CN106914617B - 用于金属3d打印设备的集尘装置及其清理方法 - Google Patents

用于金属3d打印设备的集尘装置及其清理方法 Download PDF

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Abstract

一种用于金属3D打印设备的集尘装置及其清理方法，其中装置包括风机、过滤箱，进风口和排风口，过滤箱包括箱盖、箱体、连接在箱盖上的第一管道以及连接在箱体上的第二管道，第一管道中设有第一常开阀门，第二管道中设有第二常开阀门，过滤箱上还设有常闭出口以及常闭进口，其中，当第一管道为排气管道，第二管道为进气管道时，第二管道与进风口相连，第一管道与风机的进口端相连，风机的出口端与排风口相连；或者当第一管道为进气管道，第二管道为排气管道时，第一管道与进风口相连，第二管道与风机的进口端相连，风机出口端与排风口相连，本发明不仅提高整体密封性，而且避免了现有技术在使用或操作过程中存在的安全隐患。

Description

用于金属3D打印设备的集尘装置及其清理方法
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种用于金属3D打印设备的集尘装置及其清理方法。
背景技术
增材制造技术（Additive Manufacturing，简称AM）是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。选区激光熔融技术（Selective Laser Melting，简称SLM）是近年来发展迅速的增材制造技术之一，其以粉末材料为原料，采用激光对三维实体的截面进行逐层扫描完成原型制造，不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，应用范围广。选择性激光熔融工艺的基本过程是：送粉装置将一定量粉末送至工作台面，铺粉装置将一层粉末材料平铺在成型缸底板或已成型零件的上表面，激光振镜系统控制激光以一个近似不变的光斑大小和光束能量按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺粉装置又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。
在上述选择性激光熔融成型过程中，金属粉末所产生的火花、烟尘以及溅射的小颗粒需要集尘系统回收，并经过滤后再将洁净的惰性气体循环进入选择性激光熔融设备。因此，集尘系统的密封性能及安全性能是保障金属3D打印设备安全高效运行的关键因素之一，集尘系统在清理过程中的操作安全性也是金属3D打印设备中的关键环节。现有技术的集尘系统，一般通过钣金做成密闭腔，该结构很难保证密封腔的密闭性，另外，现有技术的集尘系统在清理中，极易使得逸散在相对密封的腔体内的金属粉尘存在被静电点燃产生爆燃爆炸的隐患，从而对人员、设备及场地造成不可挽回的损失。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、且可避免爆燃爆炸的用于金属3D打印设备的集尘装置及其清理方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于金属3D打印设备的集尘装置，包括风机、过滤箱，进风口和排风口，所述过滤箱包括箱盖、箱体、连接在箱盖上的第一管道以及连接在箱体上的第二管道，第一管道中设有第一常开阀门，第二管道中设有第二常开阀门，所述过滤箱上还设有常闭出口以及用于注入可惰化活性金属粉末的液体的常闭进口，其中，
当第一管道为排气管道，第二管道为进气管道时，第二管道与进风口相连，第一管道与风机的进口端相连，风机的出口端与排风口相连；或者
当第一管道为进气管道，第二管道为排气管道时，第一管道与进风口相连，第二管道与风机的进口端相连，风机的出口端与排风口相连。
