一种用于金属增材制造的免停机烟尘净化装置

1.本发明涉及材料加工领域，更具体地说，涉及一种用于金属增材制造的免停机烟尘净化装置。


背景技术：

2.增材制造俗称3d打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与控制系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术，相对于传统、对原材料切削、组装的加工模式不同，是一种“自上而下”通过材料累加的制造方法，从无到有，这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。
3.在对金属材料的增材制造过程中，存在着多个关键技术，一是材料单元的控制技术，即如何控制材料单元在堆积过程中物理与化学变化是一个难点，例如金属直接成型中，激光熔化的微小熔池的尺寸和外界气氛控制直接影响制造精度和制件性能，二是设备的再涂层技术，三是高效制造技术。
4.解决上述关键技术一中问题所使用的激光增材制造设备主要使用激光来熔化金属粉末，当激光照射到金属粉末时，会产生大量烟尘，烟尘的存在会将激光的能量吸收掉，导致照射到粉末上的激光能量不足，为了避免这个情况的出现，激光增材制造设备都会配备烟尘净化系统，净化系统主要有风机、过滤装置、管道、阀体等组成，可在成形面上形成一个风场，将烟尘吹走，带有烟尘的惰性气体经过过滤装置以后，烟尘被过滤装置阻拦，干净的惰性气体重新回到加工仓室，实现惰性气体的循环利用，但是随着加工时间的增加，过滤装置会被烟尘堵塞，惰性气体无法通过，此时就需要对过滤装置进行清理。
5.目前激光增材制造设备都只配备一套烟尘净化系统，在加工过程中会出现过滤装置堵塞现象，此时只能停机对其进行清理，然后继续打印或者重新打印，此方式会导致假体质量不一致和生产成本增加。


技术实现要素：

6.1.要解决的技术问题
7.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于金属增材制造的免停机烟尘净化装置，可以实现通过采用双烟尘净化系统，在抽风管3和进风管处均加装蝶阀以及气流检测装置，当处于工作状态的静电除尘管堵塞时，通过蝶阀将抽风管与进风管之间的静电除尘管关闭，同时将处于非工作状态的静电除尘管通过与其相对应的抽风管和进风管中的蝶阀开启，惰性气体即通过风机的抽风作用进入到当前处于开启状态的静电除尘管中，并进行净化处理，与此同时，操作人员对处于关闭状态的静电除尘管进行清理，等待下一次的使用，可实时监控滤芯寿命，并自动切换除尘系统，在设备工作的同时就可实现过滤系统耗材更换，这样可实现设备不间断加工，有效提高了工作效率。
8.2.技术方案
9.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
10.一种用于金属增材制造的免停机烟尘净化装置，包括固定柱，所述固定柱的右端连接有静电除尘管，所述静电除尘管，所述静电除尘管包括烟尘收集环管、多个防倒流纤维管、进水环和导风管，所述导风管固定连接于固定柱的右端，所述烟尘收集环管固定连接于导风管的底端，所述防倒流纤维管均匀分布于烟尘收集环管外，所述进水环连接于烟尘收集环管的前端，所述导风管的右端固定连接有抽风管，所述导风管的外端固定连接有阻隔罩，所述包裹于阻隔罩内，所述阻隔罩的左端固定连接有进风管，所述进风管贯穿阻隔罩并伸向阻隔罩外，所述进水环的左端连接有注水管，所述进水环的中部卡接有密封盒，所述密封盒内连接有电动转轴，所述电动转轴的后端固定连接有传动杆，所述传动杆的后端固定连接有静电柱。
11.进一步的，所述烟尘收集环管采用双层结构，所述防倒流纤维管贯穿烟尘收集环管的外层，且其与烟尘收集环管的夹层之间相互连通，当风机工作时，气流带动着防倒流纤维管在环境中自由移动，可以提高对环境中的惰性气体的吸收能力，所述烟尘收集环管的内壁涂抹有光滑涂层，可以有效提高静电感应对烟尘收集环管夹层中烟尘的导引能力。
12.进一步的，所述进水环靠近密封盒的一端开设有环槽，所述注水管的一端贯穿进水环并与环槽相通，所述注水管的另一端贯穿阻隔罩并延伸至其外侧，水流通过注水管进入环槽中，再通过环槽进入烟尘收集环管和密封盒之间。
