CN218574978U - 闭环粉末循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于增材制造技术领域，涉及一种闭环粉末循环系统，包括粉末循环动力装置、送粉吹风管路、粉末暂存装置以及收粉吹风管路；粉末循环动力装置通过送粉吹风管路以及粉末暂存装置与增材制造设备相贯通；增材制造设备与粉末循环动力装置相贯通；粉末循环动力装置通过收粉吹风管路以及增材制造设备与粉末暂存装置相贯通；粉末暂存装置与粉末循环动力装置相贯通。本实用新型提供了一种可有效避免惰性气体大量损耗以及降低粉末燃爆风险的闭环粉末循环系统。

Description

闭环粉末循环系统

技术领域

本实用新型属于增材制造技术领域，涉及一种打印粉末输送系统，尤其涉及一种闭环粉末循环系统。

背景技术

作为增材制造技术之一的选择性激光熔覆技术，其选用的原材料为金属粉末。在制造过程中，需要人工将粉末容器移至打印设备上方，为设备加粉。打印过程中溢出的粉末会流入收粉桶中，也需要人工将收粉桶取出，之后将粉末倒入振动筛进行过滤，过滤后的粉末再人工加回打印设备中。打印过程中的整个粉末流转过程均需要人工操作，会导致如下不足：1)劳动效率低下、劳动强度大；2)粉末暴露在空气中，有扬尘、爆燃风险；3)粉末与操作人员接触，对操作人员的身体健康有危害；4)粉末流转缓慢，需要占用大量粉末以备周转。

针对以上问题，行业中已逐渐使用自动化粉末循环来代替人工粉末循环，主要分为两种：惰性气体开环输送与空气开环输送。

在惰性气体开环输送中，主要使用工厂气源的高压氩气直接吹送粉末，从而达到粉末流转的目的。该方式的主要弊端是气体的浪费。高压氩气使用一次后即排入大气，无法回收再次利用，因此使会产生大量使用成本。

在空气开环输送中，主要借助风机或真空发生器进行粉末流转。借助风机的方式与传统的稀相粉末输送类似，可分为正压输送与负压输送，两种输送方式均为开环输送，即通过吹/吸空气来实现粉末流转。借助真空发生器的方式与风机负压输送类似，在此不赘述。空气开环输送的方式无惰性气体参与，虽然降低了使用成本，但增加了粉末污染、粉末爆燃的风险。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可有效避免惰性气体大量损耗以及降低粉末燃爆风险的闭环粉末循环系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种闭环粉末循环系统，其特征在于：所述闭环粉末循环系统包括粉末循环动力装置、送粉吹风管路、粉末暂存装置以及收粉吹风管路；所述粉末循环动力装置通过送粉吹风管路以及粉末暂存装置与增材制造设备相贯通；所述增材制造设备与粉末循环动力装置相贯通；所述粉末循环动力装置、送粉吹风管路、粉末暂存装置、增材制造设备以及粉末循环动力装置构成闭环式送粉通路；所述粉末循环动力装置通过收粉吹风管路以及增材制造设备与粉末暂存装置相贯通；所述粉末暂存装置与粉末循环动力装置相贯通；所述粉末循环动力装置、收粉吹风管路、增材制造设备、粉末暂存装置以及粉末循环动力装置构成闭环式收粉通路。

上述粉末暂存装置包括辅机收料装置以及与辅机收料装置相贯通的粉末中转桶；所述粉末循环动力装置通过送粉吹风管路以及粉末中转桶与增材制造设备相贯通；所述粉末循环动力装置通过收粉吹风管路以及增材制造设备与辅机收料装置相贯通。

上述粉末暂存装置还包括置于收料装置和粉末中转桶之间的粉末处理模块；所述收料装置通过粉末处理模块与粉末中转桶相贯通。

上述粉末处理模块是振动筛。

上述粉末循环动力装置包括依次贯通的风机吹风口、风机以及风机吸风口；所述风机通过风机吹风口、送粉吹风管路以及粉末中转桶与增材制造设备相贯通；所述增材制造设备通过风机吸风口与风机相连通；所述风机通过风机吹风口、收粉吹风管路以及增材制造设备与辅机收料装置相贯通；所述辅机收料装置通过风机吸风口与风机相连通；

