CN108058378A - 3d打印机气砂分离装置及分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3D打印机气砂分离装置及分离方法，包括旋流盖、筒体和稳涡锥，所述的筒体内部存在直径从上到下逐渐减小的圆形空腔；旋流盖包括套设在筒体顶部的旋流盖本体，旋流盖本体的外圈设有进料口，顶部设有出风口，出风口贯穿旋流盖本体并与筒体的圆形空腔连通，旋流盖本体的内部设有螺旋设置的流道，流道两端分别与进料口和圆形空腔连通，流道的直径从进料口一端到圆形空腔一端逐渐减小；所述的稳涡锥套设在筒体的底部，稳涡锥包括环形布置的下料槽和锥形本体，锥形本体与下料槽的内壁连接，锥形本体与出风口相互对应。本发明通过旋流盖内直径逐渐减小的流道提升流体进入筒体的速度，产生更大的离心力，提高砂子与空气的分离效率。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印机的气砂分离装置及气砂分离方法。
背景技术
在3D打印领域，预处理完的粉末颗粒状材料是有一定粘性的，当需要将此种材料采用加压方式输送到一定距离的地方时，需加压发送，提高传递效率。现今大部分的发送末端装置为滤芯过滤形式，此种方式滤芯损耗快，分离不彻底，使用成本较高。
还有一种过滤方法是采用气固分离装置分离空气和粉末颗粒，现如今的气固分离装置如申请号为201610974810.6的中国专利，其包括外筒体，所述外筒体内部设置有内筒体，所述外筒体上端设置有上封头，下端设置有下封头，所述内筒体上端板中心处形成装配孔，下端设置有内锥筒，所述装配孔中设置有排气管，所述上封头内壁处设置有上导流体，上导流体侧壁与排气管内壁之间形成Ⅰ号通道，所述内锥筒内壁中设置有下导流体，下导流体的锥顶位于排气管下方，下导流体的侧壁与内锥筒内壁之间形成Ⅱ号通道，所述内筒体侧壁与进气口连通，所述进气口穿过外筒体侧壁。
采用上述气固分离装置需要在进料前需要给流体提供一个较大的作用力，进而使气固混合物在内筒体内部旋转向下，在离心力的作用下，密度较大的颗粒向内筒体壁面运动，并在壁面处被捕集，由于重力的作用沿壁面下落，通过内锥筒，由排污口排出，实现颗粒分离。故上述专利需要消耗大量能源使气固混合物进入筒体，且气固混合物必须切向进入筒体，对气固混合物的进料要求比较严苛。
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3D打印机的进料机构中的气砂分离装置，进而实现砂子和气体高效分离。
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打印机气砂分离装置，包括旋流盖、筒体和稳涡锥，所述的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；所述的旋流盖包括旋流盖本体，旋流盖本体套设在筒体的顶部，旋流盖本体的外圈设有进料口，旋流盖本体的顶部设有出风口，出风口贯穿旋流盖本体并与筒体的圆形空腔连通，旋流盖本体的内部设有流道，流道螺旋设置，其两端分别与进料口和筒体的圆形空腔连通，流道的直径从进料口一端到圆形空腔一端逐渐减小；所述的稳涡锥套设在筒体的底部，稳涡锥包括环形布置的下料槽和锥形本体，锥形本体与下料槽的内壁连接，锥形本体与出风口相互对应。
优选地，所述的下料槽的外壁内圈与所述的筒体的外圈底部固定连接。
优选地，所述的旋流盖、筒体和稳涡锥同轴设置。
优选地，所述的出风口设在旋流盖本体的中央，所述的锥形本体设在稳涡锥的中央。
一种基于上述3D打印机气砂分离装置的气砂分离方法，其包括以下步骤：
(1)气砂流体从旋流盖本体的进料口进入旋流盖本体，流经直径逐渐减小的流道，速度逐渐提升，气砂流体流出流道后沿筒体内壁切线的方向进入筒体的圆形空腔；
(2)高速运动的气砂流体在向心力作用下，较重的砂颗粒沿着筒体内壁分布，较轻的空气则向筒体的中央聚拢；
(3)砂颗粒在自重作用下下沉，并从稳涡锥的下料槽排出，空气在筒体内部形成旋风，旋风的尾巴附着在锥形本体上，进而保证旋风的稳定，旋风从出风口排出筒体，进而实现气砂高速分离。
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打印机气砂分离装置能将输入打印设备中的气砂混合的流体中分离出空气，此装置分离效率高、不需要滤芯，通过CFD软件优化截面线型，能大大提高分离效率，特别是对高浓度大颗粒的气料混合体，效果更佳；本发明在旋流盖的内部设置直径逐渐减小的螺旋状的流道，气砂混合的流体流经流道后由于流道直径不断减小，可提升气砂混合的流体的速度，使气砂混合的流体进入筒体后产生的离心力更大，砂子和空气更容易分离。
附图说明
图1是本发明涉及的3D打印机气砂分离装置的结构示意图；
