用于工作窗口的气体保护装置的制作方法

本实用新型属于增材制造领域，特别涉及一种用于工作窗口的气体保护装置。

背景技术：

在粉末床3D打印机的工作过程中，激光进入扫描器后透过窗口镜对加工舱室内的粉末平面按照计算机切片图形进行扫描，加工舱室内充满了粉尘颗粒与小分子有机气体，粉尘颗粒与小分子气体对激光系统造成污染导致光学元件的损坏，从而导致3D打印过程中所打印的零件出现质量问题。为了阻止加工舱室内的粉尘与小分子有机气体进入激光系统密封室，在激光系统密封室与加工舱室之间设置了密封装置；同时为了使激光能达到粉末平面进行加工作业，在激光系统密封室和加工舱室之间的激光束需要穿过的范围内安装一片由ZnSe晶体制成的能高效投射激光的窗口镜，在选择性激光烧结设备的使用过程中所述窗口镜也存在被粉尘及小分子气体污染的问题。因此，当暴露在粉尘或其他污染物工况环境中时，窗口镜需要进行保护。

通常是采用在选择性激光烧结设备使用过程中通入保护气体进行窗口镜保护，现有技术中公开了一种激光选区熔化窗口镜保护装置，相互连接的窗口镜保护芯和窗口镜保护套之间形成有通气腔和开口朝向窗口镜的出气口，窗口镜保护装置上具有进气口，进气口、通气腔和出气口相互连通，保护芯和保护套的轴向相对位置可以调节从而改变出气口的开口大小；现有技术中还公开了一种激光选区熔化窗口镜保护装置，所述气体流道不在零件的内部而在保护芯与保护套零件外表面所夹的空间内形成。现有技术中的缺陷在于无法均匀地控制出口处的气流。因此，期望提出一种有粉尘或其它气态污染物的工作环境中能喷出均匀气流对观察窗口或工作窗口进行保护的气体保护装置，其能够适用于粉末床3D打印机的扫描器保护窗口镜或场镜的气体保护。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种能喷出均匀气流对观察窗口或工作窗口进行保护的气体保护装置，有粉尘或其它气态污染物的工作环境中其通过编织物和混气腔隔板的结合实现了选择性激光烧结设备的使用过程中对位于激光系统密封室和加工舱室之间的激光束需要穿过的范围内所安装的窗口镜进行气体保护的目的，避免所述窗口镜被粉尘及小分子气体污染的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于工作窗口的气体保护装置，其包括窗口镜固定座、窗口镜、混气腔隔板、导流板、窗口镜压板、快接接头、气管和编织物，所述窗口镜通过所述窗口镜压板固定于所述窗口镜固定座，所述窗口镜固定座安装面设置有强磁立柱和窗口镜密封圈；所述气管通过快接接头安装至气体保护装置；混气腔由窗口镜固定座与混气腔隔板形成，且所述混气腔的底面积S1至少是位于所述混气腔处的所述气道面积S2的3倍；所述编织物为金属编织物和/或非金属编织物，其配置用于对通过气管进入的气体进行雾化以便使得气体能够在混气腔内均匀分散；所述混气腔隔板上远离窗口镜一侧设置有方向与所述吹至窗口镜的气流方向垂直且截面为长条形的气道，所述气道的长度等于窗口镜的长度；所述导流板、混气腔隔板和窗口镜固定座包围形成狭缝，以便通过气道从混气腔中吹出的气体能够均匀吹出形成射流。

优选地，所述窗口镜压板为框式结构，框式结构具有均匀分布的第一孔，所述第一孔配置用于通过紧固件将窗口镜通过窗口镜压板固定于窗口镜固定座上；所述窗口镜固定座为具有两级台阶型结构的框架式结构，第一台阶配置用于支撑窗口镜，第二级台阶配置用于支撑窗口镜压板。

优选地，所述窗口镜固定座的第一表面、第二表面和第三表面与所述混气腔隔板的上表面之间形成配置用作混气腔的空腔，且所述编织物设置在所述混气腔内。

优选地，所述狭缝的高度为0.3-1.5mm。

优选地，所述编织物为金属编织物，所述金属编织物的目数为在50-200之间。

优选地，所述金属编织物的层数为2层至5层。

优选地，所述编织物为非金属编织物且所述非金属编织物的厚度为至少1mm。

优选地，所述导流板远离所述窗口镜的方向与窗口镜固定座连接处具有高度为H的凸台以便导流板、混气腔隔板和窗口镜固定座构成狭缝，所述窗口镜固定座的下表面和混气腔隔板的下表面处于同一水平面上，所述混气腔隔板固定于窗口镜固定座下表面的向窗口镜固定座本体延伸的凹槽内，所述凸台朝向窗口镜一侧的边缘不超过混气腔隔板上的气道的远离窗口镜方向一侧的边缘。