13.进一步的，所述固定柱的顶端均匀开凿有多个螺孔，方便操作人员对装置进行固定安装，所述固定柱内开凿有衔接槽，便于操作人员对多个静电除尘管进行安装时将其对齐，增加了装置的实用性。
14.进一步的，所述烟尘收集环管的顶端留设有缺口，所述缺口中连接有过滤网，所述过滤网的左右两端均固定连接于烟尘收集环管外层的侧壁，当防倒流纤维管的夹层中间含有烟尘时，启动电动转轴，进而通过传动杆带动静电柱转动，通过静电感应效果，烟尘颗粒靠近静电柱一侧的电荷重新排布，使得烟尘颗粒与静电柱之间相互吸引，进而贴靠在烟尘收集环管的内层壁上，当静电柱移动时，会带动着贴靠在烟尘收集环管内层壁上的烟尘进行同步迁移，而当静电柱移动到靠近烟尘收集环管顶端的缺口处时，烟尘也会同步迁移到缺口处；
15.此时，当前处于缺口处的烟尘颗粒即会随着静电柱的吸引效果落入静电除尘管和密封盒之间夹层的水中，而当烟尘颗粒碰到水之后即会马上消磁，静电柱和烟尘颗粒之间的吸引效果消失，此时水流中的烟尘颗粒即会随着水流的移动被带走，通过摒弃掉传统的滤芯或者滤网结构，很大程度上降低了净化装置长时间工作时堵塞的可能性，且烟尘落入水中，随水流一起处理，也降低了在对烟尘收集的过程中，烟尘重新扩散到空气中的可能性，提高了操作安全性，同时，过滤网的存在也降低了部分烟尘随着惰性气体气流的流动，不落入水中，而是顺着导风管进入到工作环境中的可能性。
16.进一步的，所述阻隔罩的外端固定连接有其内部相通的出水管，所述出水管位于密封盒和烟尘收集环管之间，通过出水管将密封盒和烟尘收集环管之间的水排出，进而对水中的烟尘进行收集。
17.进一步的，所述防倒流纤维管内开凿有防渗孔，所述防渗孔的形状呈漏斗状，降低烟尘在进入烟尘收集环管的夹层中，并随静电柱发生迁移时，通过防倒流纤维管反向渗透
的可能性，所述密封盒的前端均匀开凿有多个固定孔，所述密封盒通过固定孔连接于固定框架上，降低水流流动产生的震动对电动转轴正常工作产生影响的可能性。
18.进一步的，所述防倒流纤维管采用弹性材料制成，提高防倒流纤维管在环境中随气流的移动自由度，进一步提升对环境中的惰性气体的采集能力。
19.进一步的，所述进水环的后端涂抹有阻水胶层，所述烟尘收集环管和进水环之间通过阻水胶层相互粘接，可以有效防止静电除尘管和密封盒之间所留设的空间中注入的水发生泄漏，同时，当需要对装置内部进行清理时，拆卸起来也十分的方便。
20.进一步的，所述烟尘收集环管、导风管、静电柱和过滤网的长度均相等，进一步提高对烟尘收集环管夹层中烟尘的收集效率。
21.3.有益效果
22.相比于现有技术，本发明的优点在于：
23.(1)本方案可以实现通过采用双烟尘净化系统，在抽风管中加装蝶阀以及气流检测装置，当处于工作状态的静电除尘管堵塞时，通过蝶阀将抽风管与处于工作状态的静电除尘管之间的连接段关闭，同时将抽风管与处于非工作状态的静电除尘管之间的连接段开启，惰性气体即通过风机的抽风作用进入到当前处于开启状态的静电除尘管中，并进行净化处理，与此同时，操作人员对处于关闭状态的静电除尘管进行清理，等待下一次的使用，可实时监控滤芯寿命，并自动切换除尘系统，在设备工作的同时就可实现过滤系统耗材更换，这样可实现设备不间断加工，有效提高了工作效率。
24.(2)烟尘收集环管采用双层结构，防倒流纤维管贯穿烟尘收集环管的外层，且其与烟尘收集环管的夹层之间相互连通，当风机工作时，气流带动着防倒流纤维管在环境中自由移动，可以提高对环境中的惰性气体的吸收能力，烟尘收集环管的内壁涂抹有光滑涂层，可以有效提高静电感应对烟尘收集环管夹层中烟尘的导引能力。
25.(3)进水环靠近密封盒的一端开设有环槽，注水管的一端贯穿进水环并与环槽相通，注水管的另一端贯穿阻隔罩并延伸至其外侧，水流通过注水管进入环槽中，再通过环槽进入烟尘收集环管和密封盒之间。
26.(4)固定柱的顶端均匀开凿有多个螺孔，方便操作人员对装置进行固定安装，固定柱内开凿有衔接槽，便于操作人员对多个静电除尘管进行安装时将其对齐，增加了装置的实用性。
