CN117300054A - 一种智能混料系统 - Google Patents

Abstract

一种智能混料系统，包括砂料供给模块、液料供给模块和混料罐，所述砂料供给模块和液料供给模块与所述混料罐连通；还包括气体处理模块，所述气体处理模块包括依次连接的干燥器和第一电磁阀；所述干燥器和所述第一电磁阀背离的一端分别与气源和所述混料罐连通。砂料与液料输送至混料罐内进行混料时，经过干燥器干燥获得的气体通过第一电磁阀的控制进入混料罐，通入干燥后的气体使得混料罐内的物料湿度降低，改善物料性能，提高打印后砂型的质量。

Description

一种智能混料系统

技术领域

本发明涉及3D打印设备技术领域，更具体地说，涉及粘结剂喷射成型打印技术中的砂料与液料的混合系统。

背景技术

粘结剂喷射打印技术的原理是使用喷墨打印头将粘合剂喷到粉末(砂砾)里，从而将一层粉末在选择的区域内粘合，每一层粉末又会同之前的粉层通过粘合剂的渗透结合为一体，如此层层叠加制造出三维结构的物体。砂型3D打印的砂砾需要经过筛分后与液料混合搅拌，然后供打印机铺涂。现有的筛分机通常为敞开形式，砂砾会受到外部空气影响，比如湿度、温度等，影响混合后砂砾的含水率，最终影响打印机打印出来的砂型质量。

发明内容

基于此，本发明针对上述问题，提供一种智能混料系统，将干燥功能集成到混砂系统中，采用双重计量方式来完成液料加入功能，保证混砂系统的稳定性、可靠性，为3D打印机提供质量稳定的原料。

一种智能混料系统，包括砂料供给模块、液料供给模块和混料罐，所述砂料供给模块和液料供给模块与所述混料罐连通；其特征在于，还包括气体处理模块，所述气体处理模块包括依次连接的干燥器和第一电磁阀；所述干燥器和所述第一电磁阀背离的一端分别与气源和所述混料罐连通。

通过在混料罐内通入干燥后的气体，改善混料管内的砂料的湿度，提高砂型打印质量。

在一实施方式中，所述气体处理模块还包括位于所述第一电磁阀和所述混料罐之间的流量控制器，所述流量控制器的输入端与所述第一电磁阀连接，所述流量控制器的输出端与所述混料罐连接。

通过流量控制器可以控制干燥后气体的流量，实现混料罐内砂料的干燥效果和干燥程度的控制。

在一实施方式中，所述气体处理模块还还包括具有加热功能的加热机，所述加热机的一端与所述干燥器的输出端连接，另一端与所述第一电磁阀连接。

在系统中设置加热机，可以进一步对干燥后的气体进行加热，这样具有一定温度的干燥气体进入混料罐内可以与混料罐中的粉料充分接触，对混合后的粉料进行升温、干燥。

在一实施方式中，所述气体处理模块还包括储气罐，所述第一电磁阀的输出端至少有两路，其中一路与所述流量控制器连接，另一路与所述储气罐的入口连接，所述储气罐的出口与所述干燥器的入口连接。

在混料系统中设置储气罐，当混料系统不需要供气或供气量大于所需量时，多余的气体进入储气罐进行储存，一方面减少浪费，另一方面缩短加热干燥的时间。

在一实施方式中，所述气体处理模块还包括第二电磁阀，所述第二电磁阀的进气端与所述储气罐的出口连接，所述第二电磁阀的出气端与干燥器的进气口连接，所述储气罐内的气体通过所述第二电磁阀进入所述干燥器。

通过电磁阀控制储气罐的内的气体进入干燥器。

在一实施方式中，所述气体处理模块还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述加热机加热的气体温度并实施反馈调节加热机的功率。

在一实施方式中，为了减少定量泵校准次数，有效监控液料的供给量，所述液料供给模块模块包括依次连通的加液泵、中转桶和液体计量模块，所述液体计量模块包括定量泵、称重斗和称重传感器；所述称重传感器设置在所述称重斗上，，所述定量泵的输入端与所述中转桶连接，所述定量泵的输出端与所述称重斗连接，所述称重斗的出口与所述混料罐连接。

