CN108188344A - 一种3d打印机用的集成砂供应*** - Google Patents

一种3d打印机用的集成砂供应*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种砂供应***，适用于3DP打印机，主要应用于铸造用3DP打印机领域，包括一级混砂机构，二级混砂机构，其特征在于所述一级混砂机构为轴对称结构，分别设置了砂仓，所述砂仓的底部分别配置有螺旋输送***，所述螺旋输送***下方设置了混砂罐，所述混砂罐入口下方固定了砂分散装置，所述混砂罐底部设置有搅拌叶片和排砂口；所述二级混砂机构为风旋混砂机构，包括风旋混砂罐，所述风旋混砂罐上分布有分砂块，中部设置中心支柱，上部分别对称地开有入口，靠近所述入口处分别设置了风机，靠近所述风旋混砂罐底部外侧分别设置有负压出砂口，靠近所述风机处分别设置有正压入口。

Description

一种3D打印机用的集成砂供应***
技术领域
本发明涉及一种砂供应***，适用于3DP打印机，主要应用于铸造用3DP打印机领域。
背景技术
在目前的砂型3DP打印技术中，用于打印砂型的砂，需要先与固化剂混合，之后再与打印头喷出的树脂结合，形成具有一定强度的砂型。传统工艺中，一般现将新旧砂掺在一起，之后再加入固化剂，这样存在固化剂加入量不容易控制，总是存在或多或少的误差问题。
同时在砂子与固化剂混合的过程中，首先要将砂子从低位吸到位于高位的混砂罐中。如果混砂罐的放置高度离地面过高，则由于砂粒自身的重力，使用现有的吸砂设备进行吸砂的效果不好，不仅容易造成管路堵塞，而且一旦一次混砂的量过大，其与固化剂混合的均匀性也无法得到保证。同时，现有的吸砂设备采用泵吸砂，容易导致吸砂泵负担过大，使用寿命缩短，从而提高砂型打印成本。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，提供的砂供应***，提高单次混砂量，同时保证其混砂均匀性，降低砂子提升的高度，减小真空泵的负荷，提高寿命，降低3DP设备成本；并且提高设备运行的可靠性。
本发明的目的是这样实现的，本发明供砂***，包括一级混砂机构，二级混砂机构，其中一级混砂机构包括砂仓、螺旋输送***、混砂罐，二级混砂机构包括风旋混砂***。
所述一级混砂机构是一个轴对称结构，两个砂仓在结构上是一模一样的，分别用于存放新砂和旧砂。砂仓的底部距离地面约为3米高，分别从其底部接入一套螺旋输送***，该***水平或略微向下倾斜，保证能够顺利地将型砂从砂仓分别输送到混砂罐及混砂罐内。螺旋输送***下方是混砂罐入口，入口下方是固定在罐体内部的砂分散装置，混砂罐底部设置有搅拌叶片和排砂口。
当本发明***处于工作状态时，两个砂仓的砂经过螺旋输送***被运送到其正下方对应的混砂罐之中，其目的在于将新砂、旧砂分别与固化剂在不同的混砂罐中混合，以保证固化剂加入量的精确。在砂落入混砂罐底之前，先通过砂分散装置，之后落入混砂罐之中，经由搅拌叶片将砂子与固化剂搅拌，经过一段时间搅拌后的型砂通过排砂口进入二级混砂机构。混砂罐体距离地面为1米左右，罐体高度近1米，单罐体容量可达40KG，可确保多台设备的砂供应量。
所述的本发明砂分散装置包括分砂块和喷洒结构。所述分砂块为锥形结构，其上表面为锥面，下表面为任意形状。分砂块下方设置喷洒结构，用于向型砂喷洒固化剂。在柱状型砂被分散开并落下的过程中，喷洒结构朝下喷洒固化剂，形成喷洒路径，可以使型砂均匀地沾上固化剂。
喷洒结构可以是雾化喷头结构、高压***结构等，能够达到在型砂下落过程中将固化剂与砂均匀混合的效果即可。
当本发明***处于工作状态时，型砂进入混砂罐入口，在分砂块的作用下，不规则的砂柱将会分散成中间空心的砂圈形态，随着砂圈下落，喷洒结构即时喷射出固化剂，固化剂沿着设定的喷射路径，使砂圈内部均匀的沾上固化剂，在搅拌叶片动作之前就先将固化剂较均匀的与砂混合。喷射路径可通过调节气压大小进行调节。整个喷射过程是可控的，即我们控制加入砂子的重量，并通过计算得出最佳的固化剂加入量，砂进入混砂罐的瞬间喷洒结构进行工作，在砂子落完时喷洒结构结束固化剂喷洒。至此，从开始至结束的固化剂加入量正好是计算得出的最佳固化剂量。
所述的本发明二级混砂机构为风旋混砂机构，包括风旋混砂罐，风旋混砂罐上分布有梭形分砂块，风旋混砂罐中部设置一个中心支柱，中心支柱使风旋混砂罐内部空间变为圆环状，利于砂在其内围绕中心支柱旋转。风旋混砂罐上部分别对称地开有风旋混砂罐入口，靠近两个入口处分别设置了风机，靠近底部外侧分别设置有负压出砂口，上部靠近风机处分别设置有正压入口。从混砂罐排砂口排处出的砂子通过风旋混砂罐的入口后进入风旋混砂罐，风机为正压入口提供正压，而3DP打印设备上的真空负压泵为负压出砂口提供负压。
当本发明***处于工作状态时，首先3DP打印设备发出了缺砂的信号，风旋混砂罐入口打开，新旧砂进入风旋混砂罐，风机即时开始工作，提供正压，缺砂的3DP打印设备的负压真空泵也同时启动，在风旋混砂罐内瞬间形成风旋，使得新旧砂沿着罐壁和中心支柱进行旋转混合，由于新砂的密度低于旧砂，新砂会在旋转过程中追赶上旧砂与之混合，加之在风旋混砂罐壁上设有梭型分砂块，旋转混合的新旧砂将进一步被梭型分砂块扰乱，再次深度混合。随着新旧砂混合下落，最终将从启动的真空负压泵一侧排出，输入到3DP打印设备。可单台设备供砂，也可两负压泵同时工作。同样的结构也可扩展成为三个、四个负压出口，只需增加风机的功率和风旋混砂罐入口的下砂量即可。可实现多台设备同时供砂。该罐体安置在地面，高度约为1米，与一级混砂罐体衔接。整个一、二级混砂***高约为3米，与去除混砂罐结构的3DP打印设备等高。
