CN114340821B - 处理气流的方法和操作用于生产三维工件的设备的方法 - Google Patents

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Abstract

处理气流的方法和操作用于生产三维工件的设备的方法。在对包含可燃和/或反应性颗粒(34)的气流(32)进行处理的方法中，借助于分离装置(36)使包含在气流(32)中的颗粒(34)的至少一部分与气流(32)分离。将借助于分离装置(36)与气流(32)分离的颗粒(34)供应到收集容器(40)。中断向收集容器(40)供应颗粒(34)。将阻燃材料(57)供应到收集容器(40)，以在包含在收集容器(40)中的颗粒(34)上形成阻燃材料(57)的覆盖层。

Description

处理气流的方法和操作用于生产三维工件的设备的方法
技术领域
本发明涉及一种对包含可燃和/或反应性颗粒的气流进行处理的方法。另外，本发明涉及一种对用于通过用电磁辐射或粒子辐射照射原材料粉末层来生产三维工件的设备进行操作的方法。
背景技术
粉末床熔融(fusion)是一种增材逐层工艺(additive layering process)，通过粉末床熔融可以将粉状的、特别是金属和/或陶瓷的原材料加工成复杂形状的三维工件。为此，原材料粉末层被施加到承载器上并且根据待生产的工件的期望的几何形状以选择位置的方式经受激光辐射。穿透粉末层的激光辐射引起对原材料粉末颗粒的加热并因此将该原材料粉末颗粒熔化或烧结。然后，另外的原材料粉末层继续被施加到承载器上的已经经受辐射处理的层上，直到工件具有期望的形状和大小。粉末床熔融可用于基于CAD数据来生产或修复原型(prototype)、工具、替换零件、高价值部件或医学假体(诸如，例如牙科假体或矫形假体)。
例如，如在EP 2 992 942 B1中描述的用于通过粉末床熔融来生产三维工件的示例性设备包括处理室，该处理室容纳粉末施加装置，该粉末施加装置用于将原材料粉末层连续地施加到承载器上。提供了照射单元，该照射单元用于选择性地将激光束照射在穿过原材料粉末层上。处理室设置有气体入口和气体出口。气体(例如惰性气体)经由气体入口被供应到处理室。在处理室内，气流吸收颗粒杂质，诸如原材料粉末颗粒和燃烧产物，例如熔烟和烟灰颗粒。离开处理室的气体/颗粒混合物被引导通过将处理室的气体出口连接到处理腔室的气体入口的循环管线。被布置在循环管线中的旋风器和多个过滤器用于在使气流再循环到处理室中之前从气流中去除颗粒杂质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对包含可燃和/或反应性颗粒的气流进行处理的方法和一种对通过用电磁辐射或粒子辐射照射原材料粉末层来生产三维工件的设备进行操作的方法，这使得能够可靠且安全地处理包含在气流中的可燃和/或反应性颗粒。
该目的通过一种处理气流的方法以及一种操作用于生产三维工件的设备的方法来实现。
对包含可燃和/或反应性颗粒的气流进行处理的方法包括借助于分离装置使包含在气流中的颗粒的至少一部分与气流分离的步骤。包含在待处理气流中的可燃和/或反应性颗粒可以包含原材料粉末的颗粒，该原材料粉末在用于通过用电磁辐射或粒子辐射照射原材料粉末层来生产三维工件的设备中被处理。替代地或附加地，可燃和/或反应性颗粒可以包含在用电磁辐射或粒子辐射照射原材料粉末层时产生的燃烧产物，诸如熔烟和/或烟灰颗粒和金属冷凝物。具体地，可燃和/或反应性颗粒可以包含粒径在1μm至100μm的范围内的颗粒，但也可以包含粒径大于100μm的聚团和粒径小于1μm的颗粒。
分离装置可以包括至少一个过滤器和/或至少一个旋风器。所需的是，分离装置适于使包含在气流中的颗粒与气流分离，使得经净化的气流(即，与进入分离装置的气流相比，包含更少颗粒的气流)离开分离装置。气流优选地为惰性气体流并且可以包含例如氩气或氮气，以防止可燃和/或反应性颗粒的不期望的氧化。具体地，气流可以是通过用电磁辐射或粒子辐射照射原材料粉末层来生产三维工件的设备的处理室进行循环以在处理室内形成惰性气体气氛并从处理室中排出颗粒杂质(诸如原材料粉末颗粒、熔烟和/或烟灰颗粒)的气流。然而，也可以设想，气流是在通过用电磁辐射或粒子辐射照射原材料粉末层来生产三维工件的设备中使用以通过设备的原材料粉末回路输送原材料粉末的气流。
