一种用于金属增材制造设备的闭环粉末供应系统

文档序号:1824244 发布日期:2021-11-12 浏览:40次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于金属增材制造设备的闭环粉末供应系统 (Closed-loop powder supply system for metal additive manufacturing equipment ) 是由 李能 杨凯 于妍 刘超 靳杨 陈秋安 于 2021-06-30 设计创作,主要内容包括:本发明提供的一种用于金属增材制造设备的闭环粉末供应系统,包括第一旋风分离器,储粉罐,气泵,振动筛,落粉罐和第二旋风分离器,第一旋风分离器的进料口与金属增材制造设备的工作腔连通、出料口与储粉罐的进料口连通、出气口与气泵的进气口连通,储粉罐的出料口与振动筛的进料口连通,振动筛的出料口与落粉罐的进料口连通,落粉罐的出料口与第二旋风分离器的进料口连通,第二旋风分离器的出料口与金属增材制造设备的落粉缸连通、出气口与气泵的进气口连通,本发明所提供的一种用于金属增材制造设备的闭环粉末供应系统,可以实现打印前、打印中和打印后的粉末全自动输送和回收。(The invention provides a closed-loop powder supply system for metal additive manufacturing equipment, which comprises a first cyclone separator, a powder storage tank, an air pump, a vibrating screen, a powder dropping tank and a second cyclone separator, wherein a feed inlet of the first cyclone separator is communicated with a working cavity of the metal additive manufacturing equipment, a discharge outlet of the first cyclone separator is communicated with a feed inlet of the powder storage tank, an air outlet of the first cyclone separator is communicated with an air inlet of the air pump, a discharge outlet of the powder storage tank is communicated with a feed inlet of the vibrating screen, a discharge outlet of the vibrating screen is communicated with a feed inlet of the powder dropping tank, a discharge outlet of the powder dropping tank is communicated with a feed inlet of the second cyclone separator, a discharge outlet of the second cyclone separator is communicated with a powder dropping cylinder of the metal additive manufacturing equipment, the air outlet is communicated with the air inlet of the air pump, and the closed-loop powder supply system for the metal additive manufacturing equipment can realize full-automatic conveying and recovery of powder before, during and after printing.)

一种用于金属增材制造设备的闭环粉末供应系统

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域,具体为一种用于金属增材制造设备的闭环粉末供应系统。

背景技术

选择性激光熔融技术(Selective Laser Melting,简称SLM)是近年来发展迅速的增材制造技术之一,其工作原理为利用现有的CAD/CAM软件对激光束的路径进行设计,在充满惰性保护气体的密闭成型腔内采用激光束对粉末状成型材料进行分层扫描,每扫描烧结完一层后控制成型缸下降一层厚的距离,铺粉辊重新铺粉并重复上述成型过程,如此往复最后成型出具有特定几何形状的金属零件。

目前金属增材制造成型前的粉末添加、成型过程中的粉末回收、成型后的粉末筛分都是独立运行的,严重制约了增材制造的生产效率,同时用于增材制造的粉末的转运、加料以及回收筛分作业均会造成金属粉尘暴露飞扬,安全性差,污染环境,同时对粉末会产生一定的浪费。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题,本发明所提供的一种用于金属增材制造设备的闭环粉末供应系统,可以实现打印前、打印中和打印后的粉末全自动输送和回收,不再需要单独的粉末罐填充粉末,可以满足最大高度零件的打印成型作业,实现大型金属设备打印的持续性,同时整个系统内提供惰性气体保护,保证了粉末供应过程中的安全性。

为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:

一种用于金属增材制造设备的闭环粉末供应系统,包括第一旋风分离器,储粉罐,气泵,振动筛,落粉罐和第二旋风分离器,所述第一旋风分离器的进料口与金属增材制造设备的工作腔连通、出料口与所述储粉罐的进料口连通、出气口与所述气泵的进气口连通,所述储粉罐的出料口与所述振动筛的进料口连通,所述振动筛的出料口与所述落粉罐的进料口连通,所述落粉罐的出料口与所述第二旋风分离器的进料口连通,所述第二旋风分离器的出料口与金属增材制造设备的落粉缸连通、出气口与所述气泵的进气口连通。

在其中一个实施例中,所述第一旋风分离器的进料口通过密封管路与金属增材制造设备的工作腔连通、出气口通过密封管路与所述气泵的进气口连通,所述储粉罐的出料口通过密封管路与所述振动筛的进料口连通,所述振动筛的出料口通过密封管路与所述落粉罐的进料口连通,所述落粉罐的出料口通过密封管路与所述第二旋风分离器的进料口连通,所述第二旋风分离器的出料口通过密封管路与金属增材制造设备的落粉缸连通、出气口通过密封管路与所述气泵的进气口连通,所述第一旋风分离器设置在所述储粉罐上,且其出料口与所述储粉罐的进料口连通。

