3D打印机打印头风冷装置.pdf

本发明公开了一种3D打印机打印头风冷装置，所述打印头以耳环套置于打印机滑杆处轴向滑移，所述风冷装置集成于打印头上，所述打印头座壳腔体内设有线料传送机构，座壳腔体的轴向一侧设有对准线料传送机构的冷却风扇，座壳腔体的下部设有打印头喷嘴，座壳腔体设有通往打印头喷嘴的导风管道。本发明改善了3D打印机打印头的散热，同时使得打印头的工作占用空间进一步减小，有助于提升折叠式3D打印机的便携性。

权利要求书
1.   3D打印机打印头风冷装置，所述打印头以耳环套置于打印机滑杆处轴向滑移，所述风冷装置集成于打印头上，其特征在于：所述打印头座壳腔体内设有线料传送机构，座壳腔体的轴向一侧设有对准线料传送机构的冷却风扇，座壳腔体的下部设有打印头喷嘴，座壳腔体设有通往打印头喷嘴的导风管道。

2.  根据权利要求1所述的3D打印机打印头风冷装置，其特征在于：所述线料传送机构由设于座壳外的电机驱动，所述座壳腔体上部顶板设有供线料输入的定位孔，电机与冷却风扇分别沿轴向相对设置于座壳的两侧，座壳底板在靠近电机的侧下部设有导风管道，冷却风扇吹入打印头座壳腔体的气流在顶板、座壳的限制下从导风管道向打印头喷嘴排出。

3.   根据权利要求1所述的3D打印机打印头风冷装置，其特征在于：所述打印头座壳腔体侧壁处设有风扇通孔，所述冷却风扇出风口正对座壳的风扇通孔，冷却风扇以易拆卸结构与座壳的风扇通孔固定连接。

4.   根据权利要求1所述的3D打印机打印头风冷装置，其特征在于：所述导风管道其始端与打印头座壳腔体相通，末端下延与喷嘴相邻，其末端出风口指向喷嘴出料口下方。

5.  根据权利要求1所述的3D打印机打印头风冷装置，其特征在于：所述打印头喷嘴上端连有喉管，喉管伸入打印头座壳腔体内，喉管始端与线料传送机构相邻，末端与喷嘴固定连接，打印头座壳腔体内的喉管管壁与散热块相连，所述散热块以金属材料成型，散热块与导风管道相邻。

6.  根据权利要求5所述的3D打印机打印头风冷装置，其特征在于：所述散热块固定于座壳腔体底部端面上，与喉管和散热块相邻处的座壳壁开有微型通风孔；所述导风管道数量为2，分布于喉管两侧。

7.   根据权利要求1所述的3D打印机打印头风冷装置，其特征在于：所述冷却风扇处设有防尘网。

8.  根据权利要求1所述的3D打印机打印头风冷装置，其特征在于：所述冷却风扇设有风扇故障告警装置。

9.  根据权利要求1所述的3D打印机打印头风冷装置，其特征在于：所述导风管道侧面设有LED照明灯；所述打印头座壳外部设有齿条以安装齿形传动带，打印头由齿形传动带带动在打印机滑杆处滑移。

