CN112570733A - 粉料输送装置及其送料方法 - Google Patents

Abstract

一种粉料输送装置，包括成型室、粉末回收装置和供料装置。所述供料装置分别与所述粉末回收装置和所述成型室连通，包括粉料过滤收集装置和风机，所述粉料过滤收集装置设置在所述粉末回收装置下端并与所述成型室连通，所述粉料过滤收集装置上还设置有进料管道，所述粉料过滤收集装置用于将所述进料管道进来的粉料和/或从所述粉末回收装置进来的粉料过滤出杂质。所述风机将所述粉料过滤收集装置过滤出杂质的粉料输送至所述成型室内。上述粉料输送装置可以在不停止打印的过程中不间断的进行粉料补充和回收，并机械筛分粉料，减少三维打印的预加粉量和人工投入。本申请还提供一种应用在上述粉料输送装置中的送料方法。

Description

粉料输送装置及其送料方法

技术领域

本发明涉及三维打印设备领域，尤其涉及一种粉料输送装置及其送料方法。

背景技术

选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)是现今金属3D打印机最主流的使用技术。传统的SLM加工中，预加粉量为实际成型粉末需求的两倍或以上，如果打印中途加粉需要暂停打印任务，使三维打印成型效率受限。另外，储粉容器需要直接设置于成型室上方的较高位置，使粉末自行下落而实现送粉，添加粉末时需将其提升到设备较高位置，容易造成粉末撒落甚至发生意外。打印后粉末回收全靠人工转移到外置筛粉机进行处理，人工成本高昂，转移过程操作人员容易吸入对人体有害粉末。

发明内容

鉴于上述状况，本发明提供一种可以连续送料和回收余料的粉料输送装置及其送料方法。

一种粉料输送装置，包括

成型室；

粉末回收装置，设置于所述成型室底部并与所述成型室连通；和

供料装置，用于输送粉料至所述成型室；

所述供料装置分别与所述粉末回收装置和所述成型室连通，所述供料装置包括粉料过滤收集装置和风机，所述粉料过滤收集装置设置在所述粉末回收装置下端；

所述粉料过滤收集装置下端通过管道与所述成型室连通，所述粉料过滤收集装置上还设置有进料管道，所述粉料过滤收集装置用于将所述进料管道进来的粉料和/或从所述粉末回收装置进来的粉料过滤出杂质；

所述风机将所述粉料过滤收集装置过滤出杂质的粉料输送至所述成型室内。

可选地，所述粉料过滤收集装置包括过滤舱和收集舱，所述过滤舱内设置有筛分器，所述筛分器将所述过滤舱分成上下两部分，所述过滤舱的上部连通所述粉末回收装置，所述收集舱的上端连通所述过滤舱的下部。

可选地，所述进料管道设置在所述过滤舱上端，所述进料管道和所述粉末回收装置中的粉料经过所述筛分器过滤后进入所述收集舱。

可选地，所述供料装置还包括杂质收集装置，所述杂质收集装置与所述过滤舱连通，用于收集所述筛分器上的杂质。

可选地，所述杂质收集装置包括缓存舱和容纳舱，所述容纳舱连通所述缓存舱并设置于所述缓存舱的下方，所述缓存舱与所述过滤舱连通。

可选地，所述成型室内设置有粉舱，所述成型室外设置有连通所述粉舱的前置粉料舱，所述粉料过滤收集装置通过管道连通所述前置粉料舱。

可选地，所述粉舱内设置余料检测装置，所述余料检测装置检测到所述粉舱内的剩余粉料少于设定值时，所述风机将所述粉料过滤收集装置内的粉料输送至所述前置粉料舱。

可选地，所述粉料输送装置包括第一管道和第二管道，所述第一管道的一端从所述前置粉料舱的顶端连通所述前置粉料舱，所述第一管道的另一端连通所述粉料过滤收集装置；所述第二管道的一端从所述前置粉料舱的侧边连通所述前置粉料舱，所述第二管道的另一端连通所述粉料过滤收集装置，所述风机安装于所述第一管道上。

可选地，所述第一管道连通所述粉料舱的端口设置有一过滤件。

一种应用在上述任一项的粉料输送装置中的送料方法，包括步骤：

使用保护气体排出所述粉料输送装置中的空气和废气；

通过粉料过滤收集装置筛分和收集进料管道和粉末回收装置提供的粉料；

启动风机，利用循环风道使粉料过滤收集装置中筛分后的粉料流入成型室中。

上述粉料输送装置将粉料过滤收集装置设置于成型室下方，利用风机和管道送料，可以在不停止打印的过程中不间断的进行粉料补充和回收，减少三维打印的预加粉量。粉料的收集和筛分过程为纯机械操作，减少人工投入。

