CN102134715A - 一种激光熔覆多料仓负压式送粉器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适用于激光熔覆工艺的同步送粉装置，具体地说是一种激光熔覆多料仓负压式送粉器，包括箱体及多个安装在其上的料仓，料仓包括送粉筒、粉盘、托盘及吸粉嘴，托盘安装在箱体上，在托盘的上方设有压盖，压盖与托盘之间形成密封腔，托盘上开有密封连接高压惰性气体源的进气孔；箱体内设有电机，该电机的输出轴与传动轴的一端相连接，传动轴的另一端由托盘穿过、位于密封腔内，粉盘容置在压盖与托盘之间的密封腔内并安装在传动轴的另一端、随传动轴联动；送粉筒及吸粉嘴分别安装在压盖上，送粉筒内设有进气管，该进气管的底端由送粉筒穿出。本发明可实现多种粉末同时输送；粉末输送稳定、均匀；送粉间隙恒定，出粉间隙与送粉间隙保持一致。

Description

一种激光熔覆多料仓负压式送粉器

技术领域

本发明涉及适用于激光熔覆工艺的同步送粉装置，具体地说是一种激光熔覆多料仓负压式送粉器。

背景技术

激光熔覆是一种新型的加工制造技术，金属粉末及基材在激光束的辐照下同时发生熔化-凝固，达到冶金结合。激光熔覆时，用负压式送粉器通过高压惰性气体来输送合金粉末，形成一定刚度的载粉流直接进入熔覆的熔池。载粉气流为惰性气体，可有效防止激光熔覆过程的氧化；具有刚性的粉末流可以用在同步式侧向或同轴送粉喷嘴，实现三维激光熔覆。但目前的负压式送粉器粉末输送不稳定，导致激光熔层不均匀，激光熔覆效果欠佳。

发明内容

为了解决现有送粉器粉末输送不稳定、激光熔覆效果差的问题，本发明的目的在于提供一种激光熔覆多料仓负压式送粉器；该多料仓负压式送粉器实现合金粉末的均匀稳定输送，并满足激光熔覆的工艺要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括箱体及多个安装在其上的料仓，其中料仓包括送粉筒、粉盘、托盘及吸粉嘴，所述托盘安装在箱体上，在托盘的上方设有压盖，压盖与托盘之间形成密封腔，托盘上开有密封连接高压惰性气体源的进气孔；所述箱体内设有电机，该电机的输出轴与传动轴的一端相连接，传动轴的另一端由托盘穿过、位于所述密封腔内，所述粉盘容置在压盖与托盘之间的密封腔内并安装在传动轴的另一端、随传动轴联动；所述送粉筒及吸粉嘴分别安装在压盖上，送粉筒内设有进气管，该进气管的底端由送粉筒穿出。

其中：所述粉盘为中间开孔的圆盘，所述传动轴的另一端由该开孔穿过；在粉盘与送粉筒及吸粉嘴相对的表面上设有环形槽；所述送粉筒的顶端设有顶盖，底端为锥体结构，在送粉筒底端的锥体结构上安装有送粉块；送粉块为扇形，中间开有与送粉筒底端锥体结构相对应的第一锥形槽，在第一锥形槽的底面设有弧形孔，送粉块通过第一锥形槽与送粉筒的底端锥体结构紧密连接；在送粉块的下表面、弧形孔的内外两侧分别向下延伸形成第一延伸部，该第一延伸部插设在粉盘的环形槽内；所述吸粉嘴上沿出粉方向开有通孔，该通孔的顶端通过锁母接头密封连接有防静电输粉管；吸粉嘴的底端为锥体结构，其上安装有出粉块；出粉块为扇形，其进粉一侧有部分被切掉，在出粉块的中间开有与吸粉嘴底端锥体结构相对应的第二锥形槽，在第二锥形槽的底面设有通孔，出粉块通过第二锥形槽与吸粉嘴底端锥体结构紧密连接；在出粉块的下表面、通孔的内外两侧分别向下延伸形成第二延伸部，该第二延伸部插设在粉盘的环形槽内；所述托盘的下部为中空圆柱、上部为中空的圆盘，所述传动轴由托盘的下部圆柱的中间穿过、顶部与粉盘固接，传动轴的轴封为骨架密封结构；传动轴与托盘下部中空圆柱的内壁之间依次设有轴封及轴承，在轴承的下部设有安装在托盘上的轴端压盖；所述传动轴与电机之间设有压紧弹簧；所述料仓为2～4个。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明为多料仓结构，每个料仓可装不同的合金粉，各料仓可单独送粉，也可以多个料仓同时工作，实现多种粉末的同时输送。

