用于3d打印設(shè)備的防爆凈化柜及其防爆控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于3D打印設(shè)備的防爆凈化柜，包括柜體(1)和防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)，所述柜體(1)內(nèi)設(shè)置有循環(huán)氣體管道(11)，循環(huán)氣體管道(11)上按照氣體流動方向依次連通有濾芯組和循環(huán)風(fēng)機(10)，所述柜體(1)內(nèi)部還設(shè)置有氧含量傳感器(8)、壓力傳感器(9)及溫度傳感器，氧含量傳感器(8)、壓力傳感器(9)及溫度傳感器均連接防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)。本發(fā)明能夠?qū)耋w內(nèi)的氧含量和壓力進行檢測和控制，從而調(diào)節(jié)柜內(nèi)空氣成分，破壞燃燒或爆炸的外部環(huán)境，而濾芯則通過溫度傳感器檢測控制其內(nèi)溫度，保證濾芯安全工作，從而整體上起到防爆防燃的技術(shù)效果，提高了凈化柜的安全系數(shù)，減少了安全事故的發(fā)生。
【專利說明】
用于3D打印設(shè)備的防爆凈化柜及其防爆控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印設(shè)備配件，屬3D打印領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種用于3D打印設(shè)備的防爆凈化柜，并公開了該防爆凈化柜的防爆控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]選擇性激光恪化(Selective Laser Melting，SLM)是金屬件直接成型的一種3D打印技術(shù)，是快速成型技術(shù)的最新發(fā)展成果。該技術(shù)基于快速成型的最基本思想，即逐層熔覆的“增量”制造方式，根據(jù)三維CAD模型直接成形具有特定幾何形狀的零件，成形過程中金屬粉末完全熔化，產(chǎn)生冶金結(jié)合，該技術(shù)特別適用于傳統(tǒng)機加工手段無法制造的復(fù)雜形狀/結(jié)構(gòu)的屬零件。SLM技術(shù)具有以下優(yōu)點:
[0003]I)能直接制造終端金屬零件產(chǎn)品；
[0004]2)能得到具有非平衡態(tài)過飽和固溶體及均勻細小金相組織的實體，致密度幾乎能達到100%，零件機械性能與鍛造工藝所得相當(dāng)；
[0005]3)使用具有高功率密度的激光器，以光斑很小的激光束加工金屬，使得加工出來的金屬零件具有很高的尺寸精度(達0.1mm)以及好的表面粗糙度(Ra20?40μπι);
[0006]4)由于激光光斑直徑很小，因此金屬熔池的激光能量密度很高，使得用單一成分的金屬粉末來制造零件成為可能，而且可供選用的金屬粉末種類也大大拓展；
[0007]5)適合各種復(fù)雜形狀的工件，尤其適合內(nèi)部具有復(fù)雜異型結(jié)構(gòu)(如空腔、三維網(wǎng)格)、用傳統(tǒng)方法無法制造的復(fù)雜工件；
[0008]應(yīng)用SLM技術(shù)的3D打印設(shè)備在零件打印過程中，激光照射金屬粉末層，生成金屬熔池這一過程需要在低氧含量氣氛環(huán)境中進行，故需要源源地向金屬熔化界面輸送惰性保護氣體(氮氣、氬氣)，惰性氣體經(jīng)過金屬熔池后，會帶走金屬熔化、凝固過程中生成的氧化物顆粒與部分金屬顆粒，進入凈化柜。在凈化柜內(nèi)，這些惰性氣體中的雜質(zhì)(氧化物顆粒與金屬顆粒)需要被過濾掉并收集起來。由于某些金屬元素如鈦合金、鎂鋁合金等的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，在氧含量與溫度滿足一定條件的情況下，內(nèi)部吸附了大量金屬元素的濾芯可能就會發(fā)生燃燒，甚至爆炸，給3D打印帶來了安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于3D打印設(shè)備的防爆凈化柜，解決了以往凈化柜內(nèi)環(huán)境影響下易造成濾芯燃燒或者爆炸的技術(shù)難題；同時本發(fā)明還公開了該防爆凈化柜的防爆控制方法。
[0010]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0011]用于3D打印設(shè)備的防爆凈化柜，包括柜體和防爆監(jiān)控系統(tǒng)，所述柜體內(nèi)設(shè)置有循環(huán)氣體管道，循環(huán)氣體管道上按照氣體流動方向依次連通有濾芯組和循環(huán)風(fēng)機，所述柜體內(nèi)部還設(shè)置有氧含量傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器，氧含量傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器均連接防爆監(jiān)控系統(tǒng)，所述溫度傳感器設(shè)置在濾芯組外側(cè)。