作为本发明的进一步优选方案，所述过滤箱由一个过滤筒体构成，或者所述过滤箱由两个以上相通的过滤筒体组成，且当过滤箱由第一过滤筒体和第二过滤筒体组成时，第一管道为具有第一分支管和第二分支管的双分支管，且第一分支管与第一过滤筒体的筒盖连接，第二分支管与第二过滤筒体的筒盖连接，所述第二管道设置在第一过滤筒体或第二过滤筒体的筒体上，所述常闭进口设置在第一过滤筒体的筒盖上，常闭出口设置在第一过滤筒体的筒体上。
作为本发明的进一步优选方案，所述过滤箱由一个过滤体以及设置在过滤体上的至少一个上盖构成，第一管道为具有至少一根分支管的管道，且每根分支管与每个上盖对应连接，所述第二管道设置在过滤体上，所述常闭进口设置在任一个上盖上，常闭出口设置在过滤体上。
作为本发明的进一步优选方案，所述装置还包括用于收集大颗粒杂质的前置收集系统，所述前置收集系统设置在进风口与过滤箱的进气管道之间。
作为本发明的进一步优选方案，所述装置还包括腔体，所述过滤箱和风机安装在腔体内，前置收集系统安装在腔体外侧。
作为本发明的进一步优选方案，所述装置还包括：
压力监测单元，用于实时监测由进风口、过滤箱、风机、排风口形成的气体回路中的压力，当压力过高时反馈信号给控制单元；以及
控制单元，用于当接收到压力监测单元反馈的压力过高信号时，提示用户清理或更换过滤箱的过滤器。
本发明还提供了一种用于金属3D打印设备的集尘装置的清理方法，包括以下步骤：
将第一常开阀门和第二常开阀门关闭，以使过滤箱密封；
将过滤箱与风机脱开，以及过滤箱与进风口脱开，并将过滤箱转移到清理地点；
打开常闭进口，向过滤箱内部注入用于惰化活性金属粉末的液体，当开始注入液体时，打开常闭出口；
当液体注满并开始从常闭出口溢出时，关闭常闭进口和常闭出口；
打开过滤箱的箱盖，并清理过滤箱以及更换过滤箱中的过滤器。
作为本发明的进一步优选方案，在对集尘装置进行清理之前，还包括：
检测由进风口、前置收集系统、过滤箱、风机、排风口形成的气体回路中的氧含量；
当氧含量小于或等于预设值时，则对集尘装置进行清理。
作为本发明的进一步优选方案，所述方法还包括，
当清理过滤箱以及更换过滤箱中的过滤器后，将箱盖盖在箱体上；
将过滤箱搬回至工作地点，并将过滤箱与风机，以及过滤箱与进风口连接，且打开第一常开阀门和第二常开阀门，以使过滤箱继续进行过滤工作。
作为本发明的进一步优选方案，所述清理过滤箱以及更换过滤箱中的过滤器具体包括：
取出过滤箱中的过滤器，将过滤箱中的液体及杂质倒掉；
将过滤箱进行烘干，并更换新的过滤器。
本发明的用于金属3D打印设备的集尘装置，通过包括风机、过滤箱，进风口和排风口，所述过滤箱包括箱盖、箱体、连接在箱盖上的第一管道以及连接在箱体上的第二管道，第一管道中设有第一常开阀门，第二管道中设有第二常开阀门，所述过滤箱上还设有常闭出口以及用于注入可惰化活性金属粉末的液体的常闭进口，其中，当第一管道为排气管道，第二管道为进气管道时，第二管道与进风口相连，第一管道与风机的进口端相连，风机的出口端与排风口相连；或者当第一管道为进气管道，第二管道为排气管道时，第一管道与进风口相连，第二管道与风机的进口端相连，风机的出口端与排风口相连，使得本发明相比现有技术，不仅结构简单，而且提高了整体密封性，使整个系统拥有更好的气密性能和安全性能，此外，通过常闭进口向过滤箱注入用于惰化活性金属粉末的液体以实现过滤箱的清理及过滤器的更换，这样可有效地避免过滤箱在清理过程中产生静电，从而根本上解决了清理金属粉末时可能造成粉末遇静电爆燃爆炸的问题，进而避免了现有技术在使用或操作过程中存在的安全隐患。因此，本发明的用于金属3D打印设备的集尘装置不仅结构简单，气密性好，而且操作更安全。
