液体精密计量装置及3DP打印设备的制作方法

本发明涉及计量器具技术领域，特别是涉及一种液体精密计量装置及3dp打印设备。

背景技术：

3dp（three-dimensionalprinting，粉末材料成形技术）作为3d打印技术的一种，其原理是通过喷头将粘接剂（如树脂、硅胶）按照零件的截面“印刷”在材料粉末上面。粘结剂是3dp打印技术中必不可少的一种材料，而由于这些粘结剂有很多带有强腐蚀性、强酸性，在实际打印过程中会对设备、计量器具造成严重腐蚀，影响打印过程。另外，3dp打印工艺对粉末与粘结剂的配比要求非常严格，精确度要求很高，配比的精度直接决定了产品的固化时间、强度等参数，一般粘结剂的占比很小，通常加入量仅在几十克左右，在固液进行混合时，需要精确计量粘结剂的加入量。然而强腐蚀性、小剂量液体对现有技术的计量装置来说难以实现精确计量的。具体地，现有技术的计量装置通常是采用流量计、浮子式液位计、超声波液位计等手段进行液体的测量，以上方法对大流量的中性液体进行精准计量是可取的，但对于小容积的液体的计量，尤其是具有腐蚀性液体的计量存在一些不可控的因素，难以得到实际应用。例如，流量计一般来说都有测量盲区，在流量很小时无法识别，因此会造成测量误差，并且，带有强腐蚀性的液体会对流量计等装置的测量电极造成损坏，因此会严重影响最终测量结果。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术中的计量装置，对于小容积的液体及腐蚀性液体的计量存在测量误差，测量部分与液体接触时容易造成腐蚀、计量装置成本高昂的问题，提供一种适用于小容积、腐蚀性液体精准计量以提高设备运行稳定性，同时还能够降低设备成本的液体精密计量装置及3dp打印设备。

一种液体精密计量装置包括：注射机构、储存罐、换向阀以及搅拌器；所述注射机构包括注射器、活塞、活塞连杆、丝杆以及驱动件，所述活塞及所述活塞连杆均活动容置于所述注射器的内腔内，所述活塞连杆的一端连接所述活塞，所述丝杆连接于所述活塞连杆的另一端，所述驱动件驱动连接所述丝杆；所述储存罐具有进液口与出液管，所述进液口用于输送待计量液体，所述换向阀连通所述出液管与所述注射器，所述搅拌器连通所述换向阀。

在其中一个实施例中，所述的液体精密计量装置还包括缓存罐，所述缓存罐的进液口连通所述储存罐，所述缓存罐的出液口与所述注射器的进液口连通。

在其中一个实施例中，所述储存罐与所述缓存罐之间的连接管上设置有液料泵。

在其中一个实施例中，所述液料泵为真空隔膜泵。

在其中一个实施例中，所述缓存罐安装有液位检测传感器，所述液位检测传感器与所述液料泵联锁。

在其中一个实施例中，所述储存罐设置有所述液位检测传感器。

在其中一个实施例中，所述储存罐的顶部与所述缓存罐的顶部均安装有排气件。

在其中一个实施例中，所述换向阀包括多通道阀或三通换向阀。

在其中一个实施例中，所述驱动件包括步进电机、伺服电机、气动伺服机以及液压装置中的任意一种。

一种3dp打印设备，包括液体精密计量装置。

上述包括液体精密计量装置的3dp打印设备，通过设置包括注射器、活塞、活塞连杆、丝杆以及驱动件所述注射机构，驱动件的角运动转换为丝杆的直线运动，并带动活塞连杆驱动活塞沿注射器的内腔移动，继而使得注射器的进给量可以通过控制驱动件的脉冲数，从而实现对注射器内腔的液体流量的精确控制；并通过设置连通搅拌器与注射器的换向阀，实现将连通储存罐内的液体通过注射机构精准地输送至搅拌器以供应3dp打印设备使用。

附图说明

图1为一实施例的液体精密计量装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一实施例中，一种液体精密计量装置，所述的液体精密计量装置包括：注射机构、储存罐、换向阀以及搅拌器；所述注射机构包括注射器、活塞、活塞连杆、丝杆以及驱动件，所述活塞及所述活塞连杆均活动容置于所述注射器的内腔内，所述活塞连杆的一端连接所述活塞，所述丝杆连接于所述活塞连杆的另一端，所述驱动件驱动连接所述丝杆；所述储存罐具有进液口与出液管，所述进液口用于输送待计量液体，所述换向阀连通所述出液管与所述注射器，所述搅拌器连通所述换向阀。

