一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種噴嘴，確切的說涉及一種用于微粉噴射打印的變截面超音速噴嘴。
【背景技術】
[0002]噴射打印技術是最近在3D打印技術的基礎上提出的一種增材制造解決方案，主要利用空氣動力學或者機械振動學原理聚焦于精確納米/微米級材料的沉積，通常是將待成型的材料經(jīng)過相應的前處理后，通過打印機將其直接打印到載體上成型，成型體的形狀和尺寸由計算機控制。它可用于塊體材料成型，更適合于薄膜材料成型.噴射打印是一種非接觸式打印過程，成型體的精度由噴嘴直徑控制，一般為25-75um。常用的噴射打印材料為利用專門配制而成的“墨水”。
[0003]微粉噴射打印技術是一種基于空氣動力學原理，以粉體材料為噴射體，通過高壓氣流將粉體加速至其臨界速度，沖擊沉積在打印基體上的新型噴射打印技術，他具有成型效率高、速度快、產(chǎn)品結合強度高等優(yōu)點。
[0004]噴嘴作為整個微粉噴射打印技術中至關重要的一個設備，主要負責實現(xiàn)對打印粉體材料的加速，以及對噴射打印特征點的控制，然而實際使用中大多會出現(xiàn)打印粉體易粘附在其喉部不易清理，形成阻塞，嚴重影響設備的使用。很多研究人員為解決這一難題作出了很多努力，并取得了不錯的成績，例如專利號200510083138.3公布了一種冷噴涂用噴嘴，其具有截面積收斂的收斂引入部，與收斂部相連的喉部以及出口部、噴射管等，為防止堵塞，其噴射管位于喉部或超過該喉部的出口部內(nèi)，專利號200510030207.4和00253384.7均公開了一種冷噴涂用噴嘴，這些噴嘴在一定程度上解決了噴嘴使用過程中的粘喉問題。但是，因為采用單獨的金屬送粉管進行同軸送粉，勢必會影響整個噴嘴的密封效果，增加了噴嘴結構的復雜性，同時，在噴嘴出口截面的設計上往往只考慮到了噴射強度(氣流速度)和有效噴射面積的一面，實際使用中難以達到理想的打印效果。顯然，現(xiàn)有的噴嘴很難滿足要求，有必要開發(fā)一種新型的噴嘴。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有的微粉噴射打印用噴嘴在實際使用過程中，易造成堵塞、結構較復雜、噴射強度(氣流速度)和有效噴射面積難以同時兼顧的不足，提供一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴。
[0006]為了實現(xiàn)上述的技術特征，本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，它包括粉料接頭，粉料接頭通過螺紋配合連接在送粉噴管上，送粉噴管在安裝環(huán)形密封墊后嵌入到打印噴嘴內(nèi)部并通過緊定螺釘連接成整體，打印噴嘴通過噴嘴主體的連接板插裝到快插式夾具體的卡槽上并固定，打印噴嘴的噴嘴主體前面安裝有氣體接頭。
[0007]所述打印噴嘴的左、右側面對稱設置有壓力探頭接口和溫度探頭接口。
[0008]所述噴嘴主體內(nèi)部設置有氣室體，收斂段與氣室體相連，收斂段的尾部設置有喉部，喉部連接有發(fā)散段，發(fā)散段后連接有直管段。
[0009]所述直管段為變截面式分布。
[0010]所述變截面式分布是在直管段的橫截面積一定情況下，直管段入口部為圓形、出口段為矩形或者橢圓形，入口段至出口段為平滑過渡。
[0011 ] 所述送粉噴管為整體式結構。
[0012]本實用新型有如下有益效果:
[0013]1、所述的一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，主體結構包括快插式夾具體、粉料接頭、緊固螺釘、送粉噴管、環(huán)形密封墊、氣體接頭、打印噴嘴等，結構較為緊湊，便于加工和組裝，降低成本。
[0014]2、所述的一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，其主體打印噴嘴包括噴嘴主體、氣室體、收斂段、喉部、發(fā)散段、直管段，直管段為變截面式分布，同時兼顧了噴射強度和有效噴射面積的保證，此外，還具有氣流量較小，超音速段距離長的優(yōu)點。
