CN113477044B - 一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，属于3D打印技术领域，一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，利用净化球和隔离罩的配合，使得空气中氧气和水份的去除作业同时进行，提高空气净化效率，空气中水份与生石灰接触即实现降低空气中水份的功能同时释放热量可以提高氧气与铁粉的反应效率，储气柱筒内部的密封片与氧气进行反应，密封片表面产生疏松的铜绿，强度变弱，在气囊的挤压下，使得密封片断裂解体，此时密封片失去对储气柱筒的密封功能，储气柱筒中的一氧化碳会泄露出接触氧化铁，使得氧化铁还原成铁粉，保证铁粉可以多次使用，延长该装置的有效期。

Description

一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，更具体地说，涉及一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置。
背景技术
现有增材制造装备的惰性氛围控制系统只有简单的洗气功能，在此方式下惰性氛围的氧含量最低为100 ppm，水含量最低为200 ppm，氧水含量太高，会降低植入物的延伸率，并增加粉末中的氧氢含量，减少了粉末重复利用的次数，增加了制造成本。
为了保证氧水含量在50ppm以下，通常需要外加气氛控制装置进一步降低3D打印机内部空气中氧水含量，现有的气氛控制装置通过添加除氧剂和除水剂实现进一步降低3D打印机内部空气中的氧水含量，随着该装置使用时间的增加，装置中除水剂和除氧剂持续消耗无法再生，同时装置内空气与除水剂和除氧剂的接触时间较短，导致现有气氛控制装置的使用时间短且空气净化效率低。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，它可以利用净化球和隔离罩的配合，使得空气中氧气和水分的去除作业同时进行，提高空气净化效率，空气中水分与生石灰接触可以释放热量提高氧气与铁粉的反应效率，净化球内部储气柱筒中的一氧化碳可以还原氧化铁，使得铁粉再生，保证铁粉可以多次使用，延长该装置的有效期。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，包括控制箱，所述控制箱的内部设置有密封壳，所述密封壳的内部设置有隔离罩，所述隔离罩的内部设置有内胆，所述控制箱的一端连接有进气管，所述进气管的一端穿过控制箱、密封壳和隔离罩且与控制箱、密封壳和隔离罩的侧壁固定连接，同时该端与内胆固定连接，所述进气管的另一端连接有循环风机，所述控制箱的另一端连接有出气管，所述出气管的一端与净化箱固定连接，所述净化箱的顶端固定连接有回流管，所述内胆和隔离罩之间填充有生石灰，所述密封壳和隔离罩之间填充有多个净化球，所述密封壳的表面设置有多个排气阀。
可以利用净化球和隔离罩的配合，使得空气中氧气和水分的去除作业同时进行，提高空气净化效率，空气中水分与生石灰接触可以释放热量提高氧气与铁粉的反应效率，净化球内部储气柱筒中的一氧化碳可以还原氧化铁，使得铁粉再生，保证铁粉可以多次使用，延长该装置的有效期。
进一步的，所述净化球包括球壳和储气柱筒，所述球壳的表面开设有多个圆形孔，所述圆形孔内设置有附着网，所述附着网上附着有铁粉。
进一步的，所述球壳由两个半球拼接而成，所述球壳的内部固定连接有储气柱筒，所述储气柱筒设置有多个，所述储气柱筒的内部固定连接有多个海绵块，所述储气柱筒的内部位于相邻海绵块之间填充有一氧化碳，铁粉的设置可以消耗掉空气中的氧气生产氧化铁，实现降低空气中氧含量的功能，同时密封片与空气中的氧反应其表面生成疏松的铜绿，强度变弱，在气囊的挤压下，使得密封片断裂解体，储气柱筒内的一氧化碳漏出将氧化铁还原成铁粉，以备继续使用，延长该装置的有效期。
进一步的，相邻所述储气柱筒之间固定连接有打气管，所述打气管上设置有打气阀，打气管和打气阀的设置方便对储气筒内部补充一氧化碳。