借助于分离装置与气流分离的颗粒被供应到收集容器。收集容器可以仅连接至一个部件，例如仅连接到分离装置的一个过滤器或一个旋风器。然而，也可以设想，从多个过滤器和/或旋风器分离出来的颗粒被供应到共同的收集容器。例如，收集容器可以以下述方式连接到至少一个过滤器，所述方式即，使得当例如通过“反冲洗”方法周期性地清洁过滤器时，将在引导包含可燃和/或反应性颗粒的气流通过过滤器时在过滤器中捕获的颗粒材料引导到收集容器中。
中断向收集容器供应颗粒。可以根据需要(即，在任何时间)中断向收集容器供应颗粒。例如，可以通过自动地或手动地关闭阀来实现中断向收集容器供应颗粒，该阀可以被设置在将分离装置连接到收集容器的连接管线中或者设置在收集容器中。对于自动中断向收集容器供应颗粒而言，可以采用控制单元，该控制单元向阀输出关闭信号，以在接收到指示填充水平已经达到第一预定值的信号时中断颗粒从分离装置经由连接管线向收集容器的供应。
特别是在中断向收集容器供应颗粒之后，供应阻燃材料，以在包含在收集容器中的颗粒上形成阻燃材料的覆盖层。优选地，以下述方式手动地或自动地控制阻燃材料的供应，所述方式即，使得供应到收集容器的阻燃材料的量足以形成覆盖层，该覆盖层可靠地防止和/或控制反应，特别是当收集容器并因此颗粒暴露于氧化介质(诸如空气或其他气体混合物、水、酸混合物等)时包含在收集容器中的可燃和/或反应性颗粒的氧化。因此，能够安全且可靠地处理可燃和/或反应性颗粒。
优选地，可以选择阻燃材料，并且可以将一定量的阻燃材料供应到收集容器，使得氧化介质向可燃和/或反应性颗粒的扩散被延迟。因此，降低了可燃和/或反应性颗粒暴露于氧化介质的速率。另外，可以选择阻燃材料，并且可以将一定量的阻燃材料供应到收集容器，使得无论覆盖层存在与否都会发生的可燃和/或反应性颗粒例如与氧化介质的反应被延迟或停止。例如，阻燃材料可以熔化并且包封燃烧颗粒，从而保护颗粒免受氧化介质的影响并从颗粒中吸取热量。结果，反应速率降低，并且防止或至少延迟了火蔓延到整个收集容器。
为了形成可靠地防止和/或控制可燃和/或反应性颗粒的不期望反应的覆盖层，阻燃材料可以以收集容器内的可燃和/或反应性颗粒层的表面积的至少0.1g/cm2的量供应到收集容器，优选地以收集容器内的可燃和/或反应性颗粒层的表面积的至少0.5g/cm2的量供应到收集容器。收集容器内的可燃和/或反应性颗粒层的表面积通常对应于收集容器的在可燃和/或反应性颗粒层的表面的水平处的横截面积。
基本上，阻燃材料可以从外部阻燃材料源供应到收集容器。然而，也可以设想为收集容器提供内部阻燃材料贮器，该内部阻燃材料贮器可以被设置在收集容器的上部区域中并且例如可以附接到收集容器的盖。于是，可以通过打开或损坏(例如刺穿)内部阻燃材料贮器来实现将阻燃材料供应到收集容器以在包含在收集容器中的颗粒上形成阻燃材料的覆盖层。
在处理气流的方法中，可以向收集容器供应固定量的阻燃材料。在这种情况下，可以根据可燃和/或反应性颗粒的性质以及根据收集容器的设计(特别是尺寸)来选择阻燃材料的量，使得能够在包含在收集容器中的颗粒的顶部形成具有足够厚度的覆盖层，并且在收集容器中获得阻燃材料与可燃和/或反应性颗粒的足够的总比率，以确保可靠地防止和/或至少延迟可燃和/或反应性颗粒的反应。优选地，以下述方式控制向收集容器供应阻燃材料，所述方式即，使得在收集容器中获得阻燃材料与可燃和/或反应性颗粒的体积比为5:1。
然而，也可以设想，根据收集容器的填充水平，以与向收集容器供应颗粒类似的方式来控制向收集容器供应阻燃材料。例如，可以以下述方式控制向收集容器供应阻燃材料，所述方式即，使得继续供应阻燃材料，直至达到收集容器的期望的阻燃材料填充水平。
