CN111805908A - 家用小型3dp设备墨盒用正负压生成与稳压装置 - Google Patents

Abstract

一种家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，属于增材制造技术领域，用于解决为家用小型3DP设备墨盒供应正负压的问题，包括正压生成与稳压装置和负压生成与稳压装置，所述正压生成与稳压装置与所述负压生成与稳压装置通过二位三通阀连接于3DP打印设备的墨盒。所述家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，不仅解决了正负压供应问题，同时也保证了正负压的稳定，从而使设备能够打印出合格的产品。

Description

家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置

技术领域

本发明涉及一种家用小型3DP打印设备，特别涉及家用小型3DP打印设备的供墨***。

背景技术

3DP打印机采用增材技术，使用粉末状可粘合材料，通过粘结剂即墨水的粘合，逐层打印，制造出三维物品。供墨的墨盒需要合适的压缩气体才能工作，企业内都具备一整套完整的压缩气体供给装置，压缩气体压力在0.6-0.8Mpa，压缩气体质量等级3-4级，含水量和含油量较高，固体粒子浓度大于5mg/立方米，需要经过多级过滤干燥装置处理后并增加稳压装置才能达到使用要求。压缩气体进入3DP打印设备需要再次处理后给才能墨盒提供一路正压和一路负压，保证墨盒正常供墨。而小型3DP打印机属于家用性质，体积小，移动灵活，而且墨盒所需要的正压气体压力在20KPa左右，负压气体压力在-3KPa左右，气体质量保证在1-2级，应用场合一般无法提供气源，因此限制了小型3DP打印机的应用和推广。

目前在小型3DP打印机上还没有集成完整的气压生成及稳压装置。比如：CN201010608765.5-一种用于气动类设备上的稳压装置及其稳压方法，主要内容为大型储气罐的稳压方法，没有涉及气体的生成，对控制质量的要求也没有提及，而且不能实现稳定供气；CN104460727B-压缩空气***稳压控制装置及稳压控制方法，主要内容为对空气管网的压力控制，控制***复杂，不适合集成在小型机上；CN201710039079.2-一种3D打印设备的正负压供墨***及其工作方法，主要内容为3D打印设备的正负压供墨方式的解读，没有涉及气压生成及稳压。

发明内容

有鉴于以上现有工业级3DP设备的墨盒正负压装置无法直接使用到家用小型3DP设备的问题，有必要提出一种家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，所述正负压生成与稳压装置采用精密的稳压过滤装置，可以为家用小型3DP设备提供稳定、洁净的正负压。

一种家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，包括正压生成与稳压装置和负压生成与稳压装置，所述正压生成与稳压装置与所述负压生成与稳压装置通过二位三通阀连接于3DP打印设备的墨盒。

所述正压生成与稳压装置包括气压泵一、精密过滤器、正压盒、压力开关、精密减压阀，所述气压泵一的出气端与精密过滤器入口相连，所述气压泵一的控制端与压力开关的一端相连，所述压力开关另一端与正压盒相连，所述精密过滤器出口与正压盒的进口相连，从而实现对进入正压盒的压力的调节，在正压盒出口连接有精密减压阀，精密减压阀后端连接有二位三通阀，二位三通阀后端连接有墨盒，从而实现了对墨盒供应稳定的正压。

更优地，在所述正压生成与稳定装置的线路上还设有止回阀一，所述止回阀一设置在所述精密过滤器和正压盒之间。

所述负压生成与稳压装置包括气压泵二、真空过滤器、负压盒、负压开关、真空减压阀，所述气压泵二出气口连接真空过滤器进口、气压泵二的控制端连接负压开关的一端，负压开关的另一端连接负压盒，真空过滤器出口连接负压盒进口，负压盒出口连接真空减压阀进口，真空减压阀出口连接二位三通阀进口，二位三通阀出口连接墨盒，从而实现了对墨盒供应稳定的负压。

更优地，在所述负压生成与稳定装置的线路上还设有止回阀二，所述止回阀设置在所述真空过滤器和负压盒之间。

进一步地，为了使进入所述墨盒的正压和负压能够稳定的一定的范围内，以达到更好的使用想效果，所述二位三通阀和所述墨盒之间还设有自动调节阀和压力传感器，所述自动调节阀可以用来稳定进入墨盒的正压和负压的压力。具体地，所述二位三通阀的出气端与所述自动调节阀的进气端相连，所述自动调节阀的出气端与墨盒相连，所述自动调节阀的控制端与所述压力传感器相连，所述压力传感器的另一端与墨盒相连，用于检测墨盒内的实际压力并传输给3DP设备的控制***，所述控制***接收到来自压力传感器的检测值后，发出调节所述自动调节阀开度的指令。

