CN111534816A - 一种激光熔覆送粉器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光熔覆送粉器包括：粉料筒；座部；盖板；转盘；吸粉管；以及转盘电机。基于本发明的激光熔覆送粉器通过相对简化的结构，能够实现相对精确的送粉。

Description

一种激光熔覆送粉器

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆送粉器。

背景技术

激光熔覆工艺是指通过在基材表面预涂熔覆材料，进而利用激光束使预涂的熔覆材料与基体表面材料熔化的表面处理工艺。当前，激光熔覆工艺已经成为制备涂层的重要技术之一。

目前激光熔覆工艺主要存在的问题在于细小粉末的流动性差，而粉料筒通常具有一个圆筒部和位于圆筒部下端的锥形部，在送料过程中，下行的物料因横断面直径逐渐变小，粉料颗粒间的支撑力变大，有可能会出现悬空，当悬空变大后，有可能会塌落，如此反复，导致使用粉料筒直接供料不均匀。

中国专利文献CN208532933U公开了一种激光熔覆送粉器，为了确保送粉的均匀性，其在储粉灌上设有进气口，以期通过正压送粉的方式使送粉速度稳定可靠，然而，储粉灌内粉料较多时，通过进气口导入的压缩气体不足以影响底层的粉料的出料稳定性，而仅仅是提供了相对较高的出料压力。经发明人长期的研究发现，影响送粉器送粉均匀性的主要影响因素是粉料间表现出成团簇的状态。当粉料出现团簇而产股集聚时，送粉压力越大，往往堵塞越严重。尤其是，当送料压力变大时，位于粉料筒下方的锥形部内的粉料承压更大，产生悬空的概率也就越大。

中国专利文献CN208560678U公开了一种在送粉器本体内设有加热电阻的送粉器，其试图通过加热粉料，使粉料变得干燥，以解决粉料堵塞及送料不均匀的问题。加热粉料是一个比较好的解决粉料拥堵的技术方向，不过由于粉料不是流体，不会像流体那样产生热对流，尽管例如金属粉末的自身导热性比较好，但加热的均匀性仍然相对较差。除此之外，后期的干燥并不能使之前产生的团簇分散，加热只能解决在送粉过程中产生的新的团簇问题。

在中国专利文献CN109468582A中所公开送粉器通过在送粉器的支架上安装振动器的方式以降低粉料拥堵现象的产生，但振动不可避免的会增加送粉器的振动，影响喷涂的精度。

