一种旋转式数字阀及3d打印设备的喷射系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种旋转式数字阀，包括阀套、左阀芯和右阀芯；左阀芯和右阀芯能左右轴向移动且同步旋转地安装在阀套内部；阀套上开有左进料孔、右进料孔；左阀芯的圆周表面设有周期性分布的左承接槽阵列，且左承接槽阵列连通左供料通道；所述右阀芯的圆周表面设有周期性分布的右承接槽阵列，且右承接槽阵列连通右供料通道；左边供料和右边供料的比例输出量取决于左阀芯和右阀芯轴向运动位移形成的机械占空比；旋转式数字阀的开关频率等于左阀芯和右阀芯同步旋转的转速与左承接槽阵列或右承接槽阵列中的槽个数的乘积。本发明的旋转式数字阀，通过旋转式阀芯的快速通断与双阀芯的比例输出，能实现高频响、精确供料，可以应用于3D打印设备。
【专利说明】一种旋转式数字阀及3D打印设备的喷射系统
【技术领域】
[0001]本发明是涉及用于快速成型的数字阀，特别是涉及一种用于复合材料3D打印的精确旋转式数字阀。
【背景技术】
[0002]基于液滴喷射的3D打印是最具生命力的快速成型技术之一，通过材料逐层添加的方式突破了复杂零件制造困难的瓶颈，大幅提高了生产效率。在单层打印过程中，打印头工作腔内液体材料在外部驱动力的作用下形成液滴，并以一定频率和速率喷射到相应位置。因此，稳定、精确和快速的微滴喷射是确保3D打印品质的关键。
[0003]当前的3D打印技术主要研究围绕着其高效性、精确性和复合材料打印等方面进行展开。
[0004](I)在高效打印方面:采用阀控式喷射方式(如美国发明专利US005988807A)，相对于压电式和热气泡式可获得较大的喷射流量；或者采用液体支撑方式(如中国发明专利200510029726.9)，节省支撑材料的打印过程以提高生产效率。
[0005](2)在精确打印方面:主要通过闭环控制方法对打印行走机构进行补偿(如中国发明专利201410122566.1)，实现行走运动的精确控制以提高喷射位置的精确度，进而提升3D打印精度。
[0006](3)在复合材料打印方面:主要通过多供料单元分别与各自的喷头相连(如中国发明专利201310339204.3)以实现多喷头独立喷射，或者将喷头分隔成相互独立的腔室以及与各腔室相通的混合腔室(如中国发明专利201410010519.8)，多种颜色材料通过相互混合实现彩色打印。
[0007]现有的专利有助于复合材料的高效精确打印，但仍存在以下一些不足，主要表现为:
[0008]I)打印效率仍不足，制约了 3D打印的进一步大规模推广。当前的3D打印主要采用的是单喷头打印的形式，打印速度慢，打印材料单一；而多喷头打印正逐渐发展起来，一定程度上增大了打印宽度，可实现单程多层打印，这提高了打印效率，但多喷头打印通常需要多个电机和控制元件等，导致打印机体积偏大、成本较高。
[0009]2)多材料同步比例喷射实现困难，成品性能差。3D快速成型技术为复合材料成型提供了一种新的方法，为追求高品质复合材料产品，精确配比极其重要。然而，当前通常采用相互独立的多个喷头进行喷射打印，快速长时间工作下同步性难以保证，这将导致输出材料比例不均，最终影响制品质量。
[0010]3)打印产品的精度有待进一步提升。3D打印产品的质量取决于均匀、稳定的液滴喷射，而在打印过程中常存在主液滴和副液滴。由于副液滴的位置不易控制，会对产品打印精度带来不利影响，同时两次喷射间的液滴滴漏问题同样也会造成打印精度低，导致产品表面粗糙。
【发明内容】