附图说明

图1为粉料输送装置在一实施例中的结构示意图。

主要元件符号说明：

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，粉料输送装置100包括成型室1、粉末回收装置2和供料装置3，所述粉末回收装置2设置于所述成型室1的底部并与所述成型室1连通，所述供料装置3设置于所述粉末回收装置2的底部并分别与所述成型室1和所述粉末回收装置2连通，所述供料装置3用于输送粉料至所述成型室1。所述供料装置3包括粉料过滤收集装置30和风机40，所述粉料过滤收集装置30设置在所述粉末回收装置2的下端。所述粉料过滤收集装置30下端通过管道与所述成型室1连通，所述粉料过滤收集装置30上还设置有进料管道312。所述粉料过滤收集装置30用于将所述进料管道312进来的粉料和/或从所述粉末回收装置2进来的粉料过滤出杂质。所述风机40将所述粉料过滤收集装置30过滤出杂质的粉料输送至所述成型室1内。

所述粉料过滤收集装置30包括过滤舱31和收集舱32，所述过滤舱31位于所述粉末回收装置2的底部，所述收集舱32位于所述过滤舱31的底部。所述过滤舱31内设置有筛分器311，所述筛分器311将所述过滤舱31分成上下两部分，所述过滤舱31的上部连通所述粉末回收装置2，所述进料管道312设置在所述过滤舱31上端，所述进料管道312可以连通人工加粉装置，方便随时补充粉料。所述收集舱32的上端连通所述过滤舱31的下部，所述进料管道312和所述粉末回收装置2中的粉料经过所述筛分器311过滤后进入所述收集舱32。所述收集舱32的下端通过管道与所述成型室1连通并形成回路，所述风机40连通所述回路的管道，通过循环气流的将所述收集舱32内的粉料输送至所述成型室1内。

所述成型室1包括粉舱11、铺粉装置12、打印平台13、驱动装置14和前置粉料舱15。所述粉舱11设置于所述成型室1内腔的上部，所述打印平台13和所述驱动装置14位于所述成型室1内腔的下部。所述前置粉料舱15设置在所述成型室1外部的顶端，并与所述粉舱11连通。所述前置粉料舱15和所述粉舱11之间设置阀门D，所述阀门D选择性地开合，根据打印需要使所述前置粉料舱15补充粉料至所述粉舱11。所述驱动装置14与所述打印平台13传动连接并驱动所述打印平台13根据打印过程上下运动。所述铺粉装置12移动设置在所述成型室1的内腔中，用于将所述粉舱11中的粉料运送至打印平台13并在所述打印平台13上铺设相应的粉料。所述打印平台13两侧开设有连通所述粉末回收装置2的通槽，所述铺粉装置12还可以用于将所述打印平台13上的多余粉末推送至所述通槽中，使多余粉末掉入所述粉末回收装置2中。在其他实施例中，通槽的数量可以多于两个，设置在所述打印平台周围。

具体地，所述粉末回收装置2与所述过滤舱31的连接处设置阀门I，当阀门I打开时，所述粉末回收装置2中的粉料掉落进入所述过滤舱31的上部。所述进料管道312的端部设置阀门J，当需要补充粉料至粉料输送装置100时，人工加粉装置连通所述进料管道312并进行除氧工作，确保添加粉料时不会带入氧气至所述过滤舱31后，打开所述阀门J，人工加粉装置添加粉料至所述过滤舱31的上部。再经过所述筛分器311进行筛分，剔除粉料中的杂质，可以用于三维打印的粉料透过所述筛分器311落至所述过滤舱31的下部。所述筛分器311优选为超声波筛分共振器，具有振动小噪音低的优点。所述筛分器311中的筛网可以根据粉料种类进行行目数和形状的更换，保证粉料筛分的分离精度。

所述收集舱32与所述过滤舱31下部的连接处设置阀门K，当所述阀门K打开时，所述过滤舱31下部中存储的粉料进入所述收集舱32。所述收集舱32上设置至少两个传感器321，分别靠近所述收集舱32的上端和下端，用于检测所述收集舱32内的物料高度。当处于高位的传感器321检测到物料时，表示所述收集舱32已满，所述阀门K需要关闭；当处于低位的传感器321无法检测到物料时，表示所述收集舱32需要补料，所述阀门K需要打开。

