CN115339103A - 一种气溶胶打印喷头和具有打印流体材料循环功能的打印系统 - Google Patents
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Abstract
为解决现有通过设置活动挡板防止喷头内残留的气溶胶释放滴落至基材上而使得基材表面打印图形受到污染的方案,其存在整体打印设备体积大、配件繁杂,且存在小概率遮挡失效的情况,因此,而提供了一种气溶胶喷头,改进之处在于:利用伯努利原理,在所述气溶胶输送管路上,位于喷头上外壳前端的管段处设置高速气流管路,该高速气流管路用于通入高速压缩气流使其上方压强减小形成压差,其一端为高速压缩气流入口,另一端用于与气溶胶回收装置相连或者直接与大气相连通。
Description
技术领域
本发明涉及快速成型制造技术领域,涉及一种打印喷头和具有打印流体材料循环功能的打印系统。
背景技术
气溶胶打印技术是近年来新兴的增材制造技术手段,其原理是利用压缩空气冲击或压电超声振动,将打印流体材料冲击振动产生纳米级微小气溶胶,再通过气压将微小气溶胶喷射至基材表面沉积成型,实现纳米级厚度和微米级特征打印成型。
目前气溶胶打印技术存在以下缺点:
一般从打印喷头喷射出的气溶胶形状为锥形雾状,喷射落点为圆形,直径大小受打印高度影响,且易发难收,当停止触发时,喷头内气溶胶释放滴落等问题。
申请号为200810082259.X的专利文献中公开了一种连续型的喷墨记录装置,即从喷嘴喷出墨来进行打印,并在不进行打印时回收所喷出的墨。为了实现墨的回收,该方案在打印头内设置沟槽以收集不参与打印的墨粒子,并设置有过滤器、回收电磁阀和回收泵沟槽的墨回收流路,以从打印头内的沟槽中将残留在喷嘴内的墨吸取到墨容器中,实现墨的回收。由于该方案是采用泵直接将液室中的墨吸引至溶墨器,仅适用于无挥发无扩散的流体材料,回收局限性较大。对于气溶胶的回抽,若直接使用泵从喷头中回收存在以下三个问题:其一,气溶胶颗粒是无规则的悬浮在空气中的,会伴随负压吸引进入真空泵无法实现气溶胶有效回收;其二,若打印材料为腐蚀性或带电打印流体材料会使泵体发生侵蚀,存在安全隐患;其三,若直接用泵将气溶胶分子吸引至集墨瓶中,会破坏集墨瓶中打印流体材料压力平衡,对气溶胶的形成过程产生负面影响。因此,该方案无法应用于对喷头中残留的气溶胶的回收。
申请号为US20090114151 A1的专利文献中公开了一种用于无掩模中尺度材料沉积的设备和方法,在喷头出口处设置一个由计算机控制运动的活动挡板,打印期间,活动挡板从喷头出口与基材之间切出,不会影响正常打印;停止打印后,活动挡板切入喷头出口与基材之间,使得喷头内残留的打印材料滴落至活动挡板上,避免其直接落至基材表面而污染打印图形,但该方案导致整体打印设备体积较大,配件繁杂,且存在小概率遮挡失效的情况,对打印连续性与稳定性皆会造成不利影响。另外,在纳米颗粒材料打印过程中,长时间静置会导致材料团聚沉降,影响打印精度与稳定性,在使用纳米金属打印时,尤为突出。
发明内容
本发明解决的问题之一是:现有通过设置活动挡板防止喷头内残留的气溶胶释放滴落至基材上而使得基材表面打印图形受到污染的方案,其存在整体打印设备体积大、配件繁杂,且存在小概率遮挡失效的情况,因此,而提供了一种气溶胶喷头。
本发明进一步解决的问题之二是:现有的气溶胶打印设备,在纳米颗粒材料打印过程中,长时间静置会导致材料团聚沉降,影响打印精度与稳定性的技术问题,因此,而提供了一种具有打印流体材料循环功能的打印系统。
本发明的技术方案是:
一种气溶胶打印喷头,包括沿打印时气溶胶的流向依次设置喷头上外壳、喷头下外壳和喷嘴,设置在所述喷头上外壳侧壁的鞘气入口,设置在所述喷头上外壳与喷头下外壳所形成空腔内的聚焦组件,以及贯穿所述喷头上外壳、聚焦组件和喷头下外壳的气溶胶输送管路;
所述聚焦组件中部设有气室和鞘气通道,用于将从所述鞘气入口引入的鞘气输送至所述喷嘴处以包裹到达喷嘴处的气溶胶,使其聚焦为气溶胶束流后从所述喷嘴喷出;
其特殊之处在于:
在所述气溶胶输送管路上,位于所述喷头上外壳前端的管段处设置高速气流管路,该高速气流管路用于通入高速压缩气流使其上方压强减小形成压差,其一端为高速压缩气流入口,另一端用于与气溶胶回收装置相连或者直接与大气相连通。
进一步地,还包括过滤器;所述过滤器设置在所述气溶胶输送管路上,且位于所述高速气流管路前端。
进一步地,所述聚焦组件包括上聚焦件和下聚焦件;上聚焦件的内壁与下聚焦件的上端之间形成内气室,上聚焦件、喷头上外壳与下聚焦件之间形成外气室;上聚焦件的侧壁上均匀开设有多个气室孔,每个气室孔内均安装有压力平衡装置;所述喷头上外壳、上聚焦件、下聚焦件和喷头下外壳中部沿轴向方向具有用于所述气溶胶输送管路穿过的通孔;所述气溶胶输送管路外壁与下聚焦件的中部通孔内壁之间形成所述鞘气通道。
进一步地,所述上聚焦件中部通孔的内壁与气溶胶输送管路的外壁之间安装有密封橡胶圈。
一种具有打印流体材料循环功能的打印系统,包括依次连接的集墨器、雾化器、过程截断装置和喷头;其特殊之处在于:所述喷头采用上述的气溶胶打印喷头;所述喷头的气溶胶输送管路的入口与所述过程截断装置的出口连接。
进一步地,还包括设置在所述雾化器和喷头之间的气溶胶回收装置;所述气溶胶回收装置的入口与所述喷头的高速气流管路的一端相连,出口与所述雾化器的腔体相连,用于对回抽的气溶胶进行回收,并对来自所述高速气流管路的高速气流进行快速释放,保证其流速。
进一步地,所述气溶胶回收装置包括沿气溶胶回收流路依次设置的气溶胶回收管、气溶胶回收箱、第一打印流体材料回收管、泵和第二打印流体材料回收管;气溶胶回收管的一端与所述喷头上的高速气流通路的一端相连,另一端伸入气溶胶回收箱中;在气溶胶回收箱的上部设置有回收压力平衡装置,用于将高压的高速气流排出;第一打印流体材料回收管的一端设置在气溶胶回收箱的下部,另一端与雾化器的腔体连通,当回收的气溶胶在气溶胶回收箱内凝结成打印流体材料时,通过所述泵将打印流体材料从气溶胶回收箱中收集至所述雾化器中。
进一步地,在第二打印流体材料回收管上设置有打印流体材料过滤器,用于过滤打印流体材料中的杂质。
进一步地,所述集墨器集墨瓶、收墨管和溢流阀;收墨管的一端伸入集墨瓶内与其连通,另一端与所述溢流阀的泄压管道连接,溢流阀的泄压管道的进气口通过连接管与雾化器的腔体连通;所述集墨瓶、收墨管和溢流阀三者同时构成一个截断泄压装置。
进一步地,所述过程截断装置包括电磁阀和喷头输气管;电磁阀为分布直动式二位三通电磁阀,其两个进气孔分别与所述雾化器的输气管和回气管相连接,出气口与喷头输气管的一端相连;喷头输气管的另一端与所述喷头相连。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明利用伯努利原理,在打印喷头上靠近气溶胶入口处设置用于高速压缩气流通过的高速气流管路,打印停止后,向该高速气流管路中通入高速压缩气流产生负压,该负压可将喷头内残留的气溶胶回抽,回抽的气溶胶经气溶胶输送管路进入高速气流管路中,进而进入气溶胶回收管喷射至气溶胶回收箱中,最后在气溶胶回收箱中凝结成打印流体材料,最后回收至雾化器中,这样一方面可以避免残留在喷头内的气溶胶滴落至基材表面污染打印图形,另一方面还能实现打印材料回收再利用,降低打印材料损耗,降低打印成本,提高气溶胶的利用率。
2.本发明在解决喷头内残留的气溶胶滴落至基材表面污染打印图形这一技术问题时,仅在打印喷头气溶胶入口处设置用于高速压缩气流通过的高速气流管路,向其中通入高速压缩气流形成负压即可实现喷头内残留气溶胶的回抽,相较于申请号为US20090114151 A1的专利文献中公开的技术方案,由于无需增设活动挡板及其控制驱动机构,因而本发明的设备结构更简单,设备体积更小;相较于申请号为200810082259.X的专利文献中公开的技术方案,无需配备专门的吸收泵,并且不需要在喷头内设置沟槽结构,改进成本更低。
3.本发明的具有回抽功能的气溶胶打印喷头具备普适性,不但可用于气溶胶打印系统,还可以用于喷漆喷头、单管压电打印头等微液滴喷射装置,可以直接对其打印喷头进行替换,在不改变现有打印系统其他部件的情况下,以较小的成本使打印系统具备打印流体材料回抽功能。