在一实施例中，一种3dp打印设备，包括液体精密计量装置，所述的液体精密计量装置包括：注射机构、储存罐、换向阀以及搅拌器；所述注射机构包括注射器、活塞、活塞连杆、丝杆以及驱动件，所述活塞及所述活塞连杆均活动容置于所述注射器的内腔内，所述活塞连杆的一端连接所述活塞，所述丝杆连接于所述活塞连杆的另一端，所述驱动件驱动连接所述丝杆；所述储存罐具有进液口与出液管，所述进液口用于输送待计量液体，所述换向阀连通所述出液管与所述注射器，所述搅拌器连通所述换向阀。

上述包括液体精密计量装置的3dp打印设备，通过设置包括注射器、活塞、活塞连杆、丝杆以及驱动件所述注射机构，驱动件的角运动转换为丝杆的直线运动，并带动活塞连杆驱动活塞沿注射器的内腔移动，继而使得注射器的进给量可以通过控制驱动件的脉冲数，从而实现对注射器内腔的液体流量的精确控制；并通过设置连通搅拌器与注射器的换向阀，实现将连通储存罐内的液体通过注射机构精准地输送至搅拌器以供应3dp打印设备使用。

下面结合具体实施例对所述3dp打印设备的液体精密计量装置进行说明，以进一步理解所述液体精密计量装置的发明构思。在一实施例中，请参阅图1，一种液体精密计量装置10，包括：注射机构100、储存罐200、换向阀300以及搅拌器400，所述换向阀300连通所述注射机构100、所述储存罐200以及所述搅拌器400。所述注射机构100用于精准控制计量液体的流量，所述搅拌器400用于接收经所述注射机构100精准计量的液体，所述储存罐200用于存放由外接容器输入的待测液体。通过所述注射机构100对连通所述储存罐200内的液体进行计量，以实现将精准计量后的液体经过所述换向阀300排放至所述搅拌器400，以备3dp打印设备使用。

请继续参阅图1，所述注射机构100包括注射器110、活塞120、活塞连杆130、丝杆140以及驱动件150，所述活塞120及所述活塞连杆130均活动容置于所述注射器110的内腔内，所述活塞连杆130的一端连接所述活塞120，所述丝杆140连接于所述活塞连杆130的另一端，所述驱动件150驱动连接所述丝杆140。在其中一实施例中，所述驱动件150包括步进电机、伺服电机、气动伺服机以及液压装置中的任意一种。即，所述驱动件150可以是任何一种类型的驱动机构，包括采用机电、气动以及液压驱动方式中任意一种。具体地，所述注射器110为具有规则截面的容器，例如：所述注射器110的横截面为圆形。所述活塞120可以在所述注射器110的内腔自由运动，且密封性良好。其中，所述活塞120的运动由所述驱动件150进行控制，例如，通过步进电机的控制器产生的脉冲数量、频率以及方向，来控制所述储存罐200内液体注射量、进给速度以及运动方向。

具体地，关于所述注射机构100实现精准控制所述储存罐200内的液体计量的实现原理是注射量与控制步进电机的脉冲数成正比关系，依此可以通过控制步进电机的脉冲数来实现对液体流量的精确控制。通常来说，步进电机的步距角经过细分后，单个脉冲对应电机旋转角度的精确很高，驱动丝杆可以达到微米级的进给量，因此可以实现液体小流量的精确计量。具体地，步进电机转动（角位移）带动所述丝杆140旋转，将电机的角位移转换成直线位移，驱动所述活塞120做直线运动（直线位移）。而所述注射器110的注射量的精度取决于所述活塞120运动的定位精度，所述活塞120的行程由步进电机旋转的圈数决定，步进电机是通过控制器产生的驱动脉冲数量来控制其转动相应的圈数，即步进电机每接收到一个脉冲，则会相应转动一定角度。其中，需要说明的是，步进电机的步距角的细分的含义是：细分数越大，电机接收一个脉冲转动的角度就越小，即控制精度越高。经过细分后，活塞的行程定位越精确，对应的计量越准确。

请继续参阅图1，所述储存罐200具有进液口210与出液管220，所述进液口210用于输送待计量液体，所述换向阀300连通所述出液管220与所述注射器110，所述搅拌器400连通所述换向阀300。即，在所述注射器110出口安装所述换向阀300，其中所述换向阀300可以控制液体的流向（进液或排液）。在其中一实施例中，所述换向阀300包括多通道阀或三通换向阀。即多通道阀可以替代三通换向阀，以此实现多通道计量。其中，常用的多通道阀有：t型阀、y型阀、4通道阀、8通道阀等。具体地在实际计量过程中，当用外力拉动所述活塞连杆130，同时所述换向阀300切换到进液方向，所述储存罐200中的液体被吸入所述注射器110的内腔内；当用外力推动所述活塞连杆130，同时所述换向阀300切换到排液方向，所述注射器110内的液体被排出至所述搅拌器400。也就是说，液料的吸进和排出是通过所述换向阀300实现流向切换的，此处也可以在进液口和出液口安装单向阀来实现液路的切换，其作用相同。液料经所述换向阀300排出后流进所述搅拌器150，所述搅拌器150具有搅拌电机，在搅拌电机的转动下与固体粉末混合，实现了固液的精确配比。