上述闭环粉末循环系统还包括送粉吸风管路；所述增材制造设备通过送粉吸风管路以及风机吸风口与风机相连通。

上述闭环粉末循环系统还包括设置在风机吹风口处的排气阀门以及设置在风机吸风口处的补气阀门。

上述增材制造设备包括打印设备、打印设备收料装置以及打印设备收粉桶；所述打印设备收料装置以及打印设备收粉桶分别设置在打印设备顶部和底部；所述打印设备收料装置通过打印设备与打印设备收粉桶相贯通；所述打印设备收料装置上开设有补粉通道；所述粉末循环动力装置通过送粉吹风管路以及粉末暂存装置与打印设备收料装置相贯通；所述打印设备收料装置与粉末循环动力装置相贯通；所述粉末循环动力装置通过收粉吹风管路以及打印设备收粉桶与粉末暂存装置相贯通。

本实用新型的优点是：

本实用新型提供了一种闭环粉末循环系统，其中，闭环粉末循环系统包括粉末循环动力装置、送粉吹风管路、粉末暂存装置以及收粉吹风管路；粉末循环动力装置通过送粉吹风管路以及粉末暂存装置与增材制造设备相贯通；增材制造设备与粉末循环动力装置相贯通；粉末循环动力装置、送粉吹风管路、粉末暂存装置、增材制造设备以及粉末循环动力装置构成闭环式送粉通路；粉末循环动力装置通过收粉吹风管路以及增材制造设备与粉末暂存装置相贯通；粉末暂存装置与粉末循环动力装置相贯通；粉末循环动力装置、收粉吹风管路、增材制造设备、粉末暂存装置以及粉末循环动力装置构成闭环式收粉通路。本实用新型所提供的闭环粉末循环系统，首先解决了现有粉末流转方式中含有大量人工工序的问题，节省了人力。除此之外，解决了现有自动化粉末循环技术中粉末输送需要惰性气体保护及由此导致的惰性气体损耗量大的问题，同时确保整个粉末流转过程中人粉隔离、粉末不接触外界环境。

附图说明

图1是本实用新型所提供的闭环粉末循环系统的结构示意图；

图中：

1-打印设备收料装置；2-打印设备；3-打印设备收粉桶；4-辅机收料装置；5-粉末处理模块；6-粉末中转桶；7-收粉吹风管路；8-风机吹风口；9-送粉吹风管路；10-风机；11-排气阀门；12-补气阀门；13-风机吸风口；14-送粉吸风管路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参见图1，本实用新型提供了一种闭环粉末循环系统，包括粉末循环动力装置、送粉吹风管路9、粉末暂存装置以及收粉吹风管路7；粉末循环动力装置通过送粉吹风管路9以及粉末暂存装置与增材制造设备相贯通；增材制造设备与粉末循环动力装置相贯通；粉末循环动力装置、送粉吹风管路9、粉末暂存装置、增材制造设备以及粉末循环动力装置构成闭环式送粉通路；粉末循环动力装置通过收粉吹风管路7以及增材制造设备与粉末暂存装置相贯通；粉末暂存装置与粉末循环动力装置相贯通；粉末循环动力装置、收粉吹风管路7、增材制造设备、粉末暂存装置以及粉末循环动力装置构成闭环式收粉通路。

其中，粉末暂存装置包括辅机收料装置4以及与辅机收料装置4相贯通的粉末中转桶6；粉末循环动力装置通过送粉吹风管路9以及粉末中转桶6与增材制造设备相贯通；粉末循环动力装置通过收粉吹风管路7以及增材制造设备与辅机收料装置4相贯通。粉末暂存装置还包括置于收料装置4和粉末中转桶6之间的粉末处理模块5；收料装置4通过粉末处理模块5与粉末中转桶6相贯通。粉末处理模块5是振动筛。

粉末循环动力装置包括依次贯通的风机吹风口8、风机10以及风机吸风口13；风机10通过风机吹风口8、送粉吹风管路9以及粉末中转桶6与增材制造设备相贯通；增材制造设备通过风机吸风口13与风机10相连通；风机10通过风机吹风口8、收粉吹风管路7以及增材制造设备与辅机收料装置4相贯通；辅机收料装置4通过风机吸风口13与风机10相连通；

闭环粉末循环系统还包括送粉吸风管路14；增材制造设备通过送粉吸风管路14以及风机吸风口13与风机10相连通。

闭环粉末循环系统还包括设置在风机吹风口8处的排气阀门11以及设置在风机吸风口13处的补气阀门12。传统的开环粉末循环系统中，收料装置的出风口一般与大气直连，气体在输送完粉末后，会从收料装置的出风口直排大气，无法回收。本实用新型为实现输送气体的循环利用，将收料装置的出风口与风机的进风口相连，从而使整个系统构成一个闭环。在粉末输送过程中，只需要在一开始给系统中充入足够的惰性气体，用于置换空气，即可利用这些惰性气体反复输送粉末，输送完粉末的气体又会回流至风机处，供下一次输送使用。输送过程中，可依据系统内气压大小判断是否存在气体泄漏，如有泄漏，可通过补气阀门12进行补气，从而确保输送压力稳定可控。