所述收集舱32底部设置阀门C，所述粉料输送装置100还包括第一管道101、第二管道102和第三管道103，第一管道101和第二管道102均通过第三管道103与收集舱32的底部连通，在阀门C处形成一个三通结构。所述第一管道101的一端从所述前置粉料舱15的侧边连通所述前置粉料舱15，所述第二管道102从所述前置粉料舱15的顶端连通所述前置粉料舱15，形成所述收集舱32与所述成型室1之间的管道回路。所述第三管道103靠近所述第二管道102的一端设置阀门B。所述第二管道102下端还设置有进气口50，用于导入保护气体。所述第一管道101上端设置有出气口60，用于导出空气和废气。

进一步地，所述粉料过滤收集装置30包括一连通所述过滤舱31的杂质收集装置33。所述杂质收集装置33包括缓存舱331和可拆卸地安装在所述缓存舱331下端的容纳舱332。所述容纳舱332连通所述缓存舱331，并且所述容纳舱332与所述缓存舱331的连接处设置有阀门H。所述粉料输送装置100还包括第四管道104、第五管道105和第六管道106，第四管道104连通第二管道102和过滤舱31的一侧，第五管道105的一端从所述缓存舱331的侧边连通缓存舱331，所述第五管道105的另一端连通所述过滤舱31相对所述第四管道104的一侧。所述第四管道104和所述第五管道105与所述过滤舱31的连接位置位于所述筛分器311的上方，即所述第五管道105和所述第四管道104连通所述过滤舱31的上部。第六管道106的一端从所述缓存舱331的顶部连通所述缓存舱331，所述第六管道106的另一端连通所述第二管道102的下端，形成过滤舱31与杂质收集装置33之间的回路。所述第四管道104上设置阀门E，所述第五管道105上设置阀门F，所述第六管道106上靠近所述第二管道102的位置设置阀门G。所述第二管道102上还设置有阀门A，所述阀门A位于所述第四管道104与所述第二管道102的连接口上方。所述风机40安装在所述第二管道102上，并位于所述阀门E和阀门B之间。

所述粉料输送装置100的送料过程及送料方法如下：

装置运行之前，除了阀门J和阀门I以外，打开其他阀门，保护气体从所述进气口50进入，以不引起粉料产生扬尘的流速填充整个所述粉料输送装置100，使所述粉料输送装置100中的氧含量维持在可以进行三维打印水平，所述粉料输送装置100中的空气和废气通过所述出气口60排出，完成后再继续输入一定量的保护气体使所述粉料输送装置100内的气压处于一预定值，并且关闭所有阀门。在一实施例中，该预定值可以稍高于大气压。

所述粉舱11内还设置有余料检测装置111，所述余料检测装置111为棒状全范围感应器，可设置检测范围内任一余量值为报警值，实时精确检测粉末余量，提供粉末余量数据以保证系统按时按量运行。当所述余料检测装置111检测到粉舱11内的实际剩余粉末少于设定值时，所述粉料输送装置100开始运行，打开阀门I和/或阀门J，进料管道312和/或粉末回收装置2中的粉料落入所述过滤舱31，所述筛分器311进行粉料和杂质分离。打开阀门K，过滤后的粉料落入所述收集舱32内。打开阀门A、B、D，启动风机40，随后打开阀门C，防止粉料因风机未达到预定风速而堆积在阀门C下的三通管道，利用循环风道使收集舱32内的粉料沿第一管道101进入前置粉料舱15并落入粉舱11中，实现粉料的补充，图1中第一管道101和第三管道103上的箭头表示送料时的气流方向。所述第二管道102在所述前置粉料舱15内的端口处安装有过滤件，用于防止粉料随气流从所述第二管道102流出，保证粉料能够正确落入粉舱11中。

完成送料后，关闭阀门A、B、C、D、I，打开阀门E、F、H、G，风机40反转，产生反向气流，将筛分器311上端杂质输送到杂质收集装置33。图1中第四管道104、第五管道105和第六管道106上的箭头方向表示风机40反转时的气流方向。所述第六管道106在所述缓存舱331内的端口处也安装有过滤件，用于防止杂质随气流流入所述第六管道106。所述容纳舱332收集到一定量的杂质后，可以将阀门H关闭，卸下容纳舱332以清空杂质。

