3d打印用多通道伸縮噴嘴閥及噴嘴閥控制系統的制作方法

3d打印用多通道伸縮噴嘴閥及噴嘴閥控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，包括安裝座，其上段設有進料通道，其下段內沿軸向分布有一個或數個內孔，進料通道設有出料歧口，出料歧口分別與每一內孔的上端相通，內孔下端為開口；筒體，其安裝在每一安裝座的內孔中，筒體從安裝座內孔的開口端伸出，筒體頂端設有筒體進料口；筒體內為空心閥腔；閥針，其穿過每一筒體的閥腔裝配在安裝座上；噴嘴，其設于每一筒體伸出安裝座一端的端部，噴嘴尾部設有噴嘴孔；閥針與閥腔的間隙形成出料通道，其與出料歧口相通，噴嘴孔與出料通道相通。本發明的伸縮噴嘴閥物料不易泄漏、堵塞，穩定性好，可靠性佳，使用方便，設計新穎，實用性強，顯著提升3D打印效率，經濟價值高。
【專利說明】
3D打印用多通道伸縮噴嘴閥及噴嘴閥控制系統
技術領域
[0001]本發明涉及3D打印技術領域，尤其涉及一種3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，還涉及噴嘴閥控制系統。
【背景技術】
[0002]3D打印，是根據所設計的3D模型，通過3D打印設備逐層增加材料來制造三維產品的技術。這種逐層堆積成形技術又被稱作增材制造。3D打印綜合了數字建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多領域的前沿技術，是快速成型技術的一種，被譽為“第三次工業革命”的核心技術。與傳統制造技術相比，3D打印不必事先制造模具，不必在制造過程中去除大量的材料，也不必通過復雜的鍛造工藝就可以得到最終產品，因此，在生產上可以實現結構優化、節約材料和節省能源。3D打印技術適合于新產品開發、快速單件及小批量零件制造、復雜形狀零件的制造、模具的設計與制造等，也適合于難加工材料的制造、外形設計檢查、裝配檢驗和快速反求工程等。因此，3D打印產業受到了國內外越來越廣泛的關注，將成為下一個具有廣闊發展前景的朝陽產業。目前，3D打印已應用于產品原型、模具制造、藝術創意產品、珠寶制作等領域，可替代這些領域所依賴的傳統精細加工工藝。除此之外，在生物工程與醫學、建筑、服裝等領域，3D打印技術的引入也為其開拓了更廣闊的發展空間。
[0003]在熔融沉積(FDM)型3D打印技術體系中需要使用噴嘴裝置，然而現有的噴嘴裝置存在著如下問題:
[0004]1、噴嘴口徑不可切換，打印外輪廓與打印內部填充使用同樣的噴嘴，不能將外部輪廓的高精度要求與內部填充的低精度高速打印需求同時滿足；
[0005]2、打印過程進行到空白區時，打印材料不能立即關斷，因為即使停止打印材料的擠出，停留在噴嘴中的高溫熔融材料也會在熱膨脹和重力的作用下繼續流出噴嘴，因此容易發生泄漏，同時，材料泄漏也會噴嘴內部的壓力發生變化，走過空白區后，再次重新打印時，會有一段壓力不穩，從而出現瑕疵；
[0006]3、當有兩種以上的材料需要在同一打印機上打印時，兩個以上不同的打印噴嘴在同一平面上，會互相干涉，沒有使用的噴嘴會刮花另一噴嘴已經打印好、尚未凝固的材料表面。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于克服上述現有技術之不足而提供一種3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，采用本發明的伸縮噴嘴閥，噴嘴口徑可以切換，打印精細的外輪廓時，切換到小口徑噴嘴，當打印沒有精度要求的內部填充時，則使用遠大于小口徑噴嘴的大口徑噴嘴，使打印速度提升數倍；當打印進行到空白區時，打印材料會從噴嘴孔的末端由閥針和噴嘴之間的機械力剪斷材料，并保持了內部的壓力不至于因材料泄漏而變動，走過空白區重新打印時，不需要重建壓力使打印更加穩定；當兩種以上材料在同一打印機上打印時或者使用兩種口徑不同的噴嘴時，不使用的噴嘴在關斷的過程中，自動的離開了正在打印的平面，不會對已經打印的平面有任何的劃傷。
