3D打印机的单一砂处理系统及砂处理方法与流程

本发明涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种3d打印机的单一砂处理系统及砂处理方法。

背景技术：

砂型3d打印工作原理是先将铸造石英砂与固化剂混合好，在打印平台铺一层砂后，打印头在砂层上根据该层砂型芯轮廓特征喷射树脂粘接剂，如此铺砂、喷射树脂层层反复堆积粘接，最终形成所需砂型芯实体，常温自硬化后从工作箱取出，清理干净表面浮砂即可用于浇铸生产。

目前国内现有的3d打印设备吸砂、加砂、分离、发送都是独立的，而且砂子和固化剂需要主机上完成混合，这种模式的3d打印设备占用空间大，工作效率低、劳动强度大，无法满足快速、高效率生产的需求。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术中存在的不足之处，提供一种稳定可靠的，砂子与固化剂配比准确，自动化程度高的3d打印机的单一砂处理系统，并提供了采用本系统的砂处理方法。

为了达到目的，本发明提供的技术方案为：

本发明涉及一种3d打印机的单一砂处理系统，包括上砂模块、称重模块、混砂发送模块和出砂模块，所述的上砂模块包括新砂补给罐、第一过滤装置、负风压装置和新砂储存罐，负风压装置通过风管与第一过滤装置连接，第一过滤装置固定在新砂储存罐的顶部，第一过滤装置通过软管与新砂补给罐连接；所述的称重模块包括新砂计量罐和固化剂称取装置，新砂计量罐通过管道与新砂储存罐连接，新砂计量罐和固化剂称取装置内均设有若干称重传感器；所述的混砂发送模块包括搅拌罐和加压装置，加压装置通过风管与搅拌罐连接，搅拌罐设有两个进料口，其中一个进料口通过软管与新砂计量罐连接，另一个进料口通过软管与固化剂称取装置连接，搅拌罐的内部设有搅拌桨，搅拌罐的底部设有出料口；所述的出砂模块包括第二过滤装置、主机储砂罐和主机漏斗，第二过滤装置固定在主机储砂罐的顶部，主机储砂罐通过软管与搅拌罐的出料口连接，主机储砂罐内设有若干称重传感器，主机漏斗通过软管与主机储砂罐连接。

优选地，所述的第一过滤装置和所述的第二过滤装置包括旋流盖、筒体和稳涡锥，筒体内部存在圆形空腔，圆形空腔从上到下的直径逐渐减小，旋流盖套设在筒体的顶部，旋流盖的外圈设有过滤装置进料口，旋流盖的中轴位置设有出风口，旋流盖的内部设有流道，流道螺旋设置，流道的两端分别与过滤装置进料口和筒体的圆形空腔连通，流道的直径从过滤装置进料口一端到圆形空腔一端逐渐减小，稳涡锥设在筒体的底部，稳涡锥的中央设有与出风口相对应的锥形本体。

优选地，连接新砂储存罐和新砂计量罐的软管上设有二通阀i，连接新砂计量罐与搅拌罐的软管上设有二通阀ii，连接搅拌罐与第二过滤装置的软管上设有二通阀iii。

优选地，所述的第二过滤装置的出风口通过管道连接有废料池。

一种基于权利要求1所述的3d打印机的单一砂处理系统的砂处理方法，包括以下步骤：

(1)新砂在负风压装置的负风压作用下从新砂补给罐进入第一过滤装置中，第一过滤装置对气砂混合流体进行气固分离，砂子在自重的作用下进入到新砂储存罐中储存，空气排出第一过滤装置；

(2)新砂在自重作用下从新砂储存罐流至新砂计量罐中，新砂计量罐内的称重传感器对新砂进行称重，根据新砂的重量，固化剂称取装置自动称取固化剂，称重后的新砂和固化剂分别流至搅拌罐中，搅拌罐中的搅拌桨充分搅拌新砂和固化剂，使两者充分混合；

