CN214079259U - 用于增材制造设备的闭环粉末循环系统 - Google Patents

Abstract

一种用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，包括储粉罐、风机、分离罐、振动筛、控制器和回粉罐，闭环循环系统在惰性气体的保护下，当控制器接收到送粉指令时，开启风机，以使储粉罐的粉末在惰性气体的保护下输送到至少一个送粉罐；而当控制器接收到回粉指令时，开启风机，以使回粉罐的粉末和/或至少一个溢粉缸的粉末在惰性气体的保护下输送到分离罐，并经过分离罐的分离处理以及振动筛的筛分处理后回收到储粉罐，本实用新型实现了自动送粉和回粉功能，设备中途不停机，提高设备了的工作效率；而且，解决了活性粉末的安全输送问题，以及人工接触粉末带来的安全隐患，即具有工作效率高、安全性高的有益效果。

Description

用于增材制造设备的闭环粉末循环系统

技术领域

本实用新型涉及三维物体制造技术领域，特别是涉及一种用于增材制造设备的闭环粉末循环系统。

背景技术

增材制造技术（Additive Manufacturing，简称AM）是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。作为增材制造技术之一的选择性激光烧结技术，其近年来的发展也是非常迅速，其主要工艺是：送粉装置将一定量粉末送至工作台面，铺粉辊筒将一层粉末材料平铺在机构已成型零件的上表面，加热装置将粉末加热至设定的温度，振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺粉辊筒又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个制件制造。

目前的增材制造设备一般采用人工手动加粉，然而由于增材制造设备的储粉罐位置较高，使得人工加粉难度大；而且，溢粉缸满缸后，溢粉需要人工手动进行清理，这样不仅增加了操作人员的劳动强度，而且，工作环境中会有粉尘出现，从而对操作人员的健康也存在一定的影响。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种能够自动供粉和回粉，实现粉末循环利用的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统。

一种用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，包括储粉罐、风机、分离罐、振动筛、控制器，以及用于回收清粉台内粉末的回粉罐，所述风机分别通过管路与分离罐、储粉罐，回粉罐，以及位于增材制造设备内的至少一个送粉罐和至少一个溢粉缸相连，所述分离罐分别通过管路与所述送粉罐、所述溢粉缸和回粉罐相连，所述分离罐通过振动筛与储粉罐相连，以使储粉罐、风机、分离罐、振动筛、回粉罐、送粉罐和溢粉缸形成闭环循环系统，所述闭环循环系统设有用于充入惰性气体的充气口，以使惰性气体在闭环循环系统中循环，当控制器接收到送粉指令时，开启风机，以使储粉罐的粉末在惰性气体的保护下输送到至少一个送粉罐；而当控制器接收到回粉指令时，开启风机，以使回粉罐的粉末和/或至少一个溢粉缸的粉末在惰性气体的保护下输送到分离罐，并经过分离罐的分离处理以及振动筛的筛分处理后回收到储粉罐。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述系统还包括第一压力传感器，用于检测风机的进出口压力以判断闭环循环系统是否堵塞；所述分离罐上还设有排气阀，以及用于检测闭环循环系统内压力的第二压力传感器，以当检测到压力过大时，开启排气阀。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述储粉罐内设有称重传感器，用于对储粉罐内的粉末进行称重，以提示操作人员是否需要向储粉罐内加粉。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述溢粉缸上自上而下依次设有第一高料位开关和第一低料位开关，当第一高料位开关检测到粉末时，提醒发送回粉指令；而当第一低料位开关检测到缺粉时，提醒停止回粉。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述储粉罐上自上而下依次设有第二高料位开关和第二低料位开关，当第二高料位开关检测到粉末时，提醒停止加粉；而当第二低料位开关检测到粉末时，表示储粉罐有一定粉末。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述送粉罐上自上而下依次设有第三高料位开关和第三低料位开关，当第三高料位开关检测到粉末时，提醒停止送粉；而当第三低料位开关检测到缺粉时，提醒发送送粉指令。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述回粉罐上自上而下依次设有第四高料位开关和第四低料位开关，当第四高料位开关检测到粉末时，提醒发送回粉指令；而当第四低料位开关检测到缺粉时，提醒停止回粉。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述分离罐上设有尾气过滤装置，用于将输送到分离罐处的气体进行过滤后再通过排气阀排气到空气中。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述充气口设置于风机与分离罐之间。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述送粉罐为两个或两个以上，所述溢粉缸为一个或两个。