本发明的用于金属3D打印设备的集尘装置的清理方法，通过包括以下步骤：将第一常开阀门和第二常开阀门关闭，以使过滤箱密封；将过滤箱与风机脱开，以及过滤箱与进风口脱开，并将过滤箱转移到清理地点；打开常闭进口，向过滤箱内部注入用于惰化活性金属粉末的液体，当开始注入液体时，打开常闭出口；当液体注满并开始从常闭出口溢出时，关闭常闭进口和常闭出口；打开过滤箱的箱盖，并清理过滤箱以及更换过滤箱中的过滤器，使得本发明通过采用安全的注入用于惰化活性金属粉末的液体进行清理及更换的方式能有效地惰化活性金属粉末的活性，即避免了静电的产生，因此，本发明从根本上解决了清理金属粉末时可能造成粉末遇静电爆燃爆炸的问题，进而避免了现有技术在使用或操作过程中存在的安全隐患，因此，本发明的用于金属3D打印设备的集尘装置的清理方法操作更安全。
附图说明
图1为本发明用于金属3D打印设备的集尘装置提供的一实施例的外观结构图；
图2为本发明用于金属3D打印设备的集尘装置提供的一实施例的结构示意图；
图3为图2中过滤箱的结构示意图；
图4为本发明用于金属3D打印设备的集尘装置提供的另一实施例的结构示意图。
附图中标记如下：
1、风机，2、过滤箱，3、进风口，4、排风口，5、第一管道，6、第二管道，7、第一常开阀门，8、第二常开阀门，9、常闭进口，10、常闭出口，11、腔体，12、前置收集系统，21、过滤体，22、上盖，23、第一过滤筒体，24、第二过滤筒体，25、第一分支管，26、第二分支管，27、双分支管。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。
如图1-图3所示，用于金属3D打印设备的集尘装置包括风机1、过滤箱2，进风口3和排风口4，所述过滤箱2包括箱盖、箱体、连接在箱盖上的第一管道5以及连接在箱体上的第二管道6，第一管道5中设有第一常开阀门7，第二管道6中设有第二常开阀门8，所述过滤箱2上还设有常闭出口10以及用于注入可惰化活性金属粉末的液体的常闭进口9，所述第一管道5为排气管道，第二管道6为进气管道，第二管道6与进风口3相连，第一管道5与风机1的进口端相连，风机1的出口端与排风口4相连，在此需说明的是，所述第一管道5也可为进气管道，第二管道6为排气管道时，这样第一管道5与进风口3相连，第二管道6与风机1的进口端相连，风机1的出口端与排风口4相连。
所述过滤箱2的箱体内设有过滤器等器件，用于对粉尘、杂志等进行过滤，所述箱体形状不做限制，例如可为圆柱体、方形体等。优选地，第二管道6设置在箱体的底部，当然，第二管道6还可以设置在箱体的其它位置，只要能实现过滤器对进入到过滤箱2的气体进行过滤即可。
具体实施中，过滤箱2的箱盖通过快装抱箍安装在箱体上。
具体实施中，上述第一常开阀门7和第二常开阀门8可为蝶阀，其在通常状态为打开状态，以使进风口3、过滤箱2、风机1和排风口4形成的气体回路畅通，而当需要对其进行清理时，则将蝶阀进行关闭，以保证过滤箱2的密封，从而避免了粉末遇静电爆燃爆炸的弊端。
上述常闭进口9和常闭出口10可为球阀，当然还可以为其它器件，在此不做一一例举。
具体实施中，其可为单一箱体（即由一个箱体和一个箱盖构成）当然，作为本发明的一种优选方式，所述过滤箱2还可由一个过滤体21以及设置在过滤体21上的至少一个上盖22构成，第一管道5为具有至少一根分支管的管道，且每根分支管与每个上盖22对应连接，所述第二管道6设置在过滤体21上，所述常闭进口9设置在任一个上盖22上，常闭出口10设置在过滤体21上。可以理解的是，参阅图2和图3可知，该过滤箱2由一个过滤体21和两个上盖22构成，由于第一管道5具有的分支管应与上盖22的数量相对应，因此，图2和图3中第一管道5为双分支管27，但可以理解的是，本发明的上盖22还可以为三个、四个等其它具体数值。
