一种粉末输送筛分循环系统的制作方法

1.本实用新型属于打印设备领域，涉及3d打印设备，尤其是涉及一种粉末输送筛分循环系统。


背景技术：

2.3d打印或增材制造是一种采用逐层材料堆积的方式直接从数字模型制造零件的新方法，被誉为“第三次工业革命”的核心技术，目前3d打印技术已广发应用于航空航天、石油天然气、海洋、汽车、模具制造、医疗、加工制造及生物科技领域。在3d打印过程中，尤其在金属3d打印领域，选择性激光熔化成形(slm)技术最成熟，使用最广泛，使用该技术进行金属3d打印会产生大量的、未被烧结融化的金属粉末，这些3d打印用金属粉末价格昂贵，如果直接将这些粉末当垃圾或者废品处理，会造成很大的资源浪费，同时会大幅提高3d打印的成本。目前的3d打印设备能够实现对打印过程中未被烧结融化的粉末的收集，打印过程中未被烧结融化的粉末通常是被清扫或吸送到一个粉桶里，然后人工将这些粉末从粉桶里倒出来进行人工筛分，然后人工将筛分好的粉末投放至3d打印设备的送粉仓内，这个过程费时费力，同时不能防止粉末接触空气被氧化、吸附空气中的水蒸气粘结成团，从而影响3d打印用粉末材料的质量，最终会影响3d打印成型件的质量。如何自动化地完成上述粉末回收再利用问题，并保证在整个回收再利用过程中，粉末不接触空气，从而有效的保证粉末的质量，成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本技术的目的是针对上述问题，提供一种粉末输送筛分循环系统；
4.为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
5.本技术创造性地提供了一种粉末输送筛分循环系统，其特征在于：包括通过第一吸粉管道与3d打印机连接的储粉单元和通过第二吸粉管道与储粉单元连接的筛粉单元，该筛粉单元通过第三吸粉管道连接所述3d打印机；
6.所述储粉单元通过第一洗气管道连接惰性气体气源，所述筛粉单元通过第二洗气管道连接惰性气体气源，所述3d打印机通过第三洗气管道连接惰性气体气源。
7.在上述的粉末输送筛分循环系统中，所述第一洗气管道、第二洗气管道和第三洗气管道分别经由第一吸粉管道、第二吸粉管道和第三吸粉管道与储粉单元、筛粉单元和3d打印机连接。
8.在上述的粉末输送筛分循环系统中，所述储粉单元、筛粉单元和3d打印机分别连接有第一排气管道、第二排气管道和第三排气管道，该第一排气管道、第二排气管道和第三排气管道均通过排气过滤装置连接大气。
9.在上述的粉末输送筛分循环系统中，所述第一排气管道上设有第一真空泵，所述第二排气管道上设有第二真空泵，所述第三排气管道上设有第三真空泵；第一排气管道上位于第一真空泵的下游端通过第一回路切换机构连接第一洗气管道，第二排气管道上位于
第二真空泵的下游端通过第二回路切换机构连接第二洗气管道，第三排气管道上位于第三真空泵的下游端通过第三回路切换机构连接第三洗气管道。
10.在上述的粉末输送筛分循环系统中，所述储粉单元包括第一粉仓和连接于第一粉仓下料口的第一储粉仓；
11.所述第一洗气管道包括第一储粉仓洗气支路、第一粉仓洗气支路和第一连接管，所述第一储粉仓洗气支路连接第一储粉仓，所述第一粉仓洗气支路经过所述第一吸粉管道的入口端连接第一粉仓，所述第一储粉仓通过第一连接管连接第一粉仓洗气支路，所述第一粉仓还连接有第一排气管道，第一粉仓中具有分隔在该第一排气管道与第一粉仓洗气支路之间的第一滤芯。
12.在上述的粉末输送筛分循环系统中，所述筛粉单元包括第二粉仓、连接于第二粉仓下料口的筛仓和连接于筛仓下料口的第二储粉仓；
13.所述第二洗气管道包括第二储粉仓洗气支路、筛仓洗气支路、第二粉仓洗气支路和第二连接管，所述第二储粉仓洗气支路连接第二储粉仓，所述筛仓洗气支路连接筛仓，所述第二粉仓洗气支路经过所述第二吸粉管道的入口端连接第二粉仓，第二储粉仓通过第二连接管连接第二粉仓洗气支路，所述第二粉仓还连接有第二排气管道，第二粉仓中具有分隔在该第二排气管道与第二粉仓洗气支路之间的第二滤芯。