进一步的，所述海绵块的内部开设有空腔，所述空腔内设置有气囊，所述气囊的表面开设有出气孔，所述出气孔上设置有密封贴，所述气囊内设置有密封片，所述密封片由薄铜片制成，密封片可以对储气筒内的一氧化碳进行密封，防止泄露，保证储气筒内的一氧化碳可以逐次排放，出气孔上的密封贴可以保证气囊内的铜在不使用时，隔绝氧气。
进一步的，所述排气阀包括外壳、辅助板和堵气球，所述外壳的内部固定连接有堵气球，所述堵气球的中心处开设有泄气口，所述泄气口处设置有辅助板，所述辅助板的两侧通过弹簧与堵气球固定连接，排气阀的设置可以延长该装置内部空气中的氧气和铁粉的反应时间同时延长水分与生石灰的反应时间，提高该装置对3D打印机内部空气的净化效率。
进一步的，所述堵气球的底端设置有橡胶垫，所述堵气球的内部设置有冷却腔，所述冷却腔内填充有冷水，堵气球可以对净化后的空气进行降温处理，避免高温状态下的空气影响3D打印机的使用效果。
进一步的，所述控制箱、密封壳和隔离罩均由两个半球拼接而成。
进一步的，所述净化箱的内部填充有氯化亚铜溶液，净化箱内的氯化亚筒溶液可以去除净化后空气中残留的一氧化碳。
进一步的，所述控制箱和密封壳均由透明材料制成，所述内胆和隔离罩均由无纺布制成，透明状的控制箱和密封壳便于观察净化球表面铁粉的颜色，来判断储气柱筒内部是否需要补充一氧化碳。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案可以利用净化球和隔离罩的配合，使得空气中氧气和水分的去除作业同时进行，提高空气净化效率，空气中水分与生石灰接触可以释放热量提高氧气与铁粉的反应效率，净化球内部储气柱筒中的一氧化碳可以还原氧化铁，使得铁粉再生，保证铁粉可以多次使用，延长该装置的有效期。
（2）铁粉的设置可以消耗掉空气中的氧气生产氧化铁，实现降低空气中氧含量的功能，同时密封片与空气中的氧反应其表面生成疏松的铜绿，导致密封片强度变弱，使得密封片断裂解体，储气柱筒内的一氧化碳漏出将氧化铁还原成铁粉，以备继续使用，延长该装置的有效期。
（3）打气管和打气阀的设置方便对储气筒内部补充一氧化碳。
（4）密封片可以对储气筒内的一氧化碳进行密封，防止泄露，保证储气筒内的一氧化碳可以逐次排放，出气孔上的密封贴可以保证气囊内的密封片在不使用时，隔绝氧气。
（5）排气阀的设置可以延长该装置内部空气中的氧气和铁粉的反应时间同时延长水分与生石灰的反应时间，提高该装置对3D打印机内部空气的净化效率。
（6）堵气球可以对净化后的空气进行降温处理，避免高温状态下的空气影响3D打印机的使用效果。
（7）净化箱内的氯化亚筒溶液可以去除净化后空气中残留的一氧化碳。
（8）透明状的控制箱和密封壳便于观察净化球表面铁粉的颜色，来判断储气柱筒内部是否需要补充一氧化碳。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图；
图2为净化球的内部结构示意图；
图3为海绵块的内部结构示意图；
图4为密封片断裂时海绵块的内部结构示意图；
图5为排气阀关闭时的内部结构示意图；
图6为排气阀开启时的内部结构示意图；
图7为堵气球的内部结构示意图。
图中标号说明：
1、控制箱；2、排气阀；21、外壳；22、辅助板；23、堵气球；3、密封壳；4、净化箱；5、内胆；6、净化球；61、球壳；62、储气柱筒；7、循环风机；8、附着网；9、海绵块；10、气囊；11、密封片；12、隔离罩；13、打气管；14、橡胶垫。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参阅图1，一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，包括控制箱1，控制箱1的内部设置有密封壳3，密封壳3的内部设置有隔离罩12，隔离罩12的内部设置有内胆5，控制箱1的一端连接有进气管，进气管的一端穿过控制箱1、密封壳3和隔离罩12且与控制箱1、密封壳3和隔离罩12的侧壁固定连接，同时该端与内胆5固定连接，进气管的另一端连接有循环风机7，控制箱1的另一端连接有出气管，出气管的一端与净化箱4固定连接，净化箱4的顶端固定连接有回流管，内胆5和隔离罩12之间填充有生石灰，密封壳3和隔离罩12之间填充有多个净化球6，密封壳3的表面设置有多个排气阀2。