在其中一个实施例中,用于连通所述第一旋风分离器的进料口与金属增材制造设备的工作腔、所述第一旋风分离器的出气口与所述气泵的进气口、第二旋风分离器的出气口与所述气泵的进气口以及所述储粉罐的出料口与所述振动筛的进料口的管路上分别设置有气阀。

在其中一个实施例中,所述气阀为电动蝶阀或气动蝶阀。

在其中一个实施例中,所述气泵上设置有压差传感器和压力传感器。

在其中一个实施例中,所述气泵、储粉罐和振动筛上分别设置有氧含量传感器。

在其中一个实施例中,所述储粉罐的侧壁上设置有粉末添加口,所述粉末添加口上通过管路与外部的粉末源连通,与所述粉末添加口连通的管路上设置有所述气阀,所述储粉罐内部的下方设置有称重传感器。

在其中一个实施例中,所述储粉罐的侧壁上自上而下依次设有高料位开关和低料位开关。

在其中一个实施例中,所述气泵为漩涡气泵,所述振动筛为超声波振动筛。

与现有技术相比,本发明提供的一种用于金属增材制造设备的闭环粉末供应系统,通过设置第一旋风分离器,储粉罐,气泵,振动筛,落粉罐和第二旋风分离器,与金属增材制造设备的工作腔和落粉缸之间形成一个可循环进行粉末的输送和回收的闭环系统,实现了增材制造的打印前、打印中和打印后各步骤中所使用的粉末的全自动输送和回收作业,不再需要单独的粉末罐填充粉末,可以满足最大高度零件的打印成型作业,实现大型金属设备打印的持续性,同时整个系统内提供惰性气体的保护,保证了粉末供应过程中的安全性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示,为了便于描述,本发明中的“上”“下”“左”“右”“前”“后”方位基准以附图1所示的方位为准;

一种用于金属增材制造设备的闭环粉末供应系统,包括第一旋风分离器4,储粉罐5,气泵6,振动筛7,落粉罐8和第二旋风分离器9,第一旋风分离器4的进料口与金属增材制造设备1的工作腔3连通、出料口与储粉罐5的进料口连通、出气口与气泵6的进气口连通,储粉罐5的出料口与振动筛7的进料口连通,振动筛7的出料口与落粉罐8的进料口连通,落粉罐8的出料口与第二旋风分离器9的进料口连通,第二旋风分离器9的出料口与金属增材制造设备1的落粉缸2连通、出气口与气泵6的进气口连通。

第一旋风分离器4的进料口通过管路与工作腔3的出料口连接,第一旋风分离器4的出料口与储粉罐5的进料口连通,漩涡气泵6的进气口通过管路与第一旋风分离器4的出气口连接,在气泵6的作用下,从工作腔3的出料口排出的粉末在负压的作用下输送至第一旋风分离器4,经过第一旋风分离器4的分离作用后,并在自身重力作用下落到储粉罐5中,实现对工作腔3内残余的粉末进行回收;

储粉罐5的出料口与振动筛7的进料口连接,振动筛7的出料口与落粉罐8的进料口连接,振动筛7用于将储粉罐5出料口排出的粉末进行筛分并排出至落粉罐8中,落粉罐8的出料口通过管路与第二旋风分离器9的进料口连接,第二旋风分离器9的出料口与金属增材制造设备1的落粉缸2连通,第二旋风分离器9可将来自落粉罐8中的粉末均匀的落至落粉缸2内,为了将来自落粉罐8中的粉末更均匀的落至落粉缸2内,第二旋风分离器9的数量可根据落粉缸2的尺寸进行适应的调整,可采用一个或多个,而本实施例就优选为两个,气泵6的进气口通过管路与第二旋风分离器9的出气口连接,在气泵6的作用下,落粉罐8中的粉末在负压下输送至第二旋风分离器9,经第二旋风分离器9的分离作用后并在自身重力作用下落到落粉缸2中,整个过程可以实现增材制造的打印前、打印中和打印后的粉末的全自动输送和回收作业。

在本实施例中,为了提高本系统中各个组成部件之间的气密性,提升粉末输送的效率,第一旋风分离器4的进料口通过密封管路与金属增材制造设备1的工作腔3连通、出气口通过密封管路与气泵6的进气口连通,储粉罐5的出料口通过密封管路与振动筛7的进料口连通,振动筛7的出料口通过密封管路与落粉罐8的进料口连通,落粉罐8的出料口通过密封管路与第二旋风分离器9的进料口连通,第二旋风分离器9的出料口通过密封管路与金属增材制造设备1的落粉缸2连通、出气口通过密封管路与气泵6的进气口连通,第一旋风分离器4直接设置在储粉罐5上,且其出料口与储粉罐5的进料口连通。