14.在上述的粉末输送筛分循环系统中，所述第三洗气管道经过所述第三吸粉管道的入口端连接3d打印机，3d打印机中具有分隔在该第三排气管道与第三洗气管道之间的第三滤芯。
15.在上述的粉末输送筛分循环系统中，所述第一粉仓上位于第一滤芯靠近第一排气管道的一侧连接有第一反吹气包，该第一反吹气包连接惰性气体气源。
16.在上述的粉末输送筛分循环系统中，所述第二粉仓上位于第二滤芯靠近第二排气管道的一侧连接有第二反吹气包，该第二反吹气包连接惰性气体气源。
17.在上述的粉末输送筛分循环系统中，所述储粉单元包括底部为锥形的第一储粉仓，该第一储粉仓中设置有朝向底部的第一喷气头，该第一喷气头连接有第一吹扫管道，该第一吹扫管道连接所述惰性气体气源，所述筛粉单元包括底部为锥形的第二储粉仓，该第二储粉仓中设置有朝向底部的第二喷气头，该第二喷气头连接有第二吹扫管道，该第二吹扫管道连接所述惰性气体气源。
18.在上述的粉末输送筛分循环系统中，所述第一吸粉管道的入口端设有第一阀门，所述第一排气管道上设有第一真空泵；所述第二吸粉管道的入口端设有第二阀门，所述第二排气管道上设有第二真空泵；所述第三吸粉管道的入口端设有第三阀门，所述第三排气管道上设有第三真空泵。
19.与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：
20.结合3d打印应用工况，本发明采用洗气和吸粉相结合的方式，对粉末进行存储并筛分，将筛选出的粉末重新输送到用户端进行使用，能够实现高效的循环再利用，节约用户成本。
21.全程进行惰性气体保护，防止粉末被氧化，保证粉末质量，还可以预防粉尘爆炸风险。
附图说明
22.图1是本技术提供的框图。
23.图2是本技术提供的管路结构图。
24.图3是本技术提供的局部结构图。
25.图4是本技术提供的局部结构图。
26.图中，3d打印机1、第一吸粉管道11、第一阀门110、第一回路切换机构111、第一洗气管道12、第一储粉仓洗气支路121、第一粉仓洗气支路122、第一连接管123、第一排气管道124、第一真空泵1240、第一氧含量传感器13、第一吹扫管道14、第一喷气头140、第一压力传感器15；
27.储粉单元2、第一粉仓201、第一料位传感器2011、第一振动器2012、第一储粉仓202、第一反吹气包203、第二吸粉管道21、第二阀门210、第二回路切换机构211、第二洗气管道22、第二储粉仓洗气支路221、筛仓洗气支路222、第二粉仓洗气支路223、第二连接管224、第二排气管道225、第二真空泵2250、第二氧含量传感器23、第二吹扫管道24、第二喷气头240、第二压力传感器25；
28.筛粉单元3、第二粉仓301、第三料位传感器3011、第二振动器3012、筛仓302、第二储粉仓303、第二反吹气包304、第三吸粉管道31、第三阀门310、第三回路切换机构311、第三洗气管道32、第三排气管道321、第三真空泵3210、第三氧含量传感器33、第三压力传感器34；
29.惰性气体气源4、排气过滤装置5。
具体实施方式
30.通过以下具体实施例进一步阐述；
31.如图1所示，一种粉末输送筛分循环系统，包括储粉单元2、筛粉单元3和惰性气体气源4。储粉单元2通过第一吸粉管道11与3d打印机1连接。筛粉单元3通过第二吸粉管道21与储粉单元2连接。筛粉单元3通过第三吸粉管道31连接3d打印机1。同时，储粉单元2通过第一洗气管道12连接惰性气体气源4，筛粉单元3通过第二洗气管道22连接惰性气体气源4，3d打印机1通过第三洗气管道32连接惰性气体气源4。
32.本系统不仅可以实现粉末自动输送，还可以进行粉末筛分，并且全程进行惰性气体保护，防止粉末被氧化，保证粉末质量，还可以预防粉尘爆炸风险。
33.惰性气体气源4用于产生氩气或其他惰性气体。
34.作为优选，储粉单元2、筛粉单元3和3d打印机1分别连接有第一排气管道124、第二排气管道225和第三排气管道321，该第一排气管道124、第二排气管道225和第三排气管道321均通过排气过滤装置5连接大气。
