一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种喷嘴，确切的说涉及一种用于微粉喷射打印的变截面超音速喷嘴。
【背景技术】
[0002]喷射打印技术是最近在3D打印技术的基础上提出的一种增材制造解决方案，主要利用空气动力学或者机械振动学原理聚焦于精确纳米/微米级材料的沉积，通常是将待成型的材料经过相应的前处理后，通过打印机将其直接打印到载体上成型，成型体的形状和尺寸由计算机控制。它可用于块体材料成型，更适合于薄膜材料成型.喷射打印是一种非接触式打印过程，成型体的精度由喷嘴直径控制，一般为25-75um。常用的喷射打印材料为利用专门配制而成的“墨水”。
[0003]微粉喷射打印技术是一种基于空气动力学原理，以粉体材料为喷射体，通过高压气流将粉体加速至其临界速度，冲击沉积在打印基体上的新型喷射打印技术，他具有成型效率高、速度快、产品结合强度高等优点。
[0004]喷嘴作为整个微粉喷射打印技术中至关重要的一个设备，主要负责实现对打印粉体材料的加速，以及对喷射打印特征点的控制，然而实际使用中大多会出现打印粉体易粘附在其喉部不易清理，形成阻塞，严重影响设备的使用。很多研究人员为解决这一难题作出了很多努力，并取得了不错的成绩，例如专利号200510083138.3公布了一种冷喷涂用喷嘴，其具有截面积收敛的收敛引入部，与收敛部相连的喉部以及出口部、喷射管等，为防止堵塞，其喷射管位于喉部或超过该喉部的出口部内，专利号200510030207.4和00253384.7均公开了一种冷喷涂用喷嘴，这些喷嘴在一定程度上解决了喷嘴使用过程中的粘喉问题。但是，因为采用单独的金属送粉管进行同轴送粉，势必会影响整个喷嘴的密封效果，增加了喷嘴结构的复杂性，同时，在喷嘴出口截面的设计上往往只考虑到了喷射强度(气流速度)和有效喷射面积的一面，实际使用中难以达到理想的打印效果。显然，现有的喷嘴很难满足要求，有必要开发一种新型的喷嘴。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于针对现有的微粉喷射打印用喷嘴在实际使用过程中，易造成堵塞、结构较复杂、喷射强度(气流速度)和有效喷射面积难以同时兼顾的不足，提供一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴。
[0006]为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的:一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，它包括粉料接头，粉料接头通过螺纹配合连接在送粉喷管上，送粉喷管在安装环形密封垫后嵌入到打印喷嘴内部并通过紧定螺钉连接成整体，打印喷嘴通过喷嘴主体的连接板插装到快插式夹具体的卡槽上并固定，打印喷嘴的喷嘴主体前面安装有气体接头。
[0007]所述打印喷嘴的左、右侧面对称设置有压力探头接口和温度探头接口。
[0008]所述喷嘴主体内部设置有气室体，收敛段与气室体相连，收敛段的尾部设置有喉部，喉部连接有发散段，发散段后连接有直管段。
[0009]所述直管段为变截面式分布。
[0010]所述变截面式分布是在直管段的横截面积一定情况下，直管段入口部为圆形、出口段为矩形或者椭圆形，入口段至出口段为平滑过渡。
[0011 ] 所述送粉喷管为整体式结构。
[0012]本实用新型有如下有益效果:
[0013]1、所述的一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，主体结构包括快插式夹具体、粉料接头、紧固螺钉、送粉喷管、环形密封垫、气体接头、打印喷嘴等，结构较为紧凑，便于加工和组装，降低成本。
[0014]2、所述的一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，其主体打印喷嘴包括喷嘴主体、气室体、收敛段、喉部、发散段、直管段，直管段为变截面式分布，同时兼顾了喷射强度和有效喷射面积的保证，此外，还具有气流量较小，超音速段距离长的优点。
[0015]3、所述的一种微喷射打印的超音速喷嘴，采用整体式的送粉喷管，配合环形密封垫的使用，且有结构简单、密封效果好的优点，同时，还可有效防止喷涂粉体在拉伐尔喷管喉部的阻塞现象。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0017]图1为用于微喷射打印的变截面喷嘴的结构示意图。
[0018]图2为为快插式夹具体结构示意图。
[0019]图3为气体接头的结构示意图。
[0020]图4为送粉喷管的结构示意图。
[0021 ] 图5为打印嗔嘴的结构不意图。
[0022]图6为出口为矩形的变截面喷嘴的主剖视图。
[0023]图7为出口为矩形的变截面喷嘴的俯视图。
[0024]图8为出口为椭圆形的变截面喷嘴的结构示意图。
[0025]图9为出口为椭圆形的变截面喷嘴的俯视图。
[0026]图中:快插式夹具体1、粉料接头2、紧固螺钉3、送粉喷管4、环形密封垫5、气体接头6、打印喷嘴7、喷嘴主体7-1、气室体7-2、收敛段7-3、压力探头接口 7_4、温度探头接口7-5、喉部7-6、发散段7-7、直管段7-8。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
[0028]实施例1
[0029]如图1-7所示，一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，它包括粉料接头2，粉料接头2通过螺纹配合连接在送粉喷管4上，送粉喷管4在安装环形密封垫5后嵌入到打印喷嘴7内部并通过紧定螺钉3连接成整体，打印喷嘴7通过喷嘴主体7-1的连接板插装到快插式夹具体I的卡槽1-1上并固定，打印喷嘴7的喷嘴主体7-1前面安装有气体接头6。
