CN214082880U - 一种用于增材制造设备的粉末循环系统 - Google Patents

Abstract

一种用于增材制造设备的粉末循环系统，包括新粉罐、移动粉缸、风机、分离罐和控制器，风机分别通过管路与分离罐、新粉罐，以及位于增材制造设备内的至少一个储粉罐和至少一个溢粉缸相连，分离罐分别通过管路与所述储粉罐和所述溢粉缸相连，分离罐还与移动粉缸相连，新粉罐、移动粉缸、风机、分离罐，储粉罐和溢粉缸形成闭环循环系统，闭环循环系统设有充入惰性气体的充气口，当接收到送粉指令时，开启风机，使新粉罐的粉末在惰性气体的保护下输送到储粉罐；当接收到回粉指令时，开启风机，使溢粉缸的粉末在惰性气体的保护下输送到分离罐，并经过分离罐后回收到移动粉缸。本实用新型在设备建造过程中实现送粉及收集溢粉功能，提高了设备工作效率。

Description

一种用于增材制造设备的粉末循环系统

技术领域

本申请涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种用于增材制造设备的粉末循环系统。

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

针对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实现自动供粉及自动回粉，从而降低操作人员的劳动强度及粉末对身体影响的用于增材制造设备的粉末循环系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于增材制造设备的粉末循环系统，包括新粉罐、移动粉缸、风机、分离罐和控制器，所述风机分别通过管路与分离罐、新粉罐，以及位于增材制造设备内的至少一个储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储粉罐和所述溢粉缸相连，所述分离罐还与移动粉缸相连，以使新粉罐、移动粉缸、风机、分离罐，储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，以使新粉罐的粉末在惰性气体的保护下输送到至少一个储粉罐；而当控制器接收到回粉指令时，开启风机，以使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后回收到移动粉缸。

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。

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

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，提醒系统发送回粉指令；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，所述新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，提醒系统停止加粉；而当第二低料位开关检测到粉末时，表示新粉罐有一定粉末。

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，提醒系统停止送粉；而当第三低料位开关检测到缺粉时，提醒系统发送送粉指令。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述储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粉末循环系统，通过包括新粉罐、移动粉缸、风机、分离罐和控制器，所述风机分别通过管路与分离罐、新粉罐，以及位于增材制造设备内的至少一个储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储粉罐和所述溢粉缸相连，所述分离罐还与移动粉缸相连，以使新粉罐、移动粉缸、风机、分离罐，储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，以使新粉罐的粉末在惰性气体的保护下输送到至少一个储粉罐；而当控制器接收到回粉指令时，开启风机，以使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后回收到移动粉缸，使得本实用新型可在增材制造设备建造过程中实现送粉及收集溢粉功能，设备中途不需要停机，这样不仅提高了设备的工作效率，同时也降低了操作人员的劳动强度，且避免了操作人员在粉尘环境中工作，即保护了操作人员的安全。

附图说明

图1为本实用新型用于增材制造设备的粉末循环系统提供的一实施例的原理框图；

图2为本实用新型用于增材制造设备的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。

图中标记如下：

1、充气阀，2、充气口，3、储粉罐，4、分离罐，5、第五气动蝶阀，6、移动粉缸，7、溢粉缸，8、新粉罐，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、料位开关，30、第六气动蝶阀。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1-图3所示，用于增材制造设备的粉末循环系统包括新粉罐8、移动粉缸6、风机12、分离罐4和控制器，所述风机12分别通过管路11与分离罐4、新粉罐8，以及位于增材制造设备内的至少一个储粉罐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与所述储粉罐3和所述溢粉缸7相连，所述分离罐4还与移动粉缸6相连，以使新粉罐8、移动粉缸6、风机12、分离罐4，储粉罐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，以使新粉罐8的粉末在惰性气体的保护下输送到至少一个储粉罐3；而当控制器接收到回粉指令时，开启风机12，以使至少一个溢粉缸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的分离处理后回收到移动粉缸6。在此需说明的是，为了实现本实用新型的两种工作方式（包括送粉和回粉），可通过在管路11中设置多个气动蝶阀以根据需要具体控制所需要的回路导通，例如，当控制器接收到送粉指令时，开启风机12，以使新粉罐8的粉末在惰性气体的保护下输送到至少一个储粉罐3（此时粉末在重力作用下落到储粉罐3时，惰性气体通过分离罐4回到风机12，实现了惰性气体的循环）；而当控制器接收到回粉指令时，开启风机12，以使至少一个溢粉缸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的分离处理后回收到移动粉缸6（此时粉末在重力作用下落到移动粉缸6时，惰性气体通过分离罐4回到风机12，实现了惰性气体的循环），如图1所示。