[0012]進一步的，所述濾芯組包括按照氣體流動方向依次連通的粗濾濾芯和精濾濾芯，所述溫度傳感器包括分別設(shè)置在粗濾濾芯和精濾濾芯外側(cè)的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器。
[0013]進一步的，所述柜體側(cè)壁還設(shè)置有用于柜體內(nèi)部換氣的充氣閥和排氣閥。
[0014]進一步的，所述防爆監(jiān)控系統(tǒng)包括DSP芯片，DSP芯片通過數(shù)模信號轉(zhuǎn)換電路和信號放大電路連接所述氧含量傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器，所述DSP芯片還連接有3D打印設(shè)備的3D打印過程控制系統(tǒng)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本防爆凈化柜的有益效果是:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)耋w內(nèi)的氧含量和壓力進行檢測和控制，從而調(diào)節(jié)柜內(nèi)空氣成分，破壞燃燒或爆炸的外部環(huán)境，而濾芯則通過溫度傳感器檢測控制其內(nèi)溫度，使其低于燃燒和爆炸的點，保證濾芯安全工作，從而整體上起到防爆防燃的技術(shù)效果，提高了凈化柜的安全系數(shù)，減少了安全事故的發(fā)生。
[0016]同時，本發(fā)明還公開了該防爆凈化柜的防爆控制方法，包括以下步驟:
[0017]氧含量傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器預(yù)先設(shè)置設(shè)定值，3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備工作，在3D打印設(shè)備工作的同時，氧含量傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器對防爆凈化柜內(nèi)的氧含量、壓力及溫度進行檢測，并將檢測信號傳輸給防爆監(jiān)控系統(tǒng)，防爆監(jiān)控系統(tǒng)對檢測信號進行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果執(zhí)行以下步驟:
[0018]A.若氧含量信號值高于氧含量傳感器(8)設(shè)定值，則判定為危險狀態(tài)，此時向防爆凈化柜內(nèi)注入惰性氣體，并自動打開排氣閥進行氣體置換。當(dāng)氧含量信號等于或低于氧含量傳感器設(shè)定值時，停止注入惰性氣體，關(guān)閉排氣閥。
[0019]B.若溫度信號高于溫度傳感器設(shè)定值，則判定為危險狀態(tài)，此時3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備關(guān)閉，當(dāng)溫度信號等于或低于溫度傳感器設(shè)定值后，打開3D打印設(shè)備工作。
[0020]C.若壓力信號均高于壓力傳感器(9)設(shè)定值，則判定為危險狀態(tài)，此時自動打開排氣閥進行安全泄壓，當(dāng)壓力信號等于或低于壓力傳感器設(shè)定值時，關(guān)閉排氣閥。
[0021]D.若氧含量信號、壓力信號及溫度信號均高于設(shè)定值，則同時執(zhí)行步驟A和步驟B、步驟C。
[0022]E.若氧含量信號、壓力信號及溫度信號均等于或低于設(shè)定值，則判定為安全狀態(tài)，防爆監(jiān)控系統(tǒng)不進行操作，3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備進行標(biāo)準層加工。
[0023]作為上述方法的進一步完善，3D打印設(shè)備進行標(biāo)準層加工時，3D打印過程控制系統(tǒng)檢測零件標(biāo)準層加工完成情況，并根據(jù)零件完成情況執(zhí)行以下步驟:
[0024]a.若零件完成了最后一層打印，則直接結(jié)束打印，3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備關(guān)閉。
[0025]b.若零件未完成最后一層打印，則3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備繼續(xù)打印，并同時執(zhí)行步驟A-步驟E，直到打印結(jié)束。