进一步地，所述成型室1上安装有测压装置16、测氧装置17和泄压装置18。当所述测压装置16检测到所述成型室1内的气压高于一预设值时，所述泄压装置18打开以降低所述成型室1内的气压。当所述测氧装置17检测所述成型室1内的氧含量高于一预设值时，从所述进气口50充入保护气体以降低所述成型室1内的氧含量。

进一步地，所述过滤舱31、所述第二管道102和所述第六管道106上还设置有接地保护装置，能够有效地把送料过程中粉末与管件摩擦产生的电流进行处理，保证设备安全稳定运行和操作人员的人身安全。可以理解的，在其他实施例中，接地保护装置还可以设置在粉料输送装置100的其他容易产生静电的位置，本申请不对接地保护装置的位置和数量进行限定。

本申请的粉料输送装置100可以在不停止打印的过程中不间断的进入粉料补充，减少三维打印的预加粉量。粉料的收集和筛分过程为纯机械操作，减少人工投入，通过多个阀门的开关状态实现气路的全闭环控制，提供安装的保护气环境，避免粉料受潮或受到其他污染。另外，粉料输送和杂质收集的过程采用旋风过滤原理，经济有效地保证绝大部分粉料或杂质能到达指定位置，添加过滤件进一步保障其剩余部分不被带离到其他位置，保证其他元器件顺利运行。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种粉料输送装置，包括

成型室；

粉末回收装置，设置于所述成型室底部并与所述成型室连通；和

供料装置，用于输送粉料至所述成型室；

其特征在于，所述供料装置分别与所述粉末回收装置和所述成型室连通，所述供料装置包括粉料过滤收集装置和风机，所述粉料过滤收集装置设置在所述粉末回收装置下端；

所述粉料过滤收集装置下端通过管道与所述成型室连通，所述粉料过滤收集装置上还设置有进料管道，所述粉料过滤收集装置用于将所述进料管道进来的粉料和/或从所述粉末回收装置进来的粉料过滤出杂质；

所述风机将所述粉料过滤收集装置过滤出杂质的粉料输送至所述成型室内。

2.如权利要求1所述的粉料输送装置，其特征在于，所述粉料过滤收集装置包括过滤舱和收集舱，所述过滤舱内设置有筛分器，所述筛分器将所述过滤舱分成上下两部分，所述过滤舱的上部连通所述粉末回收装置，所述收集舱的上端连通所述过滤舱的下部。

3.如权利要求2所述的粉料输送装置，其特征在于，所述进料管道设置在所述过滤舱上端，所述进料管道和所述粉末回收装置中的粉料经过所述筛分器过滤后进入所述收集舱。

4.如权利要求2所述的粉料输送装置，其特征在于，所述供料装置还包括杂质收集装置，所述杂质收集装置与所述过滤舱连通，用于收集所述筛分器上筛分出来的杂质。

5.如权利要求4所述的粉料输送装置，其特征在于，所述杂质收集装置包括缓存舱和容纳舱，所述容纳舱连通所述缓存舱并设置于所述缓存舱的下方，所述缓存舱与所述过滤舱连通。

6.如权利要求1所述的粉料输送装置，其特征在于，所述成型室内设置有粉舱，所述成型室外设置有连通所述粉舱的前置粉料舱，所述粉料过滤收集装置通过管道连通所述前置粉料舱。

7.如权利要求6所述的粉料输送装置，其特征在于，所述粉舱内设置余料检测装置，所述余料检测装置检测到所述粉舱内的剩余粉料少于设定值时，所述风机将所述粉料过滤收集装置内的粉料输送至所述前置粉料舱。

8.如权利要求6所述的粉料输送装置，其特征在于，所述粉料输送装置包括第一管道和第二管道，所述第一管道的一端从所述前置粉料舱的顶端连通所述前置粉料舱，所述第一管道的另一端连通所述粉料过滤收集装置；所述第二管道的一端从所述前置粉料舱的侧边连通所述前置粉料舱，所述第二管道的另一端连通所述粉料过滤收集装置，所述风机安装于所述第一管道上。

9.如权利要求8所述的粉料输送装置，其特征在于，所述第一管道连通所述粉料舱的端口设置有一过滤件。

10.一种应用在权利要求1-9任一项所述的粉料输送装置中的送料方法，其特征在于，所述送料方法包括：

使用保护气体排出所述粉料输送装置中的空气和废气；

通过粉料过滤收集装置筛分和收集进料管道和粉末回收装置提供的粉料；

启动风机，利用循环风道使粉料过滤收集装置中筛分后的粉料流入成型室中。

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