如图1所示，所述充气口2设置于风机12与分离罐4之间。

优选地，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,以使设备根据其检测的进出口压力值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。

所述新粉罐8内设有称重传感器22，用于对新粉罐8内的粉末进行称重，以提示操作人员是否需要向新粉罐8内加粉。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，提醒系统发送回粉指令；而当第一低料位开关9检测到缺粉时，提醒停止回粉。

具体地，所述新粉罐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，提醒系统停止加粉；而当第二低料位开关13检测到粉末时，表示新粉罐8有一定粉末。所述储粉罐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，提醒系统停止送粉；而当第三低料位开关15检测到缺粉时，提醒系统发送送粉指令。

所述移动粉缸6上设有料位开关29，用于检测到粉末时，说明移动粉缸6粉末已满，需停止回粉。

具体实施中，所述储粉罐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，所述储粉罐3和溢粉缸7的数量根据具体需求确定，在此不做限制。

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。

该实施例用于增材制造设备的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：

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

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

增材制造设备上的储粉罐3有两个，且每个储粉罐3的结构相同。每个储粉罐3上设有第三高料位开关16和第三低料位开关15，每一个储粉罐3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）。当储粉罐3的第三低料位开关15灭，说明储粉罐3粉末很少，此时则可由增材制造设备向控制器发出送粉指令请求，当然，也可以由控制器检测到第三低料位开关15熄灭，即默认控制器接收到送粉指令。当粉末循环系统处于空闲状态时，执行送粉指令。

当系统收到送粉指令时，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），打开储粉罐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，打开新粉罐8下部的第六气动蝶阀30，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将新粉罐8下部的第六气动蝶阀30处落下的粉末，通过管路11将粉末输送至储粉罐3（可根据需要输入一个或多个储粉罐3）中。此处储粉罐3中的风通过储粉罐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。

当储粉罐3上的第三低料位开关15点亮时，提示储粉罐3中已经有一定的粉末，当储粉罐3上的第三高料位开关16点亮时，表示储粉罐3内的粉末已满，提醒系统停止送粉，此时需要关闭新粉罐8下部的第六气动蝶阀30，延时一定时间后，关闭储粉罐3上部的第一气动蝶阀20。

优选地，分离罐4上设有尾气过滤装置，将回粉管路11输送到分离罐4处的气体进行过滤后通过排气阀18排气到空气中，目的是保护环境。

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，提醒增材制造设备向控制器发出回粉指令请求，当然，也可以由控制器检测到第一高料位开关10点亮，即默认控制器接收到回粉指令。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，且储粉罐3上的第一气动蝶阀20关闭，打开溢粉罐下部的第三气动蝶阀23，分离罐4下部的第五气动蝶阀5开启，此时风机12、溢粉缸7、分离罐4和移动粉缸6构成一个完整的回粉回路。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。

当上述条件满足时，开启风机12，开启设备溢粉缸7下部的第三气动蝶阀23，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24（该第四气动蝶阀24设置在溢粉缸7与风机12之间，其在送粉模式关闭，而在回粉模式打开）输送到分离罐4内，粉末再经过分离罐4落入到移动粉缸6内。此时需要注意分离罐4与移动粉缸6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11与风机12的进气口相连通。

风机12的进出口处设有第一压力传感器，用于检测风机12进出口的压力，判断风机12的运行情况，当压力增大时，说明闭环循环系统中存在堵塞。

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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请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粉末循环系统，其特征在于，包括新粉罐、移动粉缸、风机、分离罐和控制器，所述风机分别通过管路与分离罐、新粉罐，以及位于增材制造设备内的至少一个储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储粉罐和所述溢粉缸相连，所述分离罐还与移动粉缸相连，以使新粉罐、移动粉缸、风机、分离罐，储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，以使新粉罐的粉末在惰性气体的保护下输送到至少一个储粉罐；而当控制器接收到回粉指令时，开启风机，以使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后回收到移动粉缸。

2.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的粉末循环系统，其特征在于，所述充气口设置于风机与分离罐之间。

3.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的粉末循环系统，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。

4.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的粉末循环系统，其特征在于，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。

5.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的粉末循环系统，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。

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

7.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的粉末循环系统，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，提醒系统发送回粉指令；而当第一低料位开关检测到缺粉时，提醒系统停止回粉。

8.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的粉末循环系统，其特征在于，所述新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，提醒系统停止加粉；而当第二低料位开关检测到粉末时，表示新粉罐有一定粉末。

9.根据权利要求1所述的用于增材制造设备的粉末循环系统，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，提醒系统停止送粉；而当第三低料位开关检测到缺粉时，提醒系统发送送粉指令。

10.根据权利要求1至9任一项所述的用于增材制造设备的粉末循环系统，其特征在于，所述储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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