在将阻燃材料供应到收集容器以在可燃和/或反应性颗粒上形成阻燃材料的覆盖层之后，可以用替代收集容器来对收集容器进行替换。例如，收集容器可以与惰性气体源(例如氩气源或氮气源)分离，或者收集容器可以与真空源分离。此外，收集容器可以与连接管线分离，并且替代收集容器可以连接到连接管线。在完成替换步骤之后，可以重新打开被设置在连接管线中的阀或被设置收集容器中的阀，以使得能够立即从分离装置向替代收集容器供应颗粒。
如上所述，可以根据需要(即在任何时间)中断向收集容器供应颗粒。然而，优选地，至少当收集容器的填充水平已经达到第一预定值时，中断向收集容器供应颗粒。例如，可以以下述方式设置第一预定值，所述方式即，使得在停止向收集容器供应颗粒之后，在收集容器中留有足够的空间，以使得能够在包含在收集容器中的颗粒的顶部形成具有足够厚度的覆盖层，并且在收集容器中获得阻燃材料与可燃和/或反应性颗粒的足够的总比率。
可借助于至少一个填充水平传感器来确定收集容器的填充水平。也可采用可均匀分布在收集容器中的一系列(例如三个)填充水平传感器。另外和/或替代地，可以使用标尺来确定收集容器的填充水平。至少一个填充水平传感器和/或标尺可用于确定仅利用可燃和/或反应性颗粒填充收集容器的填充水平。然而，也可以设想，使用至少一个填充水平传感器和/或标尺来确定利用阻燃材料和/或阻燃材料与可燃和/或反应性颗粒的混合物填充收集容器的填充水平。填充水平传感器可以被设计成激光填充水平传感器或原位传感器的形式。标尺可以被设计成三点标尺的形式。
在为了向收集容器供应阻燃材料和/或用替代收集容器来对收集容器进行替换而中断颗粒供应期间，还可以中断向分离装置供应气流。然而，优选地，在中断向收集容器供应颗粒期间，继续进行将待处理的气流供应到分离装置以及借助于分离装置使包含在气流中的颗粒的至少一部分与气流分离的步骤。因此，可以提高程序效率。在中断向收集容器供应颗粒期间与气流分离的颗粒可以被暂时储存在临时储存容积中。
可以在分离装置中设置临时储存容积。例如，与气流分离的颗粒可以保存在分离装置的过滤器中，直至中断向收集容器供应颗粒结束为止。然而，也可以设想，使用单独的储罐作为临时储存容积。例如，可以在分离装置与收集容器之间的连接管线中安装被设计成单独储罐形式的临时储存容积。
在处理气流的方法的优选实施例中，分离装置包含阻燃材料。包含在分离装置中的阻燃材料可以是供应到收集容器以在收集容器中收集的颗粒上形成覆盖层的相同的阻燃材料。然而，也可以设想，在分离装置中使用不同的阻燃材料。例如，阻燃材料可以被涂覆到分离装置的过滤器上，以防止分离装置内的颗粒的不期望的(氧化)反应。
可以例如通过将阻燃材料喷射到过滤器上而使分离装置的过滤器涂覆有阻燃材料。在处理气流的方法的特别优选的实施例中，用于涂覆分离装置的过滤器的阻燃材料在分离装置上游的位置处被引入到向分离装置供应的气流中。例如，另一阻燃材料源可以在分离装置上游的位置处连接到待被引导到分离装置的气流流过的管线。然而，也可以设想，使用单个阻燃材料源来将阻燃材料供应到收集容器和分离装置两者。可以通过合适的控制阀来控制将阻燃材料引入到待被引导到分离装置的气流流过的管线中。
包含在分离装置中的阻燃材料的至少一部分可以在清洁分离装置的过滤器时从分离装置中排出并供应到收集容器。例如，当例如通过“反冲洗”方法或振动运动周期性地清洁过滤器时，可以从过滤器中去除被涂覆在分离装置的过滤器上的阻燃材料的至少一部分。因此，在清洁过滤器时，在引导包含可燃和/或反应性颗粒的气流通过过滤器并从过滤器中去除时被捕获在过滤器中的颗粒材料立即被阻燃材料稀释和/或覆盖。
在将包含在分离装置中的阻燃材料的至少一部分从分离装置中排出之后，分离装置优选地被再次供应有阻燃材料。特别地，在清洁分离装置的过滤器以从过滤器中去除经捕获的可燃和/或反应性颗粒以及阻燃材料之后，例如如上所述，可以用阻燃材料对过滤器进行重新涂覆。
在清洁过滤器时从分离装置的过滤器中去除的颗粒材料和/或阻燃材料可以立即被供应到收集容器。然而，也可以设想，在最终将颗粒材料和/或阻燃材料供应到收集容器之前，将颗粒材料和/或阻燃材料暂时储存在分离装置的临时储存容积中。在收集容器内，在清洁过滤器时从分离装置的过滤器中去除并可与一定量的可燃和/或反应性颗粒混合的阻燃材料可以在已经包含在收集容器中的颗粒上形成中间层或至少一部分覆盖层。
