CN117085443B - 一种烟尘净化循环过滤系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟尘净化循环过滤系统，涉及增材制造设备技术领域，壳体内设置有滤带，超音速气流喷嘴设置于滤带靠近进气口一侧，且超音速气流喷嘴一端与壳体上的鼓风机连接，超音速气流喷嘴另一端连接有气流散射器，用于将气流均匀分散至滤带表面，预处理箱由上圆筒和下锥筒拼接组成，上圆筒一侧沿切线方向固设有用于通入烟尘废气的进气管，下锥筒上倾斜向上设置有出气管，且出气管较高的一端与进气口连通，上圆筒上还设置有淋洗组件，用于使烟尘中的金属蒸汽降温并凝固为金属颗粒，下锥筒底部连接有沉淀箱。本发明能够在滤带过滤前将烟尘废气中的金属蒸汽去除，从而避免在滤带表面形成金属薄膜，有助于延长装置的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造设备技术领域，更具体的，涉及一种烟尘净化循环过滤系统。
背景技术
现有技术中，如公开号为CN112973362B的中国发明专利公开了一种用于增材打印机的废气净化装置及其打印机，包括固定设置在增材打印机外部的外置废气净化装置，还包括活动设置在增材打印机内部的内置废气净化装置，所述内置废气净化装置包括至少两个固定设置在增材打印机的打印喷头端部的废气净化装置本体，当所述打印喷头往复移动时，相对于打印喷头的移动方向，位置靠后设置的所述废气净化装置本体处于工作状态，且所述外置废气净化装置处于工作状态。其通过移动式设置的内置废气净化装置对打印过程中产生的粉尘及废气进行区域化处理，提高了处理的及时性及准确性，以此降低了粉尘分散的范围，降低了废气处理能耗，进一步提高废气处理效率。
但上述技术方案存在如下缺陷：1、由于在熔化金属粉末的过程中会伴随产生高温的金属蒸汽(如：殷杰,郝亮,杨亮亮,李妍,李正,孙庆磊,石斌.激光选区熔化增材制造中金属蒸气与飞溅相互作用研究[J].中国激光,2022,49(14):1402202.Jie Yin,Liang Hao,Liangliang Yang,Yan Li,Zheng Li,Qinglei Sun,Bin Shi.Investigation ofInteraction between Vapor Plume and Spatter During Selective Laser MeltingAdditive Manufacturing[J].Chinese Journal of Lasers,2022,49(14):1402202中已经公开了“金属蒸气、飞溅和熔池是激光选区熔化(SLM)增材制造过程中的重要物理现象”)，使得其随着尾气排出时会在过滤网层I表面积聚并形成一层金属薄膜将滤孔堵塞，这会导致滤网失效速度加快。2、由于滤网表面的金属薄膜难以被清理，导致滤网无法得到重复使用，会增大设备的维护成本。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种烟尘净化循环过滤系统，能够在滤带过滤前将烟尘废气中的金属蒸汽去除，从而避免在滤带表面形成金属薄膜，有助于延长装置的使用寿命，且滤带便于清洁，节约了维护成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种烟尘净化循环过滤系统，包括壳体，壳体的两侧分别设置有进气口和出气口，壳体内设置有滤带，超音速气流喷嘴设置于滤带靠近进气口一侧，且超音速气流喷嘴一端与壳体上的鼓风机连接，超音速气流喷嘴另一端连接有气流散射器，气流散射器与超音速气流喷嘴设置于滤带的同一侧，用于将气流均匀分散至滤带表面，壳体一侧还设置有预处理机构，预处理机构包括预处理箱、进气管、出气管、淋洗组件和沉淀箱，预处理箱由上圆筒和下锥筒拼接组成，上圆筒一侧沿切线方向固设有用于通入烟尘废气的进气管，下锥筒上倾斜向上设置有出气管，且出气管较高的一端与进气口连通，上圆筒上还设置有淋洗组件，用于使烟尘中的金属蒸汽降温并凝固为金属颗粒，下锥筒底部连接有沉淀箱，淋洗组件与沉淀箱连接，以实现循环利用淋洗液。