[0008]為實現上述目的，本發明提供一種3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，包括:
[0009]安裝座，所述安裝座的上段設有進料通道，所述安裝座下段內沿軸向分布有一個或數個內孔，所述進料通道設有出料歧口，所述出料歧口分別與每一內孔的上端相通，所述內孔的下端為開口；
[0010]筒體，所述筒體可移動的安裝在每一所述安裝座的內孔中，所述筒體從安裝座內孔的開口端伸出，所述筒體的頂端設有筒體進料口 ；所述筒體內為一空心閥腔；
[0011 ]閥針，所述閥針穿過每一所述筒體的閥腔裝配在所述安裝座上；
[0012]噴嘴，所述噴嘴設于每一所述筒體伸出安裝座一端的端部，所述噴嘴尾部設有噴嘴孔；
[0013]其中，所述閥針與所述閥腔的間隙形成出料通道，所述出料通道與出料歧口相通，所述噴嘴孔與出料通道相通。
[0014]優選的，當噴嘴設置為數個，每一所述噴嘴孔的口徑不同。
[0015]優選的，所述噴嘴孔的孔徑從小到大排列。
[0016]優選的，所述筒體采用流體傳力方式在所述安裝座內孔中做軸向運動。
[0017]優選的，所述安裝座的內孔的上、下段與筒體上段外周緣和下段外周緣相接觸處分別設有上密封件和下密封件。
[0018]優選的，所述筒體在所述上密封件與所述下密封件之間的中段設有直徑擴大的筒體圓柱。
[0019]優選的，所述筒體圓柱側壁上設有至少一環形凹槽。
[0020]優選的，所述安裝座分段設置，各段通過緊固螺栓鎖緊固定。緊固螺栓可位于安裝座內部，用以從內部將各段鎖緊。
[0021]優選的，所述環形凹槽內填制有滑動密封材料，使所述筒體與安裝座內孔密封并滑動連接。
[0022]優選的，所述滑動密封材料為固態滑動密封材料。
[0023]優選的，所述固態滑動密封材料是膨脹石墨。
[0024]優選的，所述筒體圓柱與上密封件之間有第一流體室，所述筒體圓柱與下密封件之間有第二流體室。
[0025]優選的，所述第一流體室通過第一流體通孔與第一流體閥相連。
[0026]優選的，所述第二流體室通過第二流體通孔與第二流體閥相連。
[0027]優選的，所述閥針的頂部或一側連接有至少一個定位螺栓，所述定位螺栓將所述閥針固定于所述安裝座的內孔上端面。當然，也可以采用其他的定位裝置，用以將閥針的固定在安裝座上，或者，閥針的上段直接與安裝座形成一個整體結構。
[0028]優選的，所述定位螺釘從安裝座外側伸入所述安裝座并與所述閥針的頂部鎖定。
[0029]優選的，所述筒體的上段設有一限位通槽，所述限位通槽與閥針頂部側面的限位鍵滑動配合用以使筒體進料口與出料歧口對齊。
[0030]優選的，所述安裝座的外周設有加熱裝置。
[0031 ]優選的，所述加熱裝置為電加熱裝置。
[0032]優選的，所述安裝座的上段還設有一進料通道;所述進料通道內還設有一螺桿;所述進料通道的下末端與出料歧口、筒體進料口順次導通。
[0033]優選的，所述閥針的尾部錐面膨大堵塞所述噴嘴孔，其膨大的直徑與噴嘴孔徑相適應。
[0034]優選的，所述噴嘴內設有臺階面或錐面，在噴嘴關閉狀態下，所述臺階面或錐面與閥針的尾部錐面接觸;在噴嘴打開狀態下則脫離接觸。
[0035]優選的，所述筒體在脫離接觸的移動行程過程中，噴嘴孔的有效通流面積連續改變，可調節噴嘴孔的流量從零到最大值。
[0036]作為一種等效方式，所述筒體固定的安裝在所述安裝座上，所述閥針在所述筒體的閥腔中上下移動，在閥針移動行程的下限位置堵塞所述噴嘴孔，在移動的行程過程中可調節噴嘴孔的流量從零到最大值。
[0037]優選的，所述筒體設置有四個，與所述筒體相配套的閥針也設置有四個。
[0038]優選的，還包括有壓力氣體通道，還包括環繞于所述筒體外側壁且設置于所述安裝座內孔內側壁上的環繞氣室，所述壓力氣體通道的一端與外界相通，其另一端與環繞氣室相通，通過壓力氣體通道向環繞氣室內持續通入壓力氣體，且壓力氣體的壓力大于等于出料通道內熔融態打印材料的壓力，使熔融態的打印材料無法從筒體外側壁與安裝座內孔間隙處流出。