[0026]本發(fā)明的防爆控制方法能夠及時、準確的檢測柜體內(nèi)氧含量、壓力及溫度情況，并快速做出應(yīng)對，降低柜體內(nèi)的氧含量、壓力及溫度，使得濾芯處于安全的環(huán)境工作，從根本上解決了濾芯易燃燒爆炸的安全問題。
【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0028]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中箭頭方向表示氣體流動方向；
[0029]圖2是本發(fā)明防爆控制方法的控制原理圖；
[0030]圖3是防爆控制方法的電氣原理圖；
[0031]圖中的標(biāo)號分別表示為:1、柜體;2、粗濾濾芯;3、第一溫度傳感器;4、第二溫度傳感器;5、精濾濾芯;6、傳感器線纜;7、防爆監(jiān)控系統(tǒng);8、氧含量傳感器;9、壓力傳感器；10、循環(huán)風(fēng)機;11、循環(huán)氣體管道;12、充氣閥；13、排氣閥。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0033]實施例
[0034]如圖1、圖2所示，用于3D打印設(shè)備的防爆凈化柜，包括柜體I和防爆監(jiān)控系統(tǒng)7，所述柜體I內(nèi)設(shè)置有循環(huán)氣體管道11，循環(huán)氣體管道11上按照氣體流動方向依次連通有濾芯組和循環(huán)風(fēng)機10，所述柜體I內(nèi)部還設(shè)置有氧含量傳感器8、壓力傳感器9及溫度傳感器，氧含量傳感器8、壓力傳感器9及溫度傳感器均連接防爆監(jiān)控系統(tǒng)7，所述溫度傳感器設(shè)置在濾芯組外側(cè)。
[0035]所述濾芯組包括按照氣體流動方向依次連通的粗濾濾芯2和精濾濾芯5，所述溫度傳感器包括分別設(shè)置在粗濾濾芯2和精濾濾芯5外側(cè)的第一溫度傳感器3和第二溫度傳感器4。
[0036]所述柜體I側(cè)壁還設(shè)置有用于柜體I內(nèi)部換氣的充氣閥12和排氣閥13。
[0037]所述防爆監(jiān)控系統(tǒng)7包括DSP芯片，DSP芯片通過數(shù)模信號轉(zhuǎn)換電路和信號放大電路連接所述氧含量傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器，所述DSP芯片還連接有3D打印設(shè)備的3D打印過程控制系統(tǒng)。
[0038]本實施例柜體I的循環(huán)氣體管道11兩端與3D打印設(shè)備的成形室連接，用于循環(huán)凈化成形室內(nèi)氣體，防爆監(jiān)控系統(tǒng)7為了方便安裝和控制，設(shè)置在柜體I外部，其通過傳感器線纜連接氧含量傳感器8、壓力傳感器9及溫度傳感器。
[0039]本實施例的充氣閥12和排氣閥13可進行柜體I內(nèi)部的進氣和排氣，方便調(diào)節(jié)內(nèi)部氣體情況，調(diào)節(jié)溫度和氧含量。
[0040]本實施例的防爆凈化柜通過濾芯組和循環(huán)風(fēng)機10實現(xiàn)氣體循環(huán)和凈化，在凈化過程中，氧含量傳感器8和壓力傳感器9分別對柜體I內(nèi)的氧含量和壓力檢測，而溫度傳感器則檢測濾芯組表面溫度，從而了解柜體I內(nèi)氣體環(huán)境情況和濾芯溫度情況，并且通過向柜體I內(nèi)沖入惰性氣體和停止3D打印設(shè)備來調(diào)節(jié)氧含量、壓力和溫度，降低氣體的可燃性，保證濾芯低于燃點，從而從根本上解決了濾芯易燃易爆的技術(shù)問題，提高了凈化柜整體的安全系數(shù)，降低了安全隱患。
[0041]為了更好的起到凈化效果和溫度控制效果，本實施例將濾芯組設(shè)置成按照氣體流動方向依次連通的粗濾濾芯2和精濾濾芯5，并且溫度傳感器對應(yīng)粗濾濾芯2和精濾濾芯5分別設(shè)置第一溫度傳感器3和第二溫度傳感器4，從而分層次的對成形室內(nèi)氣體進行凈化和溫度檢測，提高凈化效果和溫度檢測效果。
[0042]本實施例為了提高防爆檢測效果，優(yōu)化了防爆監(jiān)控系統(tǒng)7，防爆監(jiān)控系統(tǒng)7包括單片機，單片機通過數(shù)模信號轉(zhuǎn)換電路和信號放大電路連接氧含量傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器，單片機還連接有3D打印設(shè)備的3D打印過程控制系統(tǒng)。從而通過單片機對氧含量、壓力和溫度進行檢測分析，并通過注入惰性氣體進入柜體I和控制3D打印過程控制系統(tǒng)進行打印設(shè)備控制，完成整個防爆監(jiān)控，準確及時的進行防爆控制。
[0043]本實施例的DSP芯片可采用AT89C51型單片機，具有多信號端口，可外接報警器、顯示器等設(shè)備，起到遠程監(jiān)控和報警的功能。
[0044]本實施例的3D打印過程控制系統(tǒng)為3D打印設(shè)備的自帶系統(tǒng)，為現(xiàn)有技術(shù)，本實施例不再累述。