4.本发明没有多余的机械零件,减少了出错的可能性,稳定性更好;由于本发明是利用高速压缩气流形成的负压对气溶胶进行回收,通过电控使其和截断装置同步控制,打印连续性和可靠性更好。
5.本发明的打印系统通过特殊设计的打印喷头、气溶胶回收装置、过程截断装置以及泄压回收装置的相互配合使用,能够实现打印流体材料循环功能,通过定期进行打印流体材料循环可以有效避免长时间静置导致的打印流体材料团聚沉降,因此可以提高打印精度和稳定性。
6.本发明摒弃冗余机械结构,根据打印喷头运动速度及喷涂工件的需求,通过电磁阀实现快速气溶胶打印与截断响应,实现打印材料精准可控,避免过喷、漏喷等缺陷产生。
7.本发明在喷头的内气室与外气室之间的气流通道区域增加多个蜂窝状压力平衡装置,降低气压单向冲击力,使得内气室内压力更为均匀,从而保证鞘气流速均匀性,有效减少气溶胶因气流冲击导致的飞溅,提高打印图像形貌精度。
8.本发明在喷头输气管上设置了精密过滤器,能够减少气溶胶粒径的分散度,将气溶胶气流中的大颗粒粒子滤去,留下粒径较小的粒子,提高打印精度。
附图说明
图1是本发明气溶胶喷射打印装置的结构示意图。
图2是本发明气溶胶喷射打印装置中截断泄压装置的结构示意图。
图3是本发明气溶胶喷射打印装置中雾化器的结构示意图。
图4是本发明气溶胶喷射打印装置中过程截断装置的结构示意图。
图5是本发明气溶胶喷射打印装置中喷头的结构示意图。
图6是本发明气溶胶喷射打印装置中气溶胶回收装置的结构示意图。
图7是本发明气溶胶喷射打印装置中回收利用装置的结构示意图。
附图标记:
1-集墨器;
11-集墨瓶;12-收墨管;13-溢流阀;131-泄压管道;14-连接管;
2-雾化器;
21-射流口;22-左壳体;23-导流块;24-固定块;25-右壳体;26-输气管;27-回气管;28-三通吸墨管;281-气溶胶喷出口;282-打印流体材料吸收口;29-螺栓;
3-过程截断装置;
31-电磁阀;32-喷头输气管;
4-喷头;
41-碟形精密过滤器;42-高速气流通道;43-喷头上外壳;44-鞘气入口;45-上聚焦件;46-密封圈;47-下聚焦件;48-喷头下外壳;49-螺栓;410-鞘气通道,411-喷嘴;412-气溶胶输送管路;413-气室孔;414-压力平衡装置;415-外气室;416-内气室;
5-气溶胶回收装置;
51-气溶胶回收管;52-气溶胶回收箱;53-回收压力平衡装置;54-第一打印流体材料回收管;55-泵;56-打印流体材料过滤器;57-第二打印流体材料回收管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示,本发明所提供的具备打印流体材料循环功能的打印系统,包括依次连接的集墨器1、雾化器2、过程截断装置3和喷头4,在喷头4与雾化器2之间设置有气溶胶回收装置5。
如图2所示,集墨器1包括集墨瓶11、收墨管12和溢流阀13;收墨管12的一端伸入集墨瓶11内并与其连通,收墨管12的另一端与溢流阀13的泄压管道131连接,溢流阀13的泄压管道131的进气口通过连接管14与雾化器2的腔体连通;集墨瓶11、收墨管12和溢流阀13三者同时也构成了一个截断泄压装置。当雾化器2腔体内部的压力小于泄压阀13的设定压力时,泄压阀13为关闭状态,泄压管道131与收墨管12不连通;当雾化器2腔体内部的压力升高到泄压阀设定压力时,溢流阀13开启使得泄压管道131与收墨管12连通,雾化器2腔体内的一部分气体进入先泄压管道131中,随后经过收墨管12进入集墨瓶11中,气体中携带的少量打印流体材料与集墨瓶11瓶底发生碰撞留在集墨瓶11中,完成对打印系统的泄压和对打印流体材料的回收。
