CN205258608U - 一种复合运动送粉器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合运动送粉器，它包括推进轴、筒体、粉斗、滑块和转盘；工作时，所述筒体保持气密性，送入粉斗内的粉末被搅拌杆打散，避免粉末在粉斗中形成拱结构，推进轴底部的螺旋叶轮按照设定的速度反转推送粉末，并通过落粉管进入转盘的粉槽内并逐渐充满粉槽，所述滑块对粉槽内的粉末进行整平，转盘随主传动轴转动，使粉槽内的粉末转动到出粉管的入粉口处时被出粉管吸出，完成送粉过程。通过准确控制转盘和推进轴之间转速比K，使粉末送给量保持均匀。本实用新型采用螺旋叶轮推进和转盘式抽吸相结合的复合运动送粉方式，特别适用于流动性差或无流动性的粉末，通过上述复合运动方式使得粉末送给量均匀且连续可调。

Description

一种复合运动送粉器

技术领域

本实用新型属于激光材料加工和先进制造技术领域，具体涉及一种复合运动送粉器，它特别适合于流动性差或无流动性粉末的自动送粉，可以满足激光熔覆和激光三维制造技术的需要。

背景技术

激光熔覆技术在冶金、机械、航空、航天等领域获得了广泛的应用，而激光熔覆送粉器是其中的关键装备，目前，国内外使用的自动送粉器种类较多，包括：刮吸式、刮板式、螺旋式、鼓轮式、毛细管式、气动式等。上述不同种类的送粉器虽然各有特点，但是对于流动性差的细粉、铝粉、氧化铝粉的送给都存在不同程度的问题。

粉末学研究表明，大于100μm的粒子较难产生粒子间的相互作用，表现出较好的流动性；而小于100μm的粉末，它们的表面积大，容易产生粒子间的相互作用，表现为流动性差。细小粉末流动性差的原因是因为相邻粒子间引力产生的粘附作用较强，而且粉末粒子与器壁间的粘附作用也较强；同时，细小粉末的粘附作用会表现为粒子间的凝聚现象，粘附作用和凝聚作用合称为粘聚性，粉末产生粘聚性的原因包括：①干燥状态下的范德华力、静电力；②吸湿状态下的桥接和毛细管作用；③密度小；④表面粗糙度大等。

目前，常规送粉器送给150目(106μm)以上的较粗粉末效果较好；对于粒度200目(75μm)以下的细小粉末，由于粘聚性强导致其流动性差甚至没有流动性，容易在粉斗中造成堵塞，即使采用搅拌杆也难以达到满意的送粉效果。粉末在送粉器中的流动性还与其安息角有关，安息角的定义为：当粉末自漏斗落下堆积成圆锥体，该圆锥体的母线与水平面之间的夹角称为粉末的安息角。150～300目不锈钢粉和铝粉的安息角分别为36°和60°左右，安息角越大，粉末的流动性越差。

螺旋送粉器虽然可以送给流动性差的粉末，但是在一个螺距的送粉过程中，会产生粉末流量不均匀的现象，即螺旋送粉的“脉动现象”。其原因有两个：第一个原因是当螺旋的端面运动到不同的位置时，落粉的位置在圆周上持续变化，容易造成送给量的差异，特别是当螺杆水平横向布置时，螺旋叶轮转动到不同角度时与筒壁形成的存料空间不同，粉末受到的阻力有较大差异，表现为在65°旋转角附近出现送粉脉冲。第二个原因是，由于流动性差的粉末在圆管内的“团聚”、“成拱”作用较强，在螺旋叶轮的推动作用下，会在不同的旋转角产生随机落粉现象，从而造成粉末的不均匀送给。

纯气动送粉法虽然可以解决粉末在漏斗中的堵塞问题，但是其粉末送给精度较差，不能满足激光熔覆的要求。

流动性差的粉末难以均匀送给的问题严重影响了激光熔覆技术的发展和应用，因此，研究适合于微细、流动性差粉末均匀定量送给的送粉器具有重要的现实意义。

实用新型内容

为了解决现有送粉器难以均匀送给微细粉末的问题，本实用新型公开了一种复合运动送粉器，该装置在送给细小合金钢粉末、铝合金粉末、陶瓷粉末等流动性差的粉末时不会出现堵塞现象，送粉过程稳定，送给量均匀且连续可调。

本实用新型的技术方案为：一种复合运动送粉器，其特征在于：所述送粉器包括推进轴、筒体、粉斗、滑块和转盘；

所述筒体包括上、下筒体二部分；粉斗位于下筒体内，所述推进轴的一端穿过上筒体伸入到下筒体内，推进轴下部有搅拌杆，其底部安装有螺旋叶轮，搅拌杆和螺旋叶轮位于粉斗内；连通管的两端分别位于上、下筒体内，用于使上、下筒体的气压稳定一致；

