DE102019113662A1 - Flow device, method for sucking off a medium with a flow device and suction device with a flow device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Durchflussvorrichtung für ein Medium sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Absaugen eines Mediums mit einer solchen Durchflussvorrichtung, welche ein Gehäuse (56) aufweist, welches entlang einer Längsachse (62) einen Strömungskanal (58) aufweist, der eine erste und eine zweite Öffnung (57, 59) des Gehäuses (56) miteinander verbindet, wobei der Strömungskanal (58) in einer ersten Strömungsrichtung eine Durchflussrichtung (64) für ein durchströmendes Medium bildet und der Strömungskanal (58) in einer zweiten Strömungsrichtung entgegengesetzt zur ersten Strömungsrichtung eine Sperrrichtung (65) für das eingeströmte Medium bildet, und der Strömungskanal (58) in Durchflussrichtung (65) ineinander übergehende Wandabschnitte (72, 77) aufweist und in Sperrrichtung (65) Dämpfungskammern (73, 78) aufweist, wobei der zumindest durch die Wandabschnitte (72, 77) und die Dämpfungskammern (73, 78) gebildete Strömungskanal (58) rotationssymmetrisch zur Längsachse (62) des Gehäuses (56) ausgebildet ist.The invention relates to a flow device for a medium as well as a method and a device for sucking off a medium with such a flow device which has a housing (56) which has a flow channel (58) along a longitudinal axis (62), which has a first and a connecting the second opening (57, 59) of the housing (56) to one another, the flow channel (58) forming a flow direction (64) for a medium flowing through in a first flow direction and the flow channel (58) forming a flow direction opposite to the first flow direction in a second flow direction Blocking direction (65) for the inflowing medium, and the flow channel (58) has wall sections (72, 77) merging into one another in the flow direction (65) and has damping chambers (73, 78) in the blocking direction (65), the at least through the wall sections (72, 77) and the damping chambers (73, 78) formed flow channel (58) rotationally symmetrical to the longitudinal axis (62 ) of the housing (56) is formed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Durchflussvorrichtung für ein Medium, ein Verfahren zum Absaugen von einem Medium mit einer Absaugeinrichtung, welche die Durchflussvorrichtung umfasst, sowie eine Absaugeinrichtung zur Absaugung von einem Medium mit einer solchen Durchfl ussvorrichtu ng.The invention relates to a flow device for a medium, a method for sucking off a medium with a suction device which comprises the flow device, and a suction device for sucking off a medium with such a flow device.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchflussvorrichtung zu schaffen, welche bei einem Druckstoß eines Mediums, der entgegen einer Durchflussrichtung der Durchflussvorrichtung wirkt, eine verbesserte Dämpfung oder Sperrwirkung umfasst. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Absaugen von einem Medium mit einer Absaugvorrichtung, welche eine Durchflussvorrichtung umfasst, sowie eine Absaugvorrichtung mit einer Durchflussvorrichtung vorzuschlagen, durch welche eine verbesserte Dämpfung eines Druckstoßes entgegen einer Durchflussrichtung oder eine verbesserte Sperrwirkung ermöglicht.The invention is based on the object of creating a throughflow device which, in the event of a pressure surge of a medium which acts against a flow direction of the throughflow device, comprises an improved damping or blocking effect. Furthermore, the invention is based on the object of proposing a method for sucking off a medium with a suction device, which comprises a flow-through device, and a suction device with a flow-through device, by means of which an improved damping of a pressure surge against a flow direction or an improved blocking effect is possible.