在本发明较佳的技术方案中，所述进气管内还设置有辅助进气机构，辅助进气机构包括气泵和输气管，气泵固设于进气管外侧壁上，输气管一端连接至气泵的输出端，输气管另一端延伸至进气管内并朝向所述上圆筒一侧。
在本发明较佳的技术方案中，所述输气管上连接有流量调节器，所述进气管上设置有流量计和控制模块，且流量调节器、流量计均与控制模块电性连接。
在本发明较佳的技术方案中，所述流量调节器包括导管、堵头和微型气缸，导管固设于所述输气管一侧，且导管与输气管连通，导管内滑动连接于堵头，堵头通过微型气缸连接至导管内侧壁上，微型气缸与所述控制模块电性连接。
在本发明较佳的技术方案中，所述淋洗组件包括储水箱、水泵、喷淋管、第一雾化喷头和循环水管，储水箱固设于所述上圆筒上，且储水箱通过循环水管与所述沉淀箱连接，喷淋管固设于上圆筒内顶壁上，且喷淋管一端和循环水管一端均与储水箱内的水泵连接，喷淋管上均匀设置有两个以上的第一雾化喷头。
在本发明较佳的技术方案中，所述淋洗组件还包括辅助淋洗单元，辅助淋洗单元包括转动套、第二雾化喷头、滑动块和电动推杆，相邻两个所述第一雾化喷头之间设置有转动套，转动套转动连接于所述喷淋管上，转动套上固设有第二雾化喷头，且第二雾化喷头与喷淋管连通，喷淋管为矩形环管，矩形环管内侧设置有滑动块，转动套与滑动块侧壁摩擦连接，电动推杆固设于所述上圆筒上，且电动推杆的动力输出端与滑动块连接，电动推杆与所述控制模块电性连接。
在本发明较佳的技术方案中，所述下锥筒上设置有吸水过滤件，吸水过滤件包括环形板和吸水绒毛，环形板固设于下锥筒内侧壁上，环形板内侧壁上固设有吸水绒毛，用于吸附漂浮在空气中的雾滴。
在本发明较佳的技术方案中，所述下锥筒外侧壁上固设有振动器，用于驱动下锥筒和所述环形板振动。
本发明的有益效果为：
本发明提出的一种烟尘净化循环过滤系统，能够在滤带过滤前将烟尘废气中的金属蒸汽去除，从而避免在滤带表面形成金属薄膜，有助于延长装置的使用寿命，且滤带便于清洁，节约了维护成本；设置的辅助进气机构，不仅能够对进气管内的烟尘废气进行加速，以提高上圆筒内气流的旋转流速，保证离心效果，还能够在进气管内的烟尘废气流量发生波动时，维持管内的气体流量稳定，防止上圆筒内的烟尘废气发生回流，保证装置的净化效果。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种烟尘净化循环过滤系统的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是图1中B处的局部放大图；
图4是图1中C处的局部放大图；
图5是图1的俯视图。
图中：
1、壳体；11、进气口；12、出气口；2、滤带；3、鼓风机；4、超音速气流喷嘴；5、气流散射器；6、预处理机构；61、上圆筒；62、下锥筒；63、进气管；64、出气管；65、淋洗组件；651、储水箱；652、水泵；653、喷淋管；654、第一雾化喷头；655、循环水管；656、转动套；657、第二雾化喷头；658、滑动块；659、电动推杆；66、沉淀箱；67、辅助进气机构；671、气泵；672、输气管；673、流量调节器；6731、导管；6732、堵头；6733、微型气缸；674、流量计；675、控制模块；7、吸水过滤件；71、环形板；72、吸水绒毛；73、振动器。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-5所示，实施例中提供了一种烟尘净化循环过滤系统，包括壳体1，壳体1的两侧分别设置有进气口11和出气口12，壳体1内设置有滤带2，超音速气流喷嘴4设置于滤带2靠近进气口11一侧，且超音速气流喷嘴4一端与壳体1上的鼓风机3连接，超音速气流喷嘴4另一端连接有气流散射器5，气流散射器5与超音速气流喷嘴4设置于滤带2的同一侧，用于将气流均匀分散至滤带2表面，壳体1一侧还设置有预处理机构6，预处理机构6包括预处理箱、进气管63、出气管64、淋洗组件65和沉淀箱66，预处理箱由上圆筒61和下锥筒62拼接组成，上圆筒61一侧沿切线方向固设有用于通入烟尘废气的进气管63，下锥筒62上倾斜向上设置有出气管64，且出气管64较高的一端与进气口11连通，上圆筒61上还设置有淋洗组件65，用于使烟尘中的金属蒸汽降温并凝固为金属颗粒，下锥筒62底部连接有沉淀箱66，淋洗组件65与沉淀箱66连接，以实现循环利用淋洗液。