增材制造设备包括打印设备2、打印设备收料装置1以及打印设备收粉桶3；打印设备收料装置1以及打印设备收粉桶3分别设置在打印设备2顶部和底部；打印设备收料装置1通过打印设备2与打印设备收粉桶3相贯通；打印设备收料装置1上开设有补粉通道；粉末循环动力装置通过送粉吹风管路9以及粉末暂存装置与打印设备收料装置1相贯通；打印设备收料装置1与粉末循环动力装置相贯通；粉末循环动力装置通过收粉吹风管路7以及打印设备收粉桶3与粉末暂存装置相贯通。

其中，打印设备收料装置1与辅机收料装置4分别为打印设备与粉末循环辅机的收料装置，该装置可为旋风分离器、挡料板或其它可实现粉气分离的装置，优选为旋风分离器；其进风口、出风口及下部落料口各有一阀门，该阀门可为蝶阀、球阀、夹管阀或其它能实现管路通断的阀门，优选球阀或夹管阀。打印设备2为选择性激光熔覆打印设备，主要具有铺粉、烧结成形功能。打印设备收粉桶3用于收集打印设备所溢出粉末，其底部与管路连接处设有进料装置，进料装置可为旋转阀、蝶阀、闸阀、文丘里管或其它可实现进料功能的装置，优选旋转阀。粉末处理模块5具有粉末筛粉等处理功能，用于将回收的粉末处理至可以再次打印使用，该模块一般为振动筛。粉末中转桶6用以收集筛粉后的粉末，以便将粉末输送至打印设备，其底部与管路连接处有进料装置，该进料装置与部件3底部进料装置相同。收粉吹风管路7与送粉吹风管路9，与风机吹风口8通过三通球阀连接。该三通球阀也可以是其它能实现管路切换的阀门。风机10为该粉末循环系统的动力源，可以是离心风机、罗茨风机、空气压缩机、隔膜泵或其它能提供压差、迫使气体快速流动的装置。排气阀门11可为二通电磁阀、蝶阀、球阀、夹管阀或其它能实现类似功能的阀门，优选二通电磁阀。补气阀门12与排气阀门11的结构相同，但方向相反，且入口端接惰性气体气源。送粉吸风管路14与辅机收料装置4通过三通球阀或其它同功能阀门与风机吸风口13相连。本系统除补气、排气外的所有管路均为闭环，气体在风机作用下，在系统中作往复循环。补气、排气仅用于调整系统内气压。

除上述结构以外，本实用新型所提供的闭环粉末循环系统还包括必要的传感器、气动元件与安全元件等，包括但不限于差压变送器、压力表、流量计、氧含量传感器、温度传感器、物位传感器、电磁阀、安全阀等。

本实用新型在提供如上所记载的闭环粉末循环系统的同时，基于这种闭环粉末循环系统的闭环粉末循环控制方式是：

1)降低闭环粉末循环系统的氧浓度，具体实现方式是：开启排气阀门11与补气阀门12，向闭环粉末循环系统中不断注入惰性气体，通过惰性气体置换闭环粉末循环系统内的空气，降低闭环粉末循环系统氧浓度；

2)待闭环粉末循环系统的氧浓度达标时，开启闭环式送粉通路向打印设备收料装置1中吹送粉末，具体实现方式是开启闭环式送粉通路向打印设备收料装置1中吹送粉末的具体实现方式是：开启粉末中转桶6下方的阀门，粉末中转桶6内的粉末流落在粉末中转桶6底部，开启风机10，风机10通过风机吹风口8向送粉吹风管路9中吹风，在风力作用下，流落在粉末中转桶6底部的粉末被送往打印设备收料装置1中，粉末在打印设备收料装置1中下沉，惰性气体上升并通过送粉吸风管路14以及风机吸风口13返回风机10，构成闭环；

3)待完成吹送粉末作业后，在打印设备2中持续打印作业，打印过程溢出的粉末被打印设备2底部的打印设备收粉桶3收集；

4)待打印设备收粉桶3中的粉末达标时，开启闭环式收粉通路向辅机收料装置4中吹送粉末，具体是：开启打印设备收粉桶3下方的阀门，存储在打印设备收粉桶3中的粉末流落在打印设备收粉桶3底部，开启风机10，风机10风机吹风口8向收粉吹风管路7吹风，在风力作用下，流落在打印设备收粉桶3底部的粉末被送往辅机收料装置4中，粉末在辅机收料装置4中下沉，惰性气体上升并通过风机吸风口13返回风机10，构成闭环。

