CN107900280A - 3d打印的混合砂处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种3D打印的混合砂处理系统及处理方法，包括新砂上砂模块、旧砂上砂模块、称重模块、混砂发送模块和出砂模块，新砂和旧砂分别经过负风压装置被吸到新砂上砂模块和旧砂上砂模块，称重模块包括新砂计量罐、旧砂计量罐和固化剂称取装置，新砂和旧砂分别流到新砂计量罐和旧砂计量罐中称取重量，固化剂称取装置根据新砂、旧砂的重量称取固化剂，新砂、旧砂和固化剂分别送入混砂发送模块搅拌均匀，在混砂发送模块的加压下，混合物进入混砂过滤装置进行再次气固分离，过滤后的混合物发送至出砂模块等待打印使用。本发明实现了3D砂模打印设备的混合砂处理一体化动作，同时独特的处理站空间设计，大大节省了打印主机的空间结构。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印的混合砂处理系统及砂处理方法。
背景技术
砂型3D打印工作原理是先将铸造石英砂与固化剂混合好，在打印平台铺一层砂后，打印头在砂层上根据该层砂型芯轮廓特征喷射树脂粘接剂，如此铺砂、喷射树脂层层反复堆积粘接，最终形成所需砂型芯实体，常温自硬化后从工作箱取出，清理干净表面浮砂即可用于浇铸生产。
目前国内现有的3D打印设备吸砂、加砂、分离、发送都是独立的，而且砂子和固化剂需要主机上完成混合，这种模式的3D打印设备占用空间大，工作效率低、劳动强度大，无法满足快速、高效率生产的需求。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术中存在的不足之处，提供一种稳定可靠的，砂子与固化剂配比准确，吸砂、加砂、分离、发送一体化，自动化程度高的3D打印机的3D打印的混合砂处理系统，并提供了采用本系统的砂处理方法。
为了达到目的，本发明提供的技术方案为：
本发明涉及一种3D打印的混合砂处理系统，其特征在于：其包括新砂上砂模块、旧砂上砂模块、称重模块、混砂发送模块和出砂模块，所述的新砂上砂模块包括新砂补给罐、新砂过滤装置和新砂储存罐，新砂过滤装置固定在新砂储存罐的顶部，新砂过滤装置通过软管与新砂补给罐连接；所述的旧砂上砂模块包括旧砂补给罐、旧砂过滤装置和旧砂储存罐，旧砂过滤装置固定在旧砂储存罐的顶部，旧砂过滤装置通过软管与旧砂补给罐连接，新砂过滤装置和旧砂过滤装置上均配套设有负风压装置；所述的称重模块包括新砂计量罐、旧砂计量罐和固化剂称取装置，新砂计量罐通过软管与新砂储存罐连接，旧砂计量罐通过软管与旧砂储存罐连接，新砂计量罐、旧砂计量罐和固化剂称取装置内均设有若干称重传感器；所述的混砂发送模块包括搅拌罐和加压装置，加压装置通过风管与搅拌罐连接，搅拌罐设有三个进料口，三个进料口分别通过软管与新砂计量罐、旧砂计量罐和固化剂称取装置连接，搅拌罐的内部设有搅拌桨，搅拌罐的底部设有出料口；所述的出砂模块包括混砂过滤装置、主机储砂罐和主机漏斗，混砂过滤装置固定在主机储砂罐的顶部，混砂过滤装置通过软管与搅拌罐的出料口连接，主机储砂罐内设有若干称重传感器，主机漏斗通过软管与主机储砂罐连接。
优选地，所述的新砂过滤装置、旧砂过滤装置和混砂过滤装置的结构相同，均包括旋流盖、筒体和稳涡锥，筒体内部存在圆形空腔，圆形空腔从上到下的直径逐渐减小，旋流盖套设在筒体的顶部，旋流盖的外圈设有过滤装置进料口，旋流盖的中轴位置设有出风口，旋流盖的内部设有螺旋设置的流道，流道的两端分别与过滤装置进料口和筒体的圆形空腔连通，流道的直径从过滤装置进料口一端到圆形空腔一端逐渐减小，稳涡锥设在筒体的底部，稳涡锥的中央设有与出风口相对应的锥形本体。
