Устройство завихрителя потоков воздуха для охлаждения экструдированных масс

Изобретение относится к области воздушных завихрителей и может быть использовано в качестве воздушного охладителя экструдированных масс и предназначено для создания струй воздушного потока с целью зонированного охлаждения экструдированных масс из экструдеров 3д-принтеров. Устройство состоит из адаптера, служащего для подключения к устройству нагнетания воздуха и соединенного с профилем, направляющим воздушные потоки до форсунок, расположенных на равных расстояниях друг от друга, которые завихряют воздушный поток. Причем воздушный поток из форсунок направляется под равными или близкими к ним углами по отношению к центру экструзии, а векторы движения воздушных потоков представляют собой одноплоскостной гиперболоид. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик изготовляемого изделия за счет увеличения эффективности охлаждения экструдированных термопластичных масс в подвижных экструдерах 3д-принтеров. 4 ил.

 

Изобретение относится к области воздушных завихрителей и может быть использовано в качестве воздушного охладителя экструдированных масс. Предназначено для создания струй воздушного потока с целью зонированного охлаждения экструдированных масс из экструдеров 3д-принтеров.

Охлаждение экструдированной массы является наиболее важной частью процесса 3D-печати методом послойного наплавления материала. Связано это с тем, что нанесение расплавленного термопластичного материала проходит при температурах выше точки кристаллизации (отверждения), а его быстрое стеклование (отверждение) возможно только с использованием устройств дополнительного воздушного охлаждения. Качество воздушного охлаждения влияет на скорость процесса и возможность печати сложных и/или крупномасштабных объектов.

Одним из аналогов является воздушный охладитель с односторонним обдувом [1], который перенаправляет перпендикулярно оси экструзии воздушный поток, нагнетаемый любым известным способом. Подобное решение конструктивно состоит из нагнетателя воздушного потока и направляющей планки или профиля. Изделие устанавливается на экструдер так, что бы поток воздуха был направлен к центральной точке выхода термопластичной массы из фильеры экструдера.

Недостатком такого решения является охлаждение экструдированных масс только с одной стороны, что при 3д-печати создает неравномерное остывание материала с разных сторон экструзии, что особенно критично для терморасширяющихся материалов.

Другим аналогом является охлаждение с использованием по меньшей мере двух направляющих планок или профилей так, что потоки воздуха, поступающие в них по меньшей мере от одного источника нагнетания, направлены к центральной точке выхода термопластичной массы из фильеры экструдера с двух и более сторон [2].

Недостатком такого решения является чрезмерное и непредсказуемое охлаждение фильеры экструдера, как следствие, плохая адгезия между слоями термопластичного полимера из-за переохлаждения. В том числе, при установке обдува с противоположных сторон от центральной точки выхода термопластичной массы из фильеры экструдера появляется проблема взаимного подавления воздушных потоков, что в свою очередь уменьшается эффективность охлаждения, следовательно, снижается качество и скорость 3д-печати.

Известно устройство для внутреннего охлаждения экструдированных термопластичных труб [3]. Данная установка позволяет охлаждать экструдированные массы трубчатой формы, используя направляющие втулки для того, что бы направить охлаждающий агент по касательной к внутренней поверхности термопластической трубы.

Недостатками такого решения являются: большие габариты и высокий вес конструкции, что препятствует его установке на экструдеры 3Д-принтеров; возможность охлаждать только внутреннюю поверхность термопластических труб; сложная конструкция, требующая специальной оснастки для установки изделия на экструдер.

Наиболее близким техническим решением, выбранного в качестве прототипа, является охладитель с кольцевым обдувом, который способен охлаждать детали равным потоком воздуха со всех сторон [4]. Конструкционно такое изделие представляет соосный с экструдером тор с одним сплошным или несколькими отверстиями, направленными на фильеру экструдера. Внутри тора могут содержаться направляющие для деления воздушного потока.

Недостатком прототипа является то, что при малой дистанции от направляющего воздушные потоки отверстия до центральной точки выхода термопластичной массы из фильеры экструдера проявляется чрезмерное и неконтролируемое охлаждение фильеры экструдера, а при увеличении расстояния от точки выхода термопластичной массы из фильеры экструдера наблюдается взаимное подавления воздушного потока. Другим недостатком является то, что интенсивный поток воздуха за короткий период охлаждает нанесенный термопластичный материал около центральной точки выхода термопластичной массы из фильеры экструдера, из-за чего слои не успевают достаточной степени сплавиться друг с другом. Для терморасширяющихся и термопластичных материалов, это существенно снижает качество швов между слоями печати, и, как следствие, ухудшает прочностные характеристики конечного изделия.

Технической проблемой, решаемой предлагаемым изобретением является повышение прочностных характеристик изготовляемого изделия за счет увеличения эффективности охлаждения экструдированных термопластичных масс в подвижных экструдерах 3д-принтеров.