[0011]本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种旋转式数字阀，通过旋转式阀芯的快速通断与双阀芯的比例输出，能实现高频响、精确供料。
[0012]本发明要解决的技术问题之一是这样实现的:一种旋转式数字阀，包括阀套、左阀芯和右阀芯；所述左阀芯和右阀芯能左右移动且同步旋转地安装在阀套内部；所述阀套上开有左进料孔、右进料孔；所述左阀芯的圆周表面设有周期性分布的左承接槽阵列，且左承接槽阵列连通左供料通道；所述右阀芯的圆周表面设有周期性分布的右承接槽阵列，且右承接槽阵列连通右供料通道；所述左阀芯沿轴向移动的过程中具有下述两种状态:即所述左承接槽阵列与左进料孔轴向对接而连通的状态，或所述左承接槽阵列与左进料孔轴向错开不连通的状态，且所述左承接槽阵列与左进料孔在轴向的对接位置决定左边供料的大小；所述右阀芯沿轴向移动的过程中也具有下述两种状态:即所述右承接槽阵列与右进料孔轴向对接而连通的状态，或所述右承接槽阵列与右进料孔轴向错开不连通的状态，且所述右承接槽阵列与右进料孔在轴向的对接位置决定右边供料的大小；当所述左承接槽阵列与左进料孔轴向对接时，所述左阀芯旋转的过程中具有所述左承接槽阵列与左进料孔圆周向对接而连通和错开不连通两个状态交替出现；当所述右承接槽阵列与右进料孔轴向对接时，所述右阀芯旋转的过程中具有所述右承接槽阵列与右进料孔圆周向对接而连通和错开不连通两个状态交替出现；所述左边供料和右边供料的比例输出量取决于左阀芯和右阀芯轴向运动位移形成的机械占空比；所述旋转式数字阀的开关频率等于左阀芯和右阀芯同步旋转的转速与左承接槽阵列或右承接槽阵列中的槽个数的乘积。
[0013]进一步的,所述阀套上还开有左回吸孔及右回吸孔,所述左阀芯的圆周表面还设有周期性分布的左回吸槽阵列，且左回吸槽阵列连通所述左供料通道；所述右阀芯的圆周表面设有周期性分布的右回吸接槽阵列，且右回吸槽阵列连通所述右供料通道；当所述左承接槽阵列与左进料孔连通时，所述左回吸槽阵列与左回吸孔不连通，当所述右承接槽阵列与右进料孔连通时，右回吸槽阵列与右回吸孔不连通；反之，当所述左承接槽阵列与左进料孔不连通时，所述左回吸槽阵列与左回吸孔连通，当所述右承接槽阵列与右进料孔不连通时，所述右回吸槽阵列与右回吸孔连通；所述左阀芯的左端、右阀芯的右端及左阀芯和右阀芯之间分别形成一控制腔，任一所述控制腔均连接一电磁比例阀以控制左阀芯和右阀芯的轴向移动状态。
[0014]进一步的，所述左进料孔、左回吸孔、右进料孔、右回吸孔在所述阀套上沿轴向由左至右依次排布，且对应的，所述左承接槽阵列、左回吸槽阵列、右承接槽阵列以及右回吸槽阵列由左至右依次排布；所述左供料通道位于左承接槽阵列和左回吸槽阵列之间，右供料通道位于右承接槽阵列和右回吸槽阵列之间。
[0015]进一步的，所述左进料孔、右进料孔、左回吸孔及右回吸孔为菱形孔，且菱形孔的两内锐角轴向左右分布；所述左承接槽阵列、左回吸槽阵列、右承接槽阵列以及右回吸槽阵列中的槽为等腰三角形槽，且左承接槽阵列和右承接槽阵列中每个槽的顶角朝左布置，左回吸槽阵列和右回吸槽阵列中每个槽的顶角朝右布置；所述等腰三角形的顶角与菱形孔的内锐角相等；所述右阀芯在向右移动的最大位移处时，右进料孔的外顶点和左承接槽阵列的外顶点之间轴向距离值hl，与右进料孔的长对角线距离值h2相等。
[0016]进一步的，所述左进料孔、右进料孔、左回吸孔及右回吸孔的大小和形状一致，所述左承接槽阵列、左回吸槽阵列、右承接槽阵列以及右回吸槽阵列的大小和形状一致。