说明书3D打印机打印头风冷装置
技术领域
 本发明涉及打印机，尤其是3D打印机打印头风冷装置。
背景技术
 3D打印机是把计算机三维设计模型数据转化为实体模型的打印器具，目前熔融沉积造型技术是3D打印机的主流打印技术，此技术的成型精度除受传动精度影响外，也在一定程度上受到供料精度的影响，由于打印头的喷嘴距打印头供料腔体很近，材料熔融时的高温易通过打印头外壳传至打印头腔体内，如打印头腔体温度过高，则打印材料在打印头的供料部处就会开始软化，使供料精度受到影响进而影响到打印机的成型精度，而且如果打印材料因打印头高温在供料部处产生融化现象，则融化后的材料很容易堵塞打印头，使打印机产生故障。如何在不影响打印头原有功能的前提下，改善3D打印机打印头的散热，是一个研究方向。
传统3D打印机对喷嘴挤出熔融材料的冷却一般也通过风扇进行，风扇固定于喷嘴侧面，其风向直吹熔融材料，因此风扇需与打印头间形成一夹角，打印头在打印过程中带动风扇同步运动，这样的风扇设计增大了打印头工作时的空间占用，在折叠式3D打印机的设计中，如能减小这部分空间占用，将可有效地增强折叠式3D打印机的便携性。
公开号203651217U的专利中公开了一种3D打印机的多场散热装置，其通过风扇对打印头的外壳进行散热，但这种散热方式仅针对打印头外表面，未在打印头座壳腔体内部形成散热气流，当打印头外壳的壁较厚时，易使打印头外壳内外冷热不均，打印头内部仍可能出现过热现象。
发明内容
 本发明提出3D打印机打印头风冷装置，能有效强化3D打印机的打印头散热，同时减小了打印头工作时的空间占用。
本发明采用以下方案。
 3D打印机打印头风冷装置，所述打印头以耳环套置于打印机滑杆处轴向滑移，所述风冷装置集成于打印头上，所述打印头座壳腔体内设有线料传送机构，座壳腔体的轴向一侧设有对准线料传送机构的冷却风扇，座壳腔体的下部设有打印头喷嘴，座壳腔体设有通往打印头喷嘴的导风管道。
所述线料传送机构由设于座壳外的电机驱动，所述座壳腔体上部顶板设有供线料输入的定位孔，电机与冷却风扇分别沿轴向相对设置于座壳的两侧，座壳底板在靠近电机的侧下部设有导风管道，冷却风扇吹入打印头座壳腔体的气流在顶板、座壳的限制下从导风管道向打印头喷嘴排出。
所述打印头座壳腔体侧壁处设有风扇通孔，所述冷却风扇出风口正对座壳的风扇通孔，冷却风扇以易拆卸结构与座壳的风扇通孔固定连接。
所述导风管道其始端与打印头座壳腔体相通，末端下延与喷嘴相邻，其末端出风口指向喷嘴出料口下方。
所述打印头喷嘴上端连有喉管，喉管伸入打印头座壳腔体内，喉管始端与线料传送机构相邻，末端与喷嘴固定连接，打印头座壳腔体内的喉管管壁与散热块相连，所述散热块以金属材料成型，散热块与导风管道相邻。
所述散热块固定于座壳腔体底部端面上，与喉管和散热块相邻处的座壳壁开有微型通风孔；所述导风管道数量为2，分布于喉管两侧。
所述冷却风扇处设有防尘网。
所述冷却风扇设有风扇故障告警装置。
所述导风管道侧面设有LED照明灯；所述打印头座壳外部设有齿条以安装传动带，打印头由齿形传动带带动在打印机滑杆处滑移。
本发明的打印头座壳腔体侧壁处开设有风扇通孔，打印头座壳腔体与导风管道相连，冷却风扇设于风扇通孔处并对准打印头内部的线料传送机构，该结构使冷却风扇、风扇通孔、打印头座壳腔体、导风管道构成了一个完整的风道，外部冷空气被风扇直接吹入打印头腔体，流经线料传送机构为其散热后，从导风管道流出，由于主动散热的效率较高且风扇直吹线料传送机构，使得线料传送机构处的打印材料不易因过热而发生软化或融化。
本发明的风扇直接设于打印头的风扇通孔处，吹出的冷却气流在流经腔体后又由导风管道送至喷头的材料挤出端，对挤出的熔融材料进行冷却以加速其固化凝结，仅用一个风扇即可完成打印头本体散热和打印材料冷却，这样的设计直接减小了风扇的占用空间，使得打印头工作时的占用空间得以降低，有利于折叠式3D打印机折叠度和便携性的进一步提升。
本发明采用冷却风扇进行主动散热，且风向朝向打印头腔体，风扇产生的风压可使送入的冷空气在打印头座壳腔体内外形成压力差，即打印头座壳腔体内的空气压力大于打印头外，这使散热气流在从导风管流出的同时，也能进入打印头座壳腔体与外部相通的其它空隙内，如打印材料输入孔、喷嘴孔等，有效地改善散热，而且其内外气压差也使喷嘴出口处熔融沉积材料所形成的热空气不易传入打印头腔体内。
本发明的导风管道设于打印头处，其始端与打印头腔体相通，末端下延与喷嘴相邻，其末端出风口指向喷嘴出料口下方，与传统的散热风扇相比，本产品的导向管使冷却气流更为集中，导向管输出的气流能集中对喷嘴挤出的熔融材料进行冷却，熔融材料的固化速度能进一步得以提升，对提高打印精度和打印效率十分有利。
喷嘴上端连有喉管，喉管伸入打印头座壳腔体内，起始端与线料传送机构相邻，打印头腔体内的喉管管壁与散热块相连，所述散热块以金属材料成型，由于金属导热速度较快，喷嘴下方熔融部的热量经喷嘴传至喉管后，能迅速转至散热块上，由于冷却风扇风向朝向线料传送机构，因此吹入的冷空气可以连带对散热块进行冷却，从而使得与散热块相连的喉管温度得以降低，使打印材料在从线料传送机构送至喷嘴的运送过程中不至过热，而且打印头座壳腔体内由冷却风扇形成的风压可以把冷空气挤入喉管内，进一步增强散热效果。