35.第一洗气管道12、第二洗气管道22和第三洗气管道32分别经由第一吸粉管道11、第二吸粉管道21和第三吸粉管道31与储粉单元2、筛粉单元3和3d打印机1连接。从而更加顺畅地实现整个粉末输送循环系统的洗气。
36.具体地，如图1、图2、图3和图4所示，储粉单元2包括第一粉仓201和连接于第一粉仓201下料口的第一储粉仓202；
37.第一洗气管道12包括第一储粉仓洗气支路121、第一粉仓洗气支路122和第一连接
管123，第一储粉仓洗气支路121连接第一储粉仓202，第一粉仓洗气支路122经过第一吸粉管道11的入口端连接第一粉仓201，第一储粉仓202通过第一连接管123连接第一粉仓洗气支路122，第一粉仓201还连接有第一排气管道124，第一粉仓201中具有分隔在该第一排气管道124与第一粉仓洗气支路122之间的第一滤芯。
38.作为优选，第一粉仓201中设有第一料位传感器2011，并且第一粉仓201连接第一振动器2012，第一排气管道124上设有第一真空泵1240，第一料位传感器2011与第一振动器2012信号连接，并且第一料位传感器2011还分别与第一真空泵1240和第一吸粉管道11上的阀门组信号连接。第一储粉仓202中设有第二料位传感器2013，该第二料位传感器2013分别与第二真空泵2250和第二吸粉管道21上的阀门组信号连接以触发下一吸粉步骤。
39.第一粉仓201上位于第一滤芯靠近第一排气管道124的一侧连接有第一反吹气包203，该第一反吹气包203连接惰性气体气源4。用于第一滤芯定时清理，防止堵塞。
40.第一储粉仓202底部为锥形，该第一储粉仓202中设置有朝向底部的第一喷气头140，该第一喷气头140连接有第一吹扫管道14，该第一吹扫管道14连接惰性气体气源4，
41.作为优选，筛粉单元3包括第二粉仓301、连接于第二粉仓301下料口的筛仓302和连接于筛仓302下料口的第二储粉仓303。
42.第二洗气管道22包括第二储粉仓洗气支路221、筛仓洗气支路222、第二粉仓洗气支路223和第二连接管224。第二储粉仓洗气支路221连接第二储粉仓303，筛仓洗气支路222连接筛仓302，第二粉仓洗气支路223经过第二吸粉管道21的入口端连接第二粉仓301，第二储粉仓303通过第二连接管224连接第二粉仓洗气支路223，第二粉仓301还连接有第二排气管道225，第二粉仓301中具有分隔在该第二排气管道225与第二粉仓洗气支路223之间的第二滤芯。
43.第二粉仓301中设有第三料位传感器3011，并且第二粉仓301连接第二振动器3012，第二排气管道225上设有第二真空泵2250，第三料位传感器3011与第二振动器3012信号连接，并且第三料位传感器3011还分别与第二真空泵2250和第二吸粉管道21上的阀门组信号连接。第二储粉仓302中设有第四料位传感器3013，该第四料位传感器3013分别与第三真空泵3210和第三吸粉管道31上的阀门组信号连接以触发下一吸粉步骤。
44.第二粉仓301上位于第二滤芯靠近第二排气管道225的一侧连接有第二反吹气包304，该第二反吹气包304连接惰性气体气源4。
45.第二储粉仓303底部为锥形，该第二储粉仓303中设置有朝向底部的第二喷气头240，该第二喷气头240连接有第二吹扫管道24，该第二吹扫管道24连接惰性气体气源4。
46.作为优选，第三洗气管道32经过第三吸粉管道31的入口端连接3d打印机1，3d打印机1中具有分隔在该第三排气管道321与第三洗气管道32之间的第三滤芯。
47.3d打印机1中设有第五料位传感器35，该第五料位传感器35与第一真空泵1240和第一吸粉管道11上的阀门组信号连接以触发下一吸粉步骤。