[0017]进一步的，所述左承接槽阵列、左回吸槽阵列、右承接槽阵列以及右回吸槽阵列中槽的个数均为3?10个。
[0018]进一步的，所述左阀芯左端凸肩上开设有环形槽，同时左阀芯上开有轴向通孔，该环形槽和该轴向通孔形成液压流体通道，所述左阀芯和右阀芯之间的控制腔通过该液压流体通道连通所述电磁比例阀。
[0019]进一步的，还包括位移传感器以及限位开关；所述位移传感器通过一测试杆连接在左阀芯的左端，以测量左阀芯的轴向移动距离，所述限位开关安装在右阀芯的右向最大位移处。
[0020]进一步的，所述右阀芯的左端插设在左阀芯的右端内，且所述右阀芯和左阀芯通过键连接并由电机带动实现同步旋转。
[0021]本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种3D打印设备的喷射系统，通过使用本发明的旋转式数字阀，实现快速通断与双阀芯的比例输出，以实现3D打印设备的高频响、复合材料的精确液滴喷射。
[0022]本发明要解决的技术问题之二是这样实现的:一种3D打印设备的喷射系统，包括两供料分支和两打印喷头，还包括如上本发明所述的旋转式数字阀，所述两供料分支分别连接所述旋转式数字阀的左进料孔和右进料孔，所述旋转式数字阀的左供料通道和右供料通道分别连接一所述打印喷头。
[0023]进一步的，本发明的3D打印设备的喷射系统还包括两负压装置，所述旋转式数字阀的左回吸孔及右回吸孔分别连接一负压装置，且负压装置的液面高度低于与其相连通打印喷头内的最低液面高度。
[0024]本发明具有的有益效果是:
[0025]I)本发明的数字阀的双阀芯联动旋转并通过单个电机驱动，打印效率明显提升。阀套上开有左、右进料孔，左右两阀芯凸肩位置开有周期性分布的左、右承接槽阵列，伴随左右两阀芯转动，该左、右进料孔与左、右承接槽阵列周期快速通断，以实现左、右现供料通道周期性的快速通断，由此实现高频响应，若与3D打印设备的双喷头连接，即可实现复合材料的高频率输出，从而有效提升打印效率。
[0026]2)左右两阀芯的轴向移动独立控制，可实现两种材料的精确同步比例喷射，成品性能好。该阀左右两个阀芯分别控制两喷头输出，结合位移传感器监测，实现两阀芯的同步运动或单一阀芯运动的精确闭环控制，从而保证多材料比例输出，同步性好，尤其适用于复合材料(尤其是彩色产品)的3D打印成型。
[0027]3)阀套上还开有左回吸孔及右回吸孔，左右两阀芯的圆周表面还设有周期性分布的左、右回吸槽阵列，形成联动吸液结构，有效抑制了副液滴和其他不必要喷射的形成，打印精度高。在液滴喷射过程中，所设置的负压装置可增强液滴的断裂能力，防止副液滴的生成，同时在两次喷射之间，负压作用使喷头内的液体微幅回吸，避免了液体因重力发生滴落，由此保证了均匀稳定的液滴喷射，提高了产品质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0029]图1是本发明旋转数字阀一较佳实施例的内部结构示意图。
[0030]图2是本发明旋转数字阀左阀芯工作状态下所开三角槽与阀套上菱形孔的位置关系图。
[0031]图3是本发明旋转数字阀右阀芯复位状态下所开三角槽与阀套上菱形孔的位置关系图。
[0032]图4是本发明旋转数字阀控制两阀芯轴向运动示意简图。
[0033]图5a至图5c是本发明旋转数字阀的两阀芯轴向运动示意简图。
[0034]图6a至图6c表征本发明旋转数字阀的两阀芯复位运动示意简图。