在一实施方式中，所述加液泵输出的液料通过加液管路从所述中转桶的顶部输入，优选的，所述加液管路伸入所述中转桶底部。

加液管路从中转桶顶部输送液料，可有效保障中转桶的密封，避免液料泄漏。

在一实施方式中，所述定量泵和所述称重斗之间设置有背压阀，所述称重斗底部设有排液阀和截止阀，所述背压阀用于稳定管路流体压力，所述排液阀用于排出所述称重斗多余液料，所述截止阀控制所述称重斗向所述混料罐加液。

在一实施方式中，所述混料罐上设置有进气接口与排气接口，所述进气接口可设置在所述混料罐的顶部、侧部或底部，所述排气口设置在所述混和料的顶部，优选的，所述混料罐顶部设置废气收集罩和过滤器，用于处理混料罐排出的气体。

本发明中气体处理模块有干燥和加热功能，可以控制向混合罐中通入一定流量、一定温度的气体，对混合的粉料进行温度、湿度控制，避免混合后的粉料随着原料或者天气温度、湿度变化，造成3D打印机打印产品质量不稳定；并且气体处理模块有储气罐。可以实现在混合罐不需要通气或气量过多时，对气体回收利用，减少耗能；进一步的液体计量系统可以实现定量泵与称重双重计量，对加入混料罐的液体进行精确、可靠计量。

附图说明

附图1为气体处理模块示意图1；

附图2为气体处理模块示意图2；

附图3为液料计量模块示意图；

其中：101-干燥器，102-第一电磁阀，103-流量控制器，104-第一单向阀，105-加热机，106-储气罐，107-第二电磁阀，201-加液泵，202-中转桶，203-定量泵，204-称量斗，205-称重传感器，206-背压阀，30-混料罐。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将给出多个实施方式对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，粘结剂喷射成形(Binder Jetting)是一种通过喷射粘合剂使粉末成型的增材制造技术，其原理是使用喷墨打印头将粘合剂喷到粉末里，从而将一层粉末在选择的区域内粘合，每一层粉末又会同之前的粉层通过粘合剂的渗透结合为一体，如此层层叠加制造出三维结构的物体。

本文所述的砂砾、砂料包括但不限于硅砂、石英砂、陶瓷粉末……，本文所述的液料为与砂料混合搅拌的固化剂，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式中，一种智能混料系统，包括砂料供给模块、液料供给模块和混料罐，所述砂料供给模块和液料供给模块与所述混料罐连通；还包括气体处理模块，所述气体处理模块包括依次连接的干燥器和第一电磁阀；所述干燥器和所述第一电磁阀背离的一端分别与气源和所述混料罐连通。

砂料与液料输送至混料罐内进行混料时，经过干燥器干燥获得的气体通过第一电磁阀的控制进入混料罐，通入干燥后的气体使得混料罐内的物料湿度降低，改善物料性能，提高打印后砂型的质量。

下面结合具体实施例对所述基于3D打印的物料加入方法进行说明，以进一步理解所本申请的构思。

请参照附图1所示，在一实施例中，一种智能混料系统，包括砂料供给模块、液料供给模块和混料罐，所述砂料供给模块和液料供给模块与所述混料罐连通，所述混料罐用于混合搅拌加入的砂料和液料。具体的，混料系统还包括气体处理模块，所述气体处理模块包括依次连接的干燥器101和第一电磁阀102；干燥器的输入口与气源连接，第一电磁阀与混料罐30连接。这样，气源产出的气体通过干燥器干燥后由第一电磁阀控制进入混料罐30。这样，混料开始时先低速转动，在加入砂料、液料后高速转动。然后通入干燥后的气体，当混料时间到后停止供气，混料完成，供打印机使用。

在一实施例中，为了控制干燥后的气体的流量，实现混料罐内物料的干燥效果和干燥程度的调节。气体处理模块还包括位于第一电磁阀和混料罐之间的流量控制器103，流量控制器一端与第一电磁阀的输出端连接，另一端与混料罐连接。通过流量控制器可以调节进入混料罐内的气体量。进一步的，为了保证气体的顺畅供给，在气源与干燥器之间设置第一单向阀104，这样气体只能从气源向干燥器方向流入，不会发生气体反流。

