CN208020751U - 用于生物3d打印的液氮供给装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于生物3D打印的液氮供给装置，包括有固接于打印机外壁的液氮罐，液氮罐通过第一管路连接增压装置，增压装置通过第二管路连接具有安装孔的喷头，喷头套装在打印头的外侧，喷头的外圆周面上间隔设置有多个金属翅片和多个第一气孔，喷头朝向打印面的端面上间隔设置有多个第二气孔，喷头内置有气体通道，各第一气孔和各第二气孔分别与气体通道贯通。液氮经过增压装置增压后进入第二管路，继而进入喷头后，再分别通过各第一气孔和各第二气孔进入到打印的工作空间内，从而实现对打印模型的有效降温，进而快速成型，满足使用的需求；同时降温材质为液氮，避免打印模型表面产生波纹和材料挤出不均匀等问题，提高了打印质量。

Description

用于生物3D打印的液氮供给装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种用于生物3D打印的液氮供给装置。

背景技术

3D(三维空间)打印是一种以数字模型文件为基础，结合计算机辅助，通过逐层打印各种材料来构造物体的新型增材制造技术，和传统制作工艺相比，3D打印技术具有快速成型的特点。3D打印技术自问世以来，在航空航天、机械制造领域广泛应用，并取得了巨大成功。目前，3D打印技术逐渐被应用到生物技术领域，通过该种技术能够快速获得生物模型，从而能够有效进行生物研究，进而为生物领域带来巨大贡献。

但是，在生物领域中为了保证模型的精度等要求，3D打印需要在低温下进行，即在3D打印过程中，在挤出设备根据打印需要挤出打印材料后，需要对打印材料进行快速冷却，使其尽快固定形状，满足打印的需求。现有的3D打印机一般采用制冷风扇，然而制冷风扇的转动的过程中容易造成挤出喷头震动，导致打印模型表面产生波纹，从而影响打印精度的问题，同时风扇送风范围过大也会造成挤出喷头降温导致材料挤出不均匀的问题，这都会对最终的打印效果产生不利影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型提供了一种用于生物3D打印的液氮供给装置，包括有固接于打印机外壁的液氮罐，所述液氮罐通过第一管路连接增压装置，所述增压装置通过第二管路连接具有安装孔的喷头，所述喷头通过所述安装孔套装在打印头的外侧，所述喷头的外圆周面上间隔设置有多个金属翅片和多个第一气孔，所述喷头朝向打印面的端面上间隔设置有多个第二气孔，所述喷头内置有气体通道，各所述第一气孔和各所述第二气孔分别与所述气体通道贯通。

优选地，所述喷头包括依次同轴连接的具有第一气路的第一部、具有第二气路的第二部和具有第三气路的第三部，所述第一气路、所述第二气路和所述第三气路依次连通，所述第一气路通过开设在所述第一部上的进气孔与所述第二管路连通，所述第三气路分别与各所述第一气孔和各所述第二气孔连通。

优选地，所述第一气孔等间隔设置在所述第三部的外圆周面上，所述第三部朝向打印面的端面设置有内倒角斜面，所述第二气孔等间隔设置在所述内倒角斜面上。

优选地，所述第一部为圆柱形结构，所述第一气路为开设在所述第一部内部的环形腔体，所述第一气路的轴线方向与所述安装孔的轴线方向一致。

优选地，所述第二部为圆柱形结构，所述第二气路为开设在所述第二部内部的环形腔体，所述第二气路的轴线方向与所述安装孔的轴线方向一致。

优选地，所述第三部为圆柱形结构，所述第三气路为开设在所述第三部内部的环形腔体，所述第三气路的轴线方向与所述安装孔的轴线方向一致。

优选地，所述第一部的直径等于所述第三部的直径，所述第二部的直径小于所述第一部的直径，各所述金属翅片等间隔设置于所述第二部的外圆周面上。

优选地，所述金属翅片为铜材质。

优选地，所述增压装置为增压泵，所述增压泵与打印机的控制器电连接，所述增压泵能够使所述第二管路通气或断气。

优选地，所述第二管路为弹簧管。

本实用新型所提供的液氮供给装置，包括有固接于打印机外壁的液氮罐，所述液氮罐通过第一管路连接增压装置，所述增压装置通过第二管路连接具有安装孔的喷头，所述喷头套装在打印头的外侧，所述喷头的外圆周面上间隔设置有多个金属翅片和多个第一气孔，所述喷头朝向打印面的端面上间隔设置有多个第二气孔，所述喷头内置有气体通道，各所述第一气孔和各所述第二气孔分别与所述气体通道贯通。打印头工作过程中，液氮供给装置同时打开，液氮经过第一管路进入增压装置，液氮经过增压装置增压后进入第二管路，继而进入喷头后，再分别通过各第一气孔和各第二气孔进入到打印的工作空间内，从而实现对打印模型的有效降温，进而快速成型，满足使用的需求；同时降温材质为液氮，能够避免打印模型表面产生波纹和材料挤出不均匀等问题，有效提高打印精度和质量。