[0039]優選的，沿所述筒體軸向還可設置多個壓力氣體通道、環繞氣室。使筒體外側壁形成多個氣密封環。解決單一環繞氣室壓力衰減過快的問題，穩定性、可靠性更佳。
[0040]本發明還提供一種噴嘴閥控制系統，包括:
[0041 ] 控制電路；
[0042]流體源，所述流體源在控制電路的控制下向第二流體室、第一流體室通入受控的壓力流體，用以驅動筒體上下運動，實現噴嘴的開閉。
[0043]優選的，流體源供應氣體，如氮氣、空氣或其他惰性氣體。
[0044]本發明的有益效果是:
[0045]1、采用本發明的伸縮噴嘴閥，噴嘴口徑可以切換，打印精細的外輪廓時，切換到小口徑噴嘴，當打印沒有精度要求的內部填充時，則使用遠大于小口徑噴嘴的大口徑噴嘴，使打印速度提升數倍。
[0046]2、當打印進行到空白區時，打印材料會從噴嘴孔的末端由閥針和噴嘴之間的機械力剪斷材料，并保持了內部的壓力不至于因材料泄漏而變動，走過空白區重新打印時，不需要重建壓力使打印更加穩定。
[0047]3、當兩種以上材料在同一打印機上打印時或者使用兩種口徑不同的噴嘴時，不使用的噴嘴在關斷的過程中，自動的離開了正在打印的平面，不會對已經打印的平面有任何的劃傷。
[0048]4、本發明采用流體傳力控制，流體可以是氣體、液體、液態金屬、可流動的粉末、可流動的顆粒等，其流體閥遠離打印的高溫區可以遠程的控制多個噴嘴的開閉。
[0049]5、除上述有益功能外，在有大面積填充打印區時，可以有多個通道并發的噴出3D打印用物料，可以極大的提升打印速度;此外，多通道并發出料還存在幾種模式，相鄰的兩個通道同時出料用以加速填充;相鄰的三個通道同時出料用以加速填充；間隔的兩個或者三個通道同時出料用以加速填充;全部通道同時出料用以加速填充;在加速填充時，時序上各個噴嘴打開和關閉還可以進行控制，如臨近填充結束時，陸續關閉口徑較大的噴嘴。
[0050]6、本發明的安裝座采用分段式設置，便于對膨脹石墨進行安裝，采用膨脹石墨充當滑動密封材料非常可靠，伸縮噴嘴閥是在高溫下工作，普通的密封材料難以在高溫下穩定存在，膨脹石墨預熱膨脹對密封部位產生持續的壓力，同時又能充當固體潤滑劑減小摩擦力，當密封面磨損時，膨脹石墨的膨脹作用會使密封面自動得到補償，因此采用膨脹石墨可以長期的實現可靠的密封。
[0051]7、本發明噴嘴與閥針錐面接觸間隙連續變化時，可以調節打印材料的流量，還可以多個噴嘴不同的流量組合以適應更復雜的打印需求；
[0052]8、本發明穩定性好，可靠性佳，操作使用方便，設計新穎，實用性強，易于推廣應用。
【附圖說明】
[0053]圖1是本發明一實施例多通道伸縮噴嘴閥的剖面示意圖；
[0054]圖2是圖1的仰視圖；
[0055]圖3是圖1的A處的局部剖視示意圖；
[0056]附圖標記:
[0057]安裝座10;進料通道11 ；出料歧口 111;螺桿112;
[0058]筒體20;上密封件201;下密封件202;筒體圓柱21;環形凹槽211;
[0059]閥針30；定位螺栓31 ；限位鍵32 ；
[0060]出料通道40 ；筒體進料口 401;限位通槽402 ；
[0061 ] 第一流體室51;第一流體通孔511;第二流體室52;第二流體通孔521;
[0062]環繞氣室53;壓力氣體通道531;
[0063]噴嘴60;噴嘴孔601;
[0064]加熱裝置80。