27.(5)通过摒弃掉传统的滤芯或者滤网结构，很大程度上降低了净化装置长时间工作时堵塞的可能性，且烟尘落入水中，随水流一起处理，也降低了在对烟尘收集的过程中，烟尘重新扩散到空气中的可能性，提高了操作安全性，同时，过滤网的存在也降低了部分烟尘随着惰性气体气流的流动，不落入水中，而是顺着导风管进入到工作环境中的可能性。
28.(6)阻隔罩的外端固定连接有其内部相通的出水管，出水管位于密封盒和烟尘收集环管之间，通过出水管将密封盒和烟尘收集环管之间的水排出，进而对水中的烟尘进行收集。
29.(7)防倒流纤维管内开凿有防渗孔，防渗孔的形状呈漏斗状，降低烟尘在进入烟尘收集环管的夹层中，并随静电柱发生迁移时，通过防倒流纤维管反向渗透的可能性，密封盒的前端均匀开凿有多个固定孔，密封盒通过固定孔连接于固定框架上，降低水流流动产生的震动对电动转轴正常工作产生影响的可能性。
30.(8)防倒流纤维管采用弹性材料制成，提高防倒流纤维管在环境中随气流的移动自由度，进一步提升对环境中的惰性气体的采集能力。
31.(9)进水环的后端涂抹有阻水胶层，烟尘收集环管和进水环之间通过阻水胶层相互粘接，可以有效防止静电除尘管和密封盒之间所留设的空间中注入的水发生泄漏，同时，当需要对装置内部进行清理时，拆卸起来也十分的方便。
32.(10)烟尘收集环管、导风管、静电柱和过滤网的长度均相等，进一步提高对烟尘收集环管夹层中烟尘的收集效率。
附图说明
33.图1为本发明去除阻隔罩后主体结构示意图；
34.图2为本发明的静电除尘管部分主视结构示意图；
35.图3为本发明去除进水环后部分结构示意图；
36.图4为本发明去除密封盒后部分结构示意图；
37.图5为本发明去除阻隔罩后静电除尘管主视结构示意图；
38.图6为图5的a处结构示意图；
39.图7为图5的b处结构示意图；
40.图8为本发明的静电柱工作时状态示意图；
41.图9为本发明的侧视图；
42.图10为本发明的安装原理图。
43.图中标号说明：
44.1、固定柱；2、静电除尘管；21、烟尘收集环管；22、防倒流纤维管；23、进水环；24、导风管；3、抽风管；31、阻隔罩；4、注水管；5、密封盒；6、电动转轴；7、传动杆；8、静电柱；9、过滤网；10、防渗孔；11、出水管。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.实施例1：
49.请参阅图1
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4，一种用于金属增材制造的免停机烟尘净化装置，包括固定柱1，固定柱1的右端连接有静电除尘管2，静电除尘管2，静电除尘管2包括烟尘收集环管21、多个防倒流纤维管22、进水环23和导风管24，导风管24固定连接于固定柱1的右端，烟尘收集环管21固定连接于导风管24的底端，防倒流纤维管22均匀分布于烟尘收集环管21外，进水环23连接于烟尘收集环管21的前端，导风管24的右端固定连接有抽风管3，导风管24的外端固定连接有阻隔罩31，静电除尘管2包裹于阻隔罩31内，阻隔罩31的左端固定连接有进风管，进风管贯穿阻隔罩31并伸向阻隔罩31外，进水环23的左端连接有注水管4，进水环23的中部卡接有密封盒5，密封盒5内连接有电动转轴6，电动转轴6的后端固定连接有传动杆7，传动杆7的后端固定连接有静电柱8，抽风管3中部的两侧连接有蝶阀和气流检测装置。
50.当激光增材设备开始工作，激光照射到金属粉末上，在结构件加工环境四周产生大量的烟尘之后，抽风管3内的风机开始工作，对环境中的惰性气体以及混杂在其中的烟尘一并进行抽取，当待净化的惰性气体通过防倒流纤维管22进入到静电除尘管2中之后，其中的烟尘便会在烟尘收集环管21内聚集，通过静电感应将其导引到水流中，进而通过水流的横向移动将烟尘去除，而惰性气体则随着风机的转动，再次被排入到当前环境当中，如此反复循环，对烟尘进行处理。
51.请参阅图4和图5，烟尘收集环管21采用双层结构，防倒流纤维管22贯穿烟尘收集环管21的外层，且其与烟尘收集环管21的夹层之间相互连通，当风机工作时，气流带动着防倒流纤维管22在环境中自由移动，可以提高对环境中的惰性气体的吸收能力，烟尘收集环管21的内壁涂抹有光滑涂层，可以有效提高静电感应对烟尘收集环管21夹层中烟尘的导引能力。