[0030]进一步的，所述打印喷嘴7的左、右侧面对称设置有压力探头接口 7-4和温度探头接口 7-5。通过压力探头接口 7-4可以方便安装压力探头从而便于测量气体压力，通过温度探头接口 7-5可以方便安装温度探头从而便于测量气体温度。
[0031]进一步的，所述喷嘴主体7-1内部设置有气室体7-2，收敛段7-3与气室体7_2相连，收敛段7-3的尾部设置有喉部7-6，喉部7-6连接有发散段7-7，发散段7_7后连接有直管段7-8。通过上述喷嘴结构设计能够有效的解决喷嘴堵塞问题。
[0032]进一步的，所述直管段7-8为变截面式分布。
[0033]进一步的，所述变截面式分布是在直管段7-8的横截面积一定情况下，直管段入口部为圆形、出口段为矩形，入口段至出口段为平滑过渡。
[0034]进一步的，所述送粉喷管4为整体式结构。
[0035]本实用新型按照超音速喷嘴原理进行了结构设计。出于解决现有喷嘴易造成堵塞、结构较复杂，同时兼顾粉体喷射强度、气流速度和有效喷射面积的原因，在普通的拉伐尔喷管四段式结构的基础之上，对拉伐尔喷管的结构进行了重新设计，首先是改进了现在金属送粉喷管的结构，由简单的直管送粉，改为整体式送粉喷管，配合环形密封垫的使用，有效的解决了喷嘴使用过程中的阻塞问题，其次是针对其直管段增进行了优化设计，在保证直管段进口截面积和出口截面积大小一致的情况下，设计出喷嘴直管段进口为圆形截面，半径为1.5mm，出口为矩形截面，长为2.25mm，宽为1mm，此外，喷嘴收敛段长度为10-30mm，直径为12mm，其与喷管中心轴线角度为3-10°，喉部直径为2.8mm，发散段长度为10-30mm，直径为5mm，实验证明再改用整体式送粉喷管和重新设计的矩形变截面式直管段后，有效的解决了喷嘴使用过程的粘喉问题，在入口压力为0.6MPa，送粉量为0.000Kg/S，打印距离为1mm的条件下，沉积效率大于70%，且定点打印出的特征点有效喷射面积半径为4_，厚度为5_，说明了本实用新型设计的合理之处。
[0036]实施例2
[0037]如图8-9所示，喷嘴基本结构同实施例1，只是针对其直管段增进行了优化设计，在保证直管段进口截面积和出口截面积大小一致的情况下，设计出喷嘴直管段进口为圆形截面，半径为1.5_，出口为椭圆形截面，椭圆形截面的长轴为2.25_，短轴为1mm，此外，喷嘴收敛段长度为12mm，直径为12mm，其与喷管中心轴线角度为3-10°，喉部直径为2.8mm，发散段长度为13_，直径为5_，实验证明再改用整体式送粉喷管和重新设计的椭圆形变截面式直管段后，有效的解决了喷嘴使用过程的粘喉问题，在入口压力为0.6MPa，送粉量为0.000Kg/S，打印距离为1mm的条件下，沉积效率大于85%，且定点打印出的特征点有效喷射面积半径为4.3mm，厚度为5mm，说明了本实用新型设计的合理之处，同时也证明采用直管段为椭圆形变截面的喷嘴，其实际使用效果要比矩形变截面的喷嘴更好。
[0038]上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用机新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，其特征在于:它包括粉料接头(2)，粉料接头(2 )通过螺纹配合连接在送粉喷管(4 )上，送粉喷管(4 )在安装环形密封垫(5 )后嵌入到打印喷嘴(7 )内部并通过紧定螺钉(3 )连接成整体，打印喷嘴(7 )通过喷嘴主体(7-1)的连接板插装到快插式夹具体(I)的卡槽(1-1)上并固定，打印喷嘴(7)的喷嘴主体(7-1)前面安装有气体接头(6)。2.根据权利要求1所述的一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，其特征在于:所述打印喷嘴(7)的左、右侧面对称设置有压力探头接口(7-4)和温度探头接口(7-5)。3.根据权利要求1所述的一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，其特征在于:所述喷嘴主体(7-1)内部设置有气室体(7-2)，收敛段(7-3)与气室体(7-2)相连，收敛段(7_3)的尾部设置有喉部(7-6)，喉部(7-6)连接有发散段(7-7)，发散段(7-7)后连接有直管段(7-8)04.根据权利要求3所述的一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，其特征在于:所述直管段(7-8)为变截面式分布。5.根据权利要求4所述的一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，其特征在于:所述变截面式分布是在直管段(7-8 )的横截面积一定情况下，直管段入口部为圆形、出口段为矩形或者椭圆形，入口段至出口段为平滑过渡。6.根据权利要求1所述的一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，其特征在于:所述送粉喷管(4)为整体式结构。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴，它包括粉料接头，粉料接头通过螺纹配合连接在送粉喷管上，送粉喷管在安装环形密封垫后嵌入到打印喷嘴内部并通过紧定螺钉连接成整体，打印喷嘴通过喷嘴主体的连接板插装到快插式夹具体的卡槽上并固定，打印喷嘴的喷嘴主体前面安装有气体接头。本实用新型的目的在于针对现有的微粉喷射打印用喷嘴在实际使用过程中，易造成堵塞、结构较复杂、喷射强度、气流速度和有效喷射面积难以同时兼顾的不足，提供一种用于微粉喷射打印的变截面喷嘴。
【IPC分类】B41J2/14
【公开号】CN204936505
【申请号】CN201520693074
【发明人】吴海华, 郭辉, 王道, 吴朝
【申请人】三峡大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月9日