一种砂型3D打印旧砂回收装置及回收方法与流程

一种砂型3d打印旧砂回收装置及回收方法
技术领域
1.本发明属于砂型3d打印旧砂处理技术领域，尤其涉及一种砂型3d打印旧砂回收装置及回收方法。


背景技术：

2.砂型3d打印工作原理是先将铸造石英砂与固化剂混合好，在打印平台铺一层砂后，打印头在砂层上根据该层砂型芯轮廓特征喷射树脂粘接剂，如此铺砂、喷射树脂层层反复堆积粘接，最终形成所需砂型芯实体，常温自硬化后从工作箱取出，清理干净表面浮砂即可用于浇铸生产。
3.由于受打印砂芯的轮廓形状、数量等影响，打印工作箱内砂不可能完全利用，打印成砂型芯。这部分没有喷树脂的砂便在取出成品砂型芯的过程中被清理掉，成为“旧砂”。旧砂虽然可以回收，在短期内可以掺入新砂中继续打印使用，但是旧砂与新砂的配比量不能超过2:8，否则会影响铺砂质量，降低打印砂芯的强度、表面质量等性能，因此旧砂利用率很低，大部分处于闲置状态。另外旧砂堆积时间过久，容易吸潮、结块、混入其他杂质等，不能再和新砂配比使用，从而随着打印机工作时间的延长，回收的旧砂的积攒量越来越多。
4.根据实际打印生产情况总结发现，工作箱的平均砂型芯打印占有率在55％左右，也就是说每打满一次工作箱，就要产生近半箱的打印旧砂。这些打印用原砂质量要求很高，都是从国外进口而来，成本为国内普通铸造用砂的10倍，如果将旧砂废弃处理，不但加剧了打印运营成本，也浪费了资源、对环境造成一定污染。
5.基于此，现有技术中有公开号为cn107020349a的发明专利申请文件，公开了一种砂型3d打印旧砂处理装置及方法，所述旧沙处理装置包括供料装置、焙烧炉、输送装置和收集装置；所述供料装置设于焙烧炉上方且与焙烧炉相连，输送装置设于焙烧炉底部，可以将焙烧炉中的物料输送到收集装置中。同时也公开了一种砂型3d打印旧沙处理方法，首先将旧砂加入到焙烧炉中，之后对旧砂进行加热焙烧，加热到预定温度后保持温度恒定一段时间并将焙烧完的旧沙移出焙烧炉并过筛。本发明提供的装置可以快速批量的处理旧砂；采用本发明提供的方法处理过的旧砂的性能与新砂接近，可完全替代新砂进行使用，降低了成本，减少了物料消耗和因旧砂废弃造成的污染。该技术方案存在以下缺陷：1） 人工参与量高，使用不便，需要首先将旧砂收集起来，然后转移至焙烧炉中，费时费力；2） 大型颗粒物在经过焙烧炉后才被分离，浪费焙烧炉空间和能量资源；3） 若要确保焙烧旧砂的质量以及焙烧过程的安全性，需要在进入焙烧炉之前对旧砂进行初步处理，避免旧砂中掺杂不明物体一同进入焙烧炉，如此一来，增加了繁杂的工作。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术存在的不足，提供一种砂型3d打印旧砂回收装置及回收方
法，提高了旧砂回收处理的自动化程度，大大降低人工参与量，且可自动对旧砂进行预处理，确保了焙烧旧砂的质量以及焙烧过程的安全性。
7.本发明的目的通过以下技术方案实现：一种砂型3d打印旧砂回收装置，包括撬装支架，撬装支架上布设有吸砂装置、储砂装置、焙烧装置和量砂装置；所述吸砂装置包括集砂筒、“t”型导风管和抽风机，集砂筒上接入有吸沙管，集砂筒通过“t”型导风管与抽风机导通连接；所述储砂装置设置于吸砂装置的底部，并与吸砂装置垂向导通连接；所述焙烧装置设置于量砂装置的底部，并与量砂装置垂向导通连接；所述量砂装置通过“t”型导风管与抽风机导通连接，用于在抽风机的配合下，将储砂装置中的旧砂限量吸取并转移至焙烧装置中；所述“t”型导风管上，靠近集砂筒的一端设置有第一电磁阀，靠近量砂装置的一端设置有第二电磁阀。
8.优选的，集砂筒包括筒体，筒体的内部沿径向设置有第一通风阻砂网，所述吸沙管在筒体上的连接位置处于通风阻砂网的下方；所述“t”型导风管连接于筒体的顶部，所述筒体的底部设置有用于连接储砂装置的第一排砂管。