上述结构中，将储有液氮的液氮罐通过固定装置固定在打印机的外壁上，液氮罐的出口连接有第一管路，第一管路通过增压装置连通第二管路，第二管路与喷头连通，打印头固定在喷头的安装孔内，喷头随打印头共同运动，在打印头上设置多个第一气孔和多个第二气孔，液氮通过各第一气孔和各第二气孔进入打印机的工作面，同时各第一气孔间隔设置在喷头的外圆周面上，各第二气孔间隔设置在喷头朝向打印面的端面上，另外在喷头的外圆周面上间隔设置有多个金属翅片。

通过设置增压装置保证液氮供给处于恒压持续供给状态，避免因液氮压力不足而无法有效到达工作空间，从而影响冷却效果的情况发生；同时在喷头上设置多个金属翅片，通过各金属翅片与周围环境的热交换作用进一步缩短工作空间降温的时间，进而保证打印模型的质量；另外将各第一气孔开设在喷头的外圆周面，各第二气孔开设在喷头朝向打印面的端面上(此时液氮经过第二气孔的喷出方向与打印头的出料方向一致)，通过上述两孔的设置位置能够使得液氮在打印头周围分布的范围更大，能够形成稳定的低温空间，从而能够使得打印头喷出的打印材料能够快速成型，缩短模型的固化时间，有效提高打印的质量。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型所提供的液氮供给装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示喷头的结构示意图；

图3为图2所示喷头的另一角度的结构示意图；

图4为图3所示喷头的A-A剖视图。

附图标记

1为液氮罐；

2为第一管路；

3为增压装置；

4为第二管路；

5为喷头，51为第一部，511为进气孔，512为安装孔，513为第一气路，52为第二部，521为第二气路，53为第三部，531为第一气孔，532为第二气孔，533为内倒角斜面，534为第三气路；

6为打印头；

7为控制器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

请参考图1至图4，图1为本实用新型所提供的液氮供给装置的一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示喷头的结构示意图；图3为图2所示喷头的另一角度的结构示意图；图4为图3所示喷头的A-A剖视图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的液氮供给装置，包括有固接于打印机外壁的液氮罐1，所述液氮罐1通过第一管路2连接增压装置3，所述增压装置3通过第二管路4连接具有安装孔512的喷头5，所述喷头5通过所述安装孔套装在打印头6的外侧，所述喷头5的外圆周面上间隔设置有多个金属翅片和多个第一气孔531，所述喷头5朝向打印面的端面上间隔设置有多个第二气孔532，所述喷头5内置有气体通道，各所述第一气孔531和各所述第二气孔532分别与所述气体通道贯通。打印头6工作过程中，液氮供给装置同时打开，液氮经过第一管路2进入增压装置3，液氮经过增压装置3增压后进入第二管路4，继而进入喷头5后，再分别通过各第一气孔531和各第二气孔532进入到打印的工作空间内，从而实现对打印模型的有效降温，进而快速成型，满足使用的需求；同时降温材质为液氮，能够避免打印模型表面产生波纹和材料挤出不均匀等问题，有效提高打印精度和质量。

上述结构中，将储有液氮的液氮罐1通过固定装置固定在打印机的外壁上，液氮罐1的出口连接有第一管路2，第一管路2通过增压装置3连通第二管路4，第二管路4与喷头5连通，打印头6固定在喷头5的安装孔512内，喷头5随打印头6共同运动，在打印头6上设置多个第一气孔531和多个第二气孔532，液氮通过各第一气孔531和各第二气孔532进入打印机的工作面，同时各第一气孔531间隔设置在喷头5的外圆周面上，各第二气孔532间隔设置在喷头5朝向打印面的端面上，另外在喷头5的外圆周面上间隔设置有多个金属翅片。