2.本发明的送粉筒出口及吸粉嘴进口均为锥形结构，送粉块及出粉块上分别设置了对应的锥形槽，送粉筒与送粉块之间以及吸粉嘴与出粉块之间均采用紧密配合的结构，可使送粉间隙保持恒定、出粉间隙与送粉间隙保持一致。

3.本发明在吸粉嘴的出口端密封连接了防静电输粉管，可以有效地避免因静电吸附而产生的堵粉现象发生；防静电输粉管管色透明，更便于观察。

4.本发明的送粉块及出粉块的下表面均向下延伸形成了延伸部，该延伸部分别插设在粉盘上的环形槽内，便于送粉块及出粉块的定位。

5.本发明的传动轴轴封采用骨架密封结构，转动的同时即可实现密封。

6.本发明在电机与传动轴之间加设了压紧弹簧，利用弹簧的弹力使送粉块与送粉筒之间以及出粉块与吸粉嘴之间更加紧密地配合。

7.本发明出粉块的进粉一侧部分被切掉，使由送粉块过来的粉末能够直接被送到出粉块上通孔的下方，避免了粉末被出粉块刮挡。

8.本发明拆装方便，每个料仓与箱体之间均用四个螺钉从底部固定，互换性强。

9.本发明送粉稳定，粉末输出均匀，并可与激光熔覆同轴送粉头配合使用，保证在斜面、立面及不同方向上进行三维激光熔覆工艺。

附图说明

图1为本发明的外部形状主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为去掉驱动电机后、图2中的A-A剖视图；

图4为图3去掉送粉筒、吸粉嘴及压盖后的俯视图；

图5为图3中送粉块的主视图；

图6为图5的仰视图；

图7为图5的俯视图；

图8为图3中出粉块的主视图；

图9为图8的仰视图；

图10为图8的俯视图；

其中：1为顶盖，2为送粉筒，3为进气管，4为吸粉嘴，5为压盖，6为托盘，7为出粉块，8为粉盘，9为传动轴，10为电机，11为压紧弹簧，12为轴端压盖，13为轴承，14为轴封，15为进气孔，16为送粉块，17为连接件，18为有机玻璃片，19为防静电输粉管，20为箱体，21为环形槽，22为第一锥形槽，23为弧形孔，24为第一延伸部，25为第二锥形槽，26为通孔，27为第二延伸部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～4所示，本发明包括箱体20及多个安装在其上的料仓，料仓为2～4个为宜，本实施例为2个。每个料仓均包括送粉筒2、进气管3、送粉块16、粉盘8、托盘6、吸粉嘴4、出粉块7、传动轴9及电机10，托盘6用四个螺钉从底部固定安装在箱体20上，在托盘6的上方通过螺钉固接有压盖5；为了便于观察送粉情况，压盖5可为玻璃压盖。托盘6的下部为中空圆柱、上部为中空的圆盘，压盖5与托盘6上部的中空圆盘之间形成密封腔，在托盘6的底部开有进气孔15，高压惰性气体源通过锁母接头与进气孔15密封连接，向密封腔内输入高压惰性气体。箱体20内设有电机10，该电机10的输出轴与传动轴9的一端相连接，传动轴9的另一端由托盘6下部中空圆柱的中间穿过、位于所述密封腔内；粉盘8容置在压盖5与托盘6之间的密封腔内，粉盘8为中间开孔的圆盘，所述传动轴9的另一端由该开孔穿过，粉盘通过螺钉固接在传动轴9的另一端、随传动轴9联动。传动轴9的轴封为骨架密封结构，转动的同时实现密封，即传动轴9与托盘6下部中空圆柱的内壁之间依次设有轴封14及轴承13，轴封14及轴承13分别套设在传动轴9上，在轴承13的下部设有通过螺钉固定在托盘6上的轴端压盖12，用于支撑轴封14及轴承13。压盖5上开有两个孔，送粉筒2及吸粉嘴4分别由该两个孔插设于密封腔内、并通过螺钉固定在压盖5上；送粉筒2内设有进气管3，该进气管3的顶端与送粉筒2的顶端等高，底端由送粉筒2穿出，使送粉筒2内的气体压力与密封腔内的气体压力相同，可以保证合金粉正常由送粉筒2落到粉盘8上。在粉盘8与送粉筒2及吸粉嘴4相对的表面上设有环形槽21，该环形槽21与粉盘8中间的开孔同心。