9.优选的，所述筒体内部还设置有用于对旧砂进行预处理的过筛装置；过筛装置包括顶部敞口设置离心旋转筛体、与筒体固定连接的旋转驱动装置和沿筒体周向嵌设的轴承环；离心旋转筛体的顶部边缘通过轴承环与筒体可拆卸旋转连接；离心旋转筛体的底部与旋转驱动装置传动配合。
10.优选的，所述筒体包括筒盖、筒身和连接锁，筒盖和筒身通过连接锁锁可拆卸连接，筒盖与筒身之间设置有弹性密封圈。
11.优选的，所述储砂装置包括储砂罐，储砂罐上设置有通风口，通风口处设置有第三电磁阀。
12.优选的，所述量砂装置包括量砂筒和取砂管，筒体的内部沿径向设置有第二通风阻砂网，第二通风阻砂网的下方设置有第一砂位计；取砂管的一端接入量砂筒，取砂管的另一端接入储砂装置，吸沙管上设置有第一阀门开关；量砂筒的底部设置有用于连接焙烧装置的第二排砂管，第二排砂管上设置有第二阀门开关。
13.优选的，所述储砂罐中设置有第二砂位计。
14.基于一种砂型3d打印旧砂回收装置，本技术方案提供一种旧砂回收方法，其特征在于，包括以下步骤：旧砂收集：打开第一电磁阀，关闭第二电磁阀，然后启动抽风机；将吸沙管对准旧砂，使旧砂随空气沿吸沙管进入集砂筒；旧砂储存：利用储砂装置对吸砂装置收集的旧砂进行储存；量取旧砂：关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，使储砂装置中的旧砂在抽风机的作用下进入量砂装置；利用量砂装置按照焙烧装置的容量在储砂装置中获取旧砂；加热焙烧：将量砂装置中取好的旧砂置入焙烧装置中，通过焙烧装置对旧砂进行焙烧处理，然后将焙烧完的旧砂移出焙烧炉即可。
15.优选的，所述旧砂收集的过程中，还包括旧砂预处理，即启动旋转驱动装置，使离
心旋转筛体发生旋转，进入集砂筒的旧砂在离心力的作用下快速流出离心旋转筛体，大于旧砂颗粒半径的惨杂物停留在离心旋转筛体中。
16.优选的，所述量取旧砂的过程中，是利用第一砂位计和第二砂位计配合对旧砂进行量取，即：当储砂装置中的旧砂充足时，通过观察第一砂位计进行旧砂取量；当第一砂位计监测到量砂筒的旧砂量到达焙烧装置的容量时，关闭抽风机，停止取砂；当储砂装置中的旧砂量少于焙烧装置的容量时，通过观察第二砂位计进行旧砂取量；当第二砂位计监测到储砂罐的没有旧砂时，关闭抽风机，停止取砂。
17.本技术方案与现有技术相比，具有以下优点：1）本技术方案集旧砂收集、旧砂储存、旧砂量取以及旧砂焙烧功能于一体，具体的：通过设置吸砂装置，只需操控吸沙管对准旧砂，即可实现对旧砂的收集功能，轻松便捷；通过设置储砂装置对旧砂进行储存，可增加旧砂回收装置的实用性，即，当焙烧装置对旧砂的焙烧速度无法满足旧砂的收集速度时，为了快速清理外部旧砂堆积换进，储砂装置起到了很好的作用；量砂装置可根据焙烧装置的容量进行取砂，且取砂过程自动化，无需人工上料，由此可见，相对于现有技术，本技术方案减少了人工工作力度；另外，撬装支架的设置，增加了设备的一体化程度，且便于移动。
18.2）相对于现有技术中振动的方式，本技术方案采用离心旋转的方式过筛旧砂，噪音小，设备整体振动弧度小，避免设备中的零件松动以及磨损，有利于增加设备的牢固性以及延长设备的使用寿命。另外，本技术方案通过设置过筛装置，在旧砂的收集过程中便可同时完成对旧砂的预处理，如此一来，在焙烧之前即完成了对旧砂中的不明物体（如塑料等车间中的各种杂物）以及其他大型颗粒物的分离，在不增加人工工作力度的条件下，有效避免旧砂中掺杂不明物体一同进入焙烧炉，确保的焙烧质量以及焙烧装置工作过程中的安全性，同时节约了焙烧空间和能量资源。
附图说明