Diese Aufgabe wird durch eine Durchflussvorrichtung gelöst, bei welcher der Strömungskanal, welcher in Durchflussrichtung ein Durchströmen des Mediums ermöglicht und bei einem Einströmen des Mediums, insbesondere bei einem Druckstoß des Mediums in Sperrrichtung, rotationssymmetrisch zur Längsachse des Gehäuses ausgebildet ist. Dadurch kann die wirksame Fläche innerhalb des Strömungskanals vergrößert und zum einen eine strömungsgünstige Anordnung in Durchflussrichtung und zum anderen eine höhere Dämpfung in Sperrrichtung erzielt werden. Gleichzeitig weist diese Durchflussvorrichtung den Vorteil auf, dass keine bewegten Teile im Strömungskanal vorhanden sind, so dass eine Abnutzung oder eine Funktionsuntüchtigkeit bei einem Einsatz eines Mediums, welches abrasive Eigenschaften aufweist, verhindert ist.This object is achieved by a flow device in which the flow channel, which allows the medium to flow through in the flow direction and when the medium flows in, in particular in the event of a pressure surge of the medium in the blocking direction, is rotationally symmetrical to the longitudinal axis of the housing. As a result, the effective area within the flow channel can be enlarged and, on the one hand, a flow-favorable arrangement in the flow direction and, on the other hand, greater damping in the blocking direction can be achieved. At the same time, this through-flow device has the advantage that there are no moving parts in the flow channel, so that wear or malfunction is prevented when a medium is used which has abrasive properties.
Das Gehäuse der Durchflussvorrichtung weist bevorzugt in Sperrrichtung gesehen zumindest einen äußeren Kanalabschnitt auf, der einen konisch sich aufweitenden Wandabschnitt umfasst, welcher in eine nach innen zur Längsachse ausgerichtete Dämpfungskammer übergeht. Diese Dämpfungskammer wird wirksam bei einer Strömung des Mediums in Sperrrichtung.The housing of the throughflow device preferably has at least one outer channel section, viewed in the blocking direction, which comprises a conically widening wall section which merges into a damping chamber oriented inwards to the longitudinal axis. This damping chamber is effective when the medium flows in the blocking direction.
In dem Gehäuse ist bevorzugt ein Kern vorgesehen, der insbesondere in Sperrrichtung gesehen zumindest einen inneren Kanalabschnitt aufweist, der den sich konisch verjüngenden Wandabschnitt aufweist, welcher in eine nach außen, entfernt zur Längsachse des Gehäuses ausgerichtete Dämpfungskammer übergeht.In the housing, a core is preferably provided which, viewed in particular in the blocking direction, has at least one inner channel section which has the conically tapering wall section, which merges into a damping chamber oriented outwardly away from the longitudinal axis of the housing.
Bevorzugt ist die Dämpfungskammer des äußeren und/oder inneren Kanalabschnitts als eine umlaufende, im Querschnitt halbkreisförmige Vertiefung ausgebildet. Dadurch kann bei einer Strömung in Sperrrichtung eine vollständige Umlenkung der Strömung über den Querschnitt des Strömungskanals gebildet werden, in dem sich die Dämpfungskammer erstreckt.The damping chamber of the outer and / or inner channel section is preferably designed as a circumferential depression with a semicircular cross section. As a result, when the flow is in the blocking direction, a complete deflection of the flow can be formed over the cross section of the flow channel in which the damping chamber extends.
Vorteilhafterweise sind wenigstens zwei äußere Kanalabschnitte aneinandergereiht und derart miteinander verbunden, so dass ein Anfang des sich aufweitenden äußeren Wandabschnitts des äußeren Kanalabschnitts mit einem innenliegenden Abschnitt der Dämpfungskammer des weiteren sich daran angrenzenden äußeren Kanalabschnitts verbunden ist. Dadurch können die äußeren Kanalabschnitte sich wiederholend ohne Strömungsverluste in Durchflussrichtung aneinandergereiht werden.Advantageously, at least two outer channel sections are lined up and connected to one another in such a way that a start of the widening outer wall section of the outer channel section is connected to an inner section of the damping chamber of the further outer channel section adjoining it. As a result, the outer channel sections can be lined up repeatedly in the flow direction without loss of flow.