[0045]同時，為了更好的實現(xiàn)防爆凈化柜的防爆凈化效果，本實施例還公開了該防爆凈化柜的防爆控制方法，該防爆控制方法包括以下內(nèi)容:
[0046]氧含量傳感器(8)、壓力傳感器(9)及溫度傳感器預(yù)先設(shè)置設(shè)定值，3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備工作，在3D打印設(shè)備工作的同時，氧含量傳感器(8)、壓力傳感器(9)及溫度傳感器對防爆凈化柜內(nèi)的氧含量、壓力及溫度進行檢測，并將檢測信號傳輸給防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)，防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)對檢測信號進行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果執(zhí)行以下步驟:
[0047]A.若氧含量信號值高于氧含量傳感器(8)設(shè)定值，則判定為危險狀態(tài)，此時向防爆凈化柜內(nèi)注入惰性氣體，并自動打開排氣閥進行氣體置換。當(dāng)氧含量信號等于或低于氧含量傳感器設(shè)定值時，停止注入惰性氣體，關(guān)閉排氣閥。
[0048]B.若溫度信號高于溫度傳感器設(shè)定值，則判定為危險狀態(tài)，此時3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備關(guān)閉，當(dāng)溫度信號等于或低于溫度傳感器設(shè)定值后，打開3D打印設(shè)備工作。
[0049]C.若壓力信號均高于壓力傳感器(9)設(shè)定值，則判定為危險狀態(tài)，此時自動打開排氣閥進行安全泄壓，當(dāng)壓力信號等于或低于壓力傳感器設(shè)定值時，關(guān)閉排氣閥。
[0050]D.若氧含量信號、壓力信號及溫度信號均高于設(shè)定值，則同時執(zhí)行步驟A和步驟B、步驟C。
[0051]E.若氧含量信號、壓力信號及溫度信號均等于或低于設(shè)定值，則判定為安全狀態(tài)，防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)不進行操作，3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備進行標(biāo)準層加工(包括鋪粉和SLM燒結(jié))。
[0052]在該方法中，3D打印設(shè)備進行標(biāo)準層加工時，3D打印過程控制系統(tǒng)檢測零件標(biāo)準層加工完成情況，并根據(jù)零件完成情況執(zhí)行以下步驟:
[0053]a.若零件完成了最后一層打印，則直接結(jié)束打印，3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備關(guān)閉。
[0054]b.若零件未完成最后一層打印，則3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備繼續(xù)打印，并同時執(zhí)行步驟A-步驟E，直到打印結(jié)束。
[0055]通過以上方法，能夠及時、準確的檢測柜體內(nèi)氧含量、壓力及溫度情況，并快速做出應(yīng)對，降低柜體內(nèi)的氧含量、壓力及溫度，使得濾芯處于安全的環(huán)境工作，從根本上解決了濾芯易燃燒爆炸的安全問題，保證3D打印正常進行。
[0056]如上所述即為本發(fā)明的實施例。前文所述為本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例，各個優(yōu)選實施例中的優(yōu)選實施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實施方式為前提，各個優(yōu)選實施方式都可以任意疊加組合使用，所述實施例以及實施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明的專利保護范圍仍然以其權(quán)利要求書為準，凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.