[0035]图7是基于本发明的3D打印喷射系统示意图。
[0036]图8表征本发明在喷射状态下的工作原理示意图。
[0037]图9表征本发明在回吸状态下的工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0038]如图1至图6所示，本发明的旋转式数字阀100—较佳实施例，包括阀套1、左阀芯2和右阀芯3，还包括阀体4、阀盖5、位移传感器6以及限位开关7 ;所述左阀芯2和右阀芯3能左右移动且同步旋转地安装在阀套I内部；其中，所述右阀芯3的左端插设在左阀芯2的右端内，且所述右阀芯3和左阀芯2通过键连接并通过电机轴82由电机8带动实现同步旋转。所述阀盖5设在阀体4的右端，所述阀套I设在阀体4内，所述阀套I上沿轴向由左至右依次开有左进料孔11、左回吸孔12、右进料孔13及右回吸孔14 ;所述左阀芯2的圆周表面设有周期性分布的左承接槽阵列21、左回吸槽阵列22，且左承接槽阵列21和回吸槽阵列22连通左供料通道23 ;所述右阀芯3的圆周表面设有周期性分布的右承接槽阵列31及右回吸槽阵列32，且右承接槽阵列31及右回吸槽阵列32连通右供料通道33 ;所述左供料通道23位于左承接槽阵列21和左回吸槽阵列22之间，右供料通道33位于右承接槽阵列31和右回吸槽阵列32之间；设计时，可将左承接槽阵列21和左回吸槽阵列22设在左阀芯2的两凸肩部分，左供料通道23则可由两凸肩部分之间的细部自然形成，右供料通道33同理可得。所述阀体4上沿轴向由左至右依次开有左进料口 41、左回吸口 42、右进料口 43、右回吸口 44分别与所述左进料孔11、左回吸孔12、右进料孔13、右回吸孔14对接。所述位移传感器6通过一测试杆62连接在左阀芯2的左端，以测量左阀芯2的轴向移动距离，所述限位开关7安装在右阀芯3的右向最大位移处，最大位移处一般是阀套端盖15的内端面。
[0039]所述左阀芯2沿轴向移动的过程中具有下述两种状态:即所述左承接槽阵列21与左进料孔11轴向对接而连通的状态，或所述左承接槽阵列21与左进料孔11轴向错开不连通的状态，且所述左承接槽阵列21与左进料孔11在轴向的对接位置决定左边供料的大小；所述右阀芯3沿轴向移动的过程中也具有下述两种状态:即所述右承接槽阵列31与右进料孔13轴向对接而连通的状态，或所述右承接槽阵列31与右进料孔13轴向错开不连通的状态，且所述右承接槽阵列31与右进料孔13在轴向的对接位置决定右边供料的大小。
[0040]当所述左承接槽阵列21与左进料孔11轴向对接时，所述左阀芯2旋转的过程中具有所述左承接槽阵列21与左进料孔11圆周向对接而连通和错开不连通两个状态交替出现；当所述右承接槽阵列31与右进料孔13轴向对接时，所述右阀芯3旋转的过程中具有所述右承接槽阵列31与右进料孔13圆周向对接而连通和错开不连通两个状态交替出现；所述左边供料和右边供料的比例输出量取决于左阀芯2和右阀芯3轴向运动位移形成的机械占空比；所述旋转式数字阀100的开关频率等于左阀芯2和右阀芯3同步旋转的转速与左承接槽阵列21或右承接槽阵列31中的槽个数的乘积。
[0041]当所述左承接槽阵列21与左进料孔11连通时，所述左回吸槽阵列22与左回吸孔12不连通，当所述右承接槽阵列31与右进料孔13连通时，右回吸槽阵列32与右回吸孔14不连通；反之，当所述左承接槽阵列21与左进料孔11不连通时，所述左回吸槽阵列22与左回吸孔12连通，当所述右承接槽阵列31与右进料孔13不连通时，所述右回吸槽阵列32与右回吸孔14连通。以满足旋转式数字阀100在工作状态(即供料状态)不回吸，使能正常工作，而在非工作状态(如复位时)回吸的需求，使两出口 101(102)不滴液。