Eine analoge Anordnung ist bei zumindest zwei inneren Kanalabschnitten vorgesehen, die aneinandergrenzen. Ein Anfang des sich konisch verjüngenden inneren Wandabschnitt des einen Kanalabschnitts erstreckt sich von einem außenliegenden Abschnitt der Dämpfungskammer des anderen daran angrenzenden inneren Kanalabschnitts. Dadurch kann in Sperrrichtung gesehen eine immer wiederkehrende Anordnung mit einer hohen Dämpfungs- oder Sperrwirkung geschaffen werden.An analogous arrangement is provided for at least two inner channel sections that adjoin one another. A beginning of the conically tapered inner wall section of the one channel section extends from an outer section of the damping chamber of the other inner channel section adjoining it. As a result, seen in the blocking direction, a recurring arrangement with a high damping or blocking effect can be created.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Durchflussvorrichtung ist vorgesehen, dass die inneren und die äußeren jeweils aneinandergereihten Kanalabschnitte versetzt zueinander angeordnet sind, so dass die nach innen gerichtete Dämpfungskammer des äußeren Kanalabschnitts in einem Bereich zum inneren Kanalabschnitt vorgesehen ist, der dem konisch sich verjüngenden inneren Wandabschnitt zugeordnet ist. Dadurch kommt bei einer Strömung des Mediums oder einem Druckstoß des Mediums in Sperrrichtung wechselweise die Dämpfungskammer am äußeren Kanalabschnitt und darauffolgend die Dämpfungskammer am inneren Kanalabschnitt und wiederum darauffolgend die Dämpfungskammer am äußeren Kanalabschnitt usw. zum Einsatz. Die jeweilige Dämpfungswirkung an der Dämpfungskammer kann beispielsweise um 50 % gegenüber der vorherigen Dämpfungskammer abnehmen.According to an advantageous embodiment of the throughflow device, it is provided that the inner and outer channel sections, each lined up in a row, are arranged offset from one another, so that the inwardly directed The damping chamber of the outer channel section is provided in an area to the inner channel section which is assigned to the conically tapering inner wall section. As a result, in the event of a flow of the medium or a pressure surge of the medium in the blocking direction, the damping chamber on the outer channel section and then the damping chamber on the inner channel section and, in turn, the damping chamber on the outer channel section etc. are used alternately. The respective damping effect on the damping chamber can, for example, decrease by 50% compared to the previous damping chamber.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Durchflussvorrichtung überlappen sich die nach innen gerichtete Dämpfungskammer und die nach außen gerichtete Dämpfungskammer in Sperrrichtung gesehen zumindest teilweise, sodass eine geradlinige Durchströmung des Mediums gesperrt ist. Somit wird in Sperrrichtung gesehen ein wechselseitiges Ablenken des Mediums in Richtung auf die äußere und innere Dämpfungskammer erzielt, wodurch eine verbesserte Sperrwirkung gegeben ist. Ein geradliniger Durchgangskanal ist somit nicht gegeben.According to a further preferred embodiment of the flow device, the inwardly directed damping chamber and the outwardly directed damping chamber at least partially overlap, viewed in the blocking direction, so that a straight through flow of the medium is blocked. Thus, seen in the blocking direction, a reciprocal deflection of the medium in the direction of the outer and inner damping chamber is achieved, whereby an improved blocking effect is given. A straight through channel is therefore not given.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Durchflussvorrichtung sieht vor, dass der Strömungskanal durch einen entlang der Längsachse des Gehäuses sich erstreckenden Kern und einen den Kern umgebendes Gehäuse gebildet ist. Dadurch kann ein ringförmiger Strömungskanal geschaffen werden, der sich zwischen einer ersten und einer zweiten Öffnung des Gehäuses erstreckt. Dies ermöglicht gleichzeitig die Ausbildung von günstigen Strömungs- als auch Dämpfungseigenschaften.An advantageous embodiment of the flow device provides that the flow channel is formed by a core extending along the longitudinal axis of the housing and a housing surrounding the core. As a result, an annular flow channel can be created which extends between a first and a second opening of the housing. This simultaneously enables the development of favorable flow and damping properties.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Kern in dem Gehäuse durch zumindest zwei in einer Ebene senkrecht zur Längsachse sich erstreckende Stege ausgebildet ist, so dass der Kern zentriert zum Gehäuse gehalten ist. Dies ermöglicht die Beibehaltung eines großen Strömungsquerschnitts des Strömungskanals.Furthermore, it is preferably provided that the core in the housing is formed by at least two webs extending in a plane perpendicular to the longitudinal axis, so that the core is held centered on the housing. This makes it possible to maintain a large flow cross section of the flow channel.