用于3D打印設(shè)備的防爆凈化柜，其特征在于，包括柜體(I)和防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)，所述柜體(I)內(nèi)設(shè)置有循環(huán)氣體管道(U)，循環(huán)氣體管道(11)上按照氣體流動方向依次連通有濾芯組和循環(huán)風(fēng)機(10)，所述柜體(I)內(nèi)部還設(shè)置有氧含量傳感器(8)、壓力傳感器(9)及溫度傳感器，氧含量傳感器(8)、壓力傳感器(9)及溫度傳感器均連接防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)，所述溫度傳感器設(shè)置在濾芯組外側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于3D打印設(shè)備的防爆凈化柜，其特征在于，所述濾芯組包括按照氣體流動方向依次連通的粗濾濾芯(2)和精濾濾芯(5)，所述溫度傳感器包括分別設(shè)置在粗濾濾芯(2)和精濾濾芯(5)外側(cè)的第一溫度傳感器(3)和第二溫度傳感器(4)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于3D打印設(shè)備的防爆凈化柜，其特征在于，所述柜體(I)側(cè)壁還設(shè)置有用于柜體(I)內(nèi)部換氣的充氣閥(12)和排氣閥(13)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于3D打印設(shè)備的防爆凈化柜，其特征在于，所述防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)包括DSP芯片，DSP芯片通過數(shù)模信號轉(zhuǎn)換電路和信號放大電路連接所述氧含量傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器，所述DSP芯片還連接有3D打印設(shè)備的3D打印過程控制系統(tǒng)。5.—種防爆凈化柜的防爆控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 氧含量傳感器(8)、壓力傳感器(9)及溫度傳感器預(yù)先設(shè)置設(shè)定值，3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備工作，在3D打印設(shè)備工作的同時，氧含量傳感器(8)、壓力傳感器(9)及溫度傳感器對防爆凈化柜內(nèi)的氧含量、壓力及溫度進行檢測，并將檢測信號傳輸給防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)，防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)對檢測信號進行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果執(zhí)行以下步驟: A.若氧含量信號值高于氧含量傳感器設(shè)定值，則判定為危險狀態(tài)，此時向防爆凈化柜內(nèi)注入惰性氣體，并自動打開排氣閥進行氣體置換。當(dāng)氧含量信號等于或低于氧含量傳感器設(shè)定值時，停止注入惰性氣體，關(guān)閉排氣閥。 B.若溫度信號高于溫度傳感器設(shè)定值，則判定為危險狀態(tài)，此時3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備關(guān)閉，當(dāng)溫度信號等于或低于溫度傳感器設(shè)定值后，打開3D打印設(shè)備工作。 C.若壓力信號均高于壓力傳感器設(shè)定值，則判定為危險狀態(tài)，此時自動打開排氣閥進行安全泄壓，當(dāng)壓力信號等于或低于壓力傳感器設(shè)定值時，關(guān)閉排氣閥。 D.若氧含量信號、壓力信號及溫度信號均高于各自的設(shè)定值，則同時執(zhí)行步驟A和步驟B、步驟C。 E.若氧含量信號、壓力信號及溫度信號均等于或低于設(shè)定值，則判定為安全狀態(tài)，防爆監(jiān)控系統(tǒng)(7)不進行操作，3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備進行標(biāo)準層加工。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種防爆凈化柜的防爆控制方法，其特征在于，3D打印設(shè)備進行標(biāo)準層加工時，3D打印過程控制系統(tǒng)檢測零件標(biāo)準層加工完成情況，并根據(jù)零件完成情況執(zhí)行以下步驟: a.若零件完成了最后一層打印，則直接結(jié)束打印，3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備關(guān)閉。 b.若零件未完成最后一層打印，則3D打印過程控制系統(tǒng)控制3D打印設(shè)備繼續(xù)打印，并同時執(zhí)行步驟A-步驟E，直到打印結(jié)束。
【文檔編號】B22F3/105GK105965016SQ201610482203
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月25日
【發(fā)明人】李玲, 李小雷, 李鋒
【申請人】成都雍熙聚材科技有限公司