[0042]在较佳节的实施例中，所述左进料孔11、右进料孔13、左回吸孔12及右回吸孔14为大小和形状均一致的菱形孔，且菱形孔的两内锐角轴向左右分布；所述左承接槽阵列21、左回吸槽阵列22、右承接槽阵列31以及右回吸槽阵列32中的槽为大小和形状均一致的等腰三角形槽，且左承接槽阵列21和右承接槽阵列31中每个槽的顶角朝左布置，左回吸槽阵列22和右回吸槽阵列32中每个槽的顶角朝右布置；所述等腰三角形的顶角与菱形孔的内锐角相等；所述右阀芯3在向右移动的最大位移处时，右进料孔13的外顶点和右承接槽阵列31的外顶点之间轴向距离值hl，与右进料孔13的长对角线距离值h2相等。
[0043]所述左承接槽阵列21、左回吸槽阵列22、右承接槽阵列31以及右回吸槽阵列32中槽的个数均为3?10个。
[0044]其中左进料孔11、左回吸孔12分别与左承接槽阵列21、左回吸槽阵列22连通的情况具体如图2所示，将左阀芯2上的左承接槽阵列21和左回吸槽阵列22所对应的凸肩部分沿圆周方向展开；同时将左进料孔11和与左回吸孔12，分别投影到左承接槽阵列21和左回吸槽阵列22的展开图上。左承接槽阵列21和左回吸槽阵列22中每个三角槽的大小和形状完全一致，但所开的位置不同；由此可实现当左进料孔11与左承接槽阵列21连通时，左回吸孔12与左回吸槽阵列22处于断开状态，结合图1，这避免了左进料口 41输入的液体直接从左回吸口 42经负压装置抽离，反之亦然。本发明旋转式数字阀100的开关频率，等于电机8转速与左承接槽阵列21的三角槽个数的乘积，因此可通过增大电机转速与三角槽个数，使旋转式数字阀100获得更高的开关频率。
[0045]如图3表征的是右阀芯3处于复位状态时，阀套I上所开的右进料孔13和右回吸孔14，与右阀芯3上开设的右承接槽阵列31和右回吸槽阵列32的位置关系。为精确控制占空比和实现复位状态下的回吸要求，右承接槽阵列31的三角槽顶角α I与右进料孔13投影图平行四边形的内锐角α 2相等，左承接槽阵列21的三角槽顶端到左进料孔11的外顶点的轴向距离值hl，与左进料孔11的长对角线h2相等。同时，由于此时右阀芯22处于复位状态，即右极限位置，右进料孔13与右承接槽阵列31不连通，液体不输入，即不发生喷射，机械占空比为0%。与此同时，右回吸孔14位于右回吸槽阵列32的最左端，在左阀芯2旋转状态下右回吸孔14与右回吸槽阵列32处于连通状态，这样即可通过负压装置回吸材料，不会发生滴液现象。
[0046]图4表征的是控制本发明阀芯轴向运动的示意图。旋转式数字阀100的左阀芯2和右阀芯3通过键A连接。结合图1，电机8带动右阀芯3旋转，而右阀芯3又通过键A带动左阀芯2旋转，从而保证左阀芯2和右阀芯3的同步旋转。所以，旋转式数字阀100两出口 101和102的比例输出量取决于左阀芯2和右阀芯3轴向运动位移形成的机械占空比。