如图3所示,雾化器2包括左右对接的左壳体22和右壳体25,两者通过螺栓29相连接后,形成雾化器腔体;在左壳体22上开设有射流口21,高速压缩气流通过射流口21进入雾化器腔体中,将打印流体材料进行雾化;在雾化器腔体内还设置有导流块23、固定块24和三通吸墨管28,其中三通吸墨管28位于导流块23与固定块24之间,三通吸墨管28的下端口为打印流体材料吸收口282,三通吸墨管28的上部端口中有一端与射流口21连接,另一端为气溶胶喷出口281。雾化器2利用文丘里效应,采用气动雾化的方式对打印流体材料进行雾化,打印流体材料由三通吸墨管28的打印流体材料吸收口282流入三通吸墨管28中,高速压缩气流从射流口21进入三通吸墨管28,因流速较高,将三通吸墨管28中的打印流体材料以气雾方式从三通吸墨管28的气溶胶喷出口281喷出,完成对打印流体材料的吸引与雾化过程。在雾化器2的右壳体25上还设有并行的、均与雾化器腔体连通的输气管26和回气管27,输气管26用于将雾化器2产生的气溶胶从雾化器腔体内输出,回气管27用于在停止打印后,将气溶胶回流至雾化器2中。
如图4所示,过程截断装置3包括电磁阀31和喷头输气管32;电磁阀31用于实现打印结束后及时停止向喷头4输送气溶胶的功能,电磁阀31具体可采用分布直动式二位三通电磁阀,其两个进气孔分别与雾化器2的输气管26和回气管27相连通,出气口与喷头输气管32的一端相连;喷头输气管32的另一端与喷头4相连。
如图5所示,喷头4包括沿打印时气溶胶的流向依次设置的蝶形精密过滤器41、喷头上外壳43、喷头下外壳48和喷嘴411;精密过滤器41设置在喷头输气管32的管路上,用于过滤气溶胶中的杂质,防止其堵塞喷嘴411;喷头上外壳43与喷头下外壳48上下对接,通过螺栓49固定连接;在喷头上外壳43上部侧壁开设有鞘气入口44;在喷头上外壳43与喷头下外壳48形成的空腔内还设置有上聚焦件45和下聚焦件47,上聚焦件45的下端与下聚焦件47的上端螺纹连接,下聚焦件47的下端与喷头下外壳48固定连接;上聚焦件45的内壁与下聚焦件47的上端之间形成内气室416,上聚焦件45、喷头上外壳43与下聚焦件47之间形成外气室415;上聚焦件45的侧壁上均匀开设有四个气室孔413,每个气室孔413内均安装有蜂窝状的压力平衡装置414,使外气室415内的鞘气能够均匀地进入内气室416中,平衡内气室416的气压,有利于气溶胶的聚集;喷头上外壳43、上聚焦件45、下聚焦件47和喷头下外壳48中部沿轴向方向具有通孔,该通孔内安装有贯穿喷头上外壳43、上聚焦件45、下聚焦件47和喷头下外壳48的气溶胶输送管路412,气溶胶输送管路412的上端外壁与上聚焦件45的中心通孔螺纹连接,气溶胶输送管路412的上端口与喷头输气管32连接并连通,气溶胶输送管路412的下端口与喷嘴411连通;气溶胶输送管路412外壁与下聚焦件47的中部通孔内壁、喷头下外壳中部通孔内壁之间形成鞘气通道;在气溶胶输送管路412上,位于精密过滤器41与喷头上外壳43之间的管段处设置有高速气流管路42,该高速气流管路42用于通入高速压缩气流,其一端为高速压缩气流入口,另一端用于与气溶胶回收装置5相连;为了防止鞘气进入碟形精密滤器41中与气溶胶混合,本发明在上聚焦件45中心通孔的内壁与气溶胶输送管路412外壁之间还安装有橡胶圈46。
如图6所示,气溶胶回收装置5包括沿气溶胶回收流路依次设置的气溶胶回收管51、气溶胶回收箱52、第一打印流体材料回收管54、泵55和第二打印流体材料回收管57;气溶胶回收管51的一端与喷头4上的高速气流通路42的一端相连,另一端伸入气溶胶回收箱52中;在气溶胶回收箱52的上部还设置有回收压力平衡装置53,用于将高压的高速气流排出;第一打印流体材料回收管54的一端设置在气溶胶回收箱52的下部,另一端与雾化器2的腔体连通,当回收的气溶胶在气溶胶回收箱52内凝结成打印流体材料时,通过泵55将打印流体材料从气溶胶回收箱52中收集至雾化器2中。在第二打印流体材料回收管57上还设置有打印流体材料过滤器56,用于过滤打印流体材料中的杂质。
为方便观察打印流体材料的回收进度,以及观察雾化器2箱体内部打印流体材料的存量与气溶胶的运动状况,本发明中集墨瓶11、雾化器2的箱体和气溶胶回收装置5中的气溶胶回收箱52采用有机透明玻璃。
本发明的原理及工作过程:
雾化器2利用文丘里效应采用气动雾化的方式对打印流体材料进行雾化,高速压缩气流从射流口21进入三通吸墨管28,因压缩气流流速较高,三通吸墨管28上部压强减小,产生压强差将打印流体材料由打印流体材料吸收口282吸入三通吸墨管28中,吸入三通吸墨管28内的打印流体材料遇到从射流口21引入的高速压缩气流,突破打印流体材料的表面张力使其分解成小尺寸液滴从气溶胶喷出口281中喷出并悬浮在空气中,大颗粒液滴撞击在三通吸墨管内壁上被回流入打印流体材料中,小颗粒液滴则与载气流一起形成气溶胶进入输气管26中;在此期间,通过集墨器1采用溢流阀13来实现雾化器2腔体的泄压和液滴的回收。
当打印装置正常工作时,电磁阀31未通电,其阀芯将与回气管27相连的进气孔堵住,雾化器2产生的气溶胶通过输气管26进入电磁阀31的进气孔,再由出气孔进入喷头输气管32中,然后经过碟形精密滤器41将气溶胶气流中的大颗粒粒子滤去,留下粒径较小的粒子,减少气溶胶粒径的分散度;过滤后的气溶胶气体进入气溶胶通道412中,经气溶胶输送管路412到达喷嘴411。
当打印系统开始工作时,通过鞘气入口44向外气室415中通入鞘气,当外气室415充满后,鞘气通过气室孔413和压力平衡装置414进入内气室416,内气室416中的鞘气沿着气溶胶输送管路412与上聚焦件45和下聚焦件47形成的鞘气通道410进入喷嘴411中包裹于气溶胶四周,被鞘气包裹后的气溶胶不会直接接触到喷嘴411内壁,并可以聚焦为气溶胶束流,最后通过喷嘴411喷射输出,实现气溶胶打印工作。
在打印期间,由于雾化器2腔体内始终在通入高速压缩气流,长时间工作会使雾化器腔体内压力上升。当雾化器腔体内压力上升到溢流阀13的调定压力时,溢流阀13的阀口开启,雾化器腔体内的一部分气体进入泄压管道131中,随后经过收墨管12进入集墨瓶11中,气体中携带的少量打印流体材料与瓶底发生碰撞留在瓶中,残余气体通过集墨瓶11顶部释放于大气中,完成对系统的泄压和对液滴的回收。
当打印系统停止打印时,鞘气入口44停止鞘气供给,电磁阀31通电,其阀芯移动将喷头输气管32堵住,电磁阀31将输气管26与回气管27连通,令喷头输气管32至喷嘴411的区域处于无外力状态,气溶胶通过回气管27回流到雾化器2中,停止气溶胶气体的输送。与此同时,利用伯努利原理,向高速气流管路42中通入压力在0.1MPa以上(最佳0.15-0.25MPa)高速气流,将高速气流管路42上方的气溶胶带入高速气流管路42中,并且通入的高速气流使得高速气流通道42上方的压强减小相对于下方形成负压,高速气流通道42下方的气溶胶由于压强差被吸引,沿着气溶胶输送管路412向上运动,最后进入高速气流通道42中,完成打印工作的停止,避免过度打印。为了保证能够形成足够的负压,可以通过检测形成负压的压力,根据检测的压力调整高速气流的流速,保证可靠回收。
被高速气流吸引的气溶胶通过气溶胶回收管51喷射在气溶胶回收箱52中,压缩空气中所含有的打印流体材料在重力作用下,凝聚在气溶胶回收箱52底部,此时气溶胶回收箱52压力升高,通过气溶胶回收箱52上部设置的回收压力平衡装置53将高速气流快速释放出去,从而保证高速气流通道42内空气流速,完成气溶胶的回抽和收集。待气溶胶回收箱52中的气溶胶凝结成打印流体材料后,通过泵55将打印流体材料从气溶胶回收箱52中收集至雾化器2中,实现气溶胶的截断及打印流体材料的回收利用。
Claims (10)
1.一种气溶胶打印喷头,包括沿打印时气溶胶的流向依次设置喷头上外壳、喷头下外壳和喷嘴,设置在所述喷头上外壳侧壁的鞘气入口,设置在所述喷头上外壳与喷头下外壳所形成空腔内的聚焦组件,以及贯穿所述喷头上外壳、聚焦组件和喷头下外壳的气溶胶输送管路;
所述聚焦组件中部设有气室和鞘气通道,用于将从所述鞘气入口引入的鞘气输送至所述喷嘴处以包裹到达喷嘴处的气溶胶,使其聚焦为气溶胶束流后从所述喷嘴喷出;
其特征在于:
在所述气溶胶输送管路上,位于所述喷头上外壳前端的管段处设置高速气流管路,该高速气流管路用于通入高速压缩气流使其上方压强减小形成压差,其一端为高速压缩气流入口,另一端用于与气溶胶回收装置相连或者直接与大气相连通。