通过设置增压装置3保证液氮供给处于恒压持续供给状态，避免因液氮压力不足而无法有效到达工作空间，从而影响冷却效果的情况发生；同时在喷头5上设置多个金属翅片，通过各金属翅片与周围环境的热交换作用进一步缩短工作空间降温的时间，进而保证打印模型的质量；另外将各第一气孔531开设在喷头5的外圆周面，各第二气孔532开设在喷头5朝向打印面的端面上(此时液氮经过第二气孔532的喷出方向与打印头6的出料方向一致)，通过上述两孔的设置位置能够使得液氮在打印头6周围分布的范围更大，能够形成稳定的低温空间，从而能够使得打印头6喷出的打印材料能够快速成型，缩短模型的固化时间，有效提高打印的质量。

需要理解的是，上述打印头6与喷头5之间设置有隔热层，由于液氮进入喷头5，在热交换的作用下，喷头5处于低温状态，通过在打印头6和喷头5之间设置隔热层能够有效避免处于低温状态下的喷头5对打印头6的不利影响(即低温条件下喷头5通过热交换使得打印头6处于低温状态，此时容易造成打印材料在打印头6内部出现固化，导致打印头6的喷射打印材料的速度降低和打印头6堵塞的情况)，使得打印工作顺利进行，有效提高工作效率，降低设备维护成本。

需要指出的是，金属翅片与第一气孔531为间隔设置，喷头5处于工作状态下，金属翅片位于第一气孔531的上方，由于第一气孔531内喷出的液氮进入打印空间后成为气态，此时处于低温状态的氮气上升运动，将金属翅片设置于第一气孔531上方，上升的低温氮气能够使得金属翅片的进行热交换，避免液氮资源的浪费，从而有效降低打印的成本。

进一步理解的是，所述喷头5包括依次同轴连接的具有第一气路513的第一部51、具有第二气路521的第二部52和具有第三气路534的第三部53，所述第一气路513、所述第二气路521和所述第三气路534依次连通，所述第一气路513通过开设在所述第一部51上的进气孔511与所述第二管路4连通，所述第三气路534分别与各所述第一气孔531和各所述第二气孔532连通。上述结构中，喷头5的三个各部分内部分别设置有气路，三个气路相互贯通形成气体通道，一方面能够有效保证液氮能够有效进入喷头5内部，并且通过内部的气路使得液氮获得缓冲，从而能够均匀有效的从第一孔和第二孔喷出，进而保证降温效果，另一方面能够通过上述三个部分同轴设置能够使得打印头6周围喷出的液氮均匀，避免打印头6周围出现冷热不均现象导致模型收缩变形的情况，从而有效保证打印模型的质量。

进一步地，所述第一气孔531等间隔设置在所述第三部53的外圆周面上，所述第三部53朝向打印面的端面设置有内倒角斜面533，所述第二气孔532等间隔设置在所述内倒角斜面533上。在第三部53朝向打印面的端面上设置内倒角斜面533，将第二气孔532开设在内倒角斜面533上，当液氮经过各第二气孔532喷出后能够充分形成稳定的低温区，并且通过斜面结构能够使得气化后的液氮能够形成气旋，从而能够有效延长液氮在打印空间内的传输距离，进而能够增大冷却的范围，使得打印模型的固化时间有效缩短，提高打印的效率，另外，通过将第一气孔531设置在第三部53的外圆周面上，能够使得经过第二气孔532的液氮在气化过程中能够有效与经过第一气孔531的液氮熔合，从而形成稳定的冷却区域，进而使得冷却的效果得到保证。

进一步地，所述第一部51为圆柱形结构，所述第一气路513为开设在所述第一部51内部的环形腔体，所述第一气路513的轴线方向与所述安装孔512的轴线方向一致。通过该结构能够使得打印头6的周围形成的冷却区域能够均匀，避免出现打印头6周围冷热不均造成的工件收缩不均，从而避免了的打印模型表面出现的裂纹设置断裂的现象，有效提高了打印模型的质量。

进一地，所述第二部52为圆柱形结构，所述第二气路521为开设在所述第二部52内部的环形腔体，所述第二气路521的轴线方向与所述安装孔512的轴线方向一致。通过该结构能够使得打印头6的周围形成的冷却区域能够均匀，避免出现打印头6周围冷热不均造成的工件收缩不均，从而避免了的打印模型表面出现的裂纹设置断裂的现象，有效提高了打印模型的质量。