[0047]为实现精确的比例输出，所述左阀芯2的左端、右阀芯3的右端及左阀芯2和右阀芯3之间分别形成一控制腔，任一所述控制腔均连接一电磁比例阀，以控制左阀芯2和右阀芯3的轴向移动。控制腔分别为第一控制腔B1、第二控制腔B2和第三控制腔B3，电磁比例阀包括第一电磁比例阀91、第二电磁比例阀92和第三电磁比例阀93，分别控制第一控制腔B1、第二控制腔B2和第三控制腔B3。当第一电磁比例阀91左位工作时，第二电磁比例阀92中位工作、第三电磁比例阀93右位工作；液体进第一控制腔BI推动右阀芯3往左运动，此时由于第二控制腔B2处于封闭状态，且液体压缩性小，所以可通过第二控制腔B2内的液体推动左阀芯2往左运动，从而实现右阀芯3和左阀芯2的同步往左运动。当第二电磁比例阀92左位工作时，第三电磁比例阀93右位工作、第一电磁比例阀92中位工作；液体进第二控制腔B2，第三控制腔B3出液体，由于第一控制腔BI处于封闭状态，此时左阀芯2单独往左运动，右阀芯3保持静止。当第三电磁比例阀93左位工作时，第二电磁比例阀62右位工作、第一电磁比例阀32中位工作；液体进第三控制腔B3，第二控制腔B2回液体，由于第一控制腔BI处于封闭状态，此时左阀芯2单独往右运动，右阀芯3保持静止。
[0048]左阀芯2和右阀芯3轴向移动的运动状态包括下述三种情况:
[0049](I)如图5a，所述左阀芯2和右阀芯3为一整体，同步地往左移动xl，实现等比例的输出。复位时，保持左阀芯2和右阀芯3为一整体，一起往右运动xl ;如图6a，左阀芯2左端通过测试杆62与位移传感器6连接，因此其位置由位移传感器6检测；
[0050](2)如图5b，首先左阀芯2与右阀芯3同步往左运动xl，然后右阀芯3保持静止，左阀芯2单独往左移动x2，实现左供料通道23和右供料通道33的不同比例喷射；复位时，左阀芯2往右运动xl+x2的距离，如图6b，其位置由位移传感器6检测，右阀芯3往右移动xl，其位置由限位开关7检测；
[0051](3)如图5c，首先左阀芯2与右阀芯3同步往左运动xl，然后右阀芯3保持静止，左阀芯2单独往右移动x2，实现左供料通道23和右供料通道33的不同比例输出；复位时，左阀芯2往右运动xl-x2的距离，如图6c，其位置由位移传感器6检测，而右阀芯3往右移动xl，其位置由限位开关7检测。
[0052]所述左阀芯2左端凸肩上开设有环形槽24，同时左阀芯2上开有轴向通孔25，所述左阀芯2和右阀芯3之间的控制腔即第二控制腔B2通过该通孔25和环形槽24连通一所述电磁比例阀即第二电磁比例阀92。
[0053]图7示意性地表示了本发明实施方案的旋转式数字阀7在3D打印喷射系统中的应用。主要参考图7至图9，同时结合图1至图6，随着复合材料的快速发展，快速成型技术为加速新产品的开发、制造技术的提高起到了很大的推动作用，本发明的旋转式数字阀100具有两个输出口 101和102，为两种材料的复合成型提供了一种新的方案，实现快速通断与双阀芯的比例输出，以实现3D打印设备的高频响、复合材料的精确液滴喷射。
[0054]该3D打印设备的喷射系统，包括两供料分支200和两打印喷头300，还包括两负压装置400，还包括如上本发明所述的旋转式数字阀100，所述供料分支200包括材料盒201、加热装置202、泵203、溢流阀204、过滤器205以及单向阀206。所述两供料分支200分别连接所述旋转式数字阀的左进料孔21和右进料孔31，旋转式数字阀100的左回吸孔22及右回吸孔32分别连接一负压装置400，所述旋转式数字阀100的左供料通道23和右供料通道33分别连接一所述打印喷头300。且负压装置400的液面高度低于与其相连通打印喷头内的最低液面高度。
