用于和喷嘴1旋接的螺纹，喷嘴1通过此螺纹和喉管2连接在一起。

为了便于对喉管2进行散热，防止因喉管2散热不均匀导致打印耗材堵塞喷嘴1，在喉管2的外表面，垂直于喉管2外表面，设置有一段散热翅片21，散热翅片21为铝制金属薄片，厚度为1mm，沿喉管2长度方向上螺旋设置，通过增大散热面积的方式加强喉管2的散热，另外为了便于后续散热风扇42的安装，散热翅片21距离喉管2的两端各大于5mm的距离。

为了便于生产和降低生产成本，喉管2整体可通过铸造的工艺制造，散热翅片21和喉管2可一体成型。

为了加强喉管2的散热，在喉管2的外表面，螺旋设置有水冷散热管22，水冷散热管22螺旋缠绕在散热翅片21的两个相邻的翅片间隔内，通过外接的小型供水泵往水冷散热管22内通入冷却用的循环水，对喉管2进行持续散热，并且水冷散热管22相对于喉管2可拆卸，方便维护检修，同时水冷散热管22的损坏时只需要更换水冷散热管22与之连接的喉管2则可正常使用降低了成本。

如图4所示，为了实现对喉管2的快速散热，进一步加强喉管2的散热效果，还可以在喉管2的外部再卡接一个散热风扇42，散热风扇42通过一个卡接在喉管2上的风扇安装架41固定在喉管2上。

风扇安装架41为塑料制成的矩形框，在风扇安装架41对向的两个稍短的直边上，垂直于风扇安装架41的矩形框表面，各设置有一个安装卡43，安装卡43为C型的塑料卡，厚度约为4mm，安装卡43的圆弧形的卡子内径略小于喉管2的直径，安装卡43过盈装配卡在喉管2两端预留的空白处。

风扇安装架41为具有一定弹性和韧性的PP塑料制成，可通过注塑工艺制成。

为了便于散热风扇42的安装，在风扇安装架41的表面开有用于固定散热风扇42的螺钉安装孔，散热风扇42通过螺钉固定在风扇安装架41上，通过散热风扇42对喉管2进行吹风散热。

关于喉管2的散热过程，在喷嘴2加热后，需要对喉管2进行散热时，首先通过散热风扇42吹风对喉管2进行散热，在喉管2内放置有一个温度检测的热敏电阻，当温度较高时，再启动水冷散热管22，通过水冷散热管22和散热风扇42配合使用，加强对喉管2的散热，进一步加强对喉管2的散热。

如图2和3所示，在喉管2和喷嘴1的连接处套有一个对喷嘴1进行加热的加热机构3，加热机构3包括加热内管31，缠绕在加热内管31内的加热丝32和套在加热内管31外的加热外管33。

加热内管31和加热外管33为陶瓷材料制成的陶瓷加热管，加热内管31套在喉管2和喷嘴1的连接处，并且通过螺钉把加热内管31固定在喉管2上，为了对喷嘴1的加热更均匀，在加热内管31的外表面，垂直于加热内管31的外表面内凹，螺旋设置有一个螺旋槽34，并且为了防止热量泄漏，节约电力，螺旋槽34距离加热内管31的两端各有3mm的距离，在螺旋槽34内缠绕有对加热内管31进行加热的加热丝32。

为了防止热量的泄漏，节省电力，在加热内管31的外面又套有一个加热外管33，加热外管33为圆柱形陶瓷管，在加热外管33的圆柱形内表面，垂直于表面，和加热内管31外表面对应内凹设置有用于放置加热丝32的螺旋槽34，并且加热外管33上的螺旋槽34和加热内管31上的螺旋槽34，可合并为一个完整的横截面为圆形的槽，加热丝32放置在螺旋槽34内，对加热外管33和加热内管31进行均匀加热，进而对喷嘴1进行均匀加热，并且为了防止热量泄漏，节约电力，和便于安装，螺旋槽34距离加热外管33的下端有3mm的距离，打通加热外管33的上端，这样安装时可通过旋转的方式把加热外管33套在加热内管31的外部。

为了便于加热丝32线束的摆放，在加热外管33的上端，垂直于加热外管33的外表面开有一个U型的缺口，加热丝32的导线经由此缺口拉出到外部，与控制板连接，为了防止加热外管33脱落，在加热外管33的两端各设置有一个螺钉，通过螺钉把加热外管33和加热内管31连接在一起。

本实施例的使用过程：使用时先把打印耗材插进喉管2内，再启动加热丝32对加热内管31和加热外管33进行加热，进而对喷嘴1进行加热，用于熔融打印耗材，为了防止加热产生的热传导，导致喉管2发热，导致耗材在喉管2内软化，影响进料和堵塞喷嘴，在加热丝32加热的同时也开始利用散热风扇42对喉管2进行散热，当喉管2温度较高，散热风扇42不能满足时，再启动水冷模式，利用小型水泵向水冷散热管22内通入循环冷水，进一步加强对喉管2的散热。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (6)

1.一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴，包括喷嘴（1），其特征在于：还包括与喷嘴（1）连接的喉管（2）和设置在喷嘴（1）上的加热机构（3），所述加热机构（3）套在喷嘴（1）的外部，所述喉管（2）外设置有螺旋的散热翅片（21），并且在散热翅片（21）的螺旋槽内设置有螺旋的水冷散热管（22），所述水冷散热管（22）相对于喉管（2）可拆卸。

2.根据权利要求1所述的一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴，其特征在于：加热机构（3）包括加热内管（31）、加热丝（32）和加热外管（33），所述加热内管（31）的外壁和加热外管（33）的内壁上，垂直圆柱形表面开有螺旋设置的螺旋槽（34），加热丝（32）螺旋放置在螺旋槽（34）内。

3.根据权利要求2所述的一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴，其特征在于：所述加热内管（31）的外径和加热外管（33）的内径相同，加热外管（33）紧密的套在加热内管（31）的外部。

4.根据权利要求3所述的一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴，其特征在于：所述加热内管（31）和加热外管（33）上的螺旋槽（34），在加热内管（31）和加热外管（33）组合后形成一个横截面为圆形的螺旋通道。

5.根据权利要求4所述的一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴，其特征在于：加热内管（31）上的螺旋槽（34）不贯通加热内管（31），距离加热内管（31）的两端有一定距离，加热外管（33）上的螺旋槽（34）不贯通加热外管（33）的下端，距离加热外管（33）的下端有一定距离，加热外管（33）上的螺旋槽（34）贯通加热外管（33）的上端，并且在加热外管（33）的上端开设有一个方便加热丝（32）电源线穿过的缺口。

6.根据权利要求1所述的一种加热散热稳定的3D打印机喷嘴，其特征在于：在喉管（2）上还卡接一个增强喉管（2）散热性能的散热风扇（42）。