48.作为优选，3d打印机1、储粉单元2和筛粉单元3上分别设有第一压力传感器15、第二压力传感器25和第三压力传感器34，该第一压力传感器15、第二压力传感器25和第三压力传感器34分别与第三真空泵3210、第一真空泵1240和第二真空泵2250信号连接；第一排气管道124上位于第一真空泵1240的下游端通过第一回路切换机构111连接第一洗气管道12，第二排气管道225上位于第二真空泵2250的下游端通过第二回路切换机构211连接第二
洗气管道22，第三排气管道321上位于第三真空泵3210的下游端通过第三回路切换机构311连接第三洗气管道32。
49.具体而言第一回路切换机构111为一段具有控制阀的接管，该接管连接第一排气管道124和第一洗气管道12中的第一粉仓洗气支路122，该接管的控制阀在储粉单元洗气步骤断开，在储粉单元吸粉步骤连接以形成吸粉回路。
50.第二回路切换机构211为一个四通阀，该四通阀的四个接口分别连接第二排气管道225的上游端和下游端以及第二粉仓洗气支路223的上游端和下游端，该四通阀在筛粉单元洗气步骤中将第二排气管道225的上游端和下游端连通，将第二粉仓洗气支路223的上游端和下游端连通，在筛粉单元吸粉步骤中将第二排气管道225的上游端和第二粉仓洗气支路223的下游端连通以形成吸粉回路。
51.第三回路切换机构311为一个四通阀，该四通阀的四个接口分别连接第三洗气管道32的上游端和下游端以及第三排气管道321的上游端和下游端，在打印机洗气步骤中将第三洗气管道32的上游端和下游端连通，第三排气管道321的上游端和下游端连通，在打印机吸粉步骤中将第三排气管道321的上游端和第三洗气管道32的下游端连通以形成吸粉回路。
52.第一吸粉管道11的入口端设有第一阀门110，第二吸粉管道21的入口端设有第二阀门210，第三吸粉管道31的入口端设有第三阀门310。
53.3d打印机1、储粉单元2和筛粉单元3上分别设有第一氧含量传感器13、第二氧含量传感器23和第三氧含量传感器33，第一洗气管道12、第二洗气管道22和第三洗气管道32上分别设有第一洗气控制阀120、第二洗气控制阀220和第三洗气控制阀320，该第一洗气控制阀120、第二洗气控制阀220和第三洗气控制阀320分别与第一氧含量传感器13、第二氧含量传感器23和第三氧含量传感器32信号连接。
54.上述第一阀门110、第二阀门210、第三阀门310及各控制阀为蝶阀、球阀、电磁阀、三通阀、四通阀或其他阀门。
55.本领域技术人员应当理解，上述各管道分别通过阀门组进行控制通断，阀门组中各阀门选用蝶阀、球阀、电磁阀、三通阀、四通阀或其他阀门。
56.本实用新型的工作原理如下：
57.s1抽真空步骤：
58.关闭第一阀门110，打开第一真空泵1240，通过第一排气管道124对储粉单元2、第一洗气管道12和第一吹扫管道14进行抽真空至储粉单元2中气压小于
‑
20kpa停止；
59.关闭第二阀门210，打开第二真空泵2250，通过第二排气管道225对筛粉单元3、第二洗气管道22和第二吹扫管道24进行抽真空至筛粉单元3中气压小于
‑
20kpa停止；
60.关闭第三阀门310，打开第三真空泵3210，通过第三排气管道321对3d打印机1和第三洗气管道32进行抽真空至3d打印机1中气压小于
‑
20kpa停止。
61.通过预先抽真空处理，能够加速惰性气体的充入，提升循环效率。
62.s2
‑
1储粉单元洗气步骤：
63.开启第一阀门110开启第一真空泵1240并接通第一洗气管道12，用惰性气体对储粉单元2及第一吸粉通道11进行充气至储粉单元2的第二氧含量传感器23测得氧含量低于设定值后，关闭第一洗气管道12。
64.s2
‑
2储粉单元吸粉步骤：
65.通过第一回路切换机构111切换至第一排气管道124的第一真空泵1240下游端通过第一回路切换机构111连接第一洗气管道12的第一粉仓洗气支路122，在第一真空泵1240的动力作用下，通过第一吸粉通道11将3d打印机1中未被烧结融化的粉末吸入第一粉仓201中，当到达第一粉仓201的设定料位时，第一料位传感器2011触发第一真空泵1240关闭，并且第一振动器2012开始振动下料，将粉料收集至第一储粉仓202中。