送粉筒2的顶端通过螺钉固接有连接件17，在连接件17的上方螺纹连接有顶盖1，送粉筒2的底端为锥体结构，在送粉筒2底端的锥体结构上安装有送粉块16。如图5～7所示，送粉块16为扇形，扇形的内外两面均为弧面，其中内侧的弧面与传动轴9的另一端抵接，外侧的弧面与粉盘8的外缘持平；送粉块16的中间开有与送粉筒2底端锥体结构相对应的第一锥形槽22，在第一锥形槽22的底面设有弧形孔23，该弧形孔23位于粉盘8上的环形槽21的正上方，送粉块16通过第一锥形槽22与送粉筒2的底端锥体结构紧密连接，可使送粉间隙(即送粉块16上第一锥形槽22的底面与粉盘8的环形槽21之间的距离)保持恒定；在送粉块16的下表面、弧形孔23的内外两侧分别向下延伸形成第一延伸部24，该两侧的第一延伸部24之间的距离略小于环形槽21的间距，使得两侧的第一延伸部24正好插设在粉盘8的环形槽21内，用于送粉块16的定位。

吸粉嘴14的底端为锥体结构，其上安装有出粉块7。如图8～10所示，出粉块7为扇形，其进粉一侧有部分被切掉，以减少由送粉块16送入的合金粉与出粉块7的接触，避免合金粉在转动到出粉块7时被出粉块7刮挡。出粉块7的中间开有与吸粉嘴4底端锥体结构相对应的第二锥形槽25，在第二锥形槽25的底面设有通孔26，该通孔26位于粉盘8上的环形槽21的正上方，出粉块7通过第二锥形槽25与吸粉嘴4底端锥体结构紧密连接，可使出粉间隙(即出粉块7上第二锥形槽25的底面与粉盘8的环形槽21之间的距离)与送粉间隙一致；在出粉块7的下表面、通孔26的内外两侧分别向下延伸形成第二延伸部27，该两侧的第二延伸部27之间的距离略小于环形槽21的间距，使得两侧的第二延伸部27正好插设在粉盘8的环形槽21内，用于出粉块7的定位。吸粉嘴4上沿出粉方向开有通孔，该通孔的顶端通过锁母接头密封连接有防静电输粉管19，有效地避免了因静电吸附而产生的堵粉现象发生，且防静电输粉管19为透明管，便于观察。

传动轴9与电机10之间设有压紧弹簧11，该压紧弹簧的一端抵接在传动轴9上，另一端抵接在电机10上，该压紧弹簧11向传动轴9施加向上的压力，并通过粉盘8分别向上压紧出粉块7及送粉块16，使得出粉块7与吸粉嘴4以及送粉块16与送粉筒2之间更加紧密地接触，防止合金粉外漏。

在顶盖1与连接件17之间、连接件17与送粉筒2之间、送粉筒2与压盖5之间、压盖5与托盘6之间以及吸粉嘴4与压盖5之间分别设有O型密封圈，保证送粉器各连接处的密封效果。

本发明的送粉筒2可为铝筒或有机玻璃筒，当送粉筒2为铝筒时，在顶盖1上粘接有机玻璃片18；当送粉筒2为有机玻璃筒时，其下部的锥体结构为铝质。在选择送粉筒时，有机玻璃筒便于观测送粉筒内粉末的情况，但强度没有铝质的送粉筒好，且不适合碳化钨等吸附性强的粉末，具体选择可根据所送粉末的性质和运行工况而定。

本发明的工作原理为：

通过进气孔15向密封腔内输入高压惰性气体，并通过进气管3使送粉筒2内的气体与密封腔内的气体压力相同，送粉筒2内的合金粉末通过自重进入送粉块16，并由送粉块16上的弧形孔23落入粉盘8上的环形槽21内。电机10工作，驱动传动轴9转动，由于粉盘8固接在传动轴9上，因此粉盘8随传动轴9共同转动，将合金粉末由送粉块16带到出粉块7。因为密封腔内输入了高压的惰性气体，压力大于外界大气压，因此利用压差将合金粉末通过出粉块7上的通孔26、再经吸粉嘴4上的通孔被防静电输粉管19吸出，送出送粉器。

