一种新型双螺杆式巧克力三维打印机挤出装置的制作方法

本实用新型涉及一种增材制造技术，尤其涉及一种新型双螺杆式巧克力三维打印机挤出装置。

背景技术：

增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。这一技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，在一台设备上可快速而精密地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。而且越是复杂结构的产品，其制造的速度作用越显著。增材制造技术在航空航天、汽车/模具及生物医疗等领域具有广阔的应用前景。与此同时，将食品行业制造与3D智能打印技术结合起来，将有利于推动食品工业的新发展，有利于提升食品工业的技术水平和产品水平。

以巧克力代表的食品行业之一在我国拥有近千亿的市场空间。随着整体居民收入的提高，人们对于任意式样的个性化巧克力食品的需求越来越高。而增材制造技术的优势之一就是尤其擅长个性化定制，可快速制造个性化巧克力图案，大大降低了个性化、定制生产和创新设计的传统加工成本。

目前巧克力打印设备多采用针管柱塞式和气压挤出式。由于挤出方式的限制，此两种方法均难以实现连续送料并流畅挤出的效果，打印量受管内容积所限，常出现打印原料用完，不得不中断甚至终止打印的情况，严重影响巧克力三维打印效果。为改善连续送料，也少有采用螺杆式挤出的方法。但往往是采用单螺杆的形式，挤出物料主要是靠巧克力液与料筒之间所产生的摩擦力，表面更新小，停留时间长，且无法消除巧克力液中融入的气泡，挤出效果不理想。

因此，如何提供一种巧克力粘稠液挤出效果较佳的方案，是本领域技术人员目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种新型双螺杆式巧克力三维打印机挤出装置，主要包括料筒盖、密封圈、料筒、加热片、保温层、进料口、电机、料筒盖把手、出料口、喷嘴、第一角接触球轴承、第一螺杆、第二螺杆、第二角接触球轴承、螺母、齿轮副、联轴器、锁紧螺母、第一螺杆螺棱和第二螺杆螺棱；所述的第一螺杆和第二螺杆经传动装置齿轮副组成双螺杆泵，横置安装于料筒底部；第一螺杆通过联轴器与电机相连，第一螺杆通过传动装置齿轮副驱动第二螺杆同时运动，齿轮副通过锁紧螺母顶住双螺杆泵轴端的方式进行锁紧；双螺杆泵一端处于自由状态，装配有第一角接触球轴承，通过联轴器与电机输出轴相连，另一端固定，装配有第二角接触球轴承，通过螺母锁紧；料筒外壁套有加热片，外部有保温层；料筒底部一处设有进料口，巧克力挤出通道一侧与料筒的进料口相通，料筒另一处设有出料口，与喷嘴外螺纹连接；温控器控制加热片配合保温层，保证巧克力液在料筒内保持在合适温度范围，巧克力液从进料口流入双螺杆泵通道，料筒顶部的活塞随着进料口流入而下降。

本实用新型的工作原理是：将熔化了的巧克力液倒入料筒中，橡胶加热片包裹在巧克力筒外部，并结合温控器将筒内的巧克力液保持在一定的温度，巧克力液经料筒上方的活塞驱动进入进料口，电机驱动双螺杆泵，双螺杆泵另一端是通过一对齿轮副传动，挤压巧克力液，进入巧克力出料口经喷嘴挤出成型。

本实用新型与现有技术相比显著优点是：

所述的第一螺杆和第二螺杆经传动装置齿轮副组成双螺杆泵，横置安装于料筒底部，可以将料筒内巧克力液直接从料筒底部的进料口进入到巧克力挤出通道中，减少了巧克力液流动的行程，由于巧克力粘稠，过长的通道不利巧克力液通过，解决了容易滞留的问题；

所述的双螺杆泵一端处于自由状态，装有第一角接触球轴承，经过联轴器与电机输出轴相连，另一端固定，装有第二角接触球轴承，靠螺母锁紧,此种连接及传动装置，结构紧凑，有利于巧克力挤出装置的集成化、小型化；

所述的料筒底部一处设有进料口，巧克力挤出通道一侧与料筒的进料口相通，保证了进料的通畅，料筒另一处设有出料口，与喷嘴外螺纹连接，保证了出料的通畅；

所述的料筒外壁套有加热片，可由温控器精确控制温度，外部有保温层，可有效保证筒内所需的温度，使巧克力液始终保持流动液态；

所述的料筒盖及密封圈装置构成料筒活塞，在料筒底部设有进料口，可供巧克力液进料，起到在推料的同时兼具有刮壁的作用。

所述的双螺杆泵横置，从双螺杆泵一端进料，另一端通过喷嘴挤出巧克力液，进料和出料设置有一定距离，能够强制输送巧克力液，且停留时间短，排气性好，混合均匀，巧克力挤出成型效果更佳；