19.图1为本技术方案的正面结构示意图；图2为集砂筒的正面剖视结构示意图；图中：1、撬装支架； 2、筒体；2.1、筒盖；2.2、筒身；2.3、连接锁；2.4、密封圈；3、第一通风阻砂网；4、第一排砂管；5、离心旋转筛体；6、旋转驱动装置；7、轴承环；8、“t”型导风管；9、抽风机；10、吸沙管；11、第一电磁阀；12、第二电磁阀；13、储砂罐；14、通风口；15、第三电磁阀；16、焙烧装置；17、量砂筒；18、取砂管；19、第一阀门开关；20、第二排砂管；21、第二阀门开关。
具体实施方式
20.下面结合附图和实例对本发明做进一步说明，但不应理解为本发明仅限于以下实例，在不脱离本发明构思的前提下，本发明在本领域的变形和改进都应包含在本发明权利要求的保护范围内。
21.实施例1
本实施例公开了一种砂型3d打印旧砂回收装置，作为本发明一种基本的实施方案，如图1所示，旧砂回收装置包括撬装支架1，撬装支架1上布设有吸砂装置、储砂装置、焙烧装置16和量砂装置。撬装支架1的设置，增加了设备的一体化程度，且便于移动；焙烧装置16为现有设备。吸砂装置包括集砂筒、“t”型导风管8和抽风机9，集砂筒上接入有吸沙管10，集砂筒通过“t”型导风管8与抽风机9导通连接。“t”型导风管8并不局限于形状上的“t”型，只要是有三个接口的管道即可认为是“t”型导风管8；另外，为了增加设备的灵活性，吸沙管10为可弯曲的软管。储砂装置设置于吸砂装置的底部，并与吸砂装置垂向导通连接，如此一来，集砂筒中的旧砂可基于重力直接落入储砂装置中。所述焙烧装置16设置于量砂装置的底部，并与量砂装置垂向导通连接，同样的，量砂装置中的旧砂可以基于重力直接落入焙烧装置16。所述量砂装置通过“t”型导风管8与抽风机9导通连接，用于在抽风机9的配合下，将储砂装置中的旧砂限量吸取并转移至焙烧装置16中。所述“t”型导风管8上，靠近集砂筒的一端设置有第一电磁阀11，靠近量砂装置的一端设置有第二电磁阀12。
22.基于旧砂回收装置，本实施例公开一种旧砂回收方法，包括以下步骤：旧砂收集：打开第一电磁阀11，关闭第二电磁阀12，然后启动抽风机9；将吸沙管10对准旧砂，使旧砂随空气沿吸沙管10进入集砂筒。在此过程中储砂装置除了与集砂筒连接的位置以外，无其他的通风位置，旧砂随空气沿吸沙管10进入集砂筒以后，空气沿“t”型导风管8被抽风机9排出，旧砂沿集砂筒落入储砂装置中。
23.旧砂储存：利用储砂装置对吸砂装置收集的旧砂进行储存，以备后期取用。
24.量取旧砂：关闭第一电磁阀11，打开第二电磁阀12，使储砂装置中的旧砂在抽风机9的作用下进入量砂装置；利用量砂装置按照焙烧装置16的容量在储砂装置中获取旧砂。此时量砂装置除了接通储砂装置和抽风装置以外，无其他通风位置，量砂装置从储砂装置中抽取旧砂，旧砂随空气一同进入量砂装置，随后空气沿“t”型导风管8被抽风机9排出，旧砂停留在量砂装置中。
25.加热焙烧：将量砂装置中取好的旧砂置入焙烧装置16中，通过焙烧装置16对旧砂进行焙烧处理，然后将焙烧完的旧砂移出焙烧炉即可。
26.本技术方案集旧砂收集、旧砂储存、旧砂量取以及旧砂焙烧功能于一体，具体的：通过设置吸砂装置，只需操控吸沙管10对准旧砂，即可实现对旧砂的收集功能，轻松便捷；通过设置储砂装置对旧砂进行储存，可增加旧砂回收装置的实用性，即，当焙烧装置16对旧砂的焙烧速度无法满足旧砂的收集速度时，为了快速清理外部旧砂堆积换进，储砂装置起到了很好的作用；量砂装置可根据焙烧装置16的容量进行取砂，且取砂过程自动化，无需人工上料，由此可见，相对于现有技术，本技术方案减少了人工工作力度；另外，撬装支架1的设置，增加了设备的一体化程度，且便于移动。
27.实施例2本实施例公开了一种砂型3d打印旧砂回收装置，作为本发明一种基本的实施方案，即实施例1中，集砂筒包括筒体 2，筒体 2的内部沿径向设置有第一通风阻砂网3，所述吸沙管10在筒体 2上的连接位置处于通风阻砂网的下方；所述“t”型导风管8连接于筒体 2的顶部，所述筒体 2的底部设置有用于连接储砂装置的第一排砂管4。