所述导风管道始端与所述散热块相邻，使腔体内的冷却气流大部分集中于散热块旁侧排出，这加强了散热块周围的气体流动，能使得散热块上的热量能迅速被带走。
本产品冷却风扇处设有防尘网，能过滤粉尘，散热气流在进入打印头座壳腔体前在防尘网处得以清洁，使打印头座壳腔体内不易积尘。
本产品的冷却风扇设有风扇故障告警装置，当冷却风扇产生故障时，能及时告警，让使用者及时排障，进一步提升了本产品的可靠性。
打印头座壳腔体侧壁处设有风扇通孔，冷却风扇设于风扇通孔处，以易拆卸结构固定于打印机外壳侧壁，由于冷却风扇的直径较大，因此风扇通孔的直径也较大，这使得对座壳腔体内部件的简易维护可以在拆下风扇后通过风扇通孔进行，提升了维护效率。
打印头座壳腔体由线料输入定位板、电机外壁和壁壳共同形成风道围堰，使冷却气流主要由导风管道流出，保证导风管道对喷头下方打印部位处的散热有充足的气流，而且这样的构造在保证打印头壳体强度的同时，使得打印头易于拆解，便于维护，风道围堰各围挡件之间的缝隙能促进空气内外流动便于散热，也在整体上减小了打印头体积，有利于提升折叠式3D打印机的便携性。
导风管道侧面设有LED照明灯，使用者可以更为清晰地观察熔融材料的冷却固化过程，以精确评估冷却装置的工作效果。
打印头座壳外部设有齿条以安装传动带，打印头由齿形传动带带动在打印机滑杆处滑移，该传动设计的占用空间较小，定位准确，且传动过程中外界震动能被传动带吸收，定位精度不受影响，从而使打印精度不易受外界震动影响。
与喉管和散热块相邻处的座壳壁开有微型通风孔，座壳腔体内的空气在风压作用下于微型通风孔处产生由内向外的气流，有利于散热块和喉管处的空气流动，利于喉管和散热块的散热。
所述导风管道数量为2，对称分布于喉管两侧，使喷嘴挤出的熔融材料受到两个方向的冷却气流散热，材料成型固化更为均匀，固化速度更快。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
附图1是本发明所述产品的正面示意图；
附图2是本发明所述产品的正面剖切示意图；
附图3是本发明所述产品的三维示意图；
附图4是本发明所述产品经传动带传动时的侧面工作示意图；
附图5是本发明所述产品的座壳的示意图；
附图6是本发明所述产品的导风管道的示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5所示，3D打印机打印头风冷装置，所述打印头以耳环21套置于打印机滑杆处轴向滑移，所述风冷装置集成于打印头上，所述打印头座壳腔体22内设有线料传送机构6，座壳腔体22的轴向一侧设有对准线料传送机构6的冷却风扇2，座壳腔体22的下部设有打印头喷嘴1，座壳腔体22设有通往打印头喷嘴1的导风管道23。
所述线料传送机构6由设于座壳42外的电机41驱动，所述座壳腔体22上部顶板31设有供线料输入的定位孔34，电机与冷却风扇2分别沿轴向相对设置于座壳42的两侧，座壳底板在靠近电机的侧下部设有导风管道23，冷却风扇2吹入打印头座壳腔体22的气流在顶板31、座壳42的限制下从导风管道23向打印头喷嘴1排出。
所述打印头座壳腔体22侧壁处设有风扇通孔3，所述冷却风扇2出风口正对座壳42的风扇通孔3，冷却风扇2以易拆卸结构与座壳42的风扇通孔3固定连接。
所述导风管道23其始端与打印头座壳腔体22相通，末端下延与喷嘴1相邻，其末端出风口24指向喷嘴1出料口下方。
所述打印头喷嘴1上端连有喉管9，喉管9伸入打印头座壳腔体22内，喉管9始端与线料传送机构6相邻，末端与喷嘴1固定连接，打印头座壳腔体22内的喉管9管壁与散热块8相连，所述散热块8以金属材料成型，散热块8与导风管道23相邻。
所述散热块8固定于座壳腔体底部端面上，与喉管9和散热块8相邻处的座壳壁43开有微型通风孔4；所述导风管道23数量为2，分布于喉管9两侧。
所述冷却风扇2处设有防尘网。
所述冷却风扇2设有风扇故障告警装置。
所述导风管道23侧面设有LED照明灯35；所述打印头座壳外部设有齿条40以安装传动带，打印头由齿形传动带带动在打印机滑杆处滑移。
实施例：
当冷却风扇2工作时，经风扇通孔3把外部冷空气吹入打印头座壳腔体22内，外部冷空气流经线料传送机构6和散热块8进行热交换为其散热，并从导风管道23流出座壳腔体22，被导风管道23送至打印头下方喷嘴1处，从导风管道23末端出口24送出，对喷嘴1挤出的熔融材料进行冷却使之固化。
冷却风扇2、风扇通孔3、打印头座壳腔体22和导风管道23共同构成风道，风扇通孔3为风道入口，导风管道23的末端出口24为风道出口，冷却风扇2吹入的冷空气在座壳42的侧壁板32、33和顶板31及底部的座壳壁43限制下从导风管道23流出，同时在打印头座壳腔体22内形成风压，促进座壳腔体22内的空气流动，加速座壳腔体22内的热量排出，同时由于与喉管9和散热块8相邻处的座壳壁43开有微型通风孔4，在风压的作用下，微型通风孔4处产生自座壳腔体内向外的气流，在喉管9周侧进行热交换，抑制喉管9的温度上升，同时也对打印部位的热空气进行隔阻，阻止喷嘴1出料口挤出熔融材料的热量经空气传向打印头座壳腔体。