发明内容

在本发明的实施例中，提供了一种激光熔覆送粉器，通过相对简化的结构，能够实现相对精确的送粉。

在本发明的实施例中，所提供激光熔覆送粉器包括：

粉料筒，下端具有下粉嘴；

座部，构成一座壳，座壳具有口部在上的腔室；

盖板，配装在座壳的口部，以封闭所述腔室；盖板开有第一孔和第二孔，相应地，粉料筒轴线竖直地安装在盖板上，下粉嘴经由第一孔气密性地介入到腔室内；

转盘，通过轴线竖直的传动轴安装在腔室底部，转盘的上表面具有以转盘轴线为轴线的环槽，第一孔和第二孔的轴线过环槽，且下粉嘴与转盘的上表面间留有堆料距离；

吸粉管，气密性地装配在第二孔上，该吸粉管的吸粉嘴与转盘的上表面滑动或者滚动配合，并使吸粉嘴与环槽配合形成通路；

进气管，安装在座部或盖板上，以向腔室给压；以及

转盘电机，安装在座部上，以驱动转盘旋转。

可选地，所述堆料距离为5~10mm。

可选地，吸粉管与下粉嘴分居于环槽相对的两侧。

可选地，吸粉管通过一粉管套安装在所述第二孔上；

其中，吸粉管与粉管套间过盈配合或为一体结构；

吸粉嘴构造在粉管套的下端，并与粉管套间可拆连接。

可选地，吸粉嘴的下表面与转盘上表面配合的部分具有滚珠；或

转盘的上表面相应于环槽的内外侧设有聚四氟乙烯滑板。

可选地，所述盖板为透明盖板。

可选地，所述粉料筒包括作为主体的圆筒部和安装在圆筒部下端用于收料的料斗；

在料斗处设有加热装置。

可选地，所述加热装置为盘绕在料斗处的电加热丝。

可选地，在粉料筒上安装有搅拌装置，搅拌装置的叶片位于料斗内。

可选地，粉料筒开有加粉管和第一进气管；

其中加粉管具有截止阀或塞堵。

在本发明的实施例中，构造出一个密闭腔室，密闭腔室的盖板开有两个孔，即第一孔和第二孔，其中第一孔处安装粉料筒，粉料筒的下粉嘴经由第一孔介入到密闭腔室内，用于向密闭腔室内给料，而第二孔处安装有吸粉管，用于将密闭腔室内的粉料送出。提供一个转盘，用来承接下粉嘴流出的粉料，通过转盘的转动将粉料转移到吸粉管处，通过转盘转速的变化可以调整送料速度。可以理解的是，粉料具有一定的流动性，但相对于流体而言，这种流动性非常弱，在本发明的实施例中，转盘的上表面与下粉嘴间留有堆料距离，如果转盘不转动，粉料流出一定量后，受已经流出的粉料的顶托，粉料不会继续下落，从而能够维持相应的静定状态。随着转盘的转动，把下粉嘴所流出粉料的转走，粉料得以继续流出。这个过程中，没有产生额外的送粉压力，粉料拥堵的概率降低，即便是产生悬空，也因下粉嘴的口径可以开的相对较大，而不是恰好与吸粉管管径恰好相等，不是靠管径控制最大流量，而是靠堆料距离，如此可以大幅降低粉料的拥堵问题。

附图说明

图1为一实施例中激光熔覆送粉器结构示意图。

图中：1.转盘电机，2.电机轴，3.联轴器，4.传动轴，5.骨架油封，6.座部，7.螺钉，8.观察镜，9.滚珠，10.吸粉嘴，11.吸粉管，12.粉管座套，13.转盘，14.上空间，15.加粉管，16.法兰连接部，17.盖部，18.搅拌电机，19.搅拌轴，20.第一进气管，21.叶片，22.圆筒部，23.电加热丝，24.料斗，25.下粉嘴，26.环槽，27.腔室，28.第二进气管。

具体实施方式

稍有生活常识的人都能明白，对于粉料，假定从一个管路向下排放，粉料最终会成一个料堆，料堆最终会堵住管路，粉料不会再继续下行。料堆的大小与承载物料的承载面之于管路排放口的距离正相关。

此外，料堆大小与送料压力也有一定的关系，原则上料堆大小与送料压力也正相关。

在本发明的实施例中，还基于另一个事实，物料的堆积与出料口径的大小关系相对较弱，不过另一个方面则表现为，如图1中下粉嘴25，其通流口径可以相对较大，提高给料速度的响应性，即物料从料堆中被运走后，补料速度相对较大。

在图1所示的结构中，腔室27处于一种正压状态，第二进气管28提供压缩气体，以将粉料自吸粉管11送出。而对于粉料筒而言，其所盛装粉料较多，能够基于粉料自身重力而产生较大的送粉力。

此外，在一些实施例中，粉料筒还连接有一个第一进气管20，可以在加粉管15封闭后，加压，以调整粉料筒的送粉压力。

在图1所示的实施例中，粉料筒的主体结构采用传统的粉料筒结构，其包括一个圆筒形的主体，即图中所示的圆筒部22，主体部分主要用来盛装粉料，主体的下端连接有一个锥形部，锥形部即图1中所示的料斗24，料斗24在机械中的基本作用是收料，从而能够将相对较大的部分收窄，从而利于集料，进而在小径条件下给料。

传统的粉料筒，料斗24下接出粉管，出粉管的口径与给料速度正相关，出粉管的口径一般相对较小，从而会产生较大的流阻，而容易产生拥堵。

在图1所示的结构中，料斗24没有接管，料斗24下端即为下粉嘴25，相对而言，具有较小的流阻。

同时，在本发明的实施例中，采用堆料的方式给料，而非通过管路直接送料，不会因此产生拥堵。

而对于吸粉管11而言，因没有大量的粉料承托在上面，如粉料筒填充有粉料的状态，在此条件下，吸粉管11尽管也是管路，但不足以产生大量粉料的拥堵问题。

图1中，密封腔室，也就是图1中所标识的腔室27，其主要由两部分构造而出，其中的座部6具有底板和围壳，形成一个桶式结构，在桶口使用螺钉7安装一个盖板，盖板在图1中构成观察窗8，即盖板整体采用透明材质或部分采用透明材质制成，例如有机玻璃，观察窗8可以构成盖板的部分结构，即盖板由部分透明材质制成，或者在一个不透明材质上制作一个窗口，在窗口处安装一个透明窗镜，例如有机玻璃镜，以利于观察腔室27内的状况。