28.基于上述结构，在旧砂收集的过程中，打开第一电磁阀11，关闭第二电磁阀12，然后启动抽风机9；将吸沙管10对准旧砂，使旧砂随空气沿吸沙管10进入筒体 2。旧砂随空气
沿吸沙管10进入筒体 2以后，空气穿过第一通风阻砂网3，沿“t”型导风管8被抽风机9排出，旧砂被第一通风阻砂网3阻挡在筒体 2中，并通过第一排砂管4 落入储砂装置中。
29.实施例3本实施例公开了一种砂型3d打印旧砂回收装置，作为本发明一种基本的实施方案，即实施例1或2中，筒体 2内部还设置有用于对旧砂进行预处理的过筛装置；过筛装置包括顶部敞口设置离心旋转筛体5、与筒体 2固定连接的旋转驱动装置6和沿筒体 2周向嵌设的轴承环7；离心旋转筛体5的顶部边缘通过轴承环7与筒体 2可拆卸旋转连接；离心旋转筛体5的底部与旋转驱动装置6传动配合。具体的，可采用螺栓和螺母配合，将离心旋转筛体5安装于轴承环7上。进一步的，离心旋转筛体5的底部设置多棱柱形槽或多棱锥形槽结构；旋转驱动装置6包括与筒体 2固定连接的支撑架以及安装于支撑架上的电机装置，电机装置的输出轴上设置有用于与多棱柱形槽配合的多棱柱结构，或者与多棱锥形槽配合的多棱锥形结构。
30.基于上述结构，旧砂回收方法还包括旧砂预处理，即：启动旋转驱动装置6，使离心旋转筛体5发生旋转，进入集砂筒的旧砂在离心力的作用下快速流出离心旋转筛体5，大于旧砂颗粒半径的惨杂物停留在离心旋转筛体5中。
31.进一步的，筒体 2包括筒盖2.1、筒身2.2和连接锁2.3，筒盖2.1和筒身2.2通过连接锁2.3可拆卸连接，筒盖2.1与筒身2.2之间设置有弹性密封圈2.4。其中，连接锁2.3可采用现有的火车车厢搭扣锁结构。当离心旋转筛体5中装一定惨杂物时，可松开连接锁2.3，打开桶盖，将离心旋转筛体5从轴承环7上拆卸下来，然后将轴承环7从筒身2.2中取出，将惨杂物倒出后，再将离心旋转筛体5放回筒身2.2，重新将离心旋转筛体5固定于轴承环7上，通过连接锁2.3将筒盖2.1和筒身2.2进行固定即可。
32.相对于现有技术中振动的方式，本技术方案采用离心旋转的方式过筛旧砂，噪音小，设备整体振动弧度小，避免设备中的零件松动以及磨损，有利于增加设备的牢固性以及延长设备的使用寿命。另外，本技术方案通过设置过筛装置，在旧砂的收集过程中便可同时完成对旧砂的预处理，如此一来，在焙烧之前即完成了对旧砂中的不明物体（如塑料等车间中的各种杂物）以及其他大型颗粒物的分离，在不增加人工工作力度的条件下，有效避免旧砂中掺杂不明物体一同进入焙烧炉，确保的焙烧质量以及焙烧装置16工作过程中的安全性，同时节约了焙烧空间和能量资源。
33.实施例4本实施例公开了一种砂型3d打印旧砂回收装置，作为本发明一种基本的实施方案，即实施例3中，储砂装置包括储砂罐13，储砂罐13上设置有通风口14，通风口14处设置有第三电磁阀15。通风口14的设置是为了量砂装置在取砂的过程中，提供输送旧砂的空气，而在旧砂收集的过程中，储砂罐13中不需要空气流动，因此，第三电磁阀15用于关闭通风口14。
34.进一步的，量砂装置包括量砂筒17和取砂管18，筒体 2的内部沿径向设置有第二通风阻砂网，第二通风阻砂网（未在图中展示）的下方设置有第一砂位计（未在图中展示）；取砂管18的一端接入量砂筒17，取砂管18的另一端接入储砂装置，吸沙管10上设置有第一阀门开关19；量砂筒17的底部设置有用于连接焙烧装置16的第二排砂管20，第二排砂管20上设置有第二阀门开关21。
35.进一步的，储砂罐13中设置有第二砂位计。