阻燃材料可以包含油基物质、惰性有机矿物或物质的混合物、碳酸钙、砂或硅酸钠。具体地，阻燃材料可以包含颗粒、优选地矿物颗粒、特别是发泡玻璃，或者由颗粒、优选地矿物颗粒、特别是发泡玻璃组成。阻燃材料可以包含粒径大于30μm、优选地大于60μm、特别是大于100μm的颗粒。此外，阻燃材料可以包含粒径小于1mm、优选地小于500μm、特别是小于300μm的颗粒。阻燃材料的颗粒的粒径可以在30μm至1mm的范围内，特别是在60μm至500μm的范围内，优选地在100μm至300μm的范围内。
根据粒径分布，阻燃材料的体积密度可以大于50kg/m3，特别是大于100kg/m3。此外，阻燃材料的体积密度可以小于1000kg/m3，特别是小于700kg/m3。阻燃材料的体积密度可以在50kg/m3至1000kg/m3的范围内，优选地在100kg/m3至700kg/m3的范围内。阻燃材料的软化和/或熔化温度可以大于350℃，特别是大于500℃。此外，阻燃材料的软化和/或熔化温度可以小于1200℃，特别是小于1000℃。阻燃材料的软化和/或熔化温度可以在350℃至1200℃的范围内，特别是在500℃至1000℃的范围内。
在处理气流的方法中，可以通过将包含在分离装置中的阻燃材料的量与在清洁分离装置的过滤器时从分离装置中排出的阻燃材料的量进行比较来监测分离装置的操作状态。例如，可以执行特定操作状态测试，其中，在第一步骤中，将限定量的阻燃材料供应到分离装置并涂覆到分离装置的过滤器上。在第二步骤中，可以通过清洁过滤器而不预先使用过滤器来过滤颗粒材料，将阻燃材料从分离装置中去除。
从分离装置中去除的阻燃材料可以被供应到收集容器，并且可以借助于至少一个填充水平传感器和/或标尺来确定供应到收集容器的阻燃材料的量。然后，可以将供应到收集容器的阻燃材料的量与供应到分离装置的阻燃材料的量进行比较，以确定分离装置的操作状态，特别是施加到分离装置的过滤器上的阻燃材料的涂层的操作状态。
如上所述的特定操作状态测试可以在开始分离装置的操作之前、在完成分离装置的操作之后或者在中断分离装置的操作期间执行。然而，也可以设想，将供应到分离装置并涂覆到分离装置的过滤器上的阻燃材料的限定量与在分离装置的正常操作期间通过清洁分离装置的过滤器而从分离装置中去除并供应到收集容器的阻燃材料的经估计或计算的量进行比较。
在分离装置的操作期间供应到收集容器的颗粒材料的量是已知的情况下，可以计算供应到收集容器的阻燃材料的量。在分离装置的操作期间供应到收集容器的颗粒材料的量是未知的情况下，必须基于由至少一个填充水平传感器和/或标尺提供的数据以及在分离装置的操作期间供应到收集容器的颗粒的估计量来估计供应到收集容器的阻燃材料的量。
替代地或附加地，也可以设想，确定借助于分离装置与气流分离并被供应到收集容器的颗粒的量。例如，可以借助于至少一个填充水平传感器和/或标尺来确定收集容器的内容物的体积和/或质量，并且可以通过从由填充水平传感器和/或标尺提供的总值减去已知的被供应到收集容器的阻燃材料的体积和/或质量来计算颗粒的量。
处理气流的方法可以包括当收集容器的填充水平已经达到小于第一预定值的第二预定值时中断向收集容器供应颗粒的附加步骤。然后，可以将阻燃材料供应到收集容器，以在包含在收集容器中的颗粒上形成阻燃材料的中间层。在形成阻燃材料的中间层之后，可以恢复借助于分离装置与气流分离的颗粒向收集容器的供应。当待处理的气流包含高度可燃和/或高度反应性颗粒(诸如，例如细钛颗粒)时，可以特别考虑在收集容器中形成阻燃材料的一个或多个中间层。
在对通过用电磁辐射或粒子辐射照射原材料粉末层来生产三维工件的设备进行操作的方法中，气流被供应到设备的处理室。气流优选地为惰性气体流并且可以包含例如氩气或氮气。气流被引导通过处理室，以在处理室内建立受控的气体气氛，特别是受控的惰性气体气氛。在被引导通过处理室时，气流吸收可燃和/或反应性颗粒，诸如，例如原材料粉末颗粒、熔烟和烟灰颗粒以及金属冷凝物。包含可燃和/或反应性颗粒的气流从处理室中排出。通过保持处理室内的气体气氛尽可能的清洁，使颗粒杂质对辐射束的屏蔽最小化并因此使辐射效率的降低最小化。根据上述方法对包含可燃和/或反应性颗粒的气流进行处理。