图2是本发明涉及的3D打印机气砂分离装置的剖面图；
图3是本发明涉及的3D打印机气砂分离装置工作原理示意图。
标注说明：旋流盖1，筒体2，稳涡锥3，旋流盖本体10，进料口11，出风口12，流道13，圆形空腔21，连接法兰22。
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和2所示，本发明涉及一种3D打印机气砂分离装置包括旋流盖1、筒体2和稳涡锥3，所述的筒体2的顶部和底部设置敞口，顶部还设有用于连接旋流盖的法兰，筒体的内部存在圆形空腔21，圆形空腔21从上到下的直径逐渐减小，筒体2的外圈设有连接法兰22，连接法兰22用于将3D打印机气砂分离装置整体固定在3D打印机的砂处理机构中。
所述的旋流盖1包括旋流盖本体10，旋流盖本体10通过法兰固定在筒体2的顶部，旋流盖本体10与筒体2同轴设置，旋流盖本体10的外圈设有进料口11，旋流盖本体10的顶部设有出风口12，出风口12设在旋流盖本体10的轴心位置，出风口12贯穿旋流盖本体10并与筒体2的圆形空腔21连通，旋流盖本体10的内部设有流道13，流道13以旋流盖本体10的轴心为圆形螺旋设置，流道13两端分别与进料口11和筒体的圆形空腔21连通，流道21的直径从进料口11的一端到圆形空腔21一端的直径逐渐减小，且流道21的末端与筒体2的内壁之间呈相切的位置关系。
所述的稳涡锥3套设在筒体的底部，稳涡锥3与筒体2同轴设置，稳涡锥3包括环形布置的下料槽31和锥形本体32，下料槽31的外壁内圈与所述的筒体2的外圈固定连接，锥形本体32设在稳涡锥3的中央，且锥形本体32与下料槽31的内壁连接，锥形本体32与出风口12相互对应，下料槽31的底面设有用于固体砂子排出的孔洞。
结合附图3所示，采用上述3D打印机气砂分离装置分离3D打印设备所用的砂子与空气，其包括以下步骤：
步骤一：负风压装置连接储存砂子的容器提供气压，在气压的带动下，气砂流体以初始为v的速度从旋流盖本体10的进料口11进入旋流盖本体10，气砂流体流经直径逐渐减小的流道13，速度逐渐提升，气砂流体流出流道13后沿筒体2内壁切线的方向进入筒体的圆形空腔21，进入圆形空腔21的速度大于v；
步骤二：高速运动的气砂流体沿筒体内壁一边旋转一边下落，此时气砂流体产生向心力，且在向心力作用下，较重的砂颗粒沿着筒体2内壁分布，较轻的空气则向筒体2的中央聚拢；
步骤三：砂颗粒在自重作用下下沉，并从稳涡锥3的下料槽31排出，空气在筒体2内部形成旋风，旋风的尾巴附着在锥形本体32上，进而保证旋风的稳定，稳定的旋风从其正上方的出风口12排出筒体2，进而实现气砂高速分离。
本发明通过直径逐渐减小的流道13提升气砂混合流体进入筒体的速度，进而使气砂混合流体产生更大的向心力，进而提高砂子和空气的分离效率。
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 (5)
1.一种3D打印机气砂分离装置，其特征在于：其包括旋流盖、筒体和稳涡锥，所述的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；所述的旋流盖包括旋流盖本体，旋流盖本体套设在筒体的顶部，旋流盖本体的外圈设有进料口，旋流盖本体的顶部设有出风口，出风口贯穿旋流盖本体并与筒体的圆形空腔连通，旋流盖本体的内部设有流道，流道螺旋设置，其两端分别与进料口和筒体的圆形空腔连通，流道的直径从进料口一端到圆形空腔一端逐渐减小；所述的稳涡锥套设在筒体的底部，稳涡锥包括环形布置的下料槽和锥形本体，锥形本体与下料槽的内壁连接，锥形本体与出风口相互对应。
2.根据权利要求1所述的3D打印机气砂分离装置，其特征在于：所述的下料槽的外壁内圈与所述的筒体的外圈底部固定连接。
3.根据权利要求1所述的3D打印机气砂分离装置，其特征在于：所述的旋流盖、筒体和稳涡锥同轴设置。
4.根据权利要求1所述的3D打印机气砂分离装置，其特征在于：所述的出风口设在旋流盖本体的中央，所述的锥形本体设在稳涡锥的中央。
5.一种基于权利要求1所述的3D打印机气砂分离装置的气砂分离方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)气砂流体从旋流盖本体的进料口进入旋流盖本体，流经直径逐渐减小的流道，速度逐渐提升，气砂流体流出流道后沿筒体内壁切线的方向进入筒体的圆形空腔；
(2)高速运动的气砂流体在向心力作用下，较重的砂颗粒沿着筒体内壁分布，较轻的空气则向筒体的中央聚拢；
(3)砂颗粒在自重作用下下沉，并从稳涡锥的下料槽排出，空气在筒体内部形成旋风，旋风的尾巴附着在锥形本体上，进而保证旋风的稳定，旋风从出风口排出筒体，进而实现气砂高速分离。
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