优选地，连接新砂储存罐和新砂计量罐的软管上设有第一二通阀，连接新砂计量罐与搅拌罐的软管上设有第二二通阀，连接旧砂储存罐和旧砂计量罐的软管上设有第三二通阀，连接旧砂计量罐与搅拌罐的软管上设有第四二通阀，连接搅拌罐与混砂过滤装置的软管上设有第五二通阀。
优选地，所述的混砂过滤装置的出风口通过管道连接有废料池。
优选地，所述的新砂过滤装置和所述的旧砂过滤装置通过风管连接同一个负风压装置，负风压装置配套设置一个三通阀。
一种采用上述3D打印的混合砂处理系统的砂处理方法，包括以下步骤：
(1)新砂在负风压装置的作用下从新砂补给罐进入新砂过滤装置中进行气固分离，并在自重的作用下进入新砂储存罐中储存，与此同时，旧砂在负风压装置的作用下从旧砂补给罐进入旧砂过滤装置中进行气固分离，并在自重的作用下进入旧砂储存罐中储存；
(2)新砂在自重作用下从新砂储存罐流至新砂计量罐中，同时，旧砂在自重作用下从旧砂储存罐流至旧砂计量罐中，称重传感器分别对新砂和旧砂称重，固化剂称取装置根据新砂和旧砂的重量自动称取固化剂，称重后的新砂、旧砂和固化剂分别送入搅拌罐中，并通过搅拌桨搅拌均匀；
(3)新砂、旧砂和固化剂完全混合后，加压装置向搅拌罐内施加压力，将新砂、旧砂与固化剂的混合物压入混砂过滤装置内，混砂过滤装置对混合物进行气固分离，去除空气和杂质，新砂、旧砂及固化剂的混合物在自重作用下进入主机储砂罐等待使用；
(4)主机储砂罐内的新砂、旧砂和固化剂的混合物在自重作用下流至主机漏斗进行3D打印，同时主机储砂罐内的称重传感器实时检测其内部混合物的重量，当混合物重量不足时，重复步骤1～3，向主机储砂罐内补充混合物。
优选地，所述的新砂过滤装置、旧砂过滤装置和混砂过滤装置进行气固分离时，固体和空气的混合流体从过滤装置进料口进入，流经直径逐渐减小的流道后，沿筒体内壁切线的方向进入筒体内的圆形空腔，在向心力作用下，较重的固体沿筒体内壁分布，并沿筒体内壁下沉后从筒体底部排出，较轻的空气向筒体的中央聚拢并形成旋风，旋风的尾巴附着在锥形本体上，旋风从出风口排出筒体。
优选地，所述的混砂过滤装置分离空气和砂子时，空气将质量较轻的杂质一起带出。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明涉及的3D打印的混合砂处理系统将吸砂、加砂、气砂分离、砂子的发送、旧砂的回收等装置一体化生产，减小了3D打印设备砂处理系统的占地面积；本发明根据新砂和旧砂的重量计算并称取固化剂的计量，确保砂子与固化剂的配比达到最佳；本发明的整个砂处理系统是全自动的，工作效率高，劳动强度低，满足了快速高效的生产需求；本发明砂子在进入主机漏斗前，经过多0次过滤，多余的杂质彻底排除设备，实现了无尘打印。
附图说明
图1是本发明涉及的3D打印的混合砂处理系统的结构示意图；
图2是新砂过滤装置、旧砂过滤装置及混砂过滤装置的结构示意图。
标注说明：新砂过滤装置1，新砂储存罐2，第一二通阀3，新砂计量罐4，称重传感器5，第二二通阀6，搅拌罐7，第五二通阀8，第四二通阀9，固化剂称取装置10，称重传感器11，旧砂计量罐12，第三二通阀13，旧砂储存罐14，旧砂过滤装置15，三通阀16，混砂过滤装置17，主机储砂罐18，称重传感器19，下料阀门20，主机漏斗21，砂补给罐22，旧砂补给罐23，负风压装置24，加压装置25，搅拌桨26，筒体101，圆形空腔102，流盖103，过滤装置进料口104，出风口105，流道106，稳涡锥107，锥形本体108。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