作为本发明的另一种优选方式，所述过滤箱2还可两个以上相通的过滤筒体组成，如由2个、3个、4个等相通的过滤筒体组成。如图4所示，当过滤箱2由第一过滤筒体23和第二过滤筒体24组成时，第一管道5为具有第一分支管25和第二分支管26的双分支管27，且第一分支管25与第一过滤筒体23的筒盖连接，第二分支管26与第二过滤筒体24的筒盖连接，所述第二管道6设置在第一过滤筒体23或第二过滤筒体24的筒体上，所述常闭进口9设置在第一过滤筒体23的筒盖上，常闭出口10设置在第一过滤筒体23的筒体上。
在此需说明的是，本发明对于常闭进口9和常闭出口10的具体设置位置不做限定，例如，如图1-图3所示，常闭进口9设置在某一个上盖22上，常闭出口10设置在过滤体21的底部，当然，如图4所示，常闭进口9设置在一个过滤筒体的筒盖上，常闭出口10设置在同一个过滤筒体的筒体底部，当然常闭进口9和常闭出口10也可以分别设置在两个过滤筒体的筒盖上，或者常闭进口9设置在一个过滤筒体的筒盖上，常闭出口10设置在另一个过滤筒体的筒体底部等等，在此不做一一例举。
优选地，所述装置还包括用于收集大颗粒杂质的前置收集系统12，所述前置收集系统12设置在进风口3与过滤箱2的进气管道之间，所述前置收集系统12可为体积较大的容器，以利用气流从相对空间较小的进风口3的管道突然进入大空间的容器后产生的气体沉降，将杂质中的大颗粒沉降到前置收集系统12的容器中，而小颗粒则通过过滤箱2前端的进气管道进入过滤箱2内部以进行过滤，这样可避免大颗粒杂志对过滤器的损坏，从而提高了过滤器的使用寿命。
如图1所示，所述装置还包括腔体11，所述过滤箱2和风机1安装在腔体11内，前置收集系统12安装在腔体11外侧。
优选地，为了更好地监测集尘装置工作状态以便于更好地保证集尘装置的工作质量，所述装置还包括：
压力监测单元，用于实时监测由进风口3、过滤箱2、风机1、排风口4形成的气体回路中的压力，当压力过高时反馈信号给控制单元；以及
控制单元，用于当接收到压力监测单元反馈的压力过高信号时，提示用户清理或更换过滤箱2的过滤器。
本发明还提供了一种用于金属3D打印设备的集尘装置的清理方法，包括以下步骤：
将第一常开阀门7和第二常开阀门8关闭，以使过滤箱2密封；
将过滤箱2与风机1脱开，以及过滤箱2与进风口3脱开，并将过滤箱2转移到清理地点；
打开常闭进口9，向过滤箱2内部注入用于惰化活性金属粉末的液体，当开始注入液体时，打开常闭出口10；
当液体注满并开始从常闭出口10溢出时，关闭常闭进口9和常闭出口10；优选地，可在关闭常闭进口9和常闭出口10后放置5-10分钟，当然具体放置时间也可以根据设计需要自由设定，在此不做一一例举；
打开过滤箱2的箱盖，并清理过滤箱2以及更换过滤箱2中的过滤器。
为了更好地保证清理的安全性，在对集尘装置进行清理之前，还包括以下步骤：
检测由进风口3、过滤箱2、风机1、排风口4形成的气体回路中的氧含量；
当氧含量小于或等于预设值时，则对集尘装置进行清理。如可在腔体11的门上设有安全锁，当氧含量小于或等于预设值时，才打开腔体11门上的安全锁。具体实施中，所述预设值优选为氧气含量占气体总量的5%，当然还可以为其它具体数值，在此不做一一例举。
具体实施中，所述方法还包括，
当清理过滤箱2以及更换过滤箱2中的过滤器后，将箱盖盖在箱体上；
将过滤箱2搬回至工作地点，并将过滤箱2与风机1，以及过滤箱2与进风口3连接，且打开第一常开阀门7和第二常开阀门8，以使过滤箱2继续进行过滤工作。
所述清理过滤箱2以及更换过滤箱2中的过滤器具体包括：
取出过滤箱2中的过滤器，将过滤箱2中的液体及杂质倒掉；
将过滤箱2进行烘干，并更换新的过滤器。
优选地，可通过叉车过滤箱2转移到清理地点以及将过滤箱2搬回至工作地点。