本实用新型的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，通过包括储粉罐、风机、分离罐、振动筛、控制器，以及用于回收清粉台内粉末的回粉罐，并使闭环循环系统在惰性气体的保护下，当控制器接收到送粉指令时，开启风机，以使储粉罐的粉末在惰性气体的保护下输送到至少一个送粉罐；而当控制器接收到回粉指令时，开启风机，以使回粉罐的粉末和/或至少一个溢粉缸的粉末在惰性气体的保护下输送到分离罐，并经过分离罐的分离处理以及振动筛的筛分处理后回收到储粉罐，实现了增材制造设备建造过程中自动送粉和回粉功能，设备中途不停机，提高设备了的工作效率；而且，解决了活性粉末的安全输送问题，以及人工接触粉末带来的安全隐患，即具有工作效率高、安全性高的有益效果；另外，将余粉经过振动筛处理后重复利用，大大节约了粉末使用量，即提高了粉末的利用率。

附图说明

图1为本实用新型用于增材制造设备的闭环粉末循环系统提供的一实施例的系统框图；

图2为本实用新型用于增材制造设备的闭环粉末循环系统提供的一实施例的局部外观图；

图3为图2的结构示意图。

附图中标记：

1、充气阀，2、充气口，3、送粉罐，4、分离罐，5、第五气动蝶阀，6、回粉罐，7、溢粉缸，8、储粉罐，9、第一低料位开关，10、第一高料位开关，11、管路，12、风机，13、第二低料位开关，14、第二高料位开关，15、第三低料位开关，16、第三高料位开关，17、氧气传感器，18、排气阀，19、第二压力传感器，20、第一气动蝶阀，21、第二气动蝶阀，22、称重传感器、23、第三气动蝶阀，24、第四气动蝶阀，25、出风口，26、滤芯压差传感器，27、加粉口，28、第一压力传感器，29、第四高料位开关，30、第六气动蝶阀，31、第四低料位开关，32、第七气动蝶阀，33、第八气动蝶阀，34、第九气动蝶阀，35、振动筛，36、清粉台。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述，并给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和／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。

如图1-图3所示，用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，包括储粉罐8、风机12、分离罐4、振动筛35、控制器，以及用于回收清粉台36内粉末的回粉罐6，所述风机12分别通过管路11与分离罐4、储粉罐8，回粉罐6，以及位于增材制造设备内的至少一个送粉罐3和至少一个溢粉缸7相连，所述分离罐4分别通过管路11与所述送粉罐3、所述溢粉缸7和回粉罐6相连，所述分离罐4通过振动筛35与储粉罐8相连，以使储粉罐8、风机12、分离罐4、振动筛35、回粉罐6、送粉罐3和溢粉缸7形成闭环循环系统，所述闭环循环系统设有用于充入惰性气体的充气口2，以使惰性气体在闭环循环系统中循环，当控制器接收到送粉指令时，开启风机12，以使储粉罐8的粉末在惰性气体的保护下输送到至少一个送粉罐3；而当控制器接收到回粉指令时，开启风机12，以使回粉罐6的粉末和/或至少一个溢粉缸7的粉末在惰性气体的保护下输送到分离罐4，并经过分离罐4的分离处理以及振动筛35的筛分处理后回收到储粉罐8。

具体实施中，如图1所示，所述充气口2设置于风机12与分离罐4之间，所述系统还包括第一压力传感器28，用于检测风机12的进出口压力以判断闭环循环系统是否堵塞，例如，压力值较大，则判断闭环循环系统堵塞，此时需要通知操作人员处理。

所述分离罐4上还设有排气阀18，以及用于检测闭环循环系统内压力的第二压力传感器19，以当检测到压力过大时，开启排气阀18，以避免对分离罐4造成损害，以及压力高可能损坏管路及影响送粉效率，也可能影响主机正常运行。

优选地，所述分离罐4上设有尾气过滤装置，用于将输送到分离罐4处的气体进行过滤后再通过排气阀18排气到空气中，以避免污染环境。

所述储粉罐8内设有称重传感器22，用于对储粉罐8内的粉末进行称重，以提示操作人员是否需要向储粉罐8内加粉。所述储粉罐8上自上而下依次设有第二高料位开关14和第二低料位开关13，当第二高料位开关14检测到粉末时，提醒停止加粉；而当第二低料位开关13检测到粉末时，表示储粉罐8有一定粉末。所述送粉罐3上自上而下依次设有第三高料位开关16和第三低料位开关15，当第三高料位开关16检测到粉末时，提醒停止送粉；而当第三低料位开关15检测到缺粉时，提醒发送送粉指令。