2.根据权利要求1所述的气溶胶打印喷头,其特征在于:还包括过滤器;所述过滤器设置在所述气溶胶输送管路上,且位于所述高速气流管路前端。
3.根据权利要求1或2所述的气溶胶打印喷头,其特征在于:所述聚焦组件包括上聚焦件和下聚焦件;上聚焦件的内壁与下聚焦件的上端之间形成内气室,上聚焦件、喷头上外壳与下聚焦件之间形成外气室;上聚焦件的侧壁上均匀开设有多个气室孔,每个气室孔内均安装有压力平衡装置;所述喷头上外壳、上聚焦件、下聚焦件和喷头下外壳中部沿轴向方向具有用于所述气溶胶输送管路穿过的通孔;所述气溶胶输送管路外壁与下聚焦件的中部通孔内壁之间形成所述鞘气通道。
4.根据权利要求3所述的气溶胶打印喷头,其特征在于:所述上聚焦件中部通孔的内壁与气溶胶输送管路的外壁之间安装有密封橡胶圈。
5.一种具有打印流体材料循环功能的打印系统,包括依次连接的集墨器、雾化器、过程截断装置和喷头;其特征在于:所述喷头采用权利要求1-4任一所述的气溶胶打印喷头;所述喷头的气溶胶输送管路的入口与所述过程截断装置的出口连接。
6.根据权利要求5所述的具有打印流体材料循环功能的打印系统,其特征在于:还包括设置在所述雾化器和喷头之间的气溶胶回收装置;所述气溶胶回收装置的入口与所述喷头的高速气流管路的一端相连,出口与所述雾化器的腔体相连,用于对回抽的气溶胶进行回收,并对来自所述高速气流管路的高速气流进行快速释放,保证其流速。
7.根据权利要求5或6所述的具有打印流体材料循环功能的打印系统,其特征在于:所述气溶胶回收装置包括沿气溶胶回收流路依次设置的气溶胶回收管、气溶胶回收箱、第一打印流体材料回收管、泵和第二打印流体材料回收管;气溶胶回收管的一端与所述喷头上的高速气流通路的一端相连,另一端伸入气溶胶回收箱中;在气溶胶回收箱的上部设置有回收压力平衡装置,用于将高压的高速气流排出;第一打印流体材料回收管的一端设置在气溶胶回收箱的下部,另一端与雾化器的腔体连通,当回收的气溶胶在气溶胶回收箱内凝结成打印流体材料时,通过所述泵将打印流体材料从气溶胶回收箱中收集至所述雾化器中。
8.根据权利要求7所述的具有打印流体材料循环功能的打印系统,其特征在于:在第二打印流体材料回收管上设置有打印流体材料过滤器,用于过滤打印流体材料中的杂质。
9.根据权利要求8所述的具有打印流体材料循环功能的打印系统,其特征在于:所述集墨器集墨瓶、收墨管和溢流阀;收墨管的一端伸入集墨瓶内与其连通,另一端与所述溢流阀的泄压管道连接,溢流阀的泄压管道的进气口通过连接管与雾化器的腔体连通;所述集墨瓶、收墨管和溢流阀三者同时构成一个截断泄压装置。
10.根据权利要求9所述的具有打印流体材料循环功能的打印系统,其特征在于:所述过程截断装置包括电磁阀和喷头输气管;电磁阀为分布直动式二位三通电磁阀,其两个进气孔分别与所述雾化器的输气管和回气管相连接,出气口与喷头输气管的一端相连;喷头输气管的另一端与所述喷头相连。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117464993A (zh) * | 2023-10-18 | 2024-01-30 | 浙江大学 | 一种多喷头阵列3d打印梯度孔隙大孔明胶的装置及方法 |
| CN118219551A (zh) * | 2024-05-22 | 2024-06-21 | 西华大学 | 一种多自由度气溶胶3d打印装置及方法 |
| CN119795560A (zh) * | 2025-01-21 | 2025-04-11 | 华中科技大学 | 一种具有高启停响应度的气溶胶喷印装置及方法 |
| CN119840165A (zh) * | 2025-01-26 | 2025-04-18 | 华中科技大学 | 一种可快速截止的气溶胶喷印装置及方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5487378A (en) * | 1990-12-17 | 1996-01-30 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Inhaler |