本发明中上述用于惰化活性金属粉末的液体，可为水、油、或添加了消泡剂等添加剂的混合液体。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均应属于本发明的保护范围。应当指出，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和修饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种用于金属3D打印设备的集尘装置，其特征在于，包括风机、过滤箱，进风口和排风口，所述过滤箱包括箱盖、箱体、连接在箱盖上的第一管道以及连接在箱体上的第二管道，第一管道中设有第一常开阀门，第二管道中设有第二常开阀门，所述过滤箱上还设有常闭出口以及用于注入可惰化活性金属粉末的液体的常闭进口，其中
当第一管道为排气管道，第二管道为进气管道时，第二管道与进风口相连，第一管道与风机的进口端相连，风机的出口端与排风口相连；或者
当第一管道为进气管道，第二管道为排气管道时，第一管道与进风口相连，第二管道与风机的进口端相连，风机的出口端与排风口相连。
2.根据权利要求1所述的用于金属3D打印设备的集尘装置，其特征在于，所述过滤箱由一个过滤筒体构成，或者所述过滤箱由两个以上相通的过滤筒体组成，且当过滤箱由第一过滤筒体和第二过滤筒体组成时，第一管道为具有第一分支管和第二分支管的双分支管，且第一分支管与第一过滤筒体的筒盖连接，第二分支管与第二过滤筒体的筒盖连接，所述第二管道设置在第一过滤筒体或第二过滤筒体的筒体上，所述常闭进口设置在第一过滤筒体的筒盖上，常闭出口设置在第一过滤筒体的筒体上。
3.根据权利要求1所述的用于金属3D打印设备的集尘装置，其特征在于，所述过滤箱由一个过滤体以及设置在过滤体上的至少一个上盖构成，第一管道为具有至少一根分支管的管道，且每根分支管与每个上盖对应连接，所述第二管道设置在过滤体上，所述常闭进口设置在任一个上盖上，常闭出口设置在过滤体上。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于金属3D打印设备的集尘装置，其特征在于，所述装置还包括用于收集大颗粒杂质的前置收集系统，所述前置收集系统设置在进风口与过滤箱的进气管道之间。
5.根据权利要求4所述的用于金属3D打印设备的集尘装置，其特征在于，所述装置还包括腔体，所述过滤箱和风机安装在腔体内，前置收集系统安装在腔体外侧。
6.根据权利要求5所述的用于金属3D打印设备的集尘装置，其特征在于，所述装置还包括：
压力监测单元，用于实时监测由进风口、过滤箱、风机、排风口形成的气体回路中的压力，当压力过高时反馈信号给控制单元；以及
控制单元，用于当接收到压力监测单元反馈的压力过高信号时，提示用户清理或更换过滤箱的过滤器。
7.根据权利要求4至6任一项所述的用于金属3D打印设备的集尘装置的清理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将第一常开阀门和第二常开阀门关闭，以使过滤箱密封；
将过滤箱与风机脱开，以及过滤箱与进风口脱开，并将过滤箱转移到清理地点；
打开常闭进口，向过滤箱内部注入用于惰化活性金属粉末的液体，当开始注入液体时，打开常闭出口；
当液体注满并开始从常闭出口溢出时，关闭常闭进口和常闭出口；
打开过滤箱的箱盖，并清理过滤箱以及更换过滤箱中的过滤器。
8.根据权利要求7所述的清理方法，其特征在于，在对集尘装置进行清理之前，还包括：
检测由进风口、前置收集系统、过滤箱、风机、排风口形成的气体回路中的氧含量；
当氧含量小于或等于预设值时，则对集尘装置进行清理。
9.根据权利要求7所述的清理方法，其特征在于，所述方法还包括，
当清理过滤箱以及更换过滤箱中的过滤器后，将箱盖盖在箱体上；
将过滤箱搬回至工作地点，并将过滤箱与风机，以及过滤箱与进风口连接，且打开第一常开阀门和第二常开阀门，以使过滤箱继续进行过滤工作。
10.根据权利要求9所述的清理方法，其特征在于，所述清理过滤箱以及更换过滤箱中的过滤器具体包括：
取出过滤箱中的过滤器，将过滤箱中的液体及杂质倒掉；
将过滤箱进行烘干，并更换新的过滤器。
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