具体地，所述溢粉缸7上自上而下依次设有第一高料位开关10和第一低料位开关9，当第一高料位开关10检测到粉末时，提醒发送回粉指令；而当第一低料位开关9检测到缺粉时，提醒停止回粉。所述回粉罐6上自上而下依次设有第四高料位开关29和第四低料位开关31，当第四高料位开关29检测到粉末时，提醒发送回粉指令；而当第四低料位开关31检测到缺粉时，提醒停止回粉。

具体实施中，所述送粉罐3为两个或两个以上，所述溢粉缸7为一个或两个，在此需说明的是，所述送粉罐3和溢粉缸7的数量根据具体需求确定，在此不做限制。上述管路11优选采用透明波纹软管。

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，下面以一优选实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。

如图1所示，该实施例用于增材制造设备的闭环粉末循环系统工作于两种模式：送粉模式和回粉模式。

1、送粉模式：

储粉罐8上自上而下设有第二高料位开关14，第二低料位开关13。打开储粉罐8，通过储粉罐8的加粉口27处的手动阀向储粉罐8内添加粉末。当第二低料位开关13点亮时，说明储粉罐8内有一定粉末；当第二高料位开关14点亮时，说明储粉罐8内粉末已满，停止加粉，需关闭加粉口27处的手动阀。

储粉罐8内还设有称重传感器22，其主要用于检测新储粉罐8内的粉末重量，以使系统根据粉末重量判断储粉罐8内粉末的重量，提示操作人员是否需要向储粉罐8内加粉。

增材制造设备上的送粉罐3有两个，且每个送粉罐3的结构相同。每个送料罐上设有第三高料位开关16和第三低料位开关15，每一个送料罐的上部设有第一气动蝶阀20，下部设有第二气动蝶阀21（此第二气动蝶阀21为常闭，主要是避免气体充入对增材制造设备的腔体造成影响）。当送粉罐3的第三低料位开关15灭，说明送粉罐3内粉末很少，此时增材制造设备发出送粉指令。当闭环循环系统处于空闲状态时，执行送粉指令。

当控制器收到送粉指令时，开启充气阀1（此充气阀1设置在闭环循环系统中），惰性气体通过管路11对闭环循环系统进行充气，对整个闭环循环系统进行惰性气体保护。

分离罐4上安装有第二压力传感器19，用于检测闭环循环系统的压力，当检测到压力过大时，开启分离罐4顶部的排气阀18。分离罐4上还设有滤芯压差传感器26，用于检测滤芯压差，如果滤芯压差值过高，将对分离罐4内的滤芯进行自动反吹。此处注意：反吹次数也是有限，当经过N次反吹后，闭环循环系统的压力还是频繁高，此时则需要更换分离罐4的滤芯。

充气一段时间后（充气阀1可不关闭，继续充惰性气体，当然也可以隔一段时间充一次惰性气体）,打开送粉罐3上部的第一气动蝶阀20。当闭环循环系统的氧含量达到设定值，压力值达到设定值及相应需要开启的阀已经开启，打开储粉罐8下部的第九气动蝶阀34，闭环循环系统的风机12开始工作。由风机12出口的风经过管路11将储粉罐8下部的第九气动蝶阀34处落下的粉末，通过管路11将粉末输送至送粉罐3（可根据需要输入一个或多个送粉罐3）中。此处送粉罐3中的风通过送粉罐3上部的第一气动蝶阀20，经过管路11回到闭环循环系统的分离罐4中，再经过分离罐4，管路11中的风经过充气阀1回到风机12的入口处，即形成了一个闭环循环系统。

当送粉罐3上的第三低料位开关15点亮时，提示送粉罐3中已经有一定的粉末，当送粉罐3上的第三高料位开关16点亮时，表示送粉罐3内的粉末已满，提醒系统停止送粉，此时需要关闭储粉罐8下部的第九气动蝶阀34，延时一定时间后，关闭送粉罐3上部的第一气动蝶阀20。

2、回粉工作模式

当溢粉缸7内存储的粉末已满时，溢粉缸7上的第一高料位开关10点亮，提醒发送回粉指令，或回粉罐6内存储的粉末已满，即回粉罐6上的第四料位开关点亮，又或者HMI上料回粉界面手动操作均会激活回粉请求。当闭环循环系统处于空闲状态时，此时判断闭环循环系统中的充气阀1是否开启，如果没有开启，需要开启充气阀1，开启充气。当闭环循环系统中的氧含量达到设定值，风压到达，且送粉罐3上的第一气动蝶阀20关闭，打开溢粉缸7下部的第三气动蝶阀23，回粉罐6下部的第七气动蝶阀32，以及分离罐4下部的第五气动蝶阀5。