Новым является то, что две или более форсунок направляют воздушные массы струей с равным или близким к этому смещением от центра экструдирования, создавая «вихрь» в том числе в виде однополосного гиперболоида с минимальной зоной охлаждения в центральной зоне экструзии, что проводит к более длительному спеканию между слоями, и максимальной возможной зоной охлаждения на расстоянии от центральной точки выхода термопластичной массы из фильеры экструдера, что после смещения экструдера приводит к охлаждению экструдированной ранее массы термопластичных материалов и их равномерному отверждению со всех сторон, не зависимо от вектора движения экструдера 3д-принтера.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг. 1. Продольный разрез устройства завихрителя потоков воздуха для охлаждения экструдированных масс с указанием схематичного внутреннего направления потоков нагнетаемого воздуха.

Фиг. 2. Вид справа устройства завихрителя потоков воздуха для охлаждения экструдированных масс и направления завихрения внешнего воздушного потока, выходящего из форсунок.

Фиг. 3. Вид с правого нижнего угла устройства завихрителя потоков воздуха для охлаждения экструдированных масс и направления завихрения внешнего воздушного потока, выходящего из форсунок.

Фиг. 4. Вид сверху устройства завихрителя потоков воздуха для охлаждения экструдированных масс и направления завихрения внешнего воздушного потока, выходящего из форсунок.

Устройство состоит из: переходника 1 свободной формы, в который нагнетается воздух любым известным способом и перенаправляется далее; профиль 2 в который поступает воздух из переходника и направляется до форсунок 3, которые распределяют, направляют и завихряют воздушный поток, направление воздушных потоков 4 внутри устройства указано стрелками, 5 - зона низкой интенсивности обдува около центра экструзии;

Устройство работает следующим образом: в переходник (1) нагнетается воздушный поток любым известным способом. Воздушный поток направляется в профиль(2), который является полой конструкцией замкнутого контура для доставки до форсунок (3) и распределения по ним. Воздух из форсунок направляется под равными или близкими к ним углами по отношению к центру экструзии в виде одноплоскостного гиперболоида. Такое распределение позволяет создать зону низкой интенсивности обдува около центра экструзии (5), сформированный таким образом воздушный вихрь обеспечивает низкую степень охлаждения в центре экструзии и высокую скоростью охлаждения на расстоянии от центра экструзии.

Источники информации

1. В новой версии 3D-принтера Faberant (1.85) будет устанавливаться более мощный обдув сопла // Faberant.ru / URL: https://faberant.ru/news/V-novoj-versii-3D-printera-Faberant-l-85-budet-ustanavlivatsya-bolee-moshhnyj-obduv-sopla, дата обращения: 20.03.2020.

2. Dual Blower/Radial Fan Duct Mount (Tevo Tarantula) // Thingiverse URL: https://www.thingiverse.com/thing:1850163 дата обращения: 20.03.2020.

3. Патент RU №2410240 C2 МПК B29C 47/88 Дата приоритета 13.06.2006.

4. Cooler for Wanhao Duplicator i3 stock fan // Thingiverse URL: https://www.thingiverse.com/thing:1062250 дата обращения: 20.03.2020.

Устройство завихрителя потоков воздуха для охлаждения экструдированных масс, состоящее из адаптера, служащего для подключения к устройству нагнетания воздуха и соединенного с профилем, направляющим воздушные потоки до форсунок, расположенных на равных расстояниях друг от друга, которые завихряют воздушный поток, причем воздушный поток из форсунок направляется под равными или близкими к ним углами по отношению к центру экструзии, а векторы движения воздушных потоков представляют собой одноплоскостной гиперболоид.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к покрытому изделию. Техническим результатом является визуальное скрытие низкопрофильных элементов поверхности и придание оптических свойств высокопрофильным элементам поверхности.

Изобретение относится к устройству для формования полимерной детали по меньшей мере с одной полостью, которое может быть применено в устройствах для изготовления полимерных деталей посредством пултрузии или экструзии, а также к способу его изготовления. Устройство (100) содержит: корпус (110), который предназначен для использования в устройстве для изготовления полимерных деталей из первого материала и который выполнен таким образом, что при применении в устройстве для изготовления полимерных деталей первый материал посредством направления с обтеканием корпуса (110) приводится в форму, которая имеет по меньшей мере одну полость, которая является сквозной в направлении направления с обтеканием.

Настоящее изобретение относится к области трехмерной печати, в частности к композиции для трехмерной печати. Указанная композиция включает первый компонент, содержащий первое соединение, имеющее по меньшей мере две первые функциональные группы, и второй компонент, содержащий второе соединение, имеющее по меньшей мере две вторые функциональные группы, где вторая функциональная группа может вступать в реакцию с первой функциональной группой.

Группа изобретений относится к планетарному смесительному устройству, применяемому в производстве эластомерного компаунда для изготовления шин. Планетарное смесительное устройство (1) содержит центральный шпиндель (2), первую (5) и вторую (6) смесительные секции, расположенные последовательно и содержащие соответствующую внутреннюю камеру и соответствующее множество планетарных шпинделей, расположенных вокруг центрального шпинделя (2) и находящихся в зацеплении с ним.

