一种旋转式数字阀及3D打印设备的喷射系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术的旋转式数字阀，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。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转式数字阀及3D打印设备的喷射系统
本专利技术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。
技术介绍
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。 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。 (I)在高效打印方面:采用阀控式喷射方式(如美国专利技术专利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(如中国专利技术专利200510029726.9)，节省支撑材料的打印过程以提高生产效率。 (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(如中国专利技术专利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。 (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(如中国专利技术专利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(如中国专利技术专利201410010519.8)，多种颜色材料通过相互混合实现彩色打印。 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: 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。 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。 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。
技术实现思路
本专利技术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。 本专利技术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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 本专利技术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，通过使用本专利技术的旋转式数字阀，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。 本专利技术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，还包括如上本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晖，李良光，吴强斌，杜恒，廖永辉，
申请(专利权)人：福建海源自动化机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35