本发明***工作时，3DP打印设备发出缺砂信号，风机提供正压，真空负压泵提供负压，将混合好的砂通过负压软管吸入到发出信号3DP打印设备的储砂仓内，为打印工作做准备。
附图说明
图1为本发明一级混砂机构示意图
图2为本发明的砂分散装置结构示意图
图3为本发明风旋混砂***示意图
图4为本发明***整体示意图
其中，1、2砂仓；3螺旋输送***；4、5 混砂罐； 6 排砂口；7 砂分散装置；701 分砂块；702 喷洒结构；703 喷洒路径；704 空心砂圈；8 搅拌叶片 ；9风旋混砂罐入口；10风机；11风旋混砂罐；12中心支柱；13梭型分砂块；14负压出砂口；15正压入口；16-负压软管；17-储砂仓；18-真空负压泵；19-3DP打印设备
具体实施方式
实施例1
如图1所示为本发明***的一级混砂机构示意图，是一个轴对称结构，砂仓1和砂仓2在结构上是一模一样的，分别用于存放新砂和旧砂。砂仓的底部距离地面3米高，分别从其底部接入一套螺旋输送***3，该***略微向下倾斜，这样型砂可以很方便地从砂仓分别输送到混砂罐4及混砂罐5内。螺旋输送***下方是混砂罐入口，入口下方是固定在罐体内部的砂分散装置7，混砂罐底部设置有搅拌叶片8和排砂口6。
当本发明***处于工作状态时，砂仓1、2的砂经过螺旋输送***3被运送到其正下方对应的混砂罐4、5之中，其目的在于将新砂、旧砂分别与固化剂在不同的混砂罐中混合，以保证固化剂加入量的精确。在砂落入混砂罐底之前，先通过砂分散装置7，之后落入混砂罐之中，经由搅拌叶片8将砂子与固化剂搅拌，经过一段时间搅拌后的型砂通过排砂口6进入二级混砂机构。
如图2所示为本发明砂分散装置7的示意图，砂分散装置包括分砂块701，和喷洒结构702。所述分砂块为锥形结构，其上表面为锥面，下表面为任意形状。分砂块701下方设置喷洒结构702，用于向型砂喷洒固化剂。在柱状型砂被分散开并落下的过程中，喷洒结构朝下喷洒固化剂，形成喷洒路径703，可以使型砂均匀地沾上固化剂。
喷洒结构702可以是雾化喷头结构、高压***结构等，能够达到在型砂下落过程中将固化剂与砂均匀混合的效果即可。
当本发明***处于工作状态时，型砂进入混砂罐入口，在分砂块701的作用下，不规则的砂柱将会分散成中间空心的砂圈形态704，随着砂圈下落，喷洒结构702即时喷射出固化剂，固化剂沿着设定的喷射路径703，使砂圈内部均匀的沾上固化剂，在搅拌叶片动作之前就先将固化剂较均匀的与砂混合。喷射路径可通过调节气压大小进行调节。整个喷射过程是可控的，即控制加入砂子的重量，并通过计算得出最佳的固化剂加入量，砂进入混砂罐5或4的瞬间喷洒结构702进行工作，在砂子落完时喷洒结构702结束固化剂喷洒。至此，从开始至结束的固化剂加入量正好是计算得出的最佳固化剂量。
本发明二级混砂机构为风旋混砂机构，如图3所示为风旋混砂***示意图，包括风旋混砂罐11，风旋混砂罐上分布有梭形分砂块13，风旋混砂罐中部设置一个中心支柱12，中心支柱使风旋混砂罐内部空间变为圆环状，利于砂在其内围绕中心支柱旋转。风旋混砂罐上部分别对称地开有风旋混砂罐入口9，靠近两个入口处分别设置了风机10，靠近底部外侧分别设置有负压出砂口14，上部靠近风机处分别设置有正压入口15。从混砂罐排砂口排处出的砂子通过风旋混砂罐的入口9后进入风旋混砂罐11，风机10为正压入口15提供正压，而3DP打印设备上的真空负压泵为负压出砂口14提供负压。
当本发明***处于工作状态时，首先3DP打印设备发出了缺砂的信号，风旋混砂罐入口9打开，新旧砂进入风旋混砂罐11，风机10即时开始工作，提供正压，缺砂的3DP打印设备的负压真空泵也同时启动，在风旋混砂罐11内瞬间形成风旋，使得新旧砂沿着罐壁和中心支柱12进行旋转混合，由于新砂的密度低于旧砂，新砂会在旋转过程中追赶上旧砂与之混合，加之在风旋混砂罐壁上设有梭型分砂块13，旋转混合的新旧砂将进一步被梭型分砂块13扰乱，再次深度混合。随着新旧砂混合下落，最终将从启动的真空负压泵一侧排出，输入到3DP打印设备。可单台设备供砂，也可两负压泵同时工作。同样的结构也可扩展成为三个、四个负压出口，只需增加风机10的功率和风旋混砂罐入口9的下砂量即可。可实现多台设备同时供砂。该罐体安置在地面，高度约为1米，与一级混砂罐体衔接。整个一、二级混砂***高约为3米，与去除混砂罐结构的3DP打印设备等高。
如图4所示为本发明整体结构图，3DP打印设备19发出缺砂信号时，风机10提供正压，真空负压泵18提供负压，将混合好的砂通过负压软管16吸入到发出信号3DP打印设备的储砂仓17内，为打印工作做准备。
本发明取得的有益效果为将多台3DP设备的混砂罐部件全部都去除，集成为一个双砂仓的结构，为多台3DP设备供应打印用砂。这样降低了设备的复杂程度和高度，降低了设备的成本。本发明方案中仅以两台设备为例，实际中可以以同结构将集成砂供应***扩展成3台、4台等，只需增加一级、二级混砂***的混砂能力和风旋混砂罐的负压出口数量即可。
其次，集成***中，新旧砂分开混合的结构可以保证一定量的砂精确配比对应的固化剂量，消除了老混砂方案中新旧砂掺在一起后再加入固化剂所存在的固化剂加入量的或多或少的误差问题。
再次，新的一级混砂罐入口增加的雾化喷头结构，大大的提高了砂与固化剂的混合均匀性，新的二级混砂罐风旋结构大大的提高了新旧砂混合的程度，两者结合极大的完善了混砂均匀性问题，提高了打印出的砂芯产品质量。
最后，正负压吸砂结构的设计，其一满足了风旋***，其二降低了正空负压泵的负载；型砂也不需要升高到现有技术中的高度，也降低了负压泵的负载。两者的优化大大的提高了真空负压泵的使用寿命，降低了维护成本。