所述下筒体上安装有出粉管，出粉管的入粉口与粉斗的落粉管分别位于滑块两端的上方；滑块的两端分别为落粉端和吸粉端，滑块安装在转盘上，滑块的旋转和定位中心为转盘的中心轴；转盘上开有粉槽，转盘与主传动轴连接，使其能够在主传动轴带动下转动；

工作时，所述筒体保持气密性，送入粉斗内的粉末被搅拌杆打散，避免粉末在粉斗中形成拱结构，推进轴底部的螺旋叶轮按照设定的速度反转推送粉末，并通过落粉管进入转盘的粉槽内并逐渐充满粉槽，所述滑块对粉槽内的粉末进行整平，转盘随主传动轴转动，使粉槽内的粉末转动到出粉管的入粉口处时被出粉管吸出，完成送粉过程。

本实用新型的送粉原理为螺旋叶轮推进和转盘式抽吸相结合的复合运动送粉方式，特别适用于流动性差或无流动性的粉末，通过上述复合运动方式使得粉末送给量均匀且连续可调。具体而言，本实用新型的特点体现在以下几个方面：

(1)所述送粉器包括上、下两个筒体，通过中间盖板连接；上、下筒体的筒壁可以采用透明材料(如有机玻璃材料等)，以便观察送粉过程。

(2)所述送粉器推进轴与转盘的转速之比K需要是常数，这是保证均匀送粉的前提条件，该常数与推进轴下部螺旋叶轮的尺寸以及转盘环形槽的尺寸有关。

(3)所述推进轴的一端在上筒盖上可以与外部电机B相连，并通过轴肩固定在推进轴支撑座上，推进轴上的搅拌杆用于打散粉末，避免粉末在粉斗中形成拱结构，推进轴底部的螺旋叶轮按照设定的速度反转推送粉末。

在送粉过程中，粉末被定量推送到粉斗的落粉管内，粉斗的落粉管内预留长度为h的空间，所述长度为h的预留空间，其作用是将螺旋叶轮的脉动送粉方式转变为连续均匀的送粉方式，且满足以下条件：h≥0.5d·tgα；其中，d为落粉管的内经，α为粉末的安息角。

(4)所述滑块为整体平面式结构，其作用是整平转盘环形槽内的粉末，滑块的旋转和定位中心为转盘的中心轴。

(5)所述滑块上固定有挡粉块，所述挡粉块可以是橡胶、海绵或其它弹性材料，由于在转盘的环形粉槽内采用弹性挡粉块而不是刚性导向块，避免了细粉对挡粉块缝隙的充填卡死现象，显著提高了送粉器的可靠性。

本实用新型采用螺旋叶轮推进和转盘式抽吸的复合送粉方式，通过设定推进轴与转盘的转速之比K，预留粉斗落粉管内的空间长度h，避免了常规螺旋送粉器的脉动现象，实现了螺旋叶轮推进粉末的均匀送给；通过整体平面式滑块结构，并采用柔性挡粉块，避免了细粉对挡粉块缝隙的充填卡死现象，显著提高了送粉器的可靠性。本实用新型成功解决了流动性差或无流动性粉末的均匀送粉难题，该送粉技术的突破对于激光熔覆和送粉式激光三维成形技术都具有重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型实例提供的送粉器的外部形状主视图。

图2为图1送粉器的俯视图。

图3为拆除掉壳体的送粉器左视图。

图4为推进轴整体主视图。

图5为安装有滑块的转盘俯视图。

图6为滑块的主视图。

图7为滑块的俯视图。

图8为滑块的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～3所示，本实用新型实例提供的复合运动送粉器包括推进轴1、连通管3、出粉管4、粉斗5、筒体、滑块6和转盘7。

如图1、3、4所示，筒体包括上、下筒体二部分，上筒体由上筒盖51、上筒壁52和中间盖板55连接而成，下筒体由中间盖板55、下筒壁56和底板57构成。上筒盖51上开有带加粉盖51A的加粉口51B。筒体结构简单紧凑，便于拆装；筒壁可以采用透明材料制作，以方便观察送粉过程。所有筒壁和盖板连接处均加装密封圈，筒体应保持整体的气密性。

推进轴1通过支撑座2固定在上筒盖51上，推进轴1下部安装有搅拌杆11，搅拌杆11的作用是打散粉末，增加其流动性，推进轴1底部安装有螺旋叶轮12，螺旋叶轮12的作用是定量推送粉末。粉斗5位于下筒体内，且搅拌杆11和螺旋叶轮12位于粉斗5内；出粉管4的一端位于下筒壁56内，并通过支撑座固定在中间盖板55上。