[0065]本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0066]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0067]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0068]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0069]請參閱圖1和圖3，本發明提供一種3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，解決了打印過程中噴嘴60口徑不可切換的問題，其包括安裝座10、筒體20、閥針30和噴嘴60，其中，所述安裝座10內沿其軸向分布有一個或數個內孔，每一所述內孔的頂部或側面開有出料歧口 111;所述筒體20可移動的安裝在所述安裝座10的每一內孔中，所述筒體20從安裝座10—端伸出，每一所述筒體20的頂端設有與所述出料歧口 111相對設置的筒體進料口 401;每一所述筒體20內設有沿其軸向方向設置的閥腔;每一所述閥針30穿過與之對應的筒體20的閥腔并固定安裝在所述安裝座10上，所述閥針30與所述閥腔的間隙形成與所述筒體進料口 401導通的出料通道40;所述噴嘴60設于每一所述筒體20伸出安裝座10—端的端部，所述噴嘴60尾部設有噴嘴孔601。本發明的各個部件可以采用金屬制成，如鐵或者其他合金材料。所述噴嘴60與筒體20采用螺旋連接。為了增加進料通道11的容量，所述閥針30的中段直徑縮小，當然筒體內壁的中段內徑增大也可以實現同樣功能。
[0070]在上述實施例中，通過設置筒體20、閥針30用以動態的打開或關閉出料通道40，進而控制3D打印用熱態物料的供應狀態，本發明適用于3D打印機用的物料供應機構，也可以用于其他噴涂設備中。本發明可以與物料擠出機配合使用，采用現有的3D打印用擠出機與本發明的伸縮噴嘴60閥相結合，屬于本發明的保護范圍之內。
[0071]本發明的一個實施例，當噴嘴60設置為數個，每一所述噴嘴孔601的口徑不同，小口徑的噴嘴60其打印精度高，大口徑的噴嘴60其出料速度快。
[0072]本發明的一個實施例，所述噴嘴孔601的孔徑從小到大排列。
[0073]本發明的一個實施例，多個所述噴嘴孔601的孔徑在順時針或者逆時針方向或者直線方向上按照等差數列或者等比數列進行排列。
[0074]1、等差數列的通項公式:311 = 31+(11-1)*(1，31 = 2，(1 = 2，11為大于等于2的整數。
[0075]2、等比數列的通項公式:an = al*qn—lal = 〗，。= 〗，]!為大于等于2的整數。
[0076]以設置四個噴嘴60為例:四個噴嘴60可以呈直線方向排列；也可以呈環形排列，也可以三個分布在圓周上另一個噴嘴60分布在圓點處；四個噴嘴60的口徑可以是2mm、4mm、6mm、8mm;也可以是2mm、4mm、8mm、16mm。若呈直線型排列，貝Ij這四個噴嘴60的孔徑按照2mm、4mm、6mm、8mm或2mm、4mm、8mm、16mm順序排列;若四個噴嘴6 0大體按照環形設置，貝Ij在順時針或者逆時針方向上，這四個噴嘴6 O的孔徑按照2mm、4mm、6mm、8mm或2 mm、4mm、8mm、16mm順序排列；若三個分布在圓周上另一個噴嘴60分布在圓點處，則圓周上按順時針或者逆時針方向三個噴嘴6 O 口徑按照2_、4mm、6mm或者2_、4mm、8mm順序排列，圓點處為8mm或者16_。
[0077]對于設置四個噴嘴60還存在如下的情形:將四個噴嘴60的噴嘴孔601口徑分別命名為噴嘴孔601 口徑A、噴嘴孔601 口徑B、噴嘴孔601 口徑C、噴嘴孔601 口徑D，則四個噴嘴60的口徑有可能是:
[0078]1、噴嘴孔601 口徑A =噴嘴孔601 口徑B =噴嘴孔601 口徑C〈噴嘴孔601 口徑D;
[0079]2、噴嘴孔601 口徑A =噴嘴孔601 口徑B〈噴嘴孔601 口徑C =噴嘴孔601 口徑D;
[0080]3、噴嘴孔601 口徑A =噴嘴孔601 口徑B〈噴嘴孔601 口徑C〈噴嘴孔601 口徑D;
[0081 ] 4、噴嘴孔601 口徑A〈噴嘴孔601 口徑B =噴嘴孔601 口徑C =噴嘴孔601 口徑D;