[0055]该喷射系统工作过程中，首先利用加热装置202分别对两种材料进行加热，使其满足喷射条件。当旋转式数字阀100处于左位工作时，其中一种材料经泵一供料分支200后进入旋装式数字阀100，而后从一打印喷头300中喷射出；另一种材料经另一供料分支进入旋转式数字阀100，再从另一打印喷头300中喷射出。当旋转式数字阀100右位工作时，两打印喷头300分别与两负压装置400相通，在负压作用下，两打印喷头300内的液体材料形成微幅回吸状态，避免了重力作用下液体的滴漏现象。由于从打印喷头300喷射出的液体呈离散的液滴状，所以为便于分析，定义“占空比”为液体输出状态与液体未输出状态的比值，该参数与阀芯旋转速度，决定了喷射的速率及频率。
[0056]图8?9表征本发明3D打印设备的喷射系统喷射状态与回吸状态工作原理图。结合图1，当处于喷射状态时，液体由阀体4上的左进料口 41进入，并经与左阀芯2对应的出料口 101与打印喷头300相通，此时左吸料口 42关闭，由此实现一种液体的喷射。与此同时，另一种液体从阀体4上的右进料口 43进入，并经与右阀芯3对应的出料口 102 口与打印喷头300相通，此时右吸料口 43关闭，实现另一种液体的喷射，即完成出料口 101和出料口 102 口同时喷射。当完成一次喷射后，进入回吸状态，此时，阀体4上的左进料口 41和右进料口 43关闭，打印喷头300经左吸料口 42和右吸料口 43后与负压装置400连接，打印喷头300内的液体小幅回吸,使打印喷头300内的液体小幅回吸，以此避免液体滴漏，为下一次喷射做好准备。
[0057]如图9的回吸状态实施例中，负压装置400的液面高度低于与其相连通打印喷头300内的最低液面高度，二者液位差为h可调，由此获得满足不同喷射需求的回吸负压值。
[0058]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是熟悉本【技术领域】的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
【权利要求】
1.一种旋转式数字阀，其特征在于:包括阀套、左阀芯和右阀芯；所述左阀芯和右阀芯能左右轴向移动且同步旋转地安装在阀套内部； 所述阀套上开有左进料孔、右进料孔；所述左阀芯的圆周表面设有周期性分布的左承接槽阵列，且左承接槽阵列连通左供料通道；所述右阀芯的圆周表面设有周期性分布的右承接槽阵列，且右承接槽阵列连通右供料通道； 所述左阀芯沿轴向移动的过程中具有下述两种状态:即所述左承接槽阵列与左进料孔轴向对接而连通的状态，或所述左承接槽阵列与左进料孔轴向错开不连通的状态，且所述左承接槽阵列与左进料孔在轴向的对接位置决定左边供料的大小；所述右阀芯沿轴向移动的过程中也具有下述两种状态:即所述右承接槽阵列与右进料孔轴向对接而连通的状态，或所述右承接槽阵列与右进料孔轴向错开不连通的状态，且所述右承接槽阵列与右进料孔在轴向的对接位置决定右边供料的大小； 当所述左承接槽阵列与左进料孔轴向对接时，所述左阀芯旋转的过程中具有所述左承接槽阵列与左进料孔圆周向对接而连通和错开不连通两个状态交替出现；当所述右承接槽阵列与右进料孔轴向对接时，所述右阀芯旋转的过程中具有所述右承接槽阵列与右进料孔圆周向对接而连通和错开不连通两个状态交替出现； 所述左边供料和右边供料的比例输出量取决于左阀芯和右阀芯轴向运动位移形成的机械占空比；所述旋转式数字阀的开关频率等于左阀芯和右阀芯同步旋转的转速与左承接槽阵列或右承接槽阵列中的槽个数的乘积； 所述左阀芯的左端、右阀芯的右端及左阀芯和右阀芯之间分别形成一控制腔，任一所述控制腔均连接一电磁比例阀以控制左阀芯和右阀芯的轴向移动状态。