如图3、图4和图5所示，转盘7为中间开圆周孔上带环形槽73的圆盘，位于下筒体内，主传动轴15的上端穿过底板57，并通过压盖71与转盘7固定连接，并且主传动轴15上安装有弹簧72，使转盘7通过压盖71和弹簧72定位，利用弹簧72的弹力使滑块6与转盘7结合，减少了转盘7对滑块6造成的磨损。

如图5～8所示，滑块6安装在转盘7上，为上表面平整的蝴蝶结状的整体结构，滑块6用于整平转盘7内环形槽73内的粉末，滑块6的旋转和定位中心为转盘7的中心轴。

滑块6的一端为落粉端，落粉端开有倒锥形的落粉通孔61A，落粉通孔61A与粉斗5的落粉管相连；滑块6另一端为吸粉端，其上开有倒锥形的吸粉通孔61B，出粉管4的入口与吸粉通孔61B相连；

滑块6底部固定有挡粉块62A、62B，所述挡粉块62A、62B可以是弹性橡胶或海绵，挡粉块62A、62B的底部伸入到转盘环形槽73中，转盘7的环形槽73内采用弹性挡粉块而不是刚性导向块，避免了细粉对挡粉块缝隙的充填卡死现象，显著提高了送粉器的可靠性。

下筒体(如下底板)上装有进气管，用于向下筒体内输入惰性气体。连通管3穿过中间盖板55，使上、下筒体的气压稳定一致。

筒体可以安装在壳体8上，壳体8内安装有主传动机构。

所述推进轴1的顶部可以与在外部电机B(图中未画出)连接，在其带动下运动，转盘7可以通过主传动轴15在外部电机A(图中未绘出)的带动下运动。

推进轴1与转盘7的转速之比K为固定常数，本实用新型需要确定推进轴1与转盘7的转速之比K，其方法为：设推进轴1下部螺旋叶轮12转动每圈的送粉末体积为V₂，转盘7环形槽转动每圈的送粉末体积为V₁；则推进轴1转速(n₂)与转盘7转速(n₁)之比K为：η为粉末的压实率，其取值范围为1.1～1.3。

本实用新型采用螺旋叶轮12推进和转盘7抽吸相结合的复合运动送粉方式，解决了微细粉末送给时容易出现的堵塞问题，送粉过程稳定，送粉量均匀且连续可调。

本实用新型装置的工作步骤如下所述：

1.打开加粉盖51，向粉斗5中加入粉末；

2.盖上加粉盖51，保证上、下筒体的气密性；

3.选取送粉器单位时间的送给量为W₁(g/min)，设转盘7环形槽内粉末的松装比重为ρ′，则转盘7的转速为推进轴1的转速η的取值范围为1.1～1.3；

4.接通进气管，保持气体流量为L₁升/min，L₁的取值范围为0.5～15升/min；在密闭的上、下筒体内，送粉气体从转盘7下进入下筒体，经过一段距离后从出粉管4支撑座处的出粉管4排除；

5.开启送粉器，推进轴1和转盘7按照设定的转速进行同步复合运动，其中推进轴1下部的搅拌杆11均匀搅动粉末，推进轴1底部的螺旋叶轮12反转，将粉末推送到粉斗5的落粉管53内，并形成一定量的粉末聚集；在粉斗5落粉管内聚集满的粉末被推送到转盘7环形槽内并逐渐充满环形槽；

6.转盘7环形槽内的粉末在转动到出粉管4处被出粉管4吸出，并完成送粉过程。

实例：

例如，若螺旋叶轮12转动每圈的送粉末体积V₂＝10πmm³，转盘7的环形槽73转动每圈的送粉末体积V₁＝924πmm³，η＝1.1，则推进轴1与转盘7的转速之比K＝n₂/n₁为101.6。若转盘的转速n₁为0.7转/min，相应的推进轴转速n₂为71转/min；若粉末的松装比重为1.5g/cm³，则送粉器单位时间的送给量W₂＝3g/min；

推进轴1上的搅拌杆11用于打散粉末，避免粉末在粉斗中形成拱结构，推进轴底部的螺旋叶轮12按照设定的速度反转。

在送粉过程中，粉末被螺旋叶轮12定量推送到粉斗5的落粉管53内，粉斗5的落粉管53内预留长度为h的空间，所述长度为h的预留空间，其作用是将螺旋叶轮12的脉动送粉方式转变为连续均匀的送粉方式，且满足以下条件：h≥0.5d·tgα，其中，d为落粉管53的内经，α为粉末的安息角。通常流动性差的粉末会在预留空间内聚集，当预留空间填满后才会向下继续传输粉末；若粉末的安息角为60°，若落粉管53的内经d为10mm，则落粉管内预留长度h≥8.6，本实施例h的实际取值范围为10～15mm。