盖板与座部6的配合界面处设有密封圈，以形成密闭腔室。

盖板在图1中又表现为座板，用于例如粉料筒的安装，图中，粉料筒与盖板间采用螺钉连接，粉料筒与盖板间配合的界面处也设有密封圈。

在图1所示的结构中，盖板上开有两个孔，即前述的第一孔和第二孔。图1中，第一孔是一个大孔，将料斗24大部纳入，以提高装配的稳定性。

图1中，圆筒部22的下端具有凸缘，相对而言，装配的稳定性比较好。

相对而言，吸粉管11个体相对较小，尽管需配管，但不像粉料筒那样重，第二孔相对较小。

进一步地，位于料斗24下端的下粉嘴25经由第一孔气密性地介入到腔室27内，用于送料。

在腔室27内通过传动轴4安装一个转盘13，转盘13用于粉料从下粉嘴25处向吸粉嘴10处转运，这种转运在前述的内容中已经做出了说明，在此不再赘述。

转盘13由转盘电机1所驱动，转盘电机1安装在座部6的下侧，为了减少密封点，转盘电机1安装在腔室27内。

图1中，转盘电机1的电机轴2通过联轴器3与传动轴4连接，以驱动转盘13。

对于转盘电机1而言，如前所述，通过调整转盘电机1的转速，可以调整送料速度，因此，转盘电机1优选具有速度调整能力的电机，例如伺服电机、变频电机。

在前述的内容中提及，腔室27内需要有一定的正压，以将粉料自吸粉管11送出，为了方便吸粉管11介入到粉料内，在转盘13的上表面设有以转盘13的轴线为轴线的环槽26，环槽26可以容纳一定量的粉料，吸粉嘴10可以部分地介入到环槽26内。

尤其是，在图1所示的结构中，吸粉嘴10可以包括两个部分，其一是与转盘13的上表面配合的部分，其二是可以介入到环槽26内的部分，形成类迷宫密封结构，从而可以形成较好的密封。

从方位上看，第一孔和第二孔的轴线过环槽26，或者说第一孔和第二孔中心区域至少部分在转盘13上的投影位于环槽26内。

进而，下粉嘴25与转盘13的上表面间留有堆料距离，此原理在前文中已经述及，对于堆料距离的大小，主要考虑料堆基于转盘13的转动所形成的脊状堆积物能够淹没部分下粉嘴25，减少气流直接溢出。

此外，堆料距离也不易过大，否则会导致料堆过大，在转盘13旋转过程中因离心力过大可能会有部分粉料飞出。经过验证所述堆料距离为5~10mm较为合适。

对于吸粉管11其在图1中气密性地装配在第二孔上，该吸粉管11的吸粉嘴10与转盘13的上表面滑动或者滚动配合，并使吸粉嘴10与环槽26配合形成通路，这里的通路用来表示吸粉嘴10未被转盘13所封闭。

进而，关于吸粉管11吸粉压力的给定，由图1中所示的第二进气管28所提供，第二进气管28基于连通原理，其既可以安装在座部6上，也可以安装在盖板上。

具体地，在图1所示的结构中，吸粉管11通过一粉管套12安装在所述第二孔上，分管套12在图1中具有一个套部和位于套部上端的一个凸缘，凸缘上开有螺钉孔，用于通过螺钉将粉管套12安装在盖板上。

其中，吸粉管11与粉管套12间过盈配合或为一体结构。

吸粉嘴10构造在粉管套12的下端，并与粉管套12间可拆连接，以方便更换吸粉嘴10，最为简单的可拆连接为螺纹连接，即分管套12的下端具有外螺纹，吸粉嘴10具有与该外螺纹配合的内螺纹。

在一些实施例中，吸粉嘴10的下表面与转盘13上表面配合的部分具有滚珠9，变滑动摩擦为滚动摩擦，降低配合界面的摩擦系数。

在另一些实施例中，直接采用滑动摩擦结构，相应地，转盘13的上表面相应于环槽26的内外侧设有聚四氟乙烯滑板。

为了减少气流对吸粉管11的直接窜扰，将第二进气管28安装在座部6上，且安装在与转盘13背侧相冲的一侧，第二进气管28的气流直接冲击到转盘13的背侧，分散开，不会对粉料产生直接的冲击。