所述的双螺杆泵通过齿轮副传动实现联动，其中，传动装置采用直齿轮副、斜齿轮副或者同步带等可以实现传动的装置,可选择性多，便于后期使用中维修更换；

所述的采用双螺杆泵挤出的方式，不仅有强制将物料推向前进的作用，而且还会在两根螺杆的啮合处对物料产生剪切作用，可挤出混入液态巧克力中的气泡，确保了巧克力挤出成型较好；螺杆泵螺棱与螺棱之间无间隙，可实现巧克力液一段空间内的挤压，起到良好的螺杆泵通道自清洗的作用；

所述的加热片为定制的硅橡胶加热片，可以折弯为任意形状，可塑性好，同时提高了加热功率；

所述挤出头喷嘴出口直径介于0.5mm~3mm之间，可以使挤出成型件表面比较精细，不易堵住出口；

所述的双螺杆泵参数按照巧克力挤出工艺设计，可实现巧克力的连续稳定挤出及精确控制；螺棱截面根据巧克力相关参数设计，保证螺杆的推进效率，同时有效解决了推进时的存料现象。

附图说明

图1为本实用新型公开的一种新型双螺杆式巧克力三维打印机挤出装置的主视图。

图2为本实用新型公开的一种新型双螺杆式巧克力三维打印机挤出装置的A-A向投影剖视图。

图3为本实用新型公开的一种新型双螺杆式巧克力三维打印机挤出装置螺杆传动局部放大图。

图4为本实用新型公开的一种新型双螺杆式巧克力三维打印机挤出装置双螺杆螺棱与螺棱配合局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1、图2、图3和图4所示，公开的一种新型双螺杆式巧克力三维打印机挤出装置，主要包括料筒盖1、密封圈2、料筒3、加热片4、保温层5、进料口6、电机7、料筒盖把手8、出料口9、喷嘴10、第一角接触球轴承11、第一螺杆12、第二螺杆13、第二角接触球轴承14、螺母15、齿轮副16、联轴器17、锁紧螺母18、第一螺杆螺棱19和第二螺杆螺棱20,其中，料筒盖1和密封圈2组成了料筒的活塞装置，另外，由第一螺杆12和第二螺杆13经传动装置齿轮副16组成双螺杆泵，所述的双螺杆泵横置于料筒3底部,其中组成双螺杆泵的第一螺杆12通过联轴器17与电机7输出轴相连，第一螺杆12通过传动装置齿轮副16驱动第二螺杆13同时运动，齿轮副16通过锁紧螺母18顶住双螺杆泵轴端而锁紧。双螺杆泵安装一端处于自由状态，装有第一角接触球轴承11，经过联轴器17与电机7输出轴相连，另一端固定，装有第二角接触球轴承14，靠螺母15锁紧；料筒3外环绕有加热片4，外部有保温外层5；料筒3底部一处设有进料口6，巧克力挤出通道一侧与料筒3的进料口6相通，另一处设有出料口9与喷嘴10通过外螺纹连接；温控器控制加热片4配合保温层5，保证巧克力液在料筒3内保持在合适温度范围，从进料口6流入双螺杆泵通道，料筒3顶部的活塞随着进料口5流入而下降，当加料时，可通过料筒盖把手8提起，加料即可。本实用新型是将熔化了的巧克力液倒入料筒3中，加热片4包裹在巧克力筒外部，并结合温控器使筒内的巧克力液保持在一定的温度，巧克力液经料筒3上方的活塞驱动进入进料口6，电机驱动双螺杆泵的第一螺杆12，第一螺杆通过齿轮副16将动力传给第二螺杆，双螺杆同时运动，挤压巧克力液进入巧克力出料口9经喷嘴10挤出成型

作为一种优选，所述的料筒盖及密封圈装置构成料筒活塞，在料筒底部设有进料口，可供巧克力液进料，通过螺杆将料筒内巧克力液强行挤出，在巧克力筒内形成负压，此时，活塞沿筒壁向下运动，推料的同时将桶壁的巧克力液刮除。

作为一种优选，所述的双螺杆泵采用横向设置，从双螺杆泵靠近电机端进料，靠近喷嘴9端出口挤出巧克力液。

作为一种优选，所述的双螺杆泵通过齿轮副10传动实现连动，其中，传动装置可以是直齿轮副、斜齿轮副或者同步带等可以实现传动的装置，在本实施例中选用的是直齿轮副。

作为一种优选，所述的双螺杆泵参数按照不同类型巧克力粘稠度设定工艺参数；螺棱截面也根据不同巧克力粘稠度设定相关参数。

作为一种优选，所述的本结构采用双螺杆泵挤出的方式，螺杆泵螺棱与螺棱之间紧密贴合无间隙。

作为一种优选，所述的加热片3为定制的硅橡胶加热片。

作为一种优选，所述挤出头喷嘴出口直径介于0.5mm~3mm之间，选用0.5mm时，挤出成型件表面比较精细，但是，在选用较小喷嘴时，由于挤出量小，驱动电机转速慢、压力小，易堵头；同样，选用3mm喷嘴时，挤出顺畅，但是挤出成型件表面太粗糙，所以一般选用中间数值时较为合适。