[0082]上述這些情形也都屬于本發明的保護范圍之內。更進一步的講，若設置三個或五個或六個或八個或更多個噴嘴60時，其口徑也存在上述變化情形，這都屬于本發明的保護范圍之內。請參閱圖2，當噴嘴60設置六個時，噴嘴60的口徑可以是2mm、4mm、8mm、16_、32_或者 2mm、4mm、6mm、8mm、1mm0
[0083]假設噴嘴60設置8個，分為兩組，每組包括四個口徑次第變化的噴嘴60，則當某一組中的某一噴嘴60堵塞或者需要更換時，可以使用另一組進行代替，用以實現冗余。根據噴嘴60使用頻率的不同，可以將容易堵塞的小口徑噴嘴60的數量設置為多個，增加設備運行的可靠性，當某一小口徑噴嘴60堵塞時，可以及時啟用另一相同口徑的噴嘴60，使打印過程連續不斷。如設置5個噴嘴60，其口徑分別為2mm、2mm、4mm、6mm、8mm或者2mm、2mm、4mm、8mm、16mm。將噴嘴60在噴嘴60閥上設置多組，用以提升冗余性，增強設備可靠性的改進，屬于本發明的保護范圍之內。
[0084]本發明的一個實施例，對筒體20的運動方式做進一步的限定:所述筒體20采用氣動方式或液動方式在所述安裝座10內孔中做軸向運動。進一步的，所述內孔的橫截面呈圓形。液動方式可以采用液壓油或者液態金屬或可流動粉末或可流動顆粒等。采用氣動方式是最為優選的方式，在高溫下，氣體受熱不易分解變質;如采用空氣。
[0085]在上述實施例中，通過控制所述筒體20軸向運動狀態用以控制出料通道40的開閉，當筒體20運動使噴嘴60離開閥針30時，打印材料從噴嘴孔601流出。當筒體20運動使噴嘴60接觸閥針30時，閥針30、筒體20以及噴嘴60形成封閉結構，此時，物料不從出料通道40流出。此時，應當注意，在同一時刻，可以有一個或數個噴嘴60開閉，此時，本發明的伸縮噴嘴60閥實現了噴嘴60 口徑的切換也可同時實現并發式多通道物料供應。
[0086]本發明的一個實施例，所述安裝座10內孔的上下段與筒體20上段外周緣和下段外周緣相接觸處分別設有上密封件201和下密封件202。所述筒體20在所述上密封件201與所述下密封件202之間的中段還有一直徑擴大的筒體圓柱21(具體制造的時候為一活塞)。所述筒體圓柱21側壁上設有至少一環形凹槽211。所述上密封件201和下密封件202為一填制有固態滑動密封材料的槽，如填制膨脹石墨。所述筒體圓柱21的數量還可以設置數個。
[0087]在上述實施例中，所述筒體圓柱21上可以設置一個或數個環形凹槽211，每一環形凹槽211的深度、寬度并不特別限定，所述環形凹槽211的形狀也可以不規則。所述環形凹槽211的截面呈圓弧形、V形或者其他形狀。
[0088]本發明的一個實施例，所述筒體圓柱21側壁上設有間隔設置兩個環形凹槽211。更進一步的，兩個所述環形凹槽211的形狀完全相同。
[0089]為了進一步提升本發明的密封性能，本發明的一個實施例，所述環形凹槽211內填制有滑動密封材料，使所述筒體20與安裝座10內孔密封并滑動連接。
[0090]具體的，所述滑動密封材料為固態滑動密封材料。
[0091 ]更為具體的，所述固態滑動密封材料是膨脹石墨。
[0092]本發明的一個實施例，所述筒體圓柱21與上密封件201之間有第一流體室51，所述筒體圓柱21與下密封件202之間有第二流體室52。更為具體的，所述第一流體室51內的壓力值始終大于等于出料通道40的壓力值，因此，出料通道40中的打印材料不會沿筒體20外側泄露，起到壓力密封作用，第一流體室51、第二流體室52是一密封空間，當伸縮噴嘴60閥工作后，所述第一流體室51內始終通有流體，用以維持密封性能。由于第一流體室51的流體壓力高于出料通道40的壓力，出料通道40內的物料不會出現泄漏。達到氣密封或者液體密封的效果。
[0093]本發明的一個實施例，所述第二流體室52通過第二流體通孔521與流體源相連，所述第二流體室52存在兩個氣壓狀態，第一狀態是第二流體室52的壓力值高于所述第一流體室51的壓力值，此時，所述筒體20處于向上運動狀態，噴嘴60頂到閥針30出料通道40關閉；第二狀態是第二流體室52的壓力值低于所述第一流體室51的壓力值，此時，所述筒體20處于伸出狀態，出料通道40開啟。此外，進一步的拓展，所述第一流體室51、第二流體室52可以位置互換，但相應的要調整其控制方法。