在对包含可燃和/或反应性颗粒的气流进行处理以将颗粒与气流分离之后，可以将离开分离装置的经净化的气流再循环到设备的处理室中，该分离装置使包含在气流中的颗粒的至少一部分与气流分离。
在操作用于生产三维工件的设备的方法中，可以根据需要(即，在任何时间)和/或在收集容器的填充水平已经达到如上所述的第一预定值时，中断向收集容器供应颗粒。此外，在完成三维工件的生产时(即，在完成用于生产三维工件的构建过程时)，可以中断向收集容器供应颗粒。在将阻燃材料供应到收集容器之后，然后可以用替代收集容器来对收集容器进行替换，并且可以在替代收集容器就位时开始后续的构建过程。
附图说明
将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例，其中，
图1示出了用于通过用电磁辐射或粒子辐射照射原材料粉末层来生产三维工件的设备，该设备配备有用于引导气流通过设备的处理室的气体回路，以及
图2示出了设置在根据图1的设备的气体回路中的分离装置的详细视图。
具体实施方式
图1示出了用于通过增材逐层工艺来生产三维工件的设备10。该设备包括容纳承载器14的处理室12以及用于将原材料粉末施加到承载器14上的粉末施加装置16。处理室12相对于周围大气(即处理室12周围的环境)可以是密封的。设备10进一步包括照射装置18，该照射装置用于选择性地将电磁辐射或粒子辐射照射到被施加到承载器14上的原材料粉末上。
提供气体回路20，以在处理室12内建立受控的气体气氛。气体回路20包含气体源22。特别地，气体源22被设计成惰性气体源的形式，例如氩气或氮气源的形式。处理室12包括用于向处理室12供应气体的气体入口24。气体出口26用于从处理室12中排出气体。循环管线28将气体出口26连接到气体入口24。此外，循环管线28连接到气体源22。输送装置30用于输送气流通过循环管线28。
在被引导通过处理室12时，经由气体入口24供应到处理室12的气流32吸收可燃和/或反应性颗粒34，诸如原材料粉末颗粒、熔烟和/或烟灰颗粒。因此，经由气体出口26离开处理室12的气体/颗粒混合物在经由循环管线28和气体入口24再循环到处理室12之前被处理。特别地，包含在气流32中的颗粒34借助于被设置在循环管线28中在输送装置30上游的分离装置36与气流32分离。离开分离装置36的经净化的气流32经由循环管线28和气体入口24再循环到处理室12。
图2中示出了分离装置36的详细视图。在附图所示的实施例中，分离装置36包括用于从气流32过滤颗粒34的过滤器38。然而，也可以设想，分离装置36包括多个过滤器和/或一个或多个旋风器。为了防止被引导通过过滤器38的气流32中包含的颗粒的不期望的(氧化)反应，过滤器38被涂覆有阻燃材料57。例如，如图2中示意性地示出的，过滤器38被涂覆有具有灭火作用的阻燃材料57。
分离装置36经由连接管线42连接到收集容器40。收集容器40用于容纳颗粒材料34，该颗粒材料在气流32被引导通过过滤器38时被捕获在分离装置36的过滤器38中，并且在连续地或周期性地清洁过滤器38(例如通过引起过滤器38的振动运动)时从过滤器38中去除。在收集容器40内，提供了阻燃材料57的基层。阻燃材料57也是具有灭火作用的阻燃材料。
从分离装置36向收集容器40供应颗粒34是通过设置在连接管线42中的阀44来控制的。通过电子控制单元46来控制阀44的操作。然而，也可以设想，阀44被设计成可手动控制的阀的形式。通过填充水平传感器48和标尺50来控制收集容器40的填充水平。标尺50被设计成三点标尺的形式。由填充水平传感器48和标尺50输出的信号被发送到电子控制单元46。
最后，提供阻燃材料源52。在附图中所示的实施例中，阻燃材料源52包括袋状件54，该袋状件包含阻燃材料57并且设置在收集容器40内。袋状件54附接到收集容器40的盖，并且可以借助于合适的装置(未示出)被刺穿，以将固定量的阻燃材料57(即袋状件54的内容物)从袋状件54排到收集容器40的内部。然而，也可以设想，为阻燃材料源配备另一个阀56，该另一个阀使得能够从阻燃材料源52向收集容器40受控地供应阻燃材料57。