推进轴1上的搅拌杆11和螺旋叶轮12将合金粉末推入粉斗5下的落粉管53，经过在落粉管53内的聚集停留后，经过滑块6的作用，在转盘7的环形槽73内均匀分布。环形槽73内的合金粉末随转盘7转动，并从滑块6的落粉端运动到吸粉端，由于下筒壁56内的气压高于外界大气压，又有挡粉块62A、62B存在，合金粉末将在气压差的作用下，通过出粉管支撑座41，从出粉管4中输出，完成送粉过程。

本实用新型采用转速之比K为常数的螺旋叶轮推进和转盘式抽吸相结合的复合运动送粉方式，解决了流动性差的粉末难以均匀送给的问题，该装置在送给细小合金钢粉末、铝合金粉末、陶瓷粉末等流动性差的粉末时送粉过程稳定，精度高、送给量均匀且连续可调。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims (9)

1.一种复合运动送粉器，其特征在于：所述送粉器包括推进轴(1)、筒体、粉斗(5)、滑块(6)和转盘(7)；

所述筒体包括上、下筒体二部分；粉斗(5)位于下筒体内，所述推进轴(1)的一端穿过上筒体伸入到下筒体内，推进轴(1)下部有搅拌杆(11)，其底部安装有螺旋叶轮(12)，搅拌杆(11)和螺旋叶轮(12)位于粉斗(5)内；连通管(3)的两端分别位于上、下筒体内，用于使上、下筒体的气压稳定一致；

所述下筒体上安装有出粉管(4)，出粉管(4)的入粉口与粉斗(5)的落粉管(53)分别位于滑块(6)两端的上方；滑块(6)的两端分别为落粉端和吸粉端，滑块(6)安装在转盘(7)上，滑块(6)的旋转和定位中心为转盘(7)的中心轴；转盘(7)上开有粉槽，转盘(7)与主传动轴(15)连接，使其能够在主传动轴(15)带动下转动；

工作时，所述筒体保持气密性，送入粉斗(5)内的粉末被搅拌杆(11)打散，避免粉末在粉斗(5)中形成拱结构，推进轴底部的螺旋叶轮(12)按照设定的速度反转推送粉末，并通过落粉管(53)进入转盘(7)的粉槽内并逐渐充满粉槽，所述滑块(6)对粉槽内的粉末进行整平，转盘(7)随主传动轴(15)转动，使粉槽内的粉末转动到出粉管(4)的入粉口处时被出粉管(4)吸出，通过控制推进轴(1)与转盘(7)的转速之比K使粉末送给量保持均匀，完成送粉过程。

2.根据权利要求1所述的复合运动送粉器，其特征在于：所述筒体具体由上筒盖(51)、上筒壁(52)、中间盖板(55)、下筒壁(56)和底板(57)构成，上筒盖(51)、上筒壁(52)和中间盖板(55)连接构成所述上筒体，中间盖板(55)、下筒壁(56)和底板(57)连接构成所述下筒体。

3.根据权利要求1所述的复合运动送粉器，其特征在于：所述转盘(7)为中间开孔的圆盘，主传动轴(15)的一端由该孔穿过，该轴的一端安装有压盖(71)；转盘(7)上的所述粉槽为环形槽(73)，其底部安装有弹簧(72)；转盘(7)通过压盖(71)和弹簧(72)定位，利用弹簧的弹力使滑块(6)与转盘(7)结合。

4.根据权利要求1所述的复合运动送粉器，其特征在于：粉斗(5)的落粉管(53)内预留长度为h的空间，所述长度为h的预留空间，满足以下条件：h≥0.5d·tgα，其中，d为落粉管(53)的内经，α为粉末的安息角。

5.根据权利要求2所述的复合运动送粉器，其特征在于：出粉管(4)自中间盖板(55)穿出，出粉管支撑座(41)安装在中间盖板(55)上，底板(57)与壳体(8)相连，壳体(8)内安装有传动机构。

6.根据权利要求1所述的复合运动送粉器，其特征在于：所述滑块(6)为整体平面式结构，其落粉端开有倒锥形落粉通孔(61A)，吸粉端开有倒锥形吸粉通孔(62B)、滑块(6)两端的底部分别设有挡粉块，该挡粉块的底部伸入到转盘(7)的粉槽中。

7.根据权利要求6所述的复合运动送粉器，其特征在于：所述挡粉块均由橡胶或海绵制成；所述滑块(6)为上表面平整的蝴蝶结状的整体结构。

8.根据权利要求1所述的复合运动送粉器，其特征在于：上筒壁(52)和下筒壁(56)采用透明材料制成。

9.根据权利要求1至8中任一所述的复合运动送粉器，其特征在于：所述推进轴(1)与转盘(7)的转速之比K为固定常数。