作为本技术方案的进一步优化，因所述墨盒在正常工作时，使用的均为负压，也即在设备使用相同时间的情况下，气压泵二的使用时间远远超出气压泵一的使用时间，为了避免气压泵二过早损坏，在气压泵一和气压泵二的进气口和出气口与二位四通阀连接，以实现在气压泵二使用到一定时间后，将气压泵一和气压泵二对调，从而延长所述正负压生成与稳压装置的使用寿命。

本技术方案的技术效果为：所述家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，不仅解决了正负压供应问题，同时也保证了正负压的稳定，从而使设备能够打印出合格的产品。

附图说明

图1是一种典型应用实施例示意图；

图2是另一种典型应用实施例示意图；

图3是另一种典型应用实施例示意图；

图中，1-气压泵一；2-精密过滤器；3-止回阀一；4-正压盒；5-压力开关；6-精密减压阀；7-二位三通阀；8-自动调节阀；9-压力传感器；10-墨盒；11-气压泵二；12-真空过滤器；13-止回阀二；14-负压盒；15-负压开关；16-真空减压阀。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，将按照附图实施例进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图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。

实施例一：

如图1所示为本发明技术方案的一种典型应用情况，为在家用小型3DP设备墨盒的前端设置一正负压生成与稳压装置，具体分为正压生成与稳压装置和负压生成与稳压装置，所述正压生成与稳压装置和所述负压生成与稳压装置通过二位三通阀7连接于所述3DP设备的墨盒前端，以实现为墨盒10提供稳定地正压和负压。

所述正压生成与稳压装置包括气压泵一1、精密过滤器2、正压盒4、压力开关5、精密减压阀6，所述正压的作用是清洗所述墨盒10，也即在所述墨盒10工作一段时间后，为了防止墨盒10的喷墨头堵塞，需要用一定的正压将墨压出，从而疏通所述墨盒10的喷墨头。所述正压生成与稳定装置的具体连接关系为气压泵一1的控制端通过压力开关5与正压盒4相连，气压泵一1的出气端与精密过滤器2的进气端相连，所述精密过滤器2的出气端与正压盒4的进气端相连，所述正压盒4的出气端与精密减压阀6的进气端相连，精密减压阀6的出气端与二位三通阀7的进气端相连，二位三通阀7的出气端与墨盒10相连，从而实现为所述墨盒10提供稳定地正压。

所述墨盒10提供正压的具体过程为：

1)由所述气压泵一1产生90kPa的正压；

2)所述90kPa的正压经过所述精密过滤器2后，可以将所述90kPa的正压中0.3μm粒径以上油污、杂质等滤除，提高所述90kPa的正压气体的洁净度；

3)经过过滤的所述90kPa的正压在所述正压盒4内得到缓冲，也即所述正压盒的作用是对由气压泵一1产生的所述90kPa的正压进行缓冲，以降低所述90kPa的正压的冲击力，提高所述正压的稳定性；

4)通过压力开关5调节所述压力泵一1的启停，以使所述正压盒4内的气体压力稳定在70kPa～90kPa；

5)调节精密减压阀6，使流经所述精密减压阀6的正压的压力保持在30kPa±0.3kPa，也即，所述精密减压阀6的出气端的正压的压力值被控制在30kPa±0.3kPa；

6)所述30kPa±0.3kPa的正压通过二位三通阀7直接进入墨盒10中，用于墨盒10喷墨头的清洗或者清理。

作为本实施例的一种优化，在所述正压生成与稳定装置的电气路线上，在所述精密过滤器2和正压盒4之间还设有止回阀一3，所述止回阀一3可以用来防止压力回流、减少压力泄露。

所述负压生成与稳压装置包括气压泵二11、真空过滤器12、负压盒14、负压开关15、真空减压阀16，所述负压的作用是保持墨盒10在非清洗状态下，墨即不会从喷墨头自动流出、也充满着整个喷墨头，以避免喷墨头不会因为没有墨而干燥造成的初始打印墨量不够问题。所述负压生成与稳压装置的具体连接关系为气压泵二11的控制端通过负压开关15与负压盒14相连，气压泵二11的出气端与真空过滤器12的进气端相连，所述真空过滤器12的出气端与负压盒14的进气端相连，所述负压盒14的出气端与真空减压阀16的进气端相连，真空减压阀16的出气端与二位三通阀7的进气端相连，二位三通阀7的出气端与墨盒10相连，从而实现为所述墨盒10提供稳定地负压。