为了使过滤器38涂覆有阻燃材料57，在分离装置36上游的位置处将另一阻燃材料源59连接到循环管线28。阻燃材料57从阻燃材料源59供应到循环管线28，并因此经由循环管线28进入被供应到分离装置36的气流32是由控制阀60控制的。在过滤器38应该涂覆有阻燃材料57的情况下，打开控制阀60，并因此将阻燃材料57引入气流32中。阻燃材料57被夹带在气流32中并被喷射到过滤器38上。
在本文所述的优选实施例中，阻燃材料57由发泡玻璃组成，该发泡玻璃含有粒径在30μm至1mm的范围内、特别是在60μm至500μm的范围内、优选地在100μm至300μm的范围内的颗粒。阻燃材料57的体积密度在50kg/m3至1000kg/m3的范围内，优选地在100kg/m3至700kg/m3的范围内。阻燃材料57的软化和/或熔化温度在350℃至1200℃的范围内，特别是在500℃至1000℃的范围内。
在处理气流的方法中，借助于分离装置36从气流32中分离的颗粒34被供应到收集容器40。向收集容器40供应颗粒34可以在控制单元46的控制下发生，并且可以通过打开阀44开始。颗粒34可以连续地或周期性地供应到收集容器40，同时借助于填充水平传感器48和标尺50连续地监测收集容器40的填充水平。
可以根据需要在任何时间(例如在三维工件的生产完成时)中断向收集容器40供应颗粒34。然而，至少当利用颗粒34填充收集容器40的填充水平已经达到借助于填充水平传感器48和标尺50确定的第一预定值时，中断向收集容器40供应颗粒34。特别地，通过在控制单元46的控制下响应于从填充水平传感器48和标尺50发送到控制单元46的信号来关闭阀44，实现向收集容器40供应颗粒34的交互。
此后，将阻燃材料57供应到收集容器40，以在包含在收集容器40中的颗粒34上形成阻燃材料57的覆盖层。通过打开另一个阀56将阻燃材料57从阻燃材料源52引入收集容器40中，从而使得阻燃材料57能够从袋状件54供应到收集容器40。当收集容器40中的阻燃材料57的覆盖层已经达到期望的厚度并且在收集容器40中达到阻燃材料57与可燃和/或反应性颗粒的期望体积比(例如，5:1)时，通过关闭另一个阀56来中断向收集容器40供应阻燃材料57。借助于控制单元46根据指示收集容器40的填充水平的信号以及从填充水平传感器48和标尺50提供给控制单元46的信号来控制向收集容器40供应阻燃材料57以形成期望的覆盖层。
当收集容器40在下一步骤中与连接管线42分开并且由于收集容器40与惰性气体回路20断开而暴露于周围大气时或当系统中存在泄漏时，覆盖层防止颗粒34发生不受控的(氧化)反应。然后，用替代收集容器40a来对充满的收集容器40进行替换。具体地，代替收集容器40，将替代收集容器40a连接到连接管线42。在与连接管线42断开之后，可以借助于盖(未示出)封闭充满的收集容器40。
在包含在气流32中的颗粒34是高度可燃和/或反应性的情况下，该方法可以包括以下其他的可选步骤：当收集容器40的填充水平已经达到小于第一预定值的第二预定值时，中断向收集容器40供应颗粒34。例如，当收集容器40仅被填充至约50％时，可能已经中断向收集容器40供应颗粒34。然后，阻燃材料57可以被供应到收集容器40，以在包含在收集容器40中的颗粒34上形成阻燃材料57的中间层。在形成阻燃材料57的中间层之后，可以恢复供应借助于分离装置36与气流32分离的颗粒34。
在中断向收集容器40供应颗粒34期间，载有颗粒的气流流过分离装置36以及分离装置36的操作继续进行。因此，即使在中断向收集容器40供应颗粒34期间，分离装置36仍继续使颗粒34与气流32分离。这些颗粒34被暂时储存在临时储存容积58中，该临时储存容积可以被设置在分离装置36的内部，如图所示，或者可以被设置在单独的贮器中。特别地，在中断向收集容器40供应颗粒34期间与气流32分离的颗粒34保存在分离装置36的过滤器38中。因此，设备10的连续操作成为可能。