36.基于上述结构，本实施例公开一种旧砂回收方法，包括以下步骤：旧砂收集：打开第一电磁阀11，关闭第二电磁阀12、第三电磁阀15和第一阀门开关19，然后启动抽风机9；将吸沙管10对准旧砂，使旧砂随空气沿吸沙管10进入筒体 2；旧砂随空气沿吸沙管10进入筒体 2以后，空气穿过第一通风阻砂网3，沿“t”型导风管8被抽风机9排出，旧砂被第一通风阻砂网3阻挡在筒体 2中，并通过第一排砂管4 落入储砂装置中。
37.旧砂储存：利用储砂装置对吸砂装置收集的旧砂进行储存。
38.量取旧砂，包括以下步骤：s1，关闭第一电磁阀11和第二开关阀门，打开第二电磁阀12、第三电磁阀15和第一阀门开关19，使储砂装置中的旧砂在抽风机9的作用下进入量砂筒17；s2，旧砂随空气沿吸沙管10进入量砂筒17以后，空气穿过第二通风阻砂网，沿“t”型导风管8被抽风机9排出，旧砂被第二通风阻砂网阻挡在量砂筒17中； s3.利用第一砂位计和第二砂位计配合对旧砂进行量取，即：当储砂装置中的旧砂充足时，通过观察第一砂位计进行旧砂取量；当第一砂位计监测到量砂筒17的旧砂量到达焙烧装置16的容量时，关闭抽风机9，停止取砂；当储砂装置中的旧砂量少于焙烧装置16的容量时，通过观察第二砂位计进行旧砂取量；当第二砂位计监测到储砂罐13的没有旧砂时，关闭抽风机9，停止取砂。
39.加热焙烧：打开第二阀门开关21，使量砂装置中取好的旧砂落入焙烧装置16中，通过焙烧装置16对旧砂进行焙烧处理，然后将焙烧完的旧砂移出焙烧炉即可。
40.实施例5本实施例公开了一种砂型3d打印旧砂回收装置，作为本发明一种基本的实施方案，即实施例4中，本技术方案由同一个电气控制系统进行控制，即，旋转驱动设备、抽风机9、第一电磁阀11、第二电磁阀12和第三电磁阀15、第一砂位计、第二砂位计以及焙烧装置16分别与电气控制系统电性连接。基于此，本实施例公开一种旧砂回收方法，包括旧砂收集、旧砂储存、量取旧砂和加热焙烧。
41.旧砂收集包括以下步骤：s11，手动关闭第一开关阀门；通过电气控制系统选择旧砂收集模式，电气控制系统自动控制打开第一电磁阀11，关闭第二电磁阀12和第三电磁阀15，并启动抽风机9和旋转驱动装置6，离心旋转筛体5发生旋转；s12，将吸沙管10对准旧砂，使旧砂随空气沿吸沙管10进入筒体 2；旧砂随空气沿吸沙管10进入筒体 2以后，空气穿过第一通风阻砂网3，沿“t”型导风管8被抽风机9排出，旧砂被第一通风阻砂网3阻挡在筒体 2中；进入筒体 2的旧砂在离心力的作用下快速流出离心旋转筛体5，大于旧砂颗粒半径的惨杂物停留在离心旋转筛体5中。
42.旧砂储存：利用储砂装置储存从筒体 2中落入的的旧砂，直至完成旧砂收集，通过电气控制系统关闭旧砂收集模式。
43.量取旧砂包括以下步骤：s21，手动关闭第二关阀门，打开第一阀门开关19；通过电气控制系统选择量取旧砂模式，电气控制系统自动控制关闭第一电磁阀11，打开第二电磁阀12和第三电磁阀15，并启动抽风机9；
s2，储砂筒中的旧砂随空气沿吸沙管10进入量砂筒17以后，空气穿过第二通风阻砂网，沿“t”型导风管8被抽风机9排出，旧砂被第二通风阻砂网阻挡在量砂筒17中； s3.利用第一砂位计和第二砂位计配合对旧砂进行量取，即：当储砂装置中的旧砂充足时，通过观察第一砂位计进行旧砂取量；当第一砂位计监测到量砂筒17的旧砂量到达焙烧装置16的容量时，电气控制系统自动关闭抽风机9，停止取砂；当储砂装置中的旧砂量少于焙烧装置16的容量时，通过观察第二砂位计进行旧砂取量；当第二砂位计监测到储砂罐13的没有旧砂时，电气控制系统自动关闭抽风机9，停止取砂。
44.加热焙烧：手动打开第二阀门开关21，使量砂装置中取好的旧砂落入焙烧装置16中；通过电气控制系统设置焙烧时间和温度，并启动焙烧装置16，通过焙烧装置16对旧砂进行焙烧处理，然后将焙烧完的旧砂移出焙烧炉即可。