本实施例中，滤带2用于进一步的过滤掉烟尘中的小颗粒杂质，滤带2靠近出气口12的一侧还设置有活性炭吸附层，用于吸收烟尘中的有害气体分子，以保证净化后的烟气满足排放标准。鼓风机3能够将外界空气压缩，然后由超音速气流喷嘴4喷出，并在气流散射器5的作用下快速高效冲刷滤带2表面，用以将滤带2表面的烟尘全部吹掉，极大延长滤带2的使用寿命。由于烟尘中含有金属蒸汽，被人体吸入后会造成伤害，设置的预处理机构6能够消除金属蒸汽。其中，上圆筒61设置于下锥筒62的上方，且上圆筒61的直径与下锥筒62的最大直径相等。进气管63沿着上圆筒61的切线方向设置，使得经由进气管63通入的烟尘废气能够沿着上圆筒61内侧壁旋转，进而利用离心力将烟尘废气中的金属粉末颗粒以及经过降温后凝固的金属颗粒甩至上圆筒61的内壁上，进而被聚集在上圆筒61内侧壁上的水珠吸附，并随着水珠下落至沉淀箱66中，以实现固气分离。出气管64较高的一端与壳体1的进气口11连通，出气管64较低的一端连接至下锥筒62上，经过淋洗的废气会通过出气管64进入至壳体1内进行二次过滤。沉淀箱66用于收集金属粉末沉淀。
具体的，进气管63内还设置有辅助进气机构67，辅助进气机构67包括气泵671和输气管672，气泵671固设于进气管63外侧壁上，输气管672一端连接至气泵671的输出端，输气管672另一端延伸至进气管63内并朝向上圆筒61一侧。本实施例中，由于烟尘废气在上圆筒61内沿侧壁做周向旋转的速度越快，产生的离心力就越大，离心效果就越好，通过设置的辅助进气机构67能够辅助增大烟尘在进入上圆筒61时的流速，进而提高固气分离的效果。其中，气泵671能够产生压缩空气，并通过输气管672通入至进气管63内，使输气管672的气流速度大于进气管63内烟尘的流动速度，以带动烟尘加速流动，此外，输气管672的气流速度也不宜设置的过大，以防止烟尘废气中的固体杂质还未经分离就被带离下锥筒62。
具体的，输气管672上连接有流量调节器673，进气管63上设置有流量计674和控制模块675，且流量调节器673、流量计674均与控制模块675电性连接。本实施例中，流量调节器673用于控制输气管672的气流量，当进气管63内的烟尘量较少时，可以通过增大输气管672的输出的气流量以平衡进气管63内的气压，保证气体流速稳定，以达到防止上圆筒61内烟尘废气回流的效果。流量计674用于实时监测进气管63内的烟尘流量，并向控制模块675发送流量信息，控制模块675能够根据接收到的流量信息控制流量调节器673工作。
具体的，流量调节器673包括导管6731、堵头6732和微型气缸6733，导管6731固设于输气管672一侧，且导管6731与输气管672连通，导管6731内滑动连接于堵头6732，堵头6732通过微型气缸6733连接至导管6731内侧壁上，微型气缸6733与控制模块675电性连接。本实施例中，导管6731与输气管672呈垂直布置。微型气缸6733能够控制堵头6732在导管6731内滑动，从而调节导管6731的管径，从而达到调节气流量的效果，同时堵头6732还能够将输气管672封闭。控制模块675能够控制微型气缸6733工作。
具体的，淋洗组件65包括储水箱651、水泵652、喷淋管653、第一雾化喷头654和循环水管655，储水箱651固设于上圆筒61上，且储水箱651通过循环水管655与沉淀箱66连接，喷淋管653固设于上圆筒61内顶壁上，且喷淋管653一端和循环水管655一端均与储水箱651内的水泵652连接，喷淋管653上均匀设置有两个以上的第一雾化喷头654。本实施例中，储水箱651内装有淋洗液，淋洗液可以是水或盐溶液等。水泵652能够将淋洗液泵至喷淋管653内然后由第一雾化喷头654雾化后喷出，上圆筒61内旋转的烟尘气流在与雾化的淋洗液接触后，能够将金属蒸汽冷却使其凝固成金属颗粒，且雾滴还能够将漂浮的金属粉末吸附并使其沉淀。同时水泵652也能够将沉淀箱66内的淋洗液泵回至储水箱651，以达到循环利用淋洗液的目的。