在例如通过“反冲洗”方法或振动运动来周期性地清洁分离装置36的过滤器38时，将包含在分离装置36中的阻燃材料57的至少一部分(即涂覆在分离装置36的过滤器38上的阻燃材料57的至少一部分)从过滤器38中去除。因此，在清洁过滤器38时从过滤器38中去除的可燃和/或反应性颗粒34立即被阻燃材料57稀释和/或覆盖。
在从过滤器38中被去除之后，可燃和/或反应性颗粒34与阻燃材料57一起可立即被供应到收集容器40。然而，也可以设想，在最终将颗粒材料34和/或阻燃材料57供应到收集容器40之前，将颗粒材料和/或阻燃材料暂时储存在分离装置36的临时储存容积58中。在收集容器40内，在清洁过滤器38时从过滤器38中去除并可与一定量的可燃和/或反应性颗粒34混合的阻燃材料57可以在已经包含在收集容器40中的颗粒34上形成中间层或至少一部分覆盖层。
在将包含在分离装置36中的阻燃材料57的至少一部分从分离装置36中排出之后，从另一阻燃材料源59再次向分离装置36供应阻燃材料57。特别地，在清洁过滤器38之后，通过打开控制阀60并通过从另一阻燃材料源59将阻燃材料57供应到如上所述的气流32中，使过滤器38重新涂覆有阻燃材料57。
在开始分离装置36的操作之前，在完成分离装置36的操作之后或者在中断分离装置36的操作期间，可以执行特定操作状态测试，以确定分离装置36的操作状态，特别是确定被施加到分离装置36的过滤器38上的阻燃材料57的涂层的操作状态。该操作状态测试包括将包含在分离装置36中的阻燃材料57的量与在清洁分离装置36的过滤器38时从分离装置36中排出的阻燃材料57的量进行比较。
例如，如上所述，在第一步骤中，将限定量的阻燃材料57供应到分离装置36并且涂覆到分离装置36的过滤器38上。在第二步骤中，通过清洁过滤器38而不预先使用过滤器38来过滤颗粒材料，将阻燃材料57从分离装置36中去除。从分离装置36中去除的阻燃材料57被供应到收集容器40，并且通过填充水平传感器48和/或标尺50来确定供应到收集容器40的阻燃材料57的量。然后，将供应到收集容器40的阻燃材料57的量与供应到分离装置36的阻燃材料57的量进行比较。
在期望在分离装置36的正常操作期间对分离装置36的操作状态、特别是被施加到分离装置36的过滤器38上的阻燃材料57的涂层的操作状态进行监测的情况下，也可以将供应到分离装置36并涂覆在分离装置36的过滤器38上的阻燃材料57的限定量与在分离装置36的正常操作期间通过清洁过滤器38而从分离装置36中去除并供应到收集容器40的阻燃材料57的经估计或计算的量进行比较。
在分离装置36的操作(包括清洁过滤器38)期间被供应到收集容器40的颗粒材料34的量是已知的情况下，可以计算在清洁过滤器38时被供应到收集容器40的阻燃材料57的量。然而，在颗粒材料34的量是未知的情况下，仍然可以基于由填充水平传感器48和/或标尺50提供的数据以及在分离装置36的操作(包括清洁过滤器38)期间被供应到收集容器40的颗粒34的经估计的量来估计被供应到收集容器40的阻燃材料57的量。
替代地或附加地，也可以确定借助于分离装置36与气流32分离并被供应到收集容器40的颗粒34的量。例如，可以借助于填充水平传感器48和/或标尺50来确定收集容器40的内容物的体积和/或质量，并且可以通过从由填充水平传感器48和/或标尺50提供的总值减去已知的被供应到收集容器40的阻燃材料57的体积和/或质量来计算颗粒34的量。

Claims (14)

1.一种处理气流（32）的方法，所述气流包含可燃和/或反应性颗粒（34），所述方法包括：
- 借助于分离装置（36）使包含在气流（32）中的颗粒（34）的至少一部分与气流（32）分离，其中，所述分离装置（36）包括用于从气流（32）过滤颗粒（34）的过滤器（38），该气流被引导通过所述过滤器（38），所述过滤器（38）被涂覆有阻燃材料（57），以防止所述分离装置内的颗粒（34）的不期望的反应；
- 将借助于所述分离装置（36）的过滤器（38）与气流（32）分离的颗粒（34）供应到收集容器（40）；