[0094]本發明的一個實施例，所述第一流體室51通過第一流體通孔511與第一流體閥相連。所述第二流體室52通過第二流體通孔521與第二流體閥相連，通過設置第一流體閥、第二流體閥分布控制所述第一流體通孔511、第二流體通孔521的開閉。
[0095]本發明的一個實施例，所述閥針30的頂部或一側連接有至少一個定位螺栓31(優選設置為兩個)，所述定位螺栓31將所述閥針30固定于所述安裝座10的內孔上端面。所述定位螺釘從安裝座10外側伸入所述安裝座10并與所述閥針30的頂部鎖定。
[0096]本發明的一個實施例，所述筒體20的上段設有一限位通槽402，所述限位通槽402與閥針30頂部側面的限位鍵32滑動配合用以使筒體進料口 401與出料歧口 111對齊，其中，所述閥針30整體呈倒L形，其水平彎折處為限位鍵32。當筒體20上下滑動時，所述筒體進料口 401還能與導料槽對準。
[0097]本發明的一個實施例，所述安裝座10的外側設有加熱裝置80。作為本發明一最佳實施例，所述加熱裝置80為電加熱裝置80。在所述安裝座10外側設置加熱裝置80用以對出料通道40內的物料保溫。
[0098]本發明的一個實施例，所述安裝座10的上段還設有一進料通道11;所述進料通道11內還設有一螺桿112;所述進料通道11的下末端與出料歧口 111、筒體進料口 401順次導通。
[0099]本發明的一個實施例，所述閥針30的尾部膨大(如呈紡錘狀)用以堵塞所述噴嘴孔601，其膨大直徑與噴嘴孔601徑相適應，膨大的尾部還具有錐面，所述閥針30的末端呈尖端。如此，將閥針30的尾部進行各種變形皆屬于本發明的保護范圍之內。
[0100]本發明的一個實施例，所述噴嘴60內設有臺階面或錐面，所述臺階面與閥針30尾部的錐面線接觸或面接觸。如此，通過采用線接觸，熱態的物料與噴嘴60不容易發生粘連，避免噴嘴60發生堵塞，使噴嘴60閥的穩定性增強。
[0101]本發明的一個實施例，所述筒體20設置有四個，與所述筒體20相配套的閥針30也設置有四個。此外，還可以將筒體20設置六個(請參閱圖3)或更多個。筒體20之間相互平行，但是，筒體20之間的間距并不一定相同。
[0102]為了便于安裝，所述安裝座10分段設置，相鄰的兩段固定連接。即，所述安裝座10采用疊片的方式設置，所述安裝座10內部還設有一緊固螺栓，用以將安裝座10固定。此外，安裝座10各個疊片之間還設有隔板或者密封墊等。此外，為了將安裝座10固定，還可以采用如下方式:相鄰的兩段之間焊接;或者;所述安裝座10分段設置，相鄰的兩段之間采用螺栓連接。
[0103]此外，作為本發明的一種變形，當在安裝座1內設置4個內孔時，物料從出料歧口111分散到4個出料通道40，這實質上實現了一種五通閥(多通閥)的功能(一進四出)，如此，若將本發明的內部結構改造成五通閥，也可以實現本發明的目的，這屬于本發明的常規變形。
[0104]為了對上述的3D打印用多通道伸縮噴嘴閥進行控制，本發明還公開一種噴嘴60閥控制系統，包括控制電路;流體源，所述流體源在控制電路的控制下向第二流體室52、第一流體室51通入氣體，用以驅動筒體20上下運動，實現噴嘴60的開閉。還包括一壓力測量裝置，所述壓力測量裝置用于測量所述第二流體室52、第一流體室51的氣體壓力;所述壓力測量裝置與控制電路相連，所述控制電路根據壓力測量裝置回傳的參數反饋控制第二流體室52、第一流體室51的壓力值，進而實現筒體20、噴嘴60的頂起或收回狀態。
[0105]作為氣動方式的一種替代方式，本發明還提供一技術方案:所述流體源是液壓系統，所述液壓系統在控制電路的控制下向第二流體室52、第一流體室51通入液壓油，通過控制第二流體室52、第一流體室51中的油壓值用以控制筒體20、噴嘴60的運動狀態。