Изобретение относится к порошковым трехмерным принтерам послойной печати, содержащим выравнивающее устройство, которое содержит встречно вращающийся валик со сложной поверхностью контакта с порошком. Принтер содержит печатную камеру, выполненную с возможностью размещения порошковой постели, выравнивающее устройство, содержащее встречно вращающийся валик, имеющий ось вращения, причем указанный встречно вращающийся валик имеет сложную поверхность для контакта с порошком, проходящую вдоль оси вращения, и выполнен с возможностью приложения силы сдвига к поверхности нанесенного порошка в порошковой постели, и каретку, выполненную с возможностью перемещения выравнивающего устройства поперек печатной камеры.

Изобретение относится к экструзионной системе и способу экструзии экструдата, армированного кордами, в частности, для компонентов шины. Экструзионная система содержит экструзионную головку с проточными каналами для приема экструдируемого материала из экструдера, матрицу для приема экструдируемого материала из проточных каналов и направляющую для кордов для направления кордов рядом друг с другом в плоскости кордов в матрицу.

Изобретение относится к способу и устройству для измерения трубчатого профиля, выходящего из экструзионного устройства. Способ осуществляют путем измерения трубчатого профиля (16, 116, 216), выходящего из экструзионного устройства (10, 110, 210).

Изобретение относится к трехмерной печати. Головка 3D-принтера содержит камеру для приема через впуск жидкого или твердого материала для печати.

Группа изобретений включает: усиленный углеродными нанотрубками полимер, изделие, способ получения усиленного углеродными нанотрубками полимера, способ получения изделия из усиленного углеродными нанотрубками полимера и усиленное углеродными нанотрубками полимерное изделие. Усиленный углеродными нанотрубками полимер содержит термопластический полимер и множество листочков из углеродных нанотрубок, смешанных с указанным полимером.

Изобретение относится к области аддитивного производства и может быть применено в процессе изготовления физических пространственных изделий, где в качестве механизма связи используется термическая реакция связывания, а в качестве материала используется электропроводящее сырье. Способ трехмерной печати изделий из электропроводящего сырья включает операции подачи в область формирования изделия электропроводящего сырья и воздействия на него энергией от внешнего источника энергии, при этом снижают величину работы выхода электронов области формирования изделия путем доставки к области формирования изделия вещества с низким потенциалом ионизации в концентрации, обеспечивающей заданную долю покрытия веществом поверхности области формирования изделия, соответствующей заданному значению работы выхода электронов поверхности области формирования изделия и подвода к области формирования изделия элемента - анода, соединенного через источник тока с областью формирования изделия проводником, а с анода перенаправляют их через источник напряжения в область формирования изделия, удельную плотность теплового потока, подводимого от внешнего источника энергии, и подачу электропроводящего сырья в область формирования изделия регулируют на основе показаний напряжения и силы тока между анодом и катодом, при этом удельную термоэмиссионное охлаждение регулируют путем изменения напряжения на аноде, анализируя токовые характеристики цепи между анодом и областью формирования изделия, анод снабжен системой отвода тепла.

Группа изобретений относится к области формирования методами 3D-печати в форме трехмерной (3D) сотовой структуры сложной геометрии с отрицательным коэффициентом Пуассона, которая может быть использована в областях различного применения, в том числе областях спорта и медицины, в качестве элементов средств индивидуальной защиты, а также в имплантологии и ортопедии. Описаны способы получения трехмерного ауксетика с сотовой структурой (варианты), включающие построение элементарной ячейки размера 20×20×10 мм с расположением бокового ребра к горизонтальному ребру под углом в 60 градусов на основе различных материалов: эластомера термопластичного полиуретана (ТПУ) или на основе AlSi11Cu. Элементарная ячейка создается при помощи твердотельного моделирования в системах автоматизированного проектирования. Формирование трехмерного ауксетика на основе эластомера термопластичного полиуретана осуществляют путем 3D-печати методом послойного наплавления нити с толщиной слоя 300 мкм при скорости печати 15 мм/с, при температуре экструзии 225°С. Формирование трехмерного ауксетика на основе AlSi11Cu осуществляют путем 3D-печати методом селективного лазерного сплавления с толщиной слоя 30 мкм, со скоростью сканирования 1650 мм/с при мощности лазера 370 Вт. Технический результат изобретения заключается в создании сотовой конструкции с отрицательным коэффициентом Пуассона, отличающейся сложной трехмерной геометрией, обладающей периодичной структурой, возможностью изготовления методами 3D-печати из различного рода материалов, включая полимеры и металлические сплавы, также способностью поглощать (демпфировать) и равномерно распределять механическую энергию по всему объему конструкции за счет ауксетического эффекта (всестороннего сжатия). Используемое значение расположения бокового ребра к горизонтальному ребру создает оптимальное соотношение коэффициент Пуассона/механические свойства. 2 н.п. ф-лы, 11 ил., 2 пр.
Наверх