结合附图1所示，本发明涉及一种3D打印的混合砂处理系统，包括新砂上砂模块、旧砂上砂模块、称重模块、混砂发送模块和出砂模块。
所述的新砂上砂模块包括新砂补给罐22、新砂过滤装置1和新砂储存罐2，新砂过滤装置1固定在新砂储存罐2的顶部，新砂过滤装置1通过软管与新砂补给罐22连接，所述的旧砂上砂模块包括旧砂补给罐23、旧砂过滤装置15和旧砂储存罐14，旧砂过滤装置15固定在旧砂储存罐14的顶部，旧砂过滤装置15通过软管与旧砂补给罐23连接，新砂过滤装置1和旧砂过滤装置15通过风管连接负风压装置24，风管上设有三通阀16，负风压装置24采用风机。所述的新砂过滤装置1和旧砂过滤装置15的结构如附图2所示，其包括旋流盖103、筒体101和稳涡锥107，筒体101无顶面和地面，筒体101内部存在圆形空腔102，圆形空腔102的直径从上到下的直径逐渐减小，旋流盖103套设在筒体102的顶部，旋流盖103的外圈设有过滤装置进料口104，旋流盖103的中轴位置设有出风口105，旋流盖的内部设有流道106，流道106螺旋设置，流道106的两端分别与过滤装置进料口104和筒体的圆形空腔102连通，流道106的直径从过滤装置进料口一端到圆形空腔一端逐渐减小，进而促使砂子和空气的混合流体流经流道106时的速度逐渐加快，稳涡锥107设在筒体的底部，稳涡锥的中央设有与出风口105相对应的锥形本体108，稳涡锥107的底面设有与新砂储存罐4连通的下料口。
所述的称重模块包括新砂计量罐4、旧砂计量罐12和固化剂称取装置10，新砂计量罐4通过软管与新砂储存罐2连接，该软管上设有第一二通阀3，旧砂计量罐12通过软管与旧砂储存罐14连接，该软管上设有第三二通阀13，新砂计量罐4、旧砂计量罐12内均设有若干称重传感器5、11，分别用于称取新砂和旧砂的重量，所述的固化剂称取装置10内设有称重传感器，用于称取固化剂的重量。
所述的混砂发送模块包括搅拌罐7和加压装置25，加压装置25采用空气压缩机，其通过风管与搅拌罐7连接，搅拌罐7设有三个进料口，三个进料口分别与新砂计量罐4、旧砂计量罐12及固化剂称取装置10连通，连接搅拌罐7和新砂计量罐4的软管上设有第二二通阀6，连接搅拌罐7和旧砂计量罐12的软管上设有第四二通阀9，搅拌罐7的内部设有搅拌桨26，用于搅拌新砂、旧砂和固化剂，使三者混合均匀，搅拌罐7的底部设有出料口。
所述的出砂模块包括混砂过滤装置17、主机储砂罐18和主机漏斗21，混砂过滤装置17固定在主机储砂罐18的顶部，其结构与新砂过滤装置2的结构相同，此处不再阐述，混砂过滤装置17的过滤装置进料口104通过软管与搅拌罐7的出料口连接，该软管上设有第五二通阀8，混砂过滤装置17的出风口处通过管道连接废料池，主机储砂罐18内设有若干称重传感器19，用于称取主机储砂罐10内新砂、旧砂及固化剂混合物的重量，主机漏斗21通过软管与主机储砂罐18连接，该软管上设有下料阀门20。
采用上述3D打印的混合砂处理系统的砂处理方法，包括以下步骤：