可以利用净化球6和隔离罩12的配合，使得空气中氧气和水分的去除作业同时进行，提高空气净化效率，空气中水分与生石灰接触可以释放热量提高氧气与铁粉的反应效率，净化球6内部储气柱筒62中的一氧化碳可以还原氧化铁，使得铁粉再生，保证铁粉可以多次使用，延长该装置的有效期。
请参阅图2，净化球6包括球壳61和储气柱筒62，球壳61的表面开设有多个圆形孔，圆形孔内设置有附着网8，附着网8上附着有铁粉。球壳61由两个半球拼接而成，球壳61的内部固定连接有储气柱筒62，储气柱筒62设置有多个，储气柱筒62的内部固定连接有多个海绵块9，储气柱筒62的内部位于相邻海绵块9之间填充有一氧化碳，铁粉的设置可以消耗掉空气中的氧气生产氧化铁，实现降低空气中氧含量的功能，同时密封片与空气中的氧反应其表面生成疏松的铜绿，导致密封片11强度变弱，使得密封片11断裂解体，储气柱筒62内的一氧化碳漏出将氧化铁还原成铁粉，以备继续使用，延长该装置的有效期。相邻储气柱筒62之间固定连接有打气管13，打气管13上设置有打气阀，打气管13和打气阀的设置方便对储气筒内部补充一氧化碳。
请参阅图3和图4，海绵块9的内部开设有空腔，空腔内设置有气囊10，气囊10的表面开设有出气孔，出气孔上设置有密封贴，气囊10内设置有密封片11，密封片11由薄铜片制成，密封片11可以对储气筒内的一氧化碳进行密封，防止泄露，保证储气筒内的一氧化碳可以逐次排放，出气孔上的密封贴可以保证气囊10内的密封片在不使用时，隔绝氧气。
请参阅图5和图6，排气阀2包括外壳21、辅助板22和堵气球23，外壳21的内部固定连接有堵气球23，堵气球23的中心处开设有泄气口，泄气口处设置有辅助板22，辅助板22的两侧通过弹簧与堵气球23固定连接，排气阀2的设置可以延长该装置内部空气中的氧气和铁粉的反应时间同时延长水分与生石灰的反应时间，提高该装置对3D打印机内部空气的净化效率。
请参阅图7，堵气球23的底端设置有橡胶垫14，堵气球23的内部设置有冷却腔，冷却腔内填充有冷水，堵气球23可以对净化后的空气进行降温处理，避免高温状态下的空气影响3D打印机的使用效果。
控制箱1、密封壳3和隔离罩12均由两个半球拼接而成。
请参阅图1，净化箱4的内部填充有氯化亚铜溶液，净化箱4内的氯化亚筒溶液可以去除净化后空气中残留的一氧化碳。
控制箱1和密封壳3均由透明材料制成，内胆5和隔离罩12均由无纺布制成，透明状的控制箱1和密封壳3便于观察净化球6表面铁粉的颜色，来判断储气柱筒62内部是否需要补充一氧化碳。
本发明可以利用净化球6和隔离罩12的配合，使得空气中氧气和水分的去除作业同时进行，提高空气净化效率，空气中水分与生石灰接触可以释放热量提高氧气与铁粉的反应效率，净化球6内部储气柱筒62中的一氧化碳可以还原氧化铁，使得铁粉再生，保证铁粉可以多次使用，延长该装置的有效期。
使用时，使得循环风机7与3D打印机连接，同时使得净化箱4顶端的回流管与3D打印机连接，然后启动循环风机7，循环风机7将3D打印机内部的空气抽入内胆5内，再由内胆5向四周发散，首先通过生石灰，生石灰可以将空气中水分吸收并释放热量，实现降低空气中水分的功能，然后空气会接触净化球6并进入净化球内部，空气接触净化球6时，会与附着网8上的铁粉反应产生氧化铁，生石灰接触水分释放的热量会加速铁粉与氧气反应，提高空气净化效率，空气进入净化球后会接触海绵块9内部的密封片，密封片11由薄铜片制成，使得密封片11与氧气反应其表面生成疏松的铜绿，导致密封片强度变弱，此时气囊10收缩使得密封片断裂，储气柱筒62内部的一氧化碳泄露与氧化铁接触，将氧化铁还原成铁粉，以备再次使用（在控制箱1出现破损时，可以将净化球6内的储气柱筒62取出，避免一氧化碳泄露，此时可以将氧化铁取出，在装置外部进行还原生成铁粉）。
经过净化球6的空气最终需要通过排气阀2排出，排气阀2在弹簧的作用下，对空气具有一定阻力，只有密封壳3内部空气累积足够多时，堵气球23与辅助板22分离，实现排气功能，从而延长空气在密封壳3内部的时间进而延长空气与铁粉和生石灰的反应时间，进一步提高空气净化效率同时堵气球内部的冷水可以对空气进行降温，避免高温空气影响3D打印机的使用效果。
通过排气阀2排出的空气会进入控制箱1内，然后通在出气管处汇集进入净化箱4内，在氯化亚铜溶液的作用下可以吸收空气中残留的一氧化碳，避免一氧化碳进入3D打印机内。