| US20030016275A1 (en) * | 2001-07-20 | 2003-01-23 | Eastman Kodak Company | Continuous ink jet printhead with improved drop formation and apparatus using same |
| US20050248608A1 (en) * | 2004-05-05 | 2005-11-10 | Devivo Daniel J | Method of shutting down a continuous ink jet printer for maintaining positive pressure at the printhead |
| JP2007291503A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-11-08 | Brother Ind Ltd | エアロゾル発生装置、エアロゾル発生方法、及び成膜装置 |
| CN101098734A (zh) * | 2004-12-13 | 2008-01-02 | 奥普美克设计公司 | 微型浮质喷嘴和浮质喷嘴阵列 |
| US20080284818A1 (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Anagnostopoulos Constantine N | Monolithic printhead with multiple rows of inkjet orifices |
| US20090079783A1 (en) * | 2007-09-25 | 2009-03-26 | Mehta Rajesh V | Mems printhead based compressed fluid printing system |
| US20150321468A1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Ink Jet Recording Apparatus |
| CN105730014A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-07-06 | 北京赛腾标识系统股份公司 | 喷墨打印头装置 |
| CN106515223A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-03-22 | 深圳弘锐精密数码喷印设备有限公司 | 一种墨水重复循环利用装置及打印机 |
| CN110001057A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-12 | 广东工业大学 | 一种气溶胶打印喷射装置及打印机 |
-
2022
- 2022-08-04 CN CN202210934745.XA patent/CN115339103A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5487378A (en) * | 1990-12-17 | 1996-01-30 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Inhaler |
| US20030016275A1 (en) * | 2001-07-20 | 2003-01-23 | Eastman Kodak Company | Continuous ink jet printhead with improved drop formation and apparatus using same |