所述分离罐4中的顶部设有氧气传感器17，用于检测闭环循环系统中的氧含量，判断氧气含量是否到达设定值。当上述条件满足时，开启风机12，开启溢粉缸7下部的第四气动蝶阀，和/或回粉罐6下部的第八气动蝶阀33，此时由风机12出风口25的风通过管路11将溢粉缸7下落的粉末通过第四气动蝶阀（该第四气动蝶阀设置在溢粉缸7与风机12之间，其在送粉模式关闭，而在需要回粉时打开）输送到分离罐4内，或者通过管路11将回粉罐6下落的粉末通过第八气动蝶阀33（该第八气动蝶阀33设置在回粉罐6与风机12之间，其在送粉模式关闭，而在需要回粉时打开）输送到分离罐4内，粉末再经过分离罐4落入到振动筛35，并经过振动筛35的筛分处理后回收到储粉罐8。此时需要注意分离罐4与储粉罐8中间的第六气动蝶阀30处于开启状态。分离罐4通过管路11经充气阀1与风机12的进气口相连通，即形成闭环循环系统。

溢粉缸7（包括前后溢粉缸7）的工作方式如下：

1代表料位开关亮【有信号】，0代表料位开关灭【无信号】

筛粉模式：

手动模式下：启动筛粉功能，对振动筛35内进气充气（打开充气阀1），打开分离罐4下部的第五气动蝶阀5，同时打开振动筛35下部的喂料机构，当检测到振动筛35上的料位信号消失时，表示振动筛35粉末太少，则停止筛粉。关闭筛子震动，延时一定时间后关闭超声波震动，停止筛粉动作。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，其特征在于，包括储粉罐、风机、分离罐、振动筛、控制器，以及用于回收清粉台内粉末的回粉罐，所述风机分别通过管路与分离罐、储粉罐，回粉罐，以及位于增材制造设备内的至少一个送粉罐和至少一个溢粉缸相连，所述分离罐分别通过管路与所述送粉罐、所述溢粉缸和回粉罐相连，所述分离罐通过振动筛与储粉罐相连，以使储粉罐、风机、分离罐、振动筛、回粉罐、送粉罐和溢粉缸形成闭环循环系统，所述闭环循环系统设有用于充入惰性气体的充气口，以使惰性气体在闭环循环系统中循环，当控制器接收到送粉指令时，开启风机，以使储粉罐的粉末在惰性气体的保护下输送到至少一个送粉罐；而当控制器接收到回粉指令时，开启风机，以使回粉罐的粉末和/或至少一个溢粉缸的粉末在惰性气体的保护下输送到分离罐，并经过分离罐的分离处理以及振动筛的筛分处理后回收到储粉罐。

2.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，其特征在于，所述系统还包括第一压力传感器，用于检测风机的进出口压力以判断闭环循环系统是否堵塞；所述分离罐上还设有排气阀，以及用于检测闭环循环系统内压力的第二压力传感器，以当检测到压力过大时，开启排气阀。

3.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，其特征在于，所述储粉罐内设有称重传感器，用于对储粉罐内的粉末进行称重，以提示操作人员是否需要向储粉罐内加粉。

4.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，其特征在于，所述溢粉缸上自上而下依次设有第一高料位开关和第一低料位开关，当第一高料位开关检测到粉末时，提醒发送回粉指令；而当第一低料位开关检测到缺粉时，提醒停止回粉。

5.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，其特征在于，所述储粉罐上自上而下依次设有第二高料位开关和第二低料位开关，当第二高料位开关检测到粉末时，提醒停止加粉；而当第二低料位开关检测到粉末时，表示储粉罐有一定粉末。

6.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，其特征在于，所述送粉罐上自上而下依次设有第三高料位开关和第三低料位开关，当第三高料位开关检测到粉末时，提醒停止送粉；而当第三低料位开关检测到缺粉时，提醒发送送粉指令。

7.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，其特征在于，所述回粉罐上自上而下依次设有第四高料位开关和第四低料位开关，当第四高料位开关检测到粉末时，提醒发送回粉指令；而当第四低料位开关检测到缺粉时，提醒停止回粉。

8.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，其特征在于，所述分离罐上设有尾气过滤装置，用于将输送到分离罐处的气体进行过滤后再通过排气阀排气到空气中。

9.根据权利要求1至8任一项所述的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，其特征在于，所述充气口设置于风机与分离罐之间。

10.根据权利要求9所述的用于增材制造设备的闭环粉末循环系统，其特征在于，所述送粉罐为两个或两个以上，所述溢粉缸为一个或两个。

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