步骤一：打开负风压装置24和三通阀16，新砂在负风压装置24的负风压作用下从新砂补给罐22进入新砂过滤装置1中，砂子和空气的混合流体从过滤装置进料口104进入，流经直径逐渐减小的流道106后，逐渐提升流体的流动速度，进而提高流体的向心力，新砂和空气的混合流体沿筒体101内壁切线的方向进入筒体内的圆形空腔102，在向心力作用下，较重的新砂沿筒体内壁分布，并沿筒体101内壁下沉后流到新砂储存罐4中储存，较轻的空气向筒体101的中央聚拢并形成旋风，旋风的尾巴附着在锥形本体108上，旋风在锥形本体108的作用下保持稳定，旋风的顶部从出风口105排出，实现新砂和空气的分离，进而防止空气进入新砂储存罐2中并形成气流，防止新砂储存罐2的新砂处于静置状态。同时，旧砂在负风压装置24的负风压作用下从旧砂补给罐23进入旧砂过滤装置15中进行旧砂与空气的分离，分离方法与上述新砂和空气的分离方法相同，旧砂与空气分离后，旧砂进入到旧砂储存罐14中
步骤二：打开第一二通阀3和第三二通阀13，新砂储存罐2内的新砂在自重作用下进入新砂计量罐4内，新砂计量罐内4的称重传感器5对新砂进行称重，同时，旧砂在自重作用下进入旧砂计量罐14内，旧砂计量罐内14的称重传感器11对旧砂进行称重，根据新砂和旧砂的重量，固化剂称取装置10自动称取固化剂，新砂、旧砂和固化剂配比完成后，自动关闭第一二通阀3和第三二通阀13，同时打开第二二通阀6、第四二通阀9和固化剂称取装置6的开关，称重后的新砂、旧砂和固化剂分别流至搅拌罐7中，关闭第二二通阀6和第四二通阀9，搅拌罐7中的搅拌桨26充分搅拌新砂、旧砂和固化剂，使三者充分混合。
步骤三：新砂、旧砂和固化剂完全混合后，打开第五二通阀8，加压装置25向搅拌罐7内施加压缩空气，将新砂、旧砂和固化剂的混合物压入混砂过滤装置17内，混砂过滤装置17采用与步骤1中新砂、旧砂与空气的分离方法相同的方式对流体进行气固分离，新砂、旧砂及固化剂混合物在自重作用下进入主机储砂罐18等待使用，空气和质量较轻的杂质、灰尘等在风力的作用下从出风口排到废料池，实现进入主机储砂罐18的砂子无尘，保证了砂处理系统周围环境清洁。
步骤四：打开下料阀门20，主机储砂罐18内的新砂、旧砂及固化剂混合物在自重作用下流至主机漏斗21即可进行3D打印，同时主机储砂罐18内的称重传感器19实时检测其内部新砂、旧砂及固化剂混合物的重量，当新砂、旧砂及固化剂混合物计量不足时，重复步骤1～3，向主机储砂罐10内补充砂子。
综上所述，本发明涉及的3D打印机的3D打印的混合砂处理系统实现3D打印时砂处理的自动化进砂、砂子与固化剂自动化配比及搅拌混合，整个砂处理过程无需人为操作，省时省力，且可使砂子与固化剂的配比更加准确，实现无尘打印，提高3D打印质量。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种3D打印的混合砂处理系统，其特征在于：其包括新砂上砂模块、旧砂上砂模块、称重模块、混砂发送模块和出砂模块，所述的新砂上砂模块包括新砂补给罐、新砂过滤装置和新砂储存罐，新砂过滤装置固定在新砂储存罐的顶部，新砂过滤装置通过软管与新砂补给罐连接；所述的旧砂上砂模块包括旧砂补给罐、旧砂过滤装置和旧砂储存罐，旧砂过滤装置固定在旧砂储存罐的顶部，旧砂过滤装置通过软管与旧砂补给罐连接，新砂过滤装置和旧砂过滤装置上均配套设有负风压装置；
所述的称重模块包括新砂计量罐、旧砂计量罐和固化剂称取装置，新砂计量罐通过软管与新砂储存罐连接，旧砂计量罐通过软管与旧砂储存罐连接，新砂计量罐、旧砂计量罐和固化剂称取装置内均设有若干称重传感器；
所述的混砂发送模块包括搅拌罐和加压装置，加压装置通过风管与搅拌罐连接，搅拌罐设有三个进料口，三个进料口分别通过软管与新砂计量罐、旧砂计量罐和固化剂称取装置连接，搅拌罐的内部设有搅拌桨，搅拌罐的底部设有出料口；