所述墨盒10提供负压的具体过程为：

1)所述气压泵二11用于产生-50kPa的真空负压；

2)所述-50kPa的真空负压经过所述真空过滤器12可以将5μm粒径以上的杂质滤除，从而提高真空负压其他的洁净度；

3)过滤后的所述-50kPa的真空负压在所述负压盒14中得到缓冲，以降低所述-50kPa的真空负压的冲击力，提高所述-50kPa的真空负压的稳定性；

4)通过负压开关15控制所述压力泵二11的启停，以使所述负压盒14中的真空负压控制在-20kPa～-50kPa；

5)为了使进入墨盒10的负压满足使用要求，调节所述真空减压阀16，使所述真空减压阀16出口端的负压稳定在-3kPa±0.13kPa；

6)所述-3kPa±0.13kPa的真空负压经过所述二位三通阀7直接进入墨盒10中，用于在墨盒10工作时使用。

作为本实施例的一种优化，在所述负压生成与稳定装置的电气路线上，在所述真空过滤器12和负压盒14之间还设有止回阀二13，所述止回阀二13可以用来防止压力回流、减少真空泄露。

实施例二：

如图2所示，为了使所述正负压生成与稳定装置最终提供给墨盒10的正压和负压能够更加稳定，以提升所述3DP设备的打印质量，在上述实施例一的基础上，在所述二位三通阀7和所述墨盒10之间还设有自动调节阀8和压力传感器9，所述自动调节阀8可以用来稳定进入墨盒的正压和负压的压力。具体地，所述自动调节阀8根据所述压力传感器9检测到的墨盒10中的实际压力值和设定应该提供给所述墨盒10的压力值，来自动调节所述自动调节阀8的开度，以保证所述墨盒10内的正压或者负压符合墨盒10的使用要求。由于设置的所述自动调节阀8可以使输入给所述墨盒10的压力更加稳定，则可以将输入墨盒10的正压设置为20kPa、输入墨盒10的负压设置为-3kPa，从而降低墨盒10及其喷墨头需要承受的压力，缓解了由于压力大造成的墨盒10使用寿命降低的风险。

所述压力开关5、负压开关15和压力传感器9均与所述3DP设备的控制***连接，从而实现信号的传输与指令的传输。

实施例三：

由于正压仅用于清洗墨盒10的喷墨头，则清洗状态的时间相对工作状态的时间是很短的，在墨盒的使用寿命内，两者的使用时间比约为100:1。而实施例一和/或实施例二中的气压泵一1和气压泵二11均为膜片泵，由于膜片泵的使用次数是既定的，在所述气压泵一1和气压泵二11使用时间严重失衡的情况下，为了能够尽可能长的使用所述正负压生成与稳定装置，在气压泵二11使用到四分之三寿命或者次数时，将气压泵一1与气压泵二11对调，这样既不用新增气压泵，也实现了所述正负压生成与稳定装置的继续运转。

如图3所示，为了能够方便的对调所述气压泵一1和气压泵二11，将所述气压泵一1和所述气压泵二11的出气端均与二位四通阀连接。也即所述气压泵一1和气压泵二11的出气端均连接在所述二位四通阀的入口，而所述二位四通阀的出口分别与所述精密过滤器2和真空过滤器12相连；当所述气压泵二12使用到其四分之三的寿命或者次数时，切换所述二位四通阀，使所述气压泵一1与所述真空过滤器12相连，从而实现将气压泵一1调整到负压生成与稳定线路上，以增加整个正负压生成与稳压装置的使用寿命，节约保养与维护费用。

所述家用3DP设备打印时墨盒内压力的提供过程为：

1)所述3DP设备开始启动时，墨盒处于常压状态，此时开始给墨盒加墨，在墨盒内的墨料的液位达到设定值时，启动负压生成与稳定装置开始给墨盒提供负压；

2)随着负压的不断增加，当墨盒的喷墨头不再滴墨时，则说明墨盒内的负压已满足所述3DP设备的工作需求，可以停止继续增压，只要保持此压力值即可；

3)调整完毕墨盒后，即可开始打印工序，在此过程中需要持续提供上一步确定的负压值，以保证打印的正常进行；当负压盒14中的压力低于-20kPa时，所述真空减压阀16的输出会产生波动，此时负压开关15会自动启动气压泵二11以增加所述负压盒14内的负压值，以使所述真空减压阀16的输出稳定；

4)随着打印动作的不断进行，所述墨盒中墨料不断减少，从而对负压的要求也在不断的变化，也即需要使喷墨头最下方的墨滴承受的吸力相同，从而利用所述3DP设备的高效、低耗运转，所述3DP设备的控制***中设有PID调节程序，在接到压力传感器9的信号后，发出相应的指令，调整自动调节阀8的开度，从而不断调整墨盒10中的负压值；