| US20050248608A1 (en) * | 2004-05-05 | 2005-11-10 | Devivo Daniel J | Method of shutting down a continuous ink jet printer for maintaining positive pressure at the printhead |
| CN101098734A (zh) * | 2004-12-13 | 2008-01-02 | 奥普美克设计公司 | 微型浮质喷嘴和浮质喷嘴阵列 |
| JP2007291503A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-11-08 | Brother Ind Ltd | エアロゾル発生装置、エアロゾル発生方法、及び成膜装置 |
| US20080284818A1 (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Anagnostopoulos Constantine N | Monolithic printhead with multiple rows of inkjet orifices |
| US20090079783A1 (en) * | 2007-09-25 | 2009-03-26 | Mehta Rajesh V | Mems printhead based compressed fluid printing system |
| US20150321468A1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Ink Jet Recording Apparatus |
| CN105730014A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-07-06 | 北京赛腾标识系统股份公司 | 喷墨打印头装置 |
| CN106515223A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-03-22 | 深圳弘锐精密数码喷印设备有限公司 | 一种墨水重复循环利用装置及打印机 |
| CN110001057A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-12 | 广东工业大学 | 一种气溶胶打印喷射装置及打印机 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 吴常健: "气溶胶喷射打印系统设计及实验研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库, no. 01, 15 January 2021 (2021-01-15), pages 32 - 38 * |
| 邵建华,侯俊玲主编: "《中医工程学导论》", 31 July 2012, 中国中医药出版社, pages: 61 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117464993A (zh) * | 2023-10-18 | 2024-01-30 | 浙江大学 | 一种多喷头阵列3d打印梯度孔隙大孔明胶的装置及方法 |
| CN118219551A (zh) * | 2024-05-22 | 2024-06-21 | 西华大学 | 一种多自由度气溶胶3d打印装置及方法 |
| CN119795560A (zh) * | 2025-01-21 | 2025-04-11 | 华中科技大学 | 一种具有高启停响应度的气溶胶喷印装置及方法 |
| CN119840165A (zh) * | 2025-01-26 | 2025-04-18 | 华中科技大学 | 一种可快速截止的气溶胶喷印装置及方法 |
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