在本实施例中,用于连通第一旋风分离器4的进料口与金属增材制造设备1的工作腔3、第一旋风分离器4的出气口与气泵6的进气口以及第二旋风分离器9的出气口与气泵6的进气口的管路上分别设置有气阀10,可以根据所要制造的产品的尺寸以及速度,同时配合需求控制粉末的输送速度和输送量,通过控制这些气阀10的全部或部分的开或关,实现一条或多条管路上的粉末的输送以及回收;用于连通储粉罐5的出料口与振动筛7的进料口的管路上也设置有气阀10,通过控制储粉罐5的出料口与振动筛7的进料口的管路上的气阀10的开关状态以及开关角度可以调整储粉罐5的排料量,防止储粉罐5排料量大于需求量而出现振动筛7上粉末堆积等故障的发生。

优选的,为了提高本系统的智能化和自动化,气阀10可采用电动蝶阀或气动蝶阀,并配合相适配的控制器,实现对气阀10的开启或关闭的自动化控制。

在本实施例中,气泵6上设置有压差传感器11和压力传感器12,压力传感器12用于监测气泵6内部的压力,同时压差传感器11用于检测气泵6内部滤芯的上下压差,如果滤芯的上下压差值过高,将需要对气泵6内的滤芯进行清洁。此处注意:滤芯清洁的次数也是有限,当经过N次清洁后,滤芯的上下压差还是频繁高,此时则需要更换气泵6的滤芯。

在本实施例中,气泵6、储粉罐5和振动筛7上分别设置有氧含量传感器13,设置氧含量传感器13用于监测系统内各组成部分内部的氧气含量,防止氧含量超标、造成粉末供应过程出现安全问题。

在本实施例中,储粉罐5的侧壁上设置有粉末添加口14,粉末添加口14上通过管路与外部的粉末源连通,与粉末添加口14连通的管路上设置有气阀10,储粉罐5内部的下方设置有称重传感器15;

储粉罐5内通过设置称重传感器15,其主要用于检测储粉罐5内的粉末重量,以使系统根据粉末重量判断储粉罐5内粉末的重量,提示操作人员是否需要向储粉罐5内加粉;当储粉罐5粉末含量不足时,可通过与粉末添加口14连通的管路将新粉输送至储粉罐5中,不再需要单独的粉末罐填充粉末,实现对储粉罐5内新粉的添加,因此可以满足最大高度零件的打印成型作业的持续供粉的目的。

在本实施例中,储粉罐5的侧壁上自上而下依次还设有高料位开关16和低料位开关17,当低料位开关17检测点亮时,说明储粉罐5内有一定粉末;当高料位开关16点亮时,说明储粉罐5内粉末已满,应停止加粉,需关闭与粉末添加口14连通的管路上的气阀10。

在本实施例中,气泵6为漩涡气泵,漩涡气泵的叶轮由数十片叶片组成,它类似庞大的气轮机的叶轮。叶轮叶片中间的空气受到了离心力的作用,向叶轮的边缘运动,在那里空气进入泵体环行空腔,重新从叶片的起点以同样的方式再进行循环。叶轮旋转所产生的循环气流,以极高的能量离开气泵以供使用。风机采用专用电机,结构紧凑,体积小,重量轻,噪音低,可送出无水无油的气源,有利于保护本发明提供的系统内部气体的质量,进而避免粉末供应过程中可能出现的安全问题;

振动筛7为超声波振动筛,超声波振动筛是将220v、50HZ或110v、60HZ电能转化为38KHZ的高频电能,输入超声换能器,将其变成38KHZ机械振动,从而达到高效筛分和清网的目的。在传统的振动筛基础上,在筛网上引入一个低振幅、高频率的超声波振动波(机械波)在筛网上面叠加一个高频率低振幅的超声振动仪,超微细粉体接受巨大的超声加速度,使筛面上的物料始终保持悬浮状态,从而抑制粘附、摩擦、平降、等堵网因素。解决了强吸附性、易团聚、高静电、高精细、高密度、轻比重等筛分难题,使超细微粉筛分不再难事,特别适合高品质、精细粉体的用户使用,因此,有利于对本系统内部的粉末进行有效的筛分,保证了用于增材制造所需的粉末的质量,有效的提高了整个增材制造作业的产品质量。

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本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。

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