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse und der Kern durch ein selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials, wie beispielsweise einem metallischen Pulver, durch Aufschmelzen des Pulvers mittels eines darauf einwirkenden Strahls hergestellt ist. Solche komplexen, ineinandergreifenden Strukturen der äußeren Kanalabschnitte und inneren Kanalabschnitte, die versetzt zueinander angeordnet sind und rotationssymmetrisch ausgebildet sind, eignen sich besonders für das selektive Verfestigen des schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials. Durch ein solches Lasersintern oder Laserschmelzen ist eine kostengünstigere Herstellung im Verhältnis zu einem Gießprozess ermöglicht.Furthermore, it is preferably provided that the housing and the core are produced by selective solidification of a building material applied in layers, such as a metallic powder, by melting the powder by means of a jet acting on it. Such complex, interlocking structures of the outer channel sections and inner channel sections, which are arranged offset to one another and are rotationally symmetrical, are particularly suitable for the selective solidification of the building material applied in layers. Such a laser sintering or laser melting enables a more economical production in relation to a casting process.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zum Absaugen von einem Medium mit einer Absaugeinrichtung, welche eine Durchflussvorrichtung umfasst, gelöst, bei dem die Absaugeinrichtung eine Absaugöffnung und eine Absaugvorrichtung umfasst, welche mit einer Förderleitung miteinander verbunden sind und mit einem in der Absaugvorrichtung vorgesehenen Filter und mit einer zwischen der Absaugöffnung und dem Filter positionierten Durchflussvorrichtung, welche vorzugsweise in die Förderleitung eingebaut ist, so dass die Durchflussrichtung des Strömungskanals der Durchflussvorrichtung in Absaugrichtung der Absaugvorrichtung ausgerichtet ist. Dies ermöglicht eine effiziente Absaugung des Mediums, welches auch Verunreinigungen umfassen kann. Dieses Medium, insbesondere metallische Pulver, dient zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils durch selektives Verfestigen mittels eines auf das metallische Pulver einwirkenden Strahles. Dabei entstehender Schmauch, Abbrand und/oder Pulverreste können abgesaugt und durch den Filter aufgenommen werden. Zur Reinigung des Filters wird dieser Filter gespült, wobei die Strömungsrichtung des Mediums in der Absaugvorrichtung umgekehrt wird. Insbesondere wird in der Absaugvorrichtung ein Druckstoß erzeugt, damit sich die Partikel von dem Filter lösen. Durch die Durchflussvorrichtung wird der Druckstoß, welcher von der Absaugvorrichtung erzeugt wird, entgegen der Durchflussrichtung gedämpft. Dies bewirkt, dass die durch den Filter aufgenommenen Partikel von dem Filter gelöst werden können, jedoch aufgrund der in Sperrrichtung wirkenden Dämpfungskammern der Durchflussvorrichtung das Medium, insbesondere die Partikel und/oder Verunreinigung, die Durchflussvorrichtung nicht vollständig durchströmen können und somit nicht in den zu reinigenden Raum oder Bereich gelangen.The object on which the invention is based is furthermore achieved by a method for sucking off a medium with a suction device which comprises a throughflow device, in which the suction device comprises a suction opening and a suction device which are connected to one another with a conveying line and with an in the Suction device provided filter and with a positioned between the suction opening and the filter flow device, which is preferably built into the delivery line, so that the flow direction of the flow channel of the flow device is aligned in the suction direction of the suction device. This enables efficient suction of the medium, which can also contain impurities. This medium, in particular metallic powder, is used to produce a three-dimensional component by selective solidification by means of a jet acting on the metallic powder. The smoke, burn-off and / or powder residues that arise in the process can be suctioned off and taken up by the filter. To clean the filter, this filter is rinsed, the direction of flow of the medium being reversed in the suction device. In particular, a pressure surge is generated in the suction device so that the particles detach from the filter. The pressure surge generated by the suction device is dampened against the direction of flow by the flow device. This has the effect that the particles picked up by the filter can be detached from the filter, but due to the damping chambers of the flow device acting in the blocking direction, the medium, in particular the particles and / or contamination, cannot completely flow through the flow device and thus cannot flow into the flow device to be cleaned Room or area.