(3)新砂和固化剂完全混合后，加压装置向搅拌罐内施加压力，将新砂与固化剂的混合物压入第二过滤装置内，第二过滤装置对流体进行气固分离，新砂及固化剂在自重作用下进入主机储砂罐等待使用，空气排出第二过滤装置；

(4)主机储砂罐内的砂子在自重作用下流至主机漏斗进行3d打印，同时主机储砂罐内的称重传感器实时检测其内部砂子的重量，当砂子不足时，重复步骤1～3，向主机储砂罐内补充新砂。

优选地，所述的第一过滤装置和第二过滤装置进行气固分离时，砂子和空气的混合流体或砂子、固化剂和空气的混合流体从过滤装置进料口进入，流经直径逐渐减小的流道后，沿筒体内壁切线的方向进入筒体内的圆形空腔，在向心力作用下，较重的砂子及固化剂沿筒体内壁分布，并沿筒体内壁下沉后从筒体底部排出，较轻的空气向筒体的中央聚拢并形成旋风，旋风的尾巴附着在锥形本体上，旋风从出风口排出筒体。

优选地，所述的第二过滤装置分离空气和砂子时，空气将质量较轻的杂质一起带出。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明涉及的3d打印机的单一砂处理系统根据砂子的重量计算并称取固化剂的计量，确保砂子与固化剂的配比达到最佳；本发明的整个砂处理系统是全自动的，工作效率高，劳动强度低，满足了快速高效的生产需求；本发明砂子在进入主机漏斗前，经过两道过滤装置，多余的杂质彻底排除设备，实现了无尘打印。

附图说明

图1是本发明涉及的3d打印机的单一砂处理系统的结构示意图；

图2是本发明涉及的第一过滤装置及第二过滤装置的结构示意图。

标注说明：新砂补给罐1，第一过滤装置2，负风压装置3，新砂储存罐4，新砂计量罐5，固化剂称取装置6，搅拌罐7，加压装置8，第二过滤装置9，主机储砂罐10，称重传感器11，下料阀门12，主机漏斗13，废料池14，二通阀i41，称重传感器51，二通阀ii52，搅拌桨71，二通阀iii72，筒体101，圆形空腔102，流盖103，过滤装置进料口104，出风口105，流道106，稳涡锥107，锥形本体108。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

结合附图1所示，本发明涉及一种3d打印机的单一砂处理系统，包括上砂模块、称重模块、混砂发送模块和出砂模块。

所述的上砂模块包括新砂补给罐1、第一过滤装置2、负风压装置3和新砂储存罐4，新砂补给罐1储存大量的新砂，负风压装置3通过风管与第一过滤装置2连接，第一过滤装置2固定在新砂储存罐4的顶部，第一过滤装置2通过软管与新砂补给罐1连接。上述的第一过滤装置2的结构如附图2所示，其包括旋流盖103、筒体101和稳涡锥107，筒体101无顶面和地面，筒体101内部存在圆形空腔102，圆形空腔102的直径从上到下的直径逐渐减小，旋流盖103套设在筒体102的顶部，旋流盖103的外圈设有过滤装置进料口104，旋流盖103的中轴位置设有出风口105，旋流盖的内部设有流道106，流道106螺旋设置，流道106的两端分别与过滤装置进料口104和筒体的圆形空腔102连通，流道106的直径从过滤装置进料口一端到圆形空腔一端逐渐减小，进而促使砂子和空气的混合流体流经流道106时的速度逐渐加快，稳涡锥107设在筒体的底部，稳涡锥的中央设有与出风口105相对应的锥形本体108，稳涡锥107的底面设有与新砂储存罐4连通的下料口。

所述的称重模块包括新砂计量罐5和固化剂称取装置6，新砂计量罐5通过管道与新砂储存4箱连接，该软管上设有二通阀i41，新砂计量罐5和固化剂称取装置6内均设有若干称重传感器51，分别用于称取新砂和固化剂的重量。