重复上述操作多次即可实现降低空气中氧气以及水分的含量，保证3D打印机内空气中的氧水含量处于合格状态。
当使用者通过控制箱1和密封壳3观察到铁粉长期处于红棕色时，说明储气柱筒62内部的一氧化碳消耗殆尽，此时，先关闭循环风机7，可以将控制箱1、密封壳3和隔离罩12拆分开，将净化球6取出，然后将净化球6拆分开，先更换储气柱筒62内部的海绵块9，通过打气阀和打气管向储气柱筒62内部补充一氧化碳，然后更换内胆5和隔离罩12之间的生石灰，最后将该装置的各部件复位，使得该装置可以再次使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，包括控制箱（1），其特征在于：所述控制箱（1）的内部设置有密封壳（3），所述密封壳（3）的内部设置有隔离罩（12），所述隔离罩（12）的内部设置有内胆（5），所述控制箱（1）的一端连接有进气管，所述进气管的一端穿过控制箱（1）、密封壳（3）和隔离罩（12）且与控制箱（1）、密封壳（3）和隔离罩（12）的侧壁固定连接，同时该端与内胆（5）固定连接，所述进气管的另一端连接有循环风机（7），所述控制箱（1）的另一端连接有出气管，所述出气管的一端与净化箱（4）固定连接，所述净化箱（4）的顶端固定连接有回流管，所述内胆（5）和隔离罩（12）之间填充有生石灰，所述密封壳（3）和隔离罩（12）之间填充有多个净化球（6），所述密封壳（3）的表面设置有多个排气阀（2）；
所述净化球（6）包括球壳（61）和储气柱筒（62），所述球壳（61）的表面开设有多个圆形孔，所述圆形孔内设置有附着网（8），所述附着网（8）上附着有铁粉；
所述球壳（61）由两个半球拼接而成，所述球壳（61）的内部固定连接有储气柱筒（62），所述储气柱筒（62）设置有多个，所述储气柱筒（62）的内部固定连接有多个海绵块（9），所述储气柱筒（62）的内部位于相邻海绵块（9）之间填充有一氧化碳。
2.根据权利要求1所述的一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，其特征在于：相邻所述储气柱筒（62）之间固定连接有打气管（13），所述打气管（13）上设置有打气阀。
3.根据权利要求1所述的一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，其特征在于：所述海绵块（9）的内部开设有空腔，所述空腔内设置有气囊（10），所述气囊（10）的表面开设有出气孔，所述出气孔上设置有密封贴，所述气囊内设置有密封片（11），所述密封片（11）由薄铜片制成。
4.根据权利要求1所述的一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，其特征在于：所述排气阀（2）包括外壳（21）、辅助板（22）和堵气球（23），所述外壳（21）的内部固定连接有堵气球（23），所述堵气球（23）的中心处开设有泄气口，所述泄气口处设置有辅助板（22），所述辅助板（22）的两侧通过弹簧与堵气球（23）固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，其特征在于：所述堵气球（23）的底端设置有橡胶垫（14），所述堵气球（23）的内部设置有冷却腔，所述冷却腔内填充有冷水。
6.根据权利要求1所述的一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，其特征在于：所述控制箱（1）、密封壳（3）和隔离罩（12）均由两个半球拼接而成。
7.根据权利要求1所述的一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，其特征在于：所述净化箱（4）的内部填充有氯化亚铜溶液。
8.根据权利要求1所述的一种用于金属增材制造的超低氧水含量气氛控制装置，其特征在于：所述控制箱（1）和密封壳（3）均由透明材料制成，所述内胆（5）和隔离罩（12）均由无纺布制成。
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