具体的，淋洗组件65还包括辅助淋洗单元，辅助淋洗单元包括转动套656、第二雾化喷头657、滑动块658和电动推杆659，相邻两个第一雾化喷头654之间设置有转动套656，转动套656转动连接于喷淋管653上，转动套656上固设有第二雾化喷头657，且第二雾化喷头657与喷淋管653连通，喷淋管653为矩形环管，矩形环管内侧设置有滑动块658，转动套656与滑动块658侧壁摩擦连接，电动推杆659固设于上圆筒61上，且电动推杆659的动力输出端与滑动块658连接，电动推杆659与控制模块675电性连接。本实施例中，电动推杆659竖向设置，能够带动滑动块658上下滑动。转动套656与喷淋管653同轴布置，且转动套656与喷淋管653连通，使得转动套656能够绕着喷淋管653的中心轴线转动。当滑动块658上下滑动的过程中，利用滑动块658与转动套656的摩擦力，能够带动第二雾化喷头657由竖直状态转动至水平状态，从而朝向上圆筒61内侧壁进行喷雾作业。控制模块675能够根据进气管63内烟尘废气的进气量来控制电动推杆659工作，当进气管63的进气量低于设定的阈值时，会使得上圆筒61内的烟尘浓度较低，降尘压力较小，此时可以控制电动推杆659工作以驱动第二雾化喷头657转动至水平状态，对上圆筒61侧壁进行清洁；反之，当进气管63的进气量高于设定的阈值时，会使得上圆筒61内的烟尘浓度较高，降尘压力较大，此时电动推杆659不工作，第二雾化喷头657处于竖直状态，从而能够使上圆筒61内产生更多的雾滴，提高降尘效果。
具体的，下锥筒62上设置有吸水过滤件7，吸水过滤件7包括环形板71和吸水绒毛72，环形板71固设于下锥筒62内侧壁上，环形板71内侧壁上固设有吸水绒毛72，用于吸附漂浮在空气中的雾滴。本实施例中，环形板71紧贴下锥筒62内侧壁设置。吸水绒毛72采用亲水材料制成，能够主动捕捉下锥筒62内漂浮的雾化液滴，同时液滴吸附在吸水绒毛72上后也能够辅助吸附空气中的金属粒子，以提高净化效果。此外，当吸水绒毛72上吸附的雾滴较多时会自动聚集成水滴然后滴落至沉淀箱66内，且采用绒毛结构不易堵塞，从而免去清理过程。
具体的，下锥筒62外侧壁上固设有振动器73，用于驱动下锥筒62和环形板71振动。本实施例中，振动器73能够使下锥筒62和环形板71发生振动，从而促进雾滴聚集后流下，同时也能够避免金属粉末粘附在下锥筒62的内侧壁上。
工作原理：
使用时，将增材打印产生的烟尘废气接入进气管63，使得烟尘废气沿着上圆筒61内侧壁的切线方向进入到上圆筒61内，进而使得烟尘废气可以绕着上圆筒61的内侧壁做旋转运动，此时水泵652启动，水泵652能够将储水箱651内的淋洗液由第一雾化喷头654和第二雾化喷头657雾化后喷出，进而将烟尘废气中的金属蒸汽降温凝固为金属颗粒，且金属粉末颗粒在与雾滴吸附后会使其质量增大，此时由于烟尘废气中的金属粉末颗粒质量较重，在离心力的作用下会更容易的被甩至上圆筒61的内侧壁处，进而被聚集在上圆筒61内侧壁上的水珠吸附，并随着水珠下落至沉淀箱66中，完成固气分离，与此同时吸水绒毛72还能够将空气中的雾滴捕捉。经过吸水绒毛72处理后的废气会由出气管64进入到壳体1内，并经过滤带2的二次过滤后排出壳体1外，以使其满足排放标准，同时在滤带2过滤的过程中，鼓风机3将外界空气压缩，然后由超音速气流喷嘴4喷出，并在气流散射器5的作用下快速高效冲刷滤带2表面，用以将滤带2表面的烟尘全部吹掉，极大延长滤带2的使用寿命。此外，当通入进气管63内的烟尘流量不稳定时，流量计674检测到流量信息后会通过控制模块675控制微型气缸6733启动，微型气缸6733带动堵头6732移动以使得输气管672的内部通道尺寸发生变化，以控制输气管672的气流量，进而使得进气管63内的气体流量和流速稳定，防止上圆筒61内的烟尘废气发生回流，保证装置的净化效果。