[0106]本發明的一個實施例，還包括一信號觸發模塊，所述信號觸發模塊在3D打印程式的觸發下向控制電路發送觸發信號;所述控制電路根據觸發信號向第一流體閥和\或第二流體閥發送控制信號，具體控制第一流體通孔511和\或第二流體通孔521的開啟或關閉。
[0107]本發明的一個實施例，第一流體通孔511保持常開狀態，所述流體源在控制電路的控制下持續向第一流體室51通入氣體。
[0108]本發明的一個實施例，所述第一流體室51的壓力值高于出料通道40打印材料實際壓力。更為具體的，所述第一流體室51的壓力值高于出料通道40所能達到壓力的上限閾值。
[0109]作為一種變劣的實施方式，所述筒體20固定的安裝在所述安裝座10上，所述閥針30在所述筒體20的閥腔中上下移動，在閥針30移動行程的下限位置堵塞所述噴嘴孔601，在移動的行程過程中可調節噴嘴孔601的流量從零到最大值。
[0110]更為拓展而言，所述筒體20還可以采用電磁力驅動，在電磁力的驅動下，所述筒體20實現上下運動。此外，筒體20還可以采用機械力驅動，如筒體20的側方連接有連桿，通過連桿驅動筒體20上下運動。還可以采用鏈條、齒輪、絲桿等傳動方式，也可以將現有技術中如何發動機驅動活塞往復運動的機構做簡單變形運用到本本發明之中，這些驅動筒體20往復運動方式的變形、變換都屬于本發明的保護范圍之內。
[0111]請參閱圖1，為了實現氣密封功能，避免出料通道40內的熔融態物料從筒體20外側壁、安裝座10內孔之間的間隙處流出，而造成物料損失，且污染堵塞筒體20，使筒體20的往復運動受阻，為了解決該技術問題，本發明提供一技術方案:還包括有壓力氣體通道531，還包括環繞于所述筒體20外側壁且設置于所述安裝座10內孔內側壁上的環繞氣室53，所述壓力氣體通道531的一端與外界相通，其另一端與環繞氣室53相通，通過壓力氣體通道531向環繞氣室53內持續通入壓力氣體，且壓力氣體的壓力大于等于出料通道40內熔融態打印材料的壓力，使熔融態的打印材料無法從筒體20外側壁與安裝座10內孔間隙處流出。所述環繞氣室53是一環繞設置在安裝座10內孔內側壁上的環槽。由于安裝座10內孔與筒體20外側壁之間的間隙很小，氣體通過狹小間隙有壓力損失，因此假設只設置一壓力氣體通道531，氣體繞筒體20外側壁周向不能等壓，進而無法達到環形的防泄漏功能。當然，若將環繞氣室53特征去除，而只設置一壓力氣體通道531用以實現氣密封，作為本發明的一種劣化方案:提高從壓力氣體通道531通入氣體的壓力值，則在筒體20外側壁周向上氣體壓力均能大于進料通道11熔融態打印物料的壓力，則也屬于本發明的保護范圍之內。若增大安裝座10內孔與筒體20外側壁之間的間隙，則擴大的間隙就相當于上述的環繞氣室53，這屬于本發明的常規變形和變換，也在本發明的保護范圍之內。若打印材料與空氣有化學反應，則可通入惰性氣體或氮氣，避免打印材料的性質發生改變。
[0112]更進一步的，在沿所述筒體20軸向還可設置多個壓力氣體通道531、環繞氣室53。使筒體20外側壁形成多個氣密封環。解決單一環繞氣室53壓力衰減過快的問題，設置單一環繞氣室53，環繞氣室53處的壓力最大，向筒體20兩側壓力衰減，通過設置兩個或兩個以上的環繞氣室53，筒體20外側壁與安裝座10內孔的間隙處氣壓沿軸向方向的分布狀態不再呈現簡單的中間大兩端小的狀態，而變成氣體分布較為均一穩定，穩定性、可靠性更佳。
[0113]工作原理:熱態的物料從進料通道11進入出料歧口111，出料歧口 111與若干個筒體進料口 401相通，熱態的物料涌入出料通道40內。當筒體20上的第二流體室52不再通入氣體，第二流體室52的氣壓低于所述第一流體室51的氣壓值，此時，筒體20在第一流體室51的推力下頂出，出料通道40打開，物料從噴嘴孔601噴出；當筒體20上的第二流體室52、第一流體室51均通入氣體，且第二流體室52的氣壓高于第一流體室51的壓力時，所述筒體20在第二流體室52的推力下收回，出料通道40關閉，物料不能從噴嘴孔601流出(噴出)。