[0015]3、所述的一種微噴射打印的超音速噴嘴，采用整體式的送粉噴管，配合環(huán)形密封墊的使用，且有結構簡單、密封效果好的優(yōu)點，同時，還可有效防止噴涂粉體在拉伐爾噴管喉部的阻塞現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0017]圖1為用于微噴射打印的變截面噴嘴的結構示意圖。
[0018]圖2為為快插式夾具體結構示意圖。
[0019]圖3為氣體接頭的結構示意圖。
[0020]圖4為送粉噴管的結構示意圖。
[0021 ] 圖5為打印嗔嘴的結構不意圖。
[0022]圖6為出口為矩形的變截面噴嘴的主剖視圖。
[0023]圖7為出口為矩形的變截面噴嘴的俯視圖。
[0024]圖8為出口為橢圓形的變截面噴嘴的結構示意圖。
[0025]圖9為出口為橢圓形的變截面噴嘴的俯視圖。
[0026]圖中:快插式夾具體1、粉料接頭2、緊固螺釘3、送粉噴管4、環(huán)形密封墊5、氣體接頭6、打印噴嘴7、噴嘴主體7-1、氣室體7-2、收斂段7-3、壓力探頭接口 7_4、溫度探頭接口7-5、喉部7-6、發(fā)散段7-7、直管段7-8。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。
[0028]實施例1
[0029]如圖1-7所示，一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，它包括粉料接頭2，粉料接頭2通過螺紋配合連接在送粉噴管4上，送粉噴管4在安裝環(huán)形密封墊5后嵌入到打印噴嘴7內(nèi)部并通過緊定螺釘3連接成整體，打印噴嘴7通過噴嘴主體7-1的連接板插裝到快插式夾具體I的卡槽1-1上并固定，打印噴嘴7的噴嘴主體7-1前面安裝有氣體接頭6。
[0030]進一步的，所述打印噴嘴7的左、右側面對稱設置有壓力探頭接口 7-4和溫度探頭接口 7-5。通過壓力探頭接口 7-4可以方便安裝壓力探頭從而便于測量氣體壓力，通過溫度探頭接口 7-5可以方便安裝溫度探頭從而便于測量氣體溫度。
[0031]進一步的，所述噴嘴主體7-1內(nèi)部設置有氣室體7-2，收斂段7-3與氣室體7_2相連，收斂段7-3的尾部設置有喉部7-6，喉部7-6連接有發(fā)散段7-7，發(fā)散段7_7后連接有直管段7-8。通過上述噴嘴結構設計能夠有效的解決噴嘴堵塞問題。
[0032]進一步的，所述直管段7-8為變截面式分布。
[0033]進一步的，所述變截面式分布是在直管段7-8的橫截面積一定情況下，直管段入口部為圓形、出口段為矩形，入口段至出口段為平滑過渡。
[0034]進一步的，所述送粉噴管4為整體式結構。
[0035]本實用新型按照超音速噴嘴原理進行了結構設計。出于解決現(xiàn)有噴嘴易造成堵塞、結構較復雜，同時兼顧粉體噴射強度、氣流速度和有效噴射面積的原因，在普通的拉伐爾噴管四段式結構的基礎之上，對拉伐爾噴管的結構進行了重新設計，首先是改進了現(xiàn)在金屬送粉噴管的結構，由簡單的直管送粉，改為整體式送粉噴管，配合環(huán)形密封墊的使用，有效的解決了噴嘴使用過程中的阻塞問題，其次是針對其直管段增進行了優(yōu)化設計，在保證直管段進口截面積和出口截面積大小一致的情況下，設計出噴嘴直管段進口為圓形截面，半徑為1.5mm，出口為矩形截面，長為2.25mm，寬為1mm，此外，噴嘴收斂段長度為10-30mm，直徑為12mm，其與噴管中心軸線角度為3-10°，喉部直徑為2.8mm，發(fā)散段長度為10-30mm，直徑為5mm，實驗證明再改用整體式送粉噴管和重新設計的矩形變截面式直管段后，有效的解決了噴嘴使用過程的粘喉問題，在入口壓力為0.6MPa，送粉量為0.000Kg/S，打印距離為1mm的條件下，沉積效率大于70%，且定點打印出的特征點有效噴射面積半徑為4_，厚度為5_，說明了本實用新型設計的合理之處。
[0036]實施例2