在一实施例中，参照附图2所示，气体处理模块还包括具有加热功能的加热机105，加热机的一端与干燥器的输出端连接，另一端与第一电磁阀连接。在混料系统中设置加热机可以进一步对干燥后的气体进行加热，这样具有一定温度的干燥气体进入混料罐内可以与混料罐中的物料充分接触，对混合后的物料进行升温、干燥。为了有效控制气体温度，混砂系统中还设置温度传感器和控制器，温度传感器位于加热机与第一电磁阀之间。当温度传感器检测到加热机排出的气体温度高于或低于混料罐需要的温度时，会将信号实施反馈控制器，控制器根据信号提示向加热机下发调整加热功率的指令，实现实时调整的效果。

在一实施例中，为了减少能源浪费，提高工作效率，气体处理模块还包括储气罐106和。此时，第一电磁102可选择两位三通电磁阀，一个进气口，两个出气口，其中一个出气口与流量控制器连接，另一出气口与储气罐的入口连接。这样，当混料罐不需要通入气体时，加热机加热后的气体通过第一电磁阀控制进入储气罐储存。当需要气体时，储气罐内的气体可以通过管路和控制阀进入干燥器。优选的，在储气罐和干燥器之间设置第二电磁阀107，储气罐的出口与第二电磁阀的进气口连接，第二电磁阀的出气口与干燥器的入口连接。当混料罐需要气体时，可以连通第二电磁阀直接干燥器输送气体。优选的，储气罐采用保温储气罐，这样通过第二电磁阀输出的气体具有一定温度，经过干燥器后到加热机的气体需要加热的温度很低或不需要加热，可减少加热时间和能源浪费。需要说明的是，将储气罐内的气体排出至干燥器内，可以通过干燥器再次干燥。

进一步的，为了实现智能调节，在储气罐上可设置温度传感器和压力传感器，当压力传感器检测到储气罐内的气体压力达到设定压力值时，可通过第二电磁阀进行泄压或向干燥器内输送。需要说明的是，为了防止气体反流，在第二电磁阀和干燥器之间设置单向阀，单向阀的出气方向朝向干燥器。储气罐上的温度传感器可以检测罐内的气体温度，当储气罐向干燥器供气时，控制器可以根据储气罐上温度传感器测量的数值提前调整加热机的加热功率，进一步缩短工作时间。

这样，气体通过第一单向阀104流入干燥器101，通过干燥的气体可以根据情况通过加热机加热后流入混料罐。当混料罐不要气体或气体流量超过需求时，此时通过加热机的气体可以通过第一电磁阀排向储气罐保温储存。当储气罐内的气体压力达到设定数值后，第二电磁阀可通过泄压或通过第二单向向干燥器释放。当下次混料罐需要高温气体时，干燥器内的气体通过加热机后可迅速加热到所需温度，减少能源浪费。并且混砂系统设置的控制器能够根据需要自动控制是否向混合罐供气，能够根据需要调节供气的温度、流量；当不需供气时，可以将具有一定温度的气体储存在储气罐中，并且当混合罐需求气体时，可以再次重复利用具有一定温度的气体，具有一定节能效果。

混砂系统的液料需要按照砂料的种类或粒径配比，所以液料的用量需要定量供给。在一实施例中，参照附图3所示，液料供给模块模块包括依次连通的加液泵201、中转桶202和液体计量模块，所述液体计量模块包括定量泵203，定量泵的输出端与述混料罐连接。加液泵将液料抽取输送至中转桶，然后由定量泵抽取向混料罐内加入。通过定量泵的定量抽取可以实现液料的准确加入。

采用注射泵或定量泵加入液料，需要定期对泵进行校准，影响效率。并且管路破损或老化导致漏液时，会影响加入混料罐内液料的用量，但是该用量没有监测和拦截措施，为解决上述问题，在一实施方式中，液体计量模块还包括称重斗204和称重传感器205，称重传感器设置在称重斗上，称重斗设置在定量泵与混料罐之间，定量泵输出的液体通过称重斗上的称重传感器测量后称量后进入所述混料罐。这样，液料首先经过定量泵定量，然后又通过称重斗测量、符合和校验，实现双重计量，准确性更高。进一步的，在称重斗上设置排液阀和截止阀，当称重的液料多于混料罐的需求时，可通过排液阀排出多余的液料；液料满足要求时截止到打开将称重斗内的液料排入混料罐，保证加入混料罐的液料是定量准确的。需要说明的是，液体计量模块中的定量泵先计量一次液料，然后将计量好的液料输送至称量斗，称重斗通过称重传感器再次计量，两次计量的液料进行比对，如果超出设定偏差，控制器会根据偏差方向进行自动补液(同时调整更新定量泵的加液参数)或通过排液阀排出多余液料。通过动态调整，不仅校准当前加入量，还能为后续的加入量调整匹配的参数，保证定量精准。