优选地，所述导流板的上表面为水平面，所述导流板的上表面在远离所述窗口镜的方向与所述窗口镜固定座的下表面相连接，所述混气腔隔板固定于所述窗口镜固定座下表面向所述窗口镜固定座本体延伸的凹槽内，且所述混气腔隔板的下表面与所述窗口固定座的下表面之间具有高度差H₁，以便所述导流板、混气腔隔板和窗口镜固定座构成狭缝。

优选地，所述窗口镜固定座位于所述窗口镜附近的一侧设置有沿着所述窗口镜固定座本体方向延伸的高度为H₂的开口，以便从所述狭缝中吹出的气流能吹到所述窗口镜。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中的用于工作窗口的气体保护装置，其采用编织物和混气腔隔板的结合实现了选择性激光烧结设备的使用过程中对位于激光系统密封室和加工舱室之间的激光束需要穿过的范围内所安装的窗口镜进行气体保护，避免窗口镜被粉尘及小分子气体污染的问题。

附图说明

以下结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细描述。

图1是根据本实用新型的用于工作窗口的气体保护装置的混气、射流过程结构示意图。

图2是根据本实用新型的用于工作窗口的气体保护装置的爆炸视图。

图3是根据本实用新型的用于工作窗口的气体保护装置的俯视图。

图4是根据本实用新型的用于工作窗口的气体保护装置的剖视图。

图5是根据本实用新型的用于工作窗口的气体保护装置的气流横向射流示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。本发明构思源自创新方法理论的指导。

如图1至5中所示的本实用新型实施例的用于工作窗口的气体保护装置100，其包括窗口镜固定座1、窗口镜2、混气腔隔板3、导流板4、窗口镜压板5、快接接头6、气管7和编织物8。

气管7通过快接接头6安装至气体保护装置100，混气腔9由窗口镜固定座1与混气腔隔板3形成。优选地，混气腔9的底面积S1至少是位于混气腔9处的所述气道10面积S2的3倍。编织物8配置用于对通过气管7进入的气体进行雾化，以便使得气体能够在混气腔9内均匀分散。

优选地，编织物8为金属编织物，例如筛网。

优选地，金属编织物的目数为在50-200之间。

优选地，金属编织物的层数为2层至5层。

优选地，编织物8为非金属编织物，例如，透气性良好的脱脂棉，脱脂棉呈自然蓬松状态下的厚度为至少为1mm，例如，厚度为4mm。

优选地，编织物8为金属编织物和非金属编织物的结合物。

窗口镜压板5为框式结构，框式结构具有均匀分布的第一孔51，第一孔51配置用于通过紧固件将窗口镜2通过窗口镜压板5固定于窗口镜固定座1上。

窗口镜固定座1为具有两级台阶型结构的框架式结构，第一台阶11配置用于支撑窗口镜2，第二级台阶12配置用于支撑窗口镜压板5；窗口镜固定座1的上表面13具有进气孔14，其配置用于与快接接头6配合安装气管7；窗口镜固定座1的下表面15具有用于容纳所述混气腔隔板的凹槽16。

窗口镜固定座1的第一表面17、第二表面18和第三表面19与混气腔隔板3的上表面31之间形成配置用作混气腔9的空腔，编织物8设置在所述混气腔9内。

混气腔隔板3上远离窗口镜4一侧设置有方向与吹至窗口镜2的气流方向垂直且截面为长条形的气道10，气道10的长度等于窗口镜的长度。

导流板4、混气腔隔板3和窗口镜固定座1构成狭缝20，以便通过气道10从混气腔9中吹出的气体能够均匀吹出形成射流，用于吹散粉末床3D打印机在加工过程中上扬的粉末、各类分解物。

优选地，为了避免狭缝20宽度过窄形成紊流或狭缝宽度过宽造成气流吹扫不到窗口镜，狭缝20的高度为0.3-1.5mm。

导流板4远离窗口镜2的方向与窗口镜固定座1连接处具有高度为H的凸台41以便导流板4、混气腔隔板3和窗口镜固定座1构成狭缝20，窗口镜固定座1的下表面15和混气腔隔板3的下表面32处于同一水平面上，混气腔隔板3通过螺纹紧固件固定于窗口镜固定座1下表面的向窗口镜固定座本体延伸的凹槽内，凸台41朝向窗口镜2一侧的边缘不超过混气腔隔板3上的气道10的远离窗口镜方向一侧的边缘。