所述的混砂发送模块包括搅拌罐7和加压装置8，加压装置8采用空气压缩机，其通过风管与搅拌罐7连接，搅拌罐7设有两个进料口，其中一个进料口通过软管与新砂计量罐5连接，该软管上设有二通阀ii52，另一个进料口通过软管与固化剂称取装置6连接，搅拌罐7的内部设有搅拌桨71，用于搅拌新砂和固化剂，使两者混合均匀，搅拌罐7的底部设有出料口。

所述的出砂模块包括第二过滤装置9、主机储砂罐10和主机漏斗13，第二过滤装置9固定在主机储砂罐10的顶部，其结构与第一过滤装置2相同，此处不再阐述，第二过滤装置9的过滤装置进料口104通过软管与搅拌罐7的出料口连接，该软管上设有二通阀iii72，第二过滤装置9的出风口处通过管道连接废料池14，主机储砂罐10内设有若干称重传感器11，用于称取主机储砂罐10内砂子与固化剂混合物的重量，主机漏斗13通过软管与主机储砂罐10连接，该软管上设有下料阀门12。

采用上述3d打印机的单一砂处理系统的砂处理方法，包括以下步骤：

步骤一：新砂在负风压装置3的负风压作用下从新砂补给罐1进入第一过滤装置2中，砂子和空气的混合流体从过滤装置进料口104进入，流经直径逐渐减小的流道106后，逐渐提升流体的流动速度，进而提高流体的向心力，砂子和空气的混合流体沿筒体101内壁切线的方向进入筒体内的圆形空腔102，在向心力作用下，较重的砂子沿筒体内壁分布，并沿筒体101内壁下沉后流到新砂储存罐4中储存，较轻的空气向筒体101的中央聚拢并形成旋风，旋风的尾巴附着在锥形本体108上，旋风在锥形本体108的作用下保持稳定，旋风的顶部从出风口105排出，实现砂子和空气的分离，进而防止空气进入新砂储存罐4中并形成气流，防止新砂储存罐4的新砂处于静置状态。

步骤二：打开二通阀i41，新砂储存罐4内的新砂在自重作用下进入新砂计量罐5内，新砂计量罐内5的称重传感器51对新砂进行称重，根据新砂的重量，固化剂称取装置6自动称取固化剂，新砂和固化剂配比完成后，自动关闭二通阀i41，同时打开二通阀ii52和固化剂称取装置6的开关，称重后的新砂和固化剂分别流至搅拌罐7中，关闭二通阀ii52，搅拌罐7中的搅拌桨71充分搅拌新砂和固化剂，使两者充分混合。

步骤三：新砂和固化剂完全混合后，打开二通阀iii71，加压装置8向搅拌罐7内施加压缩空气，将新砂与固化剂的混合物压入第二过滤装置9内，第二过滤装置9采用与步骤1相同的方法对流体进行气固分离，新砂及固化剂在自重作用下进入主机储砂罐9等待使用，空气和质量较轻的杂质在风力的作用下排到废料池14，实现进入主机储砂罐9的砂子无尘，保证了砂处理系统周围环境清洁。

步骤四：打开下料阀门12，主机储砂罐10内的砂子及固化剂在自重作用下流至主机漏斗12即可进行3d打印，同时主机储砂罐10内的称重传感器11实时检测其内部砂子及固化剂的重量，当砂子及固化剂的混合物计量不足时，重复步骤1～3，向主机储砂罐10内补充新砂。

综上所述，本发明涉及的3d打印机的单一砂处理系统实现3d打印时砂处理的自动化进砂、砂子与固化剂自动化配比及搅拌混合，整个砂处理过程无需人为操作，省时省力，且可使砂子与固化剂的配比更加准确，实现无尘打印，提高3d打印质量。

以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。