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von einem Medium, insbesondere metallischem Pulver, aus einer Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils durch selektives Verfestigen des schichtweise aufgebrachten metallischen Pulvers durch einen darauf einwirkenden Strahl gelöst, welche eine Ansaugöffnung und eine Absaugvorrichtung umfasst, die mit einer Förderleitung miteinander verbunden sind und welche einen Filter aufweist, wobei zwischen der Absaugöffnung und dem Filter eine Durchflussvorrichtung nach einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen vorgesehen ist, welche in die Förderleitung eingebaut ist, so dass die Durchflussrichtung des Strömungskanals zur Absaugvorrichtung ausgerichtet ist und die Sperrrichtung des Strömungskanals der Durchflussvorrichtung zur Absaugöffnung weisend ausgerichtet ist. Dadurch wird beim Betrieb der Absaugeinrichtung zum einen ein konstanter Massenstrom eines Mediums während dem Absaugen des Mediums aus der Prozesskammer erzielt. In entgegengesetzter Richtung kann beim Beaufschlagen des Filters mit einem Druckstoß zu dessen Reinigung eine Dämpfung des Druckstoßes durch die Dämpfungskammern der Durchflussvorrichtung erfolgen, so dass die durch den Filter zurückgehaltenen Partikel, Verunreinigungen oder dergleichen nicht wieder in den Arbeitsraum bzw. die Prozesskammer der Vorrichtung zur Herstellung der dreidimensionalen Bauteile zurückgeführt werden.The object on which the invention is based is further achieved by a suction device for suctioning off a medium, in particular metallic powder, from a device for producing a three-dimensional component by selectively solidifying the metallic powder applied in layers by a jet acting on it, which has a suction opening and a suction device which are connected to one another by a delivery line and which has a filter, a throughflow device according to one of the above-described embodiments being provided between the suction opening and the filter, which is installed in the delivery line so that the flow direction of the flow channel is aligned with the suction device and the blocking direction of the flow channel of the flow device is oriented towards the suction opening is. As a result, when the suction device is in operation, on the one hand a constant mass flow of a medium is achieved while the medium is being sucked out of the process chamber. In the opposite direction, when the filter is subjected to a pressure surge to clean it, the pressure surge can be dampened by the damping chambers of the flow device, so that the particles, impurities or the like retained by the filter do not return to the work space or the process chamber of the device for production the three-dimensional components are returned.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
-
1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils, -
2 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie I-I in Figur, -
3 eine schematische Ansicht auf eine Durchflussvorrichtung, -
4 eine schematische Schnittansicht der Durchflussvorrichtung gemäß3 , -
5 eine schematische Stirnansicht auf eine erste oder zweite Öffnung der Durchflussvorrichtung gemäß3 , -
6 eine schematische Ansicht einer Absaugvorrichtung mit der Durchflussvorrichtung während einer Absaugung des Mediums aus der Prozesskammer, und -
7 eine schematische Ansicht der Absaugvorrichtung während eines Spülvorganges.
-
1 a schematic side view of a device for producing a three-dimensional component, -
2 a schematic sectional view along the line II in FIG. -
3 a schematic view of a flow device, -
4th a schematic sectional view of the flow device according to3 , -
5 a schematic end view of a first or second opening of the flow device according to FIG3 , -
6th a schematic view of a suction device with the flow device during suction of the medium from the process chamber, and -
7th a schematic view of the suction device during a flushing process.
In
Das Aufbaumaterial besteht bevorzugt aus einem Metall- oder Keramikpulver, auch andere für das Laserschmelzen oder das Lasersintern geeignete und verwendete Werkstoffe können eingesetzt werden.The building material preferably consists of a metal or ceramic powder; other materials suitable and used for laser melting or laser sintering can also be used.
Oberhalb der Aufbauplattform
Die Prozesskammer
Zum Zu- und Abführen des Schutzgases ist ein Schutzgassystem
Durch das Schutzgassystem
Das Schutzgassystem
Die Durchflussvorrichtung
Die Durchflussvorrichtung
Dieser innenliegende Kern
Der Strömungskanal
Der Strömungskanal
An die erste bzw. zweite Öffnung
Der innenliegende Kern
Der innere Kanalabschnitt
Das Gehäuse
Die Durchflussvorrichtung
In
In die Kammer
Der Unterdruckerzeuger
Zur Reinigung des zumindest einen Filters
Beim darauffolgenden Absaugen des Mediums wird das in der Durchflussvorrichtung
Die zu
Alternativ kann die Absaugeinrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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