[0037]如圖8-9所示，噴嘴基本結構同實施例1，只是針對其直管段增進行了優(yōu)化設計，在保證直管段進口截面積和出口截面積大小一致的情況下，設計出噴嘴直管段進口為圓形截面，半徑為1.5_，出口為橢圓形截面，橢圓形截面的長軸為2.25_，短軸為1mm，此外，噴嘴收斂段長度為12mm，直徑為12mm，其與噴管中心軸線角度為3-10°，喉部直徑為2.8mm，發(fā)散段長度為13_，直徑為5_，實驗證明再改用整體式送粉噴管和重新設計的橢圓形變截面式直管段后，有效的解決了噴嘴使用過程的粘喉問題，在入口壓力為0.6MPa，送粉量為0.000Kg/S，打印距離為1mm的條件下，沉積效率大于85%，且定點打印出的特征點有效噴射面積半徑為4.3mm，厚度為5mm，說明了本實用新型設計的合理之處，同時也證明采用直管段為橢圓形變截面的噴嘴，其實際使用效果要比矩形變截面的噴嘴更好。
[0038]上述實施例用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權利要求的保護范圍內(nèi)，對本實用機新型做出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，其特征在于:它包括粉料接頭(2)，粉料接頭(2 )通過螺紋配合連接在送粉噴管(4 )上，送粉噴管(4 )在安裝環(huán)形密封墊(5 )后嵌入到打印噴嘴(7 )內(nèi)部并通過緊定螺釘(3 )連接成整體，打印噴嘴(7 )通過噴嘴主體(7-1)的連接板插裝到快插式夾具體(I)的卡槽(1-1)上并固定，打印噴嘴(7)的噴嘴主體(7-1)前面安裝有氣體接頭(6)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，其特征在于:所述打印噴嘴(7)的左、右側面對稱設置有壓力探頭接口(7-4)和溫度探頭接口(7-5)。3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，其特征在于:所述噴嘴主體(7-1)內(nèi)部設置有氣室體(7-2)，收斂段(7-3)與氣室體(7-2)相連，收斂段(7_3)的尾部設置有喉部(7-6)，喉部(7-6)連接有發(fā)散段(7-7)，發(fā)散段(7-7)后連接有直管段(7-8)04.根據(jù)權利要求3所述的一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，其特征在于:所述直管段(7-8)為變截面式分布。5.根據(jù)權利要求4所述的一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，其特征在于:所述變截面式分布是在直管段(7-8 )的橫截面積一定情況下，直管段入口部為圓形、出口段為矩形或者橢圓形，入口段至出口段為平滑過渡。6.根據(jù)權利要求1所述的一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，其特征在于:所述送粉噴管(4)為整體式結構。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴，它包括粉料接頭，粉料接頭通過螺紋配合連接在送粉噴管上，送粉噴管在安裝環(huán)形密封墊后嵌入到打印噴嘴內(nèi)部并通過緊定螺釘連接成整體，打印噴嘴通過噴嘴主體的連接板插裝到快插式夾具體的卡槽上并固定，打印噴嘴的噴嘴主體前面安裝有氣體接頭。本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有的微粉噴射打印用噴嘴在實際使用過程中，易造成堵塞、結構較復雜、噴射強度、氣流速度和有效噴射面積難以同時兼顧的不足，提供一種用于微粉噴射打印的變截面噴嘴。
【IPC分類】B41J2/14
【公開號】CN204936505
【申請?zhí)枴緾N201520693074
【發(fā)明人】吳海華, 郭輝, 王道, 吳朝
【申請人】三峽大學
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月9日