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式数字阀，其特征在于:所述阀套上还开有左回吸孔及右回吸孔，所述左阀芯的圆周表面还设有周期性分布的左回吸槽阵列，且左回吸槽阵列连通所述左供料通道；所述右阀芯的圆周表面设有周期性分布的右回吸接槽阵列，且右回吸槽阵列连通所述右供料通道； 当所述左承接槽阵列与左进料孔连通时，所述左回吸槽阵列与左回吸孔不连通，当所述右承接槽阵列与右进料孔连通时，右回吸槽阵列与右回吸孔不连通；反之，当所述左承接槽阵列与左进料孔不连通时，所述左回吸槽阵列与左回吸孔连通，当所述右承接槽阵列与右进料孔不连通时，所述右回吸槽阵列与右回吸孔连通。
3.根据权利要求2所述的一种旋转式数字阀，其特征在于:所述左进料孔、左回吸孔、右进料孔、右回吸孔在所述阀套上沿轴向由左至右依次排布，且对应的，所述左承接槽阵列、左回吸槽阵列、右承接槽阵列以及右回吸槽阵列由左至右依次排布； 所述左供料通道位于左承接槽阵列和左回吸槽阵列之间，右供料通道位于右承接槽阵列和右回吸槽阵列之间； 所述左进料孔、右进料孔、左回吸孔及右回吸孔为菱形孔，且菱形孔的两内锐角轴向左右分布；所述左承接槽阵列、左回吸槽阵列、右承接槽阵列以及右回吸槽阵列中的槽为等腰三角形槽，且左承接槽阵列和右承接槽阵列中每个槽的顶角朝左布置，左回吸槽阵列和右回吸槽阵列中每个槽的顶角朝右布置； 所述等腰三角形的顶角与菱形孔的内锐角相等； 所述右阀芯在向右移动的最大位移处时，右进料孔的外顶点和左承接槽阵列的外顶点之间轴向距离值hl，与右进料孔的长对角线距离值h2相等。
4.根据权利要求3所述的一种旋转式数字阀，其特征在于:所述左进料孔、右进料孔、左回吸孔及右回吸孔的大小和形状一致，所述左承接槽阵列、左回吸槽阵列、右承接槽阵列以及右回吸槽阵列的大小和形状一致。
5.根据权利要求3或4所述的一种旋转式数字阀，其特征在于:所述左承接槽阵列、左回吸槽阵列、右承接槽阵列以及右回吸槽阵列中槽的个数均为3?10个。
6.根据权利要求1所述的一种旋转式数字阀，其特征在于:所述左阀芯左端凸肩上开设有环形槽，同时左阀芯上开有轴向通孔，该环形槽和该轴向通孔形成液压流体通道，所述左阀芯和右阀芯之间的控制腔通过该液压流体通道连通所述电磁比例阀。
7.根据权利要求1所述的一种旋转式数字阀，其特征在于:还包括位移传感器以及限位开关；所述位移传感器通过一测试杆连接在左阀芯的左端，以测量左阀芯的轴向移动距离，所述限位开关安装在右阀芯的右向最大位移处。
8.根据权利要求1所述的一种旋转式数字阀，其特征在于:所述右阀芯的左端插设在左阀芯的右端内，且所述右阀芯和左阀芯通过键连接并由电机带动实现同步旋转。
9.一种3D打印设备的喷射系统，包括两供料分支和两打印喷头，其特征在于:还包括如权利要求1至8任一项所述的旋转式数字阀，所述两供料分支分别连接所述旋转式数字阀的左进料孔和右进料孔，所述旋转式数字阀的左供料通道和右供料通道分别连接一所述打印喷头。
10.根据权利要求9所述的一种3D打印设备的喷射系统，其特征在于:还包括两负压装置，所述旋转式数字阀的左回吸孔及右回吸孔分别连接一负压装置，且负压装置的液面高度低于与其相连通打印喷头内的最低液面高度。
【文档编号】B29C67/00GK104389832SQ201410628455
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】陈晖 , 李良光, 吴强斌, 杜恒, 廖永辉 申请人:福建海源自动化机械股份有限公司