Claims (7)

1.一种3D打印机用的集成砂供应***，包括一级混砂机构，二级混砂机构，其特征在于所述一级混砂机构为轴对称结构，分别设置了砂仓，所述砂仓的底部分别配置有螺旋输送***，所述螺旋输送***下方设置了混砂罐，所述混砂罐入口下方固定有砂分散装置，所述混砂罐底部设置有搅拌叶片和排砂口；所述二级混砂机构为风旋混砂机构，包括风旋混砂罐，所述风旋混砂罐上分布有分砂块，中部设置中心支柱，上部分别对称地开有入口，靠近所述入口处分别设置了风机，靠近所述风旋混砂罐底部外侧分别设置有负压出砂口，靠近所述风机处分别设置有正压入口。
2.根据权利要求1所述的集成砂供应***，其特征在于所述的螺旋输送***水平或略微向下倾斜，保证能够顺利地将型砂从所述砂仓分别输送到所述混砂罐。
3.根据权利要求1所述的集成砂供应***，其特征在于所述的砂分散装置包括分砂块和喷洒结构，喷洒结构设置在分砂块下方，用于向型砂喷洒固化剂。
4.根据权利要求3所述的集成砂供应***，其特征在于所述的分砂块为锥形结构，其上表面为锥面，下表面为任意形状。
5.根据权利要求3所述的集成砂供应***，其特征在于所述的喷洒结构可以是雾化喷头结构、高压***结构，能够达到在型砂下落过程中将固化剂与砂均匀混合的效果即可。
6.根据权利要求1所述的集成砂供应***，其特征在于所述的分砂块为梭形。
7.根据权利要求1所述的集成砂供应***，其特征在于所述的中心支柱使风旋混砂罐内部空间变为圆环状，利于型砂在其内围绕中心支柱旋转。
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