5)辅机收料装置4下方阀门开启，存放在辅机收料装置4中的粉末经粉末处理模块5筛分后落至粉末中转桶6中，等待下一轮送粉。

6)重复步骤2)至步骤5)，直至完成打印作业过程中粉末循环供给。

此外，粉末循环过程中，氧传感器持续监控系统氧浓度、差压变送器持续监控风机进出口间压差、风机停止时由带信号反馈的压力表监控管路静压、风机运行时由温度传感器持续监控风机与管路温度。氧浓度升高或管路静压异常时，可开启排气阀门11与补气阀门12调整压力与氧浓度。差压传感器与温度传感器则持续反应系统运转情况与管路堵塞情况等。

Claims (8)

1.一种闭环粉末循环系统，其特征在于：所述闭环粉末循环系统包括粉末循环动力装置、送粉吹风管路(9)、粉末暂存装置以及收粉吹风管路(7)；所述粉末循环动力装置通过送粉吹风管路(9)以及粉末暂存装置与增材制造设备相贯通；所述增材制造设备与粉末循环动力装置相贯通；所述粉末循环动力装置、送粉吹风管路(9)、粉末暂存装置、增材制造设备以及粉末循环动力装置构成闭环式送粉通路；所述粉末循环动力装置通过收粉吹风管路(7)以及增材制造设备与粉末暂存装置相贯通；所述粉末暂存装置与粉末循环动力装置相贯通；所述粉末循环动力装置、收粉吹风管路(7)、增材制造设备、粉末暂存装置以及粉末循环动力装置构成闭环式收粉通路。

2.根据权利要求1所述的闭环粉末循环系统，其特征在于：所述粉末暂存装置包括辅机收料装置(4)以及与辅机收料装置(4)相贯通的粉末中转桶(6)；所述粉末循环动力装置通过送粉吹风管路(9)以及粉末中转桶(6)与增材制造设备相贯通；所述粉末循环动力装置通过收粉吹风管路(7)以及增材制造设备与辅机收料装置(4)相贯通。

3.根据权利要求2所述的闭环粉末循环系统，其特征在于：所述粉末暂存装置还包括置于收料装置(4)和粉末中转桶(6)之间的粉末处理模块(5)；所述收料装置(4)通过粉末处理模块(5)与粉末中转桶(6)相贯通。

4.根据权利要求3所述的闭环粉末循环系统，其特征在于：所述粉末处理模块(5)是振动筛。

5.根据权利要求4所述的闭环粉末循环系统，其特征在于：所述粉末循环动力装置包括依次贯通的风机吹风口(8)、风机(10)以及风机吸风口(13)；所述风机(10)通过风机吹风口(8)、送粉吹风管路(9)以及粉末中转桶(6)与增材制造设备相贯通；所述增材制造设备通过风机吸风口(13)与风机(10)相连通；所述风机(10)通过风机吹风口(8)、收粉吹风管路(7)以及增材制造设备与辅机收料装置(4)相贯通；所述辅机收料装置(4)通过风机吸风口(13)与风机(10)相连通。

6.根据权利要求5所述的闭环粉末循环系统，其特征在于：所述闭环粉末循环系统还包括送粉吸风管路(14)；所述增材制造设备通过送粉吸风管路(14)以及风机吸风口(13)与风机(10)相连通。

7.根据权利要求6所述的闭环粉末循环系统，其特征在于：所述闭环粉末循环系统还包括设置在风机吹风口(8)处的排气阀门(11)以及设置在风机吸风口(13)处的补气阀门(12)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的闭环粉末循环系统，其特征在于：所述增材制造设备包括打印设备(2)、打印设备收料装置(1)以及打印设备收粉桶(3)；所述打印设备收料装置(1)以及打印设备收粉桶(3)分别设置在打印设备(2)顶部和底部；所述打印设备收料装置(1)通过打印设备(2)与打印设备收粉桶(3)相贯通；所述打印设备收料装置(1)上开设有补粉通道；所述粉末循环动力装置通过送粉吹风管路(9)以及粉末暂存装置与打印设备收料装置(1)相贯通；所述打印设备收料装置(1)与粉末循环动力装置相贯通；所述粉末循环动力装置通过收粉吹风管路(7)以及打印设备收粉桶(3)与粉末暂存装置相贯通。

Images