УСТАНОВКА ДЛЯ ВОЗДУХООБМЕНА И ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ 3D-ПРИНТЕРА

Полезная модель относится к области 3D-принтеров и может быть использована для терморегуляции, воздухообмена и фильтрации воздуха в 3D-принтерах.
Из уровня техники известно устройство вентиляции и отвода тепла, применяемое к закрытому 3D-принтеру (CN209738288, от 2019-12-06). Согласно технической схеме охлаждающее устройство содержит два набора охлаждающих узлов, расположенных на задней крышке 3D-принтера, два набора охлаждающих узлов расположены с двух сторон задней крышки 3D-принтера. соответственно, каждый блок охлаждения содержит мощный охлаждающий вентилятор, расположенный на задней крышке, и на каждом охлаждающем вентиляторе установлена защитная крышка вентилятора. Два узла отвода тепла работают одновременно, два вентилятора отвода тепла нагнетают воздух внутрь 3D-принтера, канавки для выпуска воздуха сформированы на двух сторонах принтера и совпадают с фильтрующими экранами для отвода тепла в принтер из кабины принтера, а также повышается общая стабильность 3D-принтера. Недостатком данного технического решения является отсутствие закрытой камеры для филаментов, в которой происходит их дополнительная просушка, листа с отверстиями, разделяющего камеру блока питания от катушек, что способствует недостаточной просушке катушек с филаментами, а также отсутствие фильтров на входном вентиляторе, что приводит к попаданию в принтер механической взвеси, которая неблагоприятно воздействует на работу принтера.
Известно изобретение (KR102174245, от 2020-11-04), относящееся к 3D-принтеру, в частности к 3D-принтеру для горячих нитей, имеющему конструкцию, способную нагревать нити, используемые при высокой температуре, способом непрямого нагрева. 3D-принтер для горячих филаментов включает в себя коробчатый корпус, в котором имеется свободное пространство за счет соединения нижней, передней, левой, правой, задней и накладной пластин; дополнительный корпус, прикрепленный снаружи к задней пластине корпуса для образования герметичного пространства; опорный стержень нити, выступающий из задней пластины корпуса, выполненный с возможностью приема рулона нити и окруженный дополнительным корпусом; направляющий вентилятор, установленный в верхней части внешней стороны задней пластины корпуса и предназначенный для направления воздуха из корпуса внутрь дополнительного корпуса; фильтр, прикрепленный к одной стороне дополнительного корпуса и предназначенный для фильтрации воздуха, отводимого наружу; и вытяжной вентилятор, установленный рядом с фильтром, для отвода воздуха за пределы дополнительного корпуса, при этом горячий воздух в корпусе направляется в дополнительный корпус для нагрева нитей. Недостатком данного технического решения является наличие пластины, которая создает замкнутое пространство и небольшой вентилятор, что способствует медленному и неполноценному нагреву катушек с филаментами, а также отсутствие охлаждения важнейших электронных компонентов, таких, как блок питания и плата управления.
Известно изобретение (KR20170100086(A), от 2017-09-04), относящееся к 3D-принтеру, обеспечивающему функции циркуляции воздуха. 3D-принтер, обеспечивающий функции циркуляции воздуха, содержит камеру с формовочной доской для формования объемных формованных изделий; по меньшей мере один торнадо-вентилятор, обеспечивающий циркуляцию воздуха в камере; и блок управления, управляющий вентилятором торнадо. Соответственно 3D-принтер, обеспечивающий функции циркуляции воздуха, может улучшить качество формованных изделий за счет циркуляции воздуха в камере, имея относительно простую конструкцию. Недостатком данного изобретения является отсутствие фильтров на входных и выходных вентиляторах, что приводит к неблагоприятному воздействию механических взвесей на работу принтера.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является полезная модель, раскрывающая высокотемпературный высокоточный 3D-принтер и его систему воздушного охлаждения (CN211891974, 2020-11-10). Принтер содержит корпус оборудования; опорная рама механизма перемещения размещена в корпусе оборудования; камера высокотемпературного формования размещена в корпусе оборудования и расположена с внутренней стороны несущей рамы подвижного механизма; печатная платформа расположена в камере высокотемпературного формования подвижным образом; сопло для 3D-печати и его экструзионное устройство размещены в корпусе оборудования и расположены вне камеры высокотемпературного формования; высокоточный механизм перемещения содержит, по меньшей мере, механизм перемещения по оси X, механизм перемещения по оси Y и механизм перемещения по оси Z. А система контроля температуры механизма движения используется для регулировки воздушного потока в системе канала потока охлаждающего воздуха в режиме реального времени в соответствии с температурой высокоточного механизма движения. В соответствии с системой воздушного охлаждения можно уменьшить теплопроводность и конвекцию тепла от внешней стенки высокотемпературной формовочной камеры к подвижному механизму, контролировать общее температурное поле на подвижном механизме, снизить общую температуру механизма, снижается градиент температуры, снижается тепловая деформация механизма, соблюдаются требования к высокоточной 3D-печати. Недостатком данного технического решения является наличие системы контроля температуры, которая включает себя множество датчиков, чипов, термистров и т.д., что приводит к излишним затратам на электроэнергию, а также излишняя сложность и громоздкость конструкции.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка системы вентиляции с воздухообменом, терморегуляцией и фильтрацией воздуха для 3D-принтеров.