所述的出砂模块包括混砂过滤装置、主机储砂罐和主机漏斗，混砂过滤装置固定在主机储砂罐的顶部，混砂过滤装置通过软管与搅拌罐的出料口连接，主机储砂罐内设有若干称重传感器，主机漏斗通过软管与主机储砂罐连接。
2.根据权利要求1所述的3D打印的混合砂处理系统，其特征在于：所述的新砂过滤装置、旧砂过滤装置和混砂过滤装置的结构相同，均包括旋流盖、筒体和稳涡锥，筒体内部存在圆形空腔，圆形空腔从上到下的直径逐渐减小，旋流盖套设在筒体的顶部，旋流盖的外圈设有过滤装置进料口，旋流盖的中轴位置设有出风口，旋流盖的内部设有螺旋设置的流道，流道的两端分别与过滤装置进料口和筒体的圆形空腔连通，流道的直径从过滤装置进料口一端到圆形空腔一端逐渐减小，稳涡锥设在筒体的底部，稳涡锥的中央设有与出风口相对应的锥形本体。
3.根据权利要求1所述的3D打印的混合砂处理系统，其特征在于：连接新砂储存罐和新砂计量罐的软管上设有第一二通阀，连接新砂计量罐与搅拌罐的软管上设有第二二通阀，连接旧砂储存罐和旧砂计量罐的软管上设有第三二通阀，连接旧砂计量罐与搅拌罐的软管上设有第四二通阀，连接搅拌罐与混砂过滤装置的软管上设有第五二通阀。
4.根据权利要求2所述的3D打印的混合砂处理系统，其特征在于：所述的混砂过滤装置的出风口通过管道连接有废料池。
5.根据权利要求1所述的3D打印的混合砂处理系统，其特征在于：所述的新砂过滤装置和所述的旧砂过滤装置通过风管连接同一个负风压装置，负风压装置配套设置一个三通阀。
6.一种基于权利要求1所述的3D打印的混合砂处理系统的砂处理方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)新砂在负风压装置的作用下从新砂补给罐进入新砂过滤装置中进行气固分离，并在自重的作用下进入新砂储存罐中储存，与此同时，旧砂在负风压装置的作用下从旧砂补给罐进入旧砂过滤装置中进行气固分离，并在自重的作用下进入旧砂储存罐中储存；
(2)新砂在自重作用下从新砂储存罐流至新砂计量罐中，同时，旧砂在自重作用下从旧砂储存罐流至旧砂计量罐中，称重传感器分别对新砂和旧砂称重，固化剂称取装置根据新砂和旧砂的重量自动称取固化剂，称重后的新砂、旧砂和固化剂分别送入搅拌罐中，并通过搅拌桨搅拌均匀；
(3)新砂、旧砂和固化剂完全混合后，加压装置向搅拌罐内施加压力，将新砂、旧砂与固化剂的混合物压入混砂过滤装置内，混砂过滤装置对混合物进行气固分离，去除空气和杂质，新砂、旧砂及固化剂的混合物在自重作用下进入主机储砂罐等待使用；
(4)主机储砂罐内的新砂、旧砂和固化剂的混合物在自重作用下流至主机漏斗进行3D打印，同时主机储砂罐内的称重传感器实时检测其内部混合物的重量，当混合物重量不足时，重复步骤1～3，向主机储砂罐内补充混合物。
7.根据权利要求6所述的砂处理方法，其特征在于：所述的新砂过滤装置、旧砂过滤装置和混砂过滤装置进行气固分离时，固体和空气的混合流体从过滤装置进料口进入，流经直径逐渐减小的流道后，沿筒体内壁切线的方向进入筒体内的圆形空腔，在向心力作用下，较重的固体沿筒体内壁分布，并沿筒体内壁下沉后从筒体底部排出，较轻的空气向筒体的中央聚拢并形成旋风，旋风的尾巴附着在锥形本体上，旋风从出风口排出筒体。
8.根据权利要求5所述的砂处理方法，其特征在于：所述的混砂过滤装置分离空气和砂子时，空气将质量较轻的杂质一起带出。
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