本发明的送粉器可实现料仓的“单动”、“联动”或与其它设备连接组成生产线；当料仓“单动”时，箱体20上的两个料仓可进行独立操作；当料仓“联动”时，两个料仓可同时操作。

本发明送粉器的主要技术参数指标为：送粉气体气压≥0.3MPa，送粉量调节范围5～150g，送粉稳定度±2％，合金粉末盛装量1.1L/筒，送粉粒度20～150μm，合金粉末颗粒形状为球形。

Claims (10)

1.一种激光熔覆多料仓负压式送粉器，其特征在于：包括箱体(20)及多个安装在其上的料仓，其中料仓包括送粉筒(2)、粉盘(8)、托盘(6)及吸粉嘴(4)，所述托盘(6)安装在箱体(20)上，在托盘(6)的上方设有压盖(5)，压盖(5)与托盘(6)之间形成密封腔，托盘(6)上开有密封连接高压惰性气体源的进气孔(15)；所述箱体(20)内设有电机(10)，该电机(10)的输出轴与传动轴(9)的一端相连接，传动轴(9)的另一端由托盘(6)穿过、位于所述密封腔内，所述粉盘(8)容置在压盖(5)与托盘(6)之间的密封腔内并安装在传动轴(9)的另一端、随传动轴(9)联动；所述送粉筒(2)及吸粉嘴(4)分别安装在压盖(5)上，送粉筒(2)内设有进气管(3)，该进气管(3)的底端由送粉筒(2)穿出。

2.按权利要求1所述激光熔覆多料仓负压式送粉器，其特征在于：所述粉盘(8)为中间开孔的圆盘，所述传动轴(9)的另一端由该开孔穿过；在粉盘(8)与送粉筒(2)及吸粉嘴(4)相对的表面上设有环形槽(21)。

3.按权利要求1或2所述激光熔覆多料仓负压式送粉器，其特征在于：所述送粉筒(2)的顶端设有顶盖(1)，底端为锥体结构，在送粉筒(2)底端的锥体结构上安装有送粉块(16)。

4.按权利要求3所述激光熔覆多料仓负压式送粉器，其特征在于：所述送粉块(16)为扇形，中间开有与送粉筒(2)底端锥体结构相对应的第一锥形槽(22)，在第一锥形槽(22)的底面设有弧形孔(23)，送粉块(16)通过第一锥形槽(22)与送粉筒(2)的底端锥体结构紧密连接；在送粉块(16)的下表面、弧形孔(23)的内外两侧分别向下延伸形成第一延伸部(24)，该第一延伸部(24)插设在粉盘(8)的环形槽(21)内。

5.按权利要求1或2所述激光熔覆多料仓负压式送粉器，其特征在于：所述吸粉嘴(4)上沿出粉方向开有通孔，该通孔的顶端通过锁母接头密封连接有防静电输粉管(19)；吸粉嘴(14)的底端为锥体结构，其上安装有出粉块(7)。

6.按权利要求5所述激光熔覆多料仓负压式送粉器，其特征在于：所述出粉块(7)为扇形，其进粉一侧有部分被切掉，在出粉块(7)的中间开有与吸粉嘴(4)底端锥体结构相对应的第二锥形槽(25)，在第二锥形槽(25)的底面设有通孔(26)，出粉块(7)通过第二锥形槽(25)与吸粉嘴(4)底端锥体结构紧密连接；在出粉块(7)的下表面、通孔(26)的内外两侧分别向下延伸形成第二延伸部(27)，该第二延伸部(27)插设在粉盘(8)的环形槽(21)内。

7.按权利要求1所述激光熔覆多料仓负压式送粉器，其特征在于：所述托盘(6)的下部为中空圆柱、上部为中空的圆盘，所述传动轴(9)由托盘(6)的下部圆柱的中间穿过、顶部与粉盘(8)固接，传动轴(9)的轴封为骨架密封结构。

8.按权利要求8所述激光熔覆多料仓负压式送粉器，其特征在于：所述传动轴(9)与托盘(6)下部中空圆柱的内壁之间依次设有轴封(14)及轴承(13)，在轴承(13)的下部设有安装在托盘(6)上的轴端压盖(12)。

9.按权利要求1所述激光熔覆多料仓负压式送粉器，其特征在于：所述传动轴(9)与电机(10)之间设有压紧弹簧(11)。

10.按权利要求1所述激光熔覆多料仓负压式送粉器，其特征在于：所述料仓为2～4个。

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