Данная задача решается тем, что установка для воздухообмена и терморегуляции 3 D-принтера содержит рабочую камеру, камеру питания и управления, разделенные между собой стенкой, входной вентилятор с фильтром, блок питания, плату управления, катушки с филаментом, выходные вентиляторы с фильтром, расположенные в верхней части задней стенки рабочей камеры, содержит лист с отверстиями, делящий камеру питания и управления на нижний отсек с входным вентилятором, блоком питания и платой управления и на верхний отсек с филаментами, а в верхней части стенки между камерами выполнены отверстия для воздухообмена.
Техническим результатом являются безопасная работа с принтером, более экологичный процесс 3D-печати, возможность подсушивания катушек с филаментами, а также охлаждения таких важных элементов, как блок питания и плата управления.
Устройство предназначено для воздухообмена, терморегуляции и фильтрации воздуха от вредных примесей 3D-принтеров. Воздухообмен и терморегуляция препятствует перегреву важных элементов 3D-принтера. Фильтрация воздуха в 3D-принтере способствует защите от вредного воздействия механических взвесей, поступающих внутрь 3D-принтера вместе с нагнетаемым с атмосферы воздухом.
Полезная модель поясняется чертежами (фиг.1, 2), на которых показан общий вид устройства.
На фигурах обозначено 1 - рабочая камера; 2 - камера питания и управления; 3 - входной вентилятор с фильтром; 4 - блок питания; 5 - плата управления; 6 - катушки с филаментом; 7 - лист, разделяющий камеру питания и управления на два отсека; 8 - стенка, соединяющая рабочую камеру и камеру питания и управления; 9 - отверстия для обмена воздухом между камерой питания и управления и рабочей камерой; 10 - выходные вентиляторы с фильтром.
Устройство состоит из рабочей камеры 1, к которой сбоку при помощи крепежных уголков присоединена камера 2 питания и управления. В камере питания и управления находятся следующие элементы: входной вентилятор 3 с фильтром, блок питания 4, плата управления 5, две катушки 6 с филаментом, а также лист 7 с продолговатыми отверстиями. Входной вентилятор 3 с фильтром расположен на задней стенке в нижней части камеры 2 питания и управления. Блок питания 4 и плата управления 5 прикреплены снизу к стенке 8, смежной с рабочей камерой 1. Две катушки с филаментом расположены в верхней части данной стенки 8. Лист 7 также прикреплен к стенке 8 при помощи крепежных уголков, таким образом, что делит камеру питания и управления на два отсека: нижний и верхний. Нижний отсек включает в себя входной вентилятор 3, блок питания 4, плату управления 5. Верхний отсек - две катушки с филаментом 6 и отверстия 9, расположенные выше катушек на стенке 8.
В верхней части рабочей камеры 1 на задней стенке расположены выходные вентиляторы с фильтрами 10.
Устройство работает следующим образом.
Вначале воздушные массы, благодаря входному вентилятору 3 с фильтром, нагнетаются с атмосферы внутрь камеры 2 питания и управления. Благодаря установке на входном вентиляторе фильтра, нагнетаемые внутрь камеры 2 питания и управления воздушные массы очищаются от пыли и иных механических взвесей, находящихся в атмосферном воздухе. Благодаря этому важнейшие элементы 3D-принтера, такие как блок питания, плата управления, экструдер, дисплей, рабочий стол с зоной печати и т.д., оказываются защищенными от вредного воздействия механических взвесей, поступающих внутрь 3D-принтера вместе с нагнетаемым с атмосферы воздухом. Далее поток нагнетаемого воздуха направляется на охлаждение блока питания 4 и платы управления 5, что препятствует перегреву данных важнейших блоков. После этого уже немного подогретый от блока питания и платы управления поток воздуха направляется через отверстия листа 7, отделяющего отсек питания от отсека с филаментами и направляется на катушки с филаментом 6, тем самым проводя их просушку. Таким образом, благодаря системе воздухообмена и терморегуляции камера 2 питания и управления служит не только емкостью для плат питания и управления, а также катушек с филаментом, но ещё и выполняет такие важные функции как охлаждение блока питания 4 и платы управления 5, при этом являясь также сушильной камерой для катушек с филаментом 6. Далее поток воздуха через отверстия 9 для обмена воздухом между камерой 2 питания и управления и рабочей камерой 1, проходит в рабочую камеру, где захватывается выходными вентиляторами с фильтрами 10 и выводится из 3D-принтера обратно на атмосферу. Выходные вентиляторы 10 расположены в самой верхней части рабочей камеры 1 с целью минимизации попадания воздушного потока на область печати. Включение и выключение вентиляторов осуществляется при помощи автоматики.
На выходных вентиляторах 10 также, как и на входном 3, установлены фильтры с целью минимизации вредных выбросов, образующихся при экструзии пластиков во время печати. Данное решение делает работу с 3D-принтером более безопасной, а сам процесс 3D-печати более экологичным.
Заявленная полезная модель обладает следующими преимуществами перед аналогами:
1) благодаря входному и выходным вентиляторам осуществляется воздухообмен и перераспределение тепла внутри разных блоков 3D-принтера;
2) благодаря наличию фильтра на входном вентиляторе, важнейшие элементы 3D-принтера, такие как блок питания, плата управления, экструдер, дисплей, рабочий стол с зоной печати и т.д., оказываются защищенными от вредного воздействия механических взвесей, поступающих внутрь 3D принтера вместе с воздухом;
3) благодаря наличию фильтров на выходных и входных вентиляторах происходит фильтрация вредных выбросов, образующихся при экструзии пластиков во время печати;
4) благодаря системе перераспределение тепла модуль блока питания и управления является не только резервуаром для катушек с филаментами, но и служит сушильной камерой для них.