5)当所述3DP设备运行一定时间后，所述控制***发出喷墨头清洗指令，在墨盒运行的清洗工位时，切换为正压；

6)随着正压值的不断增加，墨盒喷墨头开始滴墨，直至墨盒的正压值达到20kPa时停止增压，经检测每个喷墨头能够持续喷墨后，停止供应正压并添墨；

7)同样为了使喷墨头能够持续稳定出墨，以判断墨盒的完好，需要为墨盒提供稳定的正压，也即需要使正压盒4中的压力不低于70kPa，否则后续的精密减压阀6的输出将产生波动，而导致无法判断喷墨头是否完好、是否可以正常打印，所述正压盒4内的压力应维持在70kPa～90kPa。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，其特征在于，包括正压生成与稳压装置和负压生成与稳压装置，所述正压生成与稳压装置与所述负压生成与稳压装置通过二位三通阀连接于3DP打印设备的墨盒。

2.如权利要求1所述的家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，其特征在于，所述正压生成与稳压装置包括气压泵一、精密过滤器、正压盒、压力开关、精密减压阀，气压泵一的控制端通过压力开关与正压盒相连，气压泵一的出气端与精密过滤器的进气端相连，所述精密过滤器的出气端与正压盒的进气端相连，所述正压盒的出气端与精密减压阀的进气端相连，精密减压阀的出气端与二位三通阀的进气端相连，二位三通阀的出气端与墨盒相连。

3.如权利要求2所述的家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，其特征在于，所述正压生成与稳压装置还包括止回阀一，所述止回阀一设置在所述精密过滤器和所述正压盒之间。

4.如权利要求1所述的家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，其特征在于，所述负压生成与稳压装置包括气压泵二、真空过滤器、负压盒、负压开关、真空减压阀，气压泵二的控制端通过负压开关与负压盒相连，气压泵二的出气端与真空过滤器的进气端相连，所述真空过滤器的出气端与负压盒的进气端相连，所述负压盒的出气端与真空减压阀的进气端相连，真空减压阀的出气端与二位三通阀的进气端相连，二位三通阀的出气端与墨盒相连。

5.如权利要求4所述的家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，其特征在于，所述负压生成与稳压装置还包括止回阀二，所述止回阀二设置在所述真空过滤器和所述负压盒之间。

6.如权利要求1-5任一所述的家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，其特征在于，还包括自动调节阀和压力传感器，所述自动调节阀与压力传感器串联，自动调节阀的进气端与所述二位三通阀的出气端相连，所述自动调节阀的出气端与所述墨盒相连，所述自动调节阀的控制端与所述压力传感器相连，所述压力传感器的另一端与所述墨盒相连。

7.如权利要求6所述的家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，其特征在于，还包括二位四通阀，所述二位四通阀的进气端分别与所述气压泵一和所述气压泵二的出气端相连，所述二位四通阀的出气端分别与所述精密过滤器和所述真空过滤器相连。

8.如权利要求3所述的家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，其特征在于，所述墨盒提供正压的具体过程为：

由所述气压泵一产生90kPa的正压；

所述90kPa的正压经过所述精密过滤器后，可以将所述90kPa的正压中0.3μm粒径以上油污、杂质等滤除，提高所述90kPa的正压气体的洁净度；

经过过滤的所述90kPa的正压在所述正压盒内得到缓冲，也即所述正压盒的作用是对由气压泵一产生的所述90kPa的正压进行缓冲，以降低所述90kPa的正压的冲击力，提高所述正压的稳定性；

通过压力开关调节所述压力泵一的启停，以使所述正压盒内的气体压力稳定在70kPa～90kPa；

调节精密减压阀，使流经所述精密减压阀的正压的压力保持在30kPa±0.3kPa，也即，所述精密减压阀的出气端的正压的压力值被控制在30kPa±0.3kPa；

所述30kPa±0.3kPa的正压通过二位三通阀直接进入墨盒中，用于墨盒10喷墨头的清洗或者清理。

9.如权利要求5所述的家用小型3DP设备墨盒用正负压生成与稳压装置，其特征在于，所述墨盒提供负压的具体过程为：

所述气压泵二用于产生-50kPa的真空负压；

所述-50kPa的真空负压经过所述真空过滤器可以将5μm粒径以上的杂质滤除，从而提高真空负压其他的洁净度；

过滤后的所述-50kPa的真空负压在所述负压盒中得到缓冲，以降低所述-50kPa的真空负压的冲击力，提高所述-50kPa的真空负压的稳定性；

通过负压开关控制所述压力泵二的启停，以使所述负压盒中的真空负压控制在-20kPa～-50kPa；

为了使进入墨盒的负压满足使用要求，调节所述真空减压阀，使所述真空减压阀出口端的负压稳定在-3kPa±0.13kPa；

所述-3kPa±0.13kPa的真空负压经过所述二位三通阀直接进入墨盒中，用于在墨盒工作时使用。

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