根据上述实施例，所述液体精密计量装置10的计量过程分为两步，第一步为加液阶段：系统接收到指令后，程序控制所述驱动件150（例如：步进电机正转），所述活塞120通过所述活塞连杆130、与所述丝杆140连接，电机正转时，将所述活塞120拉出，液料在负压作用下被吸进所述注射器110内，当所述活塞120运动到设定位置时，所述驱动件150（例如：步进电机停止工作）停止工作，所述注射器110的内腔注满液料，加液结束；第二步为排液阶段：所述驱动件150（例如：步进电机反转）将所述活塞推出，液体被排出所述注射器110，当注射量达到加入量设定值时，所述驱动件150（例如：步进电机停止工作）停止工作，排液结束。

上述包括液体精密计量装置的3dp打印设备，通过设置包括注射器110、活塞120、活塞连杆130、丝杆140以及驱动件150所述注射机构，驱动件150的角运动转换为丝杆140的直线运动，并带动活塞连杆130驱动活塞120沿注射器110的内腔移动，继而使得注射器110的进给量可以通过控制驱动件150的脉冲数，从而实现对注射器110内腔的液体流量的精确控制；并通过设置连通搅拌器400与注射器110的换向阀300，实现将连通储存罐200内的液体通过注射机构100精准地输送至搅拌器400以供应3dp打印设备使用。

为了防止所述注射器110在抽吸液料时混入空气，在其中一实施例中，所述的液体精密计量装置还包括缓存罐500，所述缓存罐500的进液口连通所述储存罐200，所述缓存罐500的出液口与所述注射器110的进液口连通。在其中一实施例中，所述缓存罐500的安装高度大于所述换向阀300的安装高度。这样，在重力作用下所述缓存罐中的液料将管路填充密封，保证了所述注射器110抽吸液料时气体不会进入到所述注射器110的内腔而引起误差。即在所述注射器110的进液口的前端增加了所述缓存罐500，保证了所述注射器110的进液口处被液体密封，起到隔绝空气的作用，有效保证了所述注射器110不会因吸入空气而产生误差。

为了当缓存罐中液位到达下限时快速对其进行补充液料，在其中一实施例中，所述储存罐200与所述缓存罐500之间的连接管上设置有液料泵600。在其中一实施例中，所述液料泵600为真空隔膜泵。即，所述储存罐200内的液体经所述真空隔膜泵转存到所述缓存罐500中。进一步地，所述缓存罐500安装有液位检测传感器700，所述液位检测传感器700与所述液料泵600联锁。这样，通过在所述缓存罐500安装检测液位的传感器，传感器信号与所述液料泵600进行联锁，当所述缓存罐500中液位到达下限时，所述液料泵600自动启动对其补充液料，当所述缓存罐500的液位到达上限时，所述液料泵600停止工作，使所述缓存罐500当中始终充满液料。

为了便于及时对所诉储存罐进行液位补充，在其中一实施例中，所述储存罐200设置有所述液位检测传感器700。例如，所述液位检测传感器700分为高、中、低液位传感器。这样可实现即时检测所述储存罐200中的液位，当液位到达下限时系统报警或自动补充液料。

为了保证所述储存罐200与所述缓存罐500内外压力平衡，在其中一实施例中，所述储存罐200的顶部与所述缓存罐500的顶部均安装有排气件800。例如，所述排气件800为排气阀。这样，通过在所述储存罐200的顶部与所述缓存罐500的顶部安装所述排气件，可实现在罐体内液位发生变化时及时将气体排出或吸进，保证罐体内外压力平衡，使液体可以自由流出。

需要说明的是，应用于3dp打印设备的液体精密计量装置，能够实现强腐蚀性液体精确定量控制的功能。其除了主体介质和粘结剂外，打印过程当中加入的保湿剂、快干剂、润滑剂、促凝剂、增流剂、ph调节剂及其他添加剂(如染料、消泡剂)等，这些材料也都可以通过所述液体精密计量装置进行精密计量，即上述任一实施例中的液体精密计量装置可以计量以上所有的液体材料。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。