66.s3
‑
1筛粉单元洗气步骤：
67.开启第二阀门210、开启第二真空泵2250并接通第二洗气管道22，用惰性气体对筛粉单元3及第二吸粉通道21进行充气至至筛粉单元3的第三氧含量传感器33测得氧含量低于设定值后，关闭第二洗气管道22。
68.s3
‑
2筛粉单元吸粉步骤：
69.通过第二回路切换机构211切换至第二排气管道225的第二真空泵2250下游端通过第二回路切换机构211连接第二洗气管道22的第二粉仓洗气支路223，在第二真空泵2250的动力作用下，通过第二吸粉通道21将第一储粉仓202的粉末吸入第二粉仓301中，当到达第二粉仓301的设定料位时，第三料位传感器3011触发第二真空泵2250关闭，并且第二振动器3012开始振动下料，将粉料进入筛仓302中，进行筛分，大粒径粉末进入大粒径粉末储仓中，小粒径粉末收集至第二储粉仓303中。
70.s4
‑
1打印机洗气步骤：
71.开启第三阀门310、开启第三真空泵3210并接通第三洗气管道32，用惰性气体对3d打印机1及第三吸粉通道31进行充气至3d打印机1的第一氧含量传感器13测得氧含量低于设定值后，关闭第三洗气管道32。
72.s4
‑
2打印机吸粉步骤：
73.通过第三回路切换机构311切换至第三排气管道321的第三真空泵3210下游端通过第三回路切换机构311连接第三洗气管道32的第三洗气管道32，在第三真空泵3210的动力作用下，通过第三吸粉通道31将第二储粉仓303中的小粒径粉末通过第三吸粉通道31吸入3d打印机1，从而完成一次粉末循环。
74.在上述各步骤中，还可以同时进行以下操作：
75.间歇开启第一吹扫管道14对第一储粉仓202的锥形底部进行吹扫；
76.间歇开启第一反吹气包203对第一粉仓201的第一滤芯进行反吹，防止堵塞；
77.间歇开启第二吹扫管道24对第二储粉仓303的锥形底部进行吹扫；
78.间歇开启第二反吹气包304对第二粉仓301的第二滤芯进行反吹，防止堵塞。
79.在上述各步骤中，当储粉单元2的第二氧含量传感器23测得氧含量高于设定值时，控制第一洗气管道12上的各控制阀接通，进行惰性气体的补充。
80.在上述各步骤中，当筛粉单元3的第三氧含量传感器33测得氧含量高于设定值后，控制第二洗气管道22上的各控制阀接通，进行惰性气体的补充。
81.在上述各步骤中，当3d打印机1的第一氧含量传感器13测得氧含量高于设定值后，控制第三洗气管道32上的各控制阀接通，进行惰性气体的补充。
82.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似
的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
83.尽管本文较多地使用了3d打印机1、第三粉仓101、第一吸粉管道11、第一阀门110、第一洗气管道12、第一储粉仓洗气支路121、第一粉仓洗气支路122、第一连接管123、第一排气管道124、第一真空泵1240、第一氧含量传感器13、第一吹扫管道14、第一喷气头140；储粉单元2、第一粉仓201、第一料位计2011、第一振动器2012、第一储粉仓202、第一反吹气包203、第二吸粉管道21、第二阀门210、第二洗气管道22、第二储粉仓洗气支路221、筛仓洗气支路222、第二粉仓洗气支路223、第二连接管224、第二排气管道225、第二真空泵2250、第二氧含量传感器23、第二吹扫管道24、第二喷气头240；筛粉单元3、第二粉仓301、第二料位计3011、第二振动器3012、筛仓302、第二储粉仓303、第二反吹气包304、第三吸粉管道31、第三阀门310、第三洗气管道32、第三排气管道321、第三真空泵3210、第三氧含量传感器33、惰性气体气源4、排气过滤装置5等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。