- 中断向所述收集容器（40）供应颗粒（34）；以及
- 将阻燃材料（57）供应到所述收集容器（40），以在包含在所述收集容器（40）中的颗粒（34）上形成阻燃材料（57）的覆盖层。
2.根据权利要求1所述的方法，
所述方法还包括：
- 在将阻燃材料（57）供应到所述收集容器之后，用替代收集容器（40）来对所述收集容器（40）进行替换。
3.根据权利要求1所述的方法，
其中，至少当所述收集容器（40）的填充水平已经达到第一预定值时，中断向所述收集容器（40）供应颗粒（34）。
4.根据权利要求3所述的方法，
其中，借助于至少一个填充水平传感器（48）和/或标尺（50）来确定所述收集容器（40）的填充水平。
5.根据权利要求1所述的方法，
所述方法还包括：
- 在中断向所述收集容器（40）供应颗粒（34）期间，借助于所述分离装置（36）继续使包含在气流（32）中的颗粒（34）的至少一部分与气流（32）分离；以及
- 将与气流（32）分离的颗粒（34）暂时储存在临时储存容积（58）中。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中，所述临时储存容积（58）被设置在所述分离装置（36）中。
7.根据权利要求1所述的方法，
其中，通过将阻燃材料（57）喷射到所述过滤器（38）上而使所述分离装置（36）的过滤器（38）涂覆有阻燃材料（57），其中，在所述分离装置（36）上游的位置处将用于对所述分离装置（36）的过滤器（38）进行涂覆的阻燃材料（57）引入到向所述分离装置（36）供应的气流（32）中。
8.根据权利要求1所述的方法，
其中，在清洁所述分离装置（36）的过滤器（38）时，包含在所述分离装置（36）中的阻燃材料（57）的至少一部分从所述分离装置（36）中排出并供应到所述收集容器（40）。
9.根据权利要求1所述的方法，
所述方法还包括以下步骤：
- 通过将包含在所述分离装置（36）中的阻燃材料（57）的量与在清洁所述分离装置（36）的过滤器（38）时从所述分离装置（36）中排出的阻燃材料（57）的量进行比较，对所述分离装置（36）的操作状态进行监测。
10.根据权利要求1所述的方法，
所述方法还包括以下步骤：
- 确定借助于所述分离装置（36）与气流（32）分离并供应到所述收集容器（40）的颗粒（34）的量。
11.根据权利要求3所述的方法，
所述方法还包括以下步骤：
- 当所述收集容器（40）的填充水平已经达到第二预定值时，中断向所述收集容器（40）供应颗粒（34），所述第二预定值小于所述第一预定值；
- 将阻燃材料（57）供应到所述收集容器（40），以在包含在所述收集容器（40）中的颗粒（34）上形成阻燃材料（57）的中间层；以及
- 在形成所述阻燃材料（57）的中间层之后，恢复借助于所述分离装置（36）与气流（32）分离的颗粒（34）向所述收集容器（40）的供应。
12.一种操作用于生产三维工件的设备（10）的方法，生产三维工件通过用电磁辐射或粒子辐射照射原材料粉末层来实现，所述方法包括：
- 向所述设备（10）的处理室（12）供应气流（32）；
- 将气流（32）引导通过所述处理室（12），其中，气流（32）在被引导通过所述处理室（12）的同时吸收可燃和/或反应性颗粒（34）；
- 将包含可燃和/或反应性颗粒（34）的气流（32）从所述处理室（12）中排出；以及
- 根据权利要求1所述的方法对包含可燃和/或反应性颗粒（34）的气流（32）进行处理。
13.根据权利要求12所述的方法，
所述方法还包括：
- 在对包含可燃和/或反应性颗粒（34）的气流（32）进行处理之后，将离开分离装置（36）的经净化的气流（32）再循环到所述处理室（12）中，所述分离装置使包含在气流（32）中的颗粒（34）的至少一部分与气流（32）分离。
14.根据权利要求12所述的方法，
其中，在三维工件的生产完成时，中断向收集容器（40）供应颗粒（34）。
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