需要说明的是，中转桶上可设置液位检测，当中转桶低液位报警时，加液泵启动工作，当高液位报警时，加液泵停止工作。

在一实施例中，为了保证中转桶的密封，也为检测的准确性，加液泵输出的液料通过加液管路从中转桶的顶部输入，且伸入中转桶底部。从顶部输入，可避免中转桶在侧边或底部开孔，避免泄漏也减少密封问题；加液管路深入中转桶底部，可以避免液料从高空落下造成液面晃动，提高液位检测的准确性。

在一实施例中，所述定量泵和所述称重斗之间设置有背压阀，所述背压阀用于稳定管路流体压力，免因为中转桶内液位变化造成定量泵计量不准确。

在一实施例中，混料罐上设置进气接口与排气接口，进气接口可设置在混料罐的顶部、侧部或底部，且与气体处理模块连通；排气接口设置在混和模块的顶部，优选的，混料罐顶部设置废气收集罩和过滤器，用于处理混料罐排出的气体。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种智能混料系统，包括砂料供给模块、液料供给模块和混料罐，所述砂料供给模块和液料供给模块与所述混料罐连通；其特征在于，还包括气体处理模块，所述气体处理模块包括依次连接的干燥器和第一电磁阀；所述干燥器和所述第一电磁阀背离的一端分别与气源和所述混料罐连通。

2.根据权利要求1所述的一种智能混料系统，其特征在于，所述气体处理模块还包括位于所述第一电磁阀和所述混料罐之间的流量控制器，所述流量控制器的输入端与所述第一电磁阀连接，所述流量控制器的输出端与所述混料罐连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能混料系统，其特征在于，所述气体处理模块还还包括具有加热功能的加热机，所述加热机的一端与所述干燥器的输出端连接，另一端与所述第一电磁阀连接。

4.根据权利要求3所述的一种智能混料系统，其特征在于，所述气体处理模块还包括储气罐，所述第一电磁阀的输出端至少有两路，其中一路与所述流量控制器连接，另一路与所述储气罐的入口连接，所述储气罐的出口与所述干燥器的入口连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能混料系统，其特征在于，所述气体处理模块还包括第二电磁阀，所述第二电磁阀的进气端与所述储气罐的出口连接，所述第二电磁阀的出气端与干燥器的进气口连接，所述储气罐内的气体通过所述第二电磁阀进入所述干燥器。

6.根据权利要求3所述的一种智能混料系统，其特征在于，所述气体处理模块还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述加热机加热的气体温度并实施反馈调节加热机的功率。

7.根据权利要求1或2所述的一种智能混料系统，其特征在于，所述液料供给模块模块包括依次连通的加液泵、中转桶和液体计量模块，所述液体计量模块包括定量泵、称重斗和称重传感器；所述称重传感器设置在所述称重斗上，，所述定量泵的输入端与所述中转桶连接，所述定量泵的输出端与所述称重斗连接，所述称重斗的出口与所述混料罐连接。

8.根据权利要求7所述的一种智能混料系统，其特征在于，所述加液泵输出的液料通过加液管路从所述中转桶的顶部输入，优选的，所述加液管路伸入所述中转桶底部。

9.根据权利要求7所述的一种智能混料系统，其特征在于，所述定量泵和所述称重斗之间设置有背压阀，所述称重斗底部设有排液阀和截止阀，所述背压阀用于稳定管路流体压力，所述排液阀用于排出所述称重斗多余液料，所述截止阀控制所述称重斗向所述混料罐加液。

10.根据权利要求1所述的一种智能混料系统，其特征在于，所述混料罐上设置有进气接口与排气接口，所述进气接口可设置在所述混料罐的顶部、侧部或底部，所述排气口设置在所述混和料的顶部，优选的，所述混料罐顶部设置废气收集罩和过滤器，用于处理混料罐排出的气体。