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种烟尘净化循环过滤系统，包括壳体(1)，壳体(1)的两侧分别设置有进气口(11)和出气口(12)，壳体(1)内设置有滤带(2)，其特征在于：超音速气流喷嘴(4)设置于滤带(2)靠近进气口(11)一侧，且超音速气流喷嘴(4)一端与壳体(1)上的鼓风机(3)连接，超音速气流喷嘴(4)另一端连接有气流散射器(5)，气流散射器(5)与超音速气流喷嘴(4)设置于滤带(2)的同一侧，用于将气流均匀分散至滤带(2)表面，壳体(1)一侧还设置有预处理机构(6)，预处理机构(6)包括预处理箱、进气管(63)、出气管(64)、淋洗组件(65)和沉淀箱(66)，预处理箱由上圆筒(61)和下锥筒(62)拼接组成，上圆筒(61)一侧沿切线方向固设有用于通入烟尘废气的进气管(63)，下锥筒(62)上倾斜向上设置有出气管(64)，且出气管(64)较高的一端与进气口(11)连通，上圆筒(61)上还设置有淋洗组件(65)，用于使烟尘中的金属蒸汽降温并凝固为金属颗粒，下锥筒(62)底部连接有沉淀箱(66)，淋洗组件(65)与沉淀箱(66)连接，以实现循环利用淋洗液，
所述进气管(63)上还设置有辅助进气机构(67)，辅助进气机构(67)包括气泵(671)和输气管(672)，气泵(671)固设于进气管(63)外侧壁上，输气管(672)一端连接至气泵(671)的输出端，输气管(672)另一端延伸至进气管(63)内并朝向所述上圆筒(61)一侧，
所述输气管(672)上连接有流量调节器(673)，所述进气管(63)上设置有流量计(674)和控制模块(675)，且流量调节器(673)、流量计(674)均与控制模块(675)电性连接，
所述流量调节器(673)包括导管(6731)、堵头(6732)和微型气缸(6733)，导管(6731)固设于所述输气管(672)一侧，且导管(6731)与输气管(672)连通，导管(6731)内滑动连接于堵头(6732)，堵头(6732)通过微型气缸(6733)连接至导管(6731)内侧壁上，微型气缸(6733)与所述控制模块(675)电性连接，
所述淋洗组件(65)包括储水箱(651)、水泵(652)、喷淋管(653)、第一雾化喷头(654)和循环水管(655)，储水箱(651)固设于所述上圆筒(61)上，且储水箱(651)通过循环水管(655)与所述沉淀箱(66)连接，喷淋管(653)固设于上圆筒(61)内顶壁上，且喷淋管(653)一端和循环水管(655)一端均与储水箱(651)内的水泵(652)连接，喷淋管(653)上均匀设置有两个以上的第一雾化喷头(654)，
所述淋洗组件(65)还包括辅助淋洗单元，辅助淋洗单元包括转动套(656)、第二雾化喷头(657)、滑动块(658)和电动推杆(659)，相邻两个所述第一雾化喷头(654)之间设置有转动套(656)，转动套(656)转动连接于所述喷淋管(653)上，转动套(656)上固设有第二雾化喷头(657)，且第二雾化喷头(657)与喷淋管(653)连通，喷淋管(653)为矩形环管，矩形环管内侧设置有滑动块(658)，转动套(656)与滑动块(658)侧壁摩擦连接，电动推杆(659)固设于所述上圆筒(61)上，且电动推杆(659)的动力输出端与滑动块(658)连接，电动推杆(659)与所述控制模块(675)电性连接，
控制模块(675)能够根据进气管(63)内烟尘废气的进气量来控制电动推杆(659)工作，当进气管(63)的进气量低于设定的阈值时，会使得上圆筒(61)内的烟尘浓度较低，降尘压力较小，此时控制电动推杆(659)工作以驱动第二雾化喷头(657)转动至水平状态，对上圆筒(61)侧壁进行清洁；反之，当进气管(63)的进气量高于设定的阈值时，会使得上圆筒(61)内的烟尘浓度较高，降尘压力较大，此时电动推杆(659)不工作，第二雾化喷头(657)处于竖直状态，从而能够使上圆筒(61)内产生更多的雾滴，提高降尘效果。
2.根据权利要求1所述的一种烟尘净化循环过滤系统，其特征在于：所述下锥筒(62)上设置有吸水过滤件(7)，吸水过滤件(7)包括环形板(71)和吸水绒毛(72)，环形板(71)固设于下锥筒(62)内侧壁上，环形板(71)内侧壁上固设有吸水绒毛(72)，用于吸附漂浮在空气中的雾滴。
3.根据权利要求2所述的一种烟尘净化循环过滤系统，其特征在于：所述下锥筒(62)外侧壁上固设有振动器(73)，用于驱动下锥筒(62)和所述环形板(71)振动。
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