當然，若將第一流體室51、第二流體室52的位置顛倒，則僅需要通過控制二者的壓力差，進而控制筒體20的運動狀態即可控制伸縮噴嘴60閥的開閉。更進一步的講，上面僅僅是以氣壓控制的為例進行說明原理，本發明還可以采用其他流體(如液壓油、液體金屬、流動性粉末、流動性顆粒等)。本發明優選采用四個噴嘴60，每一噴嘴60的口徑可以根據需要設置(一般情況下，四個噴嘴60的口徑系列變化)，當需要某一口徑的噴嘴60輸出物料時，可以通過控制流體源進而控制某一筒體20的運行狀態，進而控制某一筒體20的開閉，當然，本發明還支持多個通道并發出料，用以實現更高的功能。由于某一噴嘴60伸出時低于其它在收回狀態下的噴嘴60，因此其他不工作的噴嘴60不會對擠出的物料、待加工的產品造成干涉影響。
[0114]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0115]盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，其特征在于，包括: 安裝座，所述安裝座的上段設有進料通道，所述安裝座下段內沿軸向分布有一個或數個內孔，所述進料通道設有出料歧口，所述出料歧口分別與每一內孔的上端相通，所述內孔的下端為開口； 筒體，所述筒體可移動的安裝在每一所述安裝座的內孔中，所述筒體從安裝座內孔的開口端伸出，所述筒體的頂端設有筒體進料口 ；所述筒體內為一空心閥腔； 閥針，所述閥針穿過每一所述筒體的閥腔裝配在所述安裝座上； 噴嘴，所述噴嘴設于每一所述筒體伸出安裝座一端的端部，所述噴嘴尾部設有噴嘴孔； 其中，所述閥針與所述閥腔的間隙形成出料通道，所述出料通道與出料歧口相通，所述噴嘴孔與出料通道相通。2.根據權利要求1所述的3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，其特征在于，當噴嘴設置為數個，每一所述噴嘴孔的口徑不同。3.根據權利要求2所述的3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，其特征在于，所述噴嘴孔的孔徑從小到大排列。4.根據權利要求1所述的3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，其特征在于，所述筒體采用流體傳力方式在所述安裝座內孔中做軸向運動。5.根據權利要求4所述的3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，其特征在于，所述安裝座的內孔的上、下段與筒體上段外周緣和下段外周緣相接觸處分別設有上密封件和下密封件。6.根據權利要求5所述的3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，其特征在于，所述筒體在所述上密封件與所述下密封件之間的中段設有直徑擴大的筒體圓柱。7.根據權利要求6所述的3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，其特征在于，所述筒體圓柱側壁上設有至少一環形凹槽。8.根據權利要求4所述的3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，其特征在于，所述安裝座分段設置，各段通過緊固螺栓鎖緊固定。9.根據權利要求6所述的3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，其特征在于，所述環形凹槽內填制有滑動密封材料，使所述筒體與安裝座內孔密封并滑動連接。10.根據權利要求9所述的3D打印用多通道伸縮噴嘴閥，其特征在于，所述滑動密封材料為固態滑動密封材料。
【文檔編號】F16K31/12GK105889571SQ201610387141
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】陳名喬
【申請人】深圳萬為智能制造科技有限公司