52.请参阅图4，固定柱1的顶端均匀开凿有多个螺孔，方便操作人员对装置进行固定安装，固定柱1内开凿有衔接槽，便于操作人员对多个静电除尘管2进行安装时将其对齐，增加了装置的实用性。
53.请参阅图5
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6，烟尘收集环管21的顶端留设有缺口，缺口中连接有过滤网9，过滤网9的左右两端均固定连接于烟尘收集环管21外层的侧壁，当防倒流纤维管22的夹层中间含有烟尘时，启动电动转轴6，进而通过传动杆7带动静电柱8转动，通过静电感应效果，烟尘颗粒靠近静电柱8一侧的电荷重新排布，使得烟尘颗粒与静电柱8之间相互吸引，进而贴靠在烟尘收集环管21的内层壁上，当静电柱8移动时，会带动着贴靠在烟尘收集环管21内层壁上的烟尘进行同步迁移，而当静电柱8移动到靠近烟尘收集环管21顶端的缺口处时，烟尘也会同步迁移到缺口处；
54.此时，当前处于缺口处的烟尘颗粒即会随着静电柱8的吸引效果落入静电除尘管2和密封盒5之间夹层的水中，而当烟尘颗粒碰到水之后即会马上消磁，静电柱8和烟尘颗粒之间的吸引效果消失，此时水流中的烟尘颗粒即会随着水流的移动被带走，通过摒弃掉传统的滤芯或者滤网结构，很大程度上降低了净化装置长时间工作时堵塞的可能性，且烟尘落入水中，随水流一起处理，也降低了在对烟尘收集的过程中，烟尘重新扩散到空气中的可能性，提高了操作安全性，同时，过滤网9的存在也降低了部分烟尘随着惰性气体气流的流动，不落入水中，而是顺着导风管24进入到工作环境中的可能性。
55.请参阅图7，防倒流纤维管22内开凿有防渗孔10，防渗孔10的形状呈漏斗状，降低
烟尘在进入烟尘收集环管21的夹层中，并随静电柱8发生迁移时，通过防倒流纤维管22反向渗透的可能性。
56.请参阅图3，密封盒5的前端均匀开凿有多个固定孔，密封盒5通过固定孔连接于固定框架上，降低水流流动产生的震动对电动转轴6正常工作产生影响的可能性。
57.防倒流纤维管22采用弹性材料制成，提高防倒流纤维管22在环境中随气流的移动自由度，进一步提升对环境中的惰性气体的采集能力。
58.请参阅图2和图6，烟尘收集环管21、导风管24、静电柱8和过滤网9的长度均相等，进一步提高对烟尘收集环管21夹层中烟尘的收集效率。
59.请参阅图9，进水环23靠近密封盒5的一端开设有环槽，注水管4的一端贯穿进水环23并与环槽相通，注水管4的另一端贯穿阻隔罩31并延伸至其外侧，水流通过注水管4进入环槽中，再通过环槽进入烟尘收集环管21和密封盒5之间。
60.请参阅图9，阻隔罩31的外端固定连接有其内部相通的出水管11，出水管11位于密封盒5和烟尘收集环管21之间，通过出水管11将密封盒5和烟尘收集环管21之间的水排出，进而对水中的烟尘进行收集。
61.进水环23的后端涂抹有阻水胶层，烟尘收集环管21和进水环23之间通过阻水胶层相互粘接，可以有效防止静电除尘管2和密封盒5之间所留设的空间中注入的水发生泄漏，同时，当需要对装置内部进行清理时，拆卸起来也十分的方便。
62.请参阅图10，本发明设置多个，其分别连接在阀1和阀2，在阀3和阀4，在阀5和阀6，在阀7和阀8之间。
63.本发明可以实现通过采用双烟尘净化系统，在抽风管3和进风管处均加装蝶阀以及气流检测装置，当处于工作状态的静电除尘管2堵塞时，通过蝶阀将抽风管3与进风管之间的静电除尘管2关闭，同时将处于非工作状态的静电除尘管2通过与其相对应的抽风管3和进风管中的蝶阀开启，惰性气体即通过风机的抽风作用进入到当前处于开启状态的静电除尘管2中，并进行净化处理，与此同时，操作人员对处于关闭状态的静电除尘管2进行清理，等待下一次的使用，可实时监控滤芯寿命，并自动切换除尘系统，在设备工作的同时就可实现过滤系统耗材更换，这样可实现设备不间断加工，有效提高了工作效率。
64.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。