超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108748973A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810493285.5(22)申请日2018.05.22(71)申请人中北大学地址030051山西省太原市尖草坪区学院路3号(72)发明人刘有智袁志国梁鹏飞(74)专利代理机构太原市科瑞达专利代理有限公司14101代理人申艳玲(51)Int.Cl.B29C64/10(2017.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y80/00(2015.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法(57)摘要本发明公开一种超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法。具体方法是：利用三维建模软件构建模型，模型主要是由具有轴对称性的扇叶结构和丝网结构两部分组成，从而保证填料整体结构的动平衡性；相邻两层扇叶结构之间留有一定空隙，从而实现气体在填料中的多次加速和减速，防止填料堵塞；丝网结构由正三角构成，起到了大尺度液体剪切分散和小尺度流体捕集作用；构建好模型以后，利用3D打印技术制造出实体模型。本发明所述规整填料，扇形结构在保证气体停留时间的同时使填料自身具有引导气流的作用，可以省去风机；由于丝网结构的特点及其特殊搭建方式，气液混合更加充分，传质效果进一步强化，大大提高了设备的分离与微观混合能力。CN108748973ACN108748973A权利要求书1/1页1.超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法，其特征在于：采用三维建模软件构建模型，模型是由环形分布的扇形结构和丝网结构两部分组成，扇形结构和丝网结构相互嵌套，互为支撑构成填料主体；再通过3D打印技术制造出扇形规整填料；所述丝网结构为正三角形构成的圆筒状结构，多个丝网结构沿径向叠加形成扰动丝网结构，是填料主体的一部分；所述扇形结构的基本单元为扇叶沿环形依次排列形成的结构，扇形基本单元沿轴向平行排列构成扇形扰动结构，扇形扰动结构沿径向叠加排列构成扇形支撑结构；扇形支撑机构与扰动丝网结构间隔重复排列构成填料主体。2.根据权利要求1所述的超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法，其特征在于：填料的成形过程为：（1）构建扇形基本单元：通过三维软件扫描、投影、加厚功能构建风扇结构：由等距离叶片构成环形的风扇结构；去除外部支撑，留下扇形基本单元；（2）构建扇形扰动结构：相邻两层扇形基本单元错开0~90º轴向叠加安装，形成具有多次加速、减速气体作用的扇形扰动结构；（3）构建扇形支撑结构：将不同直径的扇形扰动结构沿径向叠加，依次构建和安装形成扇形支撑结构；（4）构建丝网结构：由正三角形构成三角形丝网组成丝网结构，为圆筒状；（5）构建扰动丝网结构：将不同直径的圆筒丝网结构沿径向叠加，依次构建和安装形成扰动丝网结构，构成多层圆筒状结构；（6）填料主体构建完成：将步骤（3）所得的扇形支撑结构和步骤（5）所得的扰动丝网结构相互嵌套，互为支撑叠加安装在一起形成填料主体。3.根据权利要求2所述的超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法，其特征在于：所述扇形基本单元是风扇结构去除外部支撑后剩余的部分；所述风扇结构由外部支撑和内部的扇叶组成，外部支撑为环形结构，扇叶在支撑内部均匀排列。4.根据权利要求3所述的超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法，其特征在于：所述扇叶为：根据不同需要采用具有不同叶片数目、叶片间距、叶片曲率的扇形结构，起引导气体的作用。5.根据权利要求2所述的超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法，其特征在于：所述扇形扰动结构：相邻两层扇叶结构平行安装，且二者错开0~90°，间隔5-50mm，扇形扰动结构具有多次加速减速气体的作用。6.根据权利要求2所述的超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法，其特征在于：采用三维建模来构建填料主体，通过三维建模软件，利用其具有的拉伸、旋转、扫描功能的灵活运用，实现对填料实体结构的搭建，来构建新型填料，将三维建模得到的模型导入高精度的3D打印机，得到实体填料。2CN108748973A说明书1/4页超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法技术领域[0001]本发明涉及一种超重力旋转床用气体补偿式扇形规整填料的3D打印方法，属于传质反应技术领域。背景技术[0002]超重力技术是强化多相流传递及反应过程的新技术，上个世纪超重力机问世以来，在国内外受到广泛的重视，由于它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠、灵活以及更能适应环境等优点，使得超重力技术在环保和材料生物化工等工业领域中有广阔的商业化应用前景。但目前超重力技术还主要处