为了减少装配干涉，吸粉管11与下粉嘴25分居于环槽26相对的两侧，这里的两侧用于区分方位，而非用于区分位于环槽26内或者外。

可以理解的是，粉料由于比表面积比较大，涵养水的能力远高于成块固体。比表面积是指单位物料所具有的总面积，粉料的粒度越细，比表面积就越大，而激光熔覆粉末的粒度非常细，一般粒径都小于等于45微米，相对而言，激光熔覆粉末的比表面积非常大，非常容易受潮。受潮后的粉末容易在送分过程中集聚，不仅影响送粉均匀性，还可能会产生堵塞送粉管道。

因此，在优选的实施例中，在料斗24处设有加热装置，以对粉料进行加热，使粉料失去水分，减轻粉料团簇现象。

对于加热装置，优选电加热装置，具体地，所述加热装置为盘绕在料斗处的电加热丝23。

进而，在粉料筒上安装有搅拌装置，搅拌装置的叶片21位于料斗24内，经过加热的粉料，团簇状态并不必然会自动散开，但经过干燥的粉料更容易在搅动条件下被打散。

图1中，搅拌装置的搅拌轴19为竖直轴，搅拌电机18安装在粉料筒的上端，搅拌轴19向下悬伸至料斗24内，在搅拌轴19的下端安装有叶片21。

对于粉料筒，其开有加粉管15和第一进气管20，其中加粉管15可以实时加粉，也可以加一定量的粉料后，使用例如塞堵封堵，或者加粉管15上配装截止阀，直接使用阀门进行控制。

对于第一进气管20，在前文中已经提及，主要是调整粉料筒给粉压力。

Claims (10)

1.一种激光熔覆送粉器，其特征在于，包括：

粉料筒，下端具有下粉嘴；

座部，构成一座壳，座壳具有口部在上的腔室；

盖板，配装在座壳的口部，以封闭所述腔室；盖板开有第一孔和第二孔，相应地，粉料筒轴线竖直地安装在盖板上，下粉嘴经由第一孔气密性地介入到腔室内；

转盘，通过轴线竖直的传动轴安装在腔室底部，转盘的上表面具有以转盘轴线为轴线的环槽，第一孔和第二孔的轴线过环槽，且下粉嘴与转盘的上表面间留有堆料距离；

吸粉管，气密性地装配在第二孔上，该吸粉管的吸粉嘴与转盘的上表面滑动或者滚动配合，并使吸粉嘴与环槽配合形成通路；

进气管，安装在座部或盖板上，以向腔室给压；以及

转盘电机，安装在座部上，以驱动转盘旋转。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆送粉器，其特征在于，所述堆料距离为5~10mm。

3.根据权利要求1所述的激光熔覆送粉器，其特征在于，吸粉管与下粉嘴分居于环槽相对的两侧。

4.根据权利要求1所述的激光熔覆送粉器，其特征在于，吸粉管通过一粉管套安装在所述第二孔上；

其中，吸粉管与粉管套间过盈配合或为一体结构；

吸粉嘴构造在粉管套的下端，并与粉管套间可拆连接。

5.根据权利要求4所述的激光熔覆送粉器，其特征在于，吸粉嘴的下表面与转盘上表面配合的部分具有滚珠；或

转盘的上表面相应于环槽的内外侧设有聚四氟乙烯滑板。

6.根据权利要求1所述的激光熔覆送粉器，其特征在于，所述盖板为透明盖板。

7.根据权利要求1所述的激光熔覆送粉器，其特征在于，所述粉料筒包括作为主体的圆筒部和安装在圆筒部下端用于收料的料斗；

在料斗处设有加热装置。

8.根据权利要求7所述的激光熔覆送粉器，其特征在于，所述加热装置为盘绕在料斗处的电加热丝。

9.根据权利要求7或8所述的激光熔覆送粉器，其特征在于，在粉料筒上安装有搅拌装置，搅拌装置的叶片位于料斗内。

10.根据权利要求1所述的激光熔覆送粉器，其特征在于，粉料筒开有加粉管和第一进气管；

其中加粉管具有截止阀或塞堵。

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