优选地，所述第三部53为圆柱形结构，所述第三气路534为开设在所述第三部53内部的环形腔体，所述第三气路534的轴线方向与所述安装孔512的轴线方向一致。通过该结构能够使得打印头6的周围形成的冷却区域能够均匀，避免出现打印头6周围冷热不均造成的工件收缩不均，从而避免了的打印模型表面出现的裂纹设置断裂的现象，有效提高了打印模型的质量。

具体理解的是，所述第一部51的直径等于所述第三部53的直径，所述第二部52的直径小于所述第一部51的直径，各所述金属翅片等间隔设置于所述第二部52的外圆周面上。上述各金属翅片设置在第一部51和第三部53之间，同时各散热翅片分别于第二部52的外圆周面固接，通过该结构能够使得喷头5的低温通过各翅片实现与外界环境的热交换，提高热交换的效率，同时通过设置多个翅片能够有效增大喷头5的热交换的面积，从而有效缩短降温冷却的时间，进而提高打印模型的生产效率，进而降低了制造的成本。

具体地，所述金属翅片为铜材质。铜材质的导热性能佳，具有良好的热交换性能，通过使用该材质能够进一步提高热交换的速率，缩短打印模型固化的时间，提高工作效率。

具体地，所述增压装置3为增压泵，所述增压泵与打印机的控制器7电连接，所述增压泵能够使所述第二管路4通气或断气。通过将增压泵连接打印机的控制器7，能够实现打印机电器部件的集成化，降低了设备制造的成本，同时提高打印机的空间利用率；同时利用控制器7控制增压泵的代开或者关闭，从而实现第二管路4的通气或者断气，该种结构易于控制，同时能够保证良好的控制效果。

具体地，所述第二管路4为弹簧管。上述结构一方面能够保证喷头5在随打印头6移动过程中能够具有足够的连接管路，从而保证液氮的冷却，另一方面能够实现第二管路4的自行收纳，从而避免出现管路缠绕导致的断裂等情况的发生，保证生产的顺利有效进行。

应当理解的是，尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于生物3D打印的液氮供给装置，包括有固接于打印机外壁的液氮罐，其特征在于，所述液氮罐通过第一管路连接增压装置，所述增压装置通过第二管路连接具有安装孔的喷头，所述喷头通过所述安装孔套装在打印头的外侧，所述喷头的外圆周面上间隔设置有多个金属翅片和多个第一气孔，所述喷头朝向打印面的端面上间隔设置有多个第二气孔，所述喷头内置有气体通道，各所述第一气孔和各所述第二气孔分别与所述气体通道贯通。

2.根据权利要求1所述的液氮供给装置，其特征在于，所述喷头包括依次同轴连接的具有第一气路的第一部、具有第二气路的第二部和具有第三气路的第三部，所述第一气路、所述第二气路和所述第三气路依次连通，所述第一气路通过开设在所述第一部上的进气孔与所述第二管路连通，所述第三气路分别与各所述第一气孔和各所述第二气孔连通。

3.根据权利要求2所述的液氮供给装置，其特征在于，所述第一气孔等间隔设置在所述第三部的外圆周面上，所述第三部朝向打印面的端面设置有内倒角斜面，所述第二气孔等间隔设置在所述内倒角斜面上。

4.根据权利要求2所述的液氮供给装置，其特征在于，所述第一部为圆柱形结构，所述第一气路为开设在所述第一部内部的环形腔体，所述第一气路的轴线方向与所述安装孔的轴线方向一致。

5.根据权利要求4所述的液氮供给装置，其特征在于，所述第二部为圆柱形结构，所述第二气路为开设在所述第二部内部的环形腔体，所述第二气路的轴线方向与所述安装孔的轴线方向一致。

6.根据权利要求5所述的液氮供给装置，其特征在于，所述第三部为圆柱形结构，所述第三气路为开设在所述第三部内部的环形腔体，所述第三气路的轴线方向与所述安装孔的轴线方向一致。

7.根据权利要求2所述的液氮供给装置，其特征在于，所述第一部的直径等于所述第三部的直径，所述第二部的直径小于所述第一部的直径，各所述金属翅片等间隔设置于所述第二部的外圆周面上。

8.根据权利要求7所述的液氮供给装置，其特征在于，所述金属翅片为铜翅片。

9.根据权利要求1所述的液氮供给装置，其特征在于，所述增压装置为增压泵，所述增压泵与打印机的控制器电连接，所述增压泵能够使所述第二管路通气或断气。

10.根据权利要求9所述的液氮供给装置，其特征在于，所述第二管路为弹簧管。