根据本实用新型的另一实施例的用于工作窗口的气体保护装置，其包括窗口镜固定座1、窗口镜2、混气腔隔板3、导流板4、窗口镜压板5、快接接头6、气管7和编织物8。

气管7通过快接接头6安装至气体保护装置100，混气腔9由窗口镜固定座1与混气腔隔板3形成。优选地，混气腔9的底面积S1至少是位于混气腔处的气体出口截面积S2的3倍。编织物8配置用于对通过气管7进入的气体进行雾化，以便使得气体能够在混气腔9内均匀分散。

优选地，编织物8为金属编织物，例如筛网。

优选地，金属编织物的目数为在50-200之间。

优选地，金属编织物的层数为2层至5层。

优选地，编织物8为非金属编织物，例如，透气性良好的脱脂棉，脱脂棉呈自然蓬松状态下的厚度为4mm厚。

优选地，编织物8为金属编织物和非金属编织物的结合物。

窗口镜压板5为框式结构，框式结构具有均匀分布的第一孔51，第一孔51配置用于通过紧固件将窗口镜2通过窗口镜压板5固定于窗口镜固定座1上。

窗口镜固定座1为具有两级台阶型结构的框架式结构，第一台阶11配置用于支撑窗口镜2，第二级台阶12配置用于支撑窗口镜压板5；窗口镜固定座1的上表面具有第二孔，其配置用于与快接接头6配合安装气管7；窗口镜固定座1的下表面具有用于容纳混气腔隔板3的第三台阶面。

窗口镜固定座1的第一表面17、第二表面18和第三表面19与混气腔隔板3的上表面31之间形成配置用作混气腔9的空腔，编织物8设置在混气腔9内。

混气腔隔板3上远离窗口镜2一侧设置有方向与吹至窗口镜2的气流方向垂直且截面为长条形的气道10，气道10的长度等于窗口镜2的长度。

导流板4、混气腔隔板3和窗口镜固定座1构成狭缝20，以便通过气道10从混气腔9中吹出的气体能够均匀吹出形成射流，用于吹散粉末床3D打印机在加工过程中上扬的粉末、各类分解物。

优选地，为了避免狭缝宽度过窄形成紊流或狭缝宽度过宽造成气流吹扫不到窗口镜，狭缝的高度为0.3-1.5mm。

导流板4的上表面为水平面，导流板4的上表面在远离窗口镜2的方向与窗口镜固定座1的下表面相连接，混气腔隔板3通过螺纹紧固件固定于窗口镜固定座1下表面向窗口镜固定座1本体延伸的凹槽内，且混气腔隔板3的下表面与窗口固定座1的下表面之间具有一个高度差H₁，以便导流板4、混气腔隔板3和窗口镜固定座1构成狭缝，窗口镜固定座1位于窗口镜2附近的一侧设置有沿着窗口镜固定座1本体方向延伸的高度为H₂的开口，以便从狭缝中吹出的气流能吹到窗口镜2。

工作过程中，保护气体用气管以预设的压力和预设流量进入由窗口镜固定座1与混气腔隔板3组成的混气腔9内，混气腔9的底面积大于位于混气腔隔板3上的气体出口截面积的3倍，优选地，进气流量为14-16L，以便避免进气量过少吹扫不到窗口镜或进气量过多浪费气体的问题。

气体进入混气腔9后，经过编织物8进行阻挡，将气流打散后进行雾化。优选地，编织物8为筛网，编织物目数为50-200，编织物的层数为2层到5层。上述气流在混气腔9内均压，然后从位于混气腔隔板3上的截面为长条形的气道吹出。在导流板4作用下，气流从导流板4、混气腔隔板3和窗口镜固定座1组成的狭缝20中均匀吹出，形成射流。

优选地，狭缝20的尺寸为0.3-1.5mm，避免狭缝尺寸过窄形成紊流或狭缝尺寸过宽气流吹扫不到窗口镜。

如图1和图2所示，窗口镜2通过窗口镜压板5压至窗口镜固定座1上并用螺钉固定，结合面上用窗口镜密封圈30密封，其配置用于防止用力不当压坏窗口镜或者窗口镜压靠不牢固的问题。

如图2所示，在气体保护装置安装时，窗口镜固定座安装面上有粘四个圆柱形强磁立柱40。安装时强磁立柱40先与安装面吸合以便进行简单固定，之后通过一个压块压紧。在安装结合面设置窗口镜密封圈30以便隔开加工室与激光室，防止粉末进入激光室造成污染。

当气体向整个保护装置的平面上射流的时导流板延长，形成一个低于气流吹扫平面的挡板，可以阻挡气流吹出来时候发散，可以减少用气量。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。