一种太空微重力环境下非金属件加工成丝的装置及方法_2

文档序号:9656932阅读:来源:国知局
置设置在废弃件粉碎后,而非粉碎前,这是因为粉碎后颗粒表面积增加,清洁消毒更加充分。
[0043]清洁消毒后的颗粒通过送料丝杠进入到加热熔化装置中,颗粒熔化为液态形式,在送料丝杠源源不断送进新料的推进力作用下,液态材料经抽丝嘴形成丝材。
[0044]实际使用中,可以根据使用需求,通过更换抽丝嘴的直径可以改变丝材直径,使成型丝材的直径在0.5?5mm之间,从而满足增材制造对不同直径材料、不同用途的需求。
[0045]在太空中的微重力环境下,粉碎后的颗粒不会由于重力作用而直接运动到送料口,本实施例中,采用丝杠传动的方式,利用丝杠运动的机械力把粉碎颗粒传递到加热熔化装置中,有效的避免了失重颗粒悬浮在空中的情况。
[0046]从抽丝嘴成型的丝材,经过冷却,避免丝材在传送过程中由于处于高温状态材质较软而造成的变形,影响丝材圆周度。
[0047]丝材进入到卷丝机后,在卷丝机的转动下,带动丝材做轴向运动,从而使得丝材缠绕在丝盘上,完成卷丝过程,这同时标志着太空废弃非金属件加工制成丝材过程的完成。
[0048]上述结构的装置可针对多种非金属材料循环利用,适用于普通的塑料材料,如ABS、PLA等,也适用于材料组分均匀分布的碳纤维复合材料等复合材料,实现了同一循环利用系统多种用途的目的。
[0049]该装置采用一体化集成式设计,完成了太空微重力环境下,废弃非金属件循环回收利用再次制成丝材的全过程,实现了将废弃非金属件重新回收加工,再次制成丝材的过程,由于制成的丝材可以直接用于增材制造等制造过程,因此与现有的增材制造技术,形成了材料到成型件再到原材料的循环闭环系统,充分实现了太空微重力环境下材料的多次利用,提高材料循环利用率,极大的减轻飞船发射和货船上行的资源重量,最大程度的节约了空间站的存储空间,与太空智能制造技术形成生态闭环系统,对打造“绿色空间站”具有重要的意义。
[0050]本发明实施例中,粉碎机2内按照物料的输送方向,可以依次设置有粗粉碎轮3和细粉碎轮4。
[0051]上述结构中,通过使用粗粉碎轮和细粉碎轮,实现了两次分级粉碎,首先废弃件通过粗粉碎轮进行粗粉碎,粉碎为粗颗粒,然后粗颗粒再进入细粉碎轮,通过细粉碎轮粉碎成颗粒度符合要求的尺寸均匀的颗粒。经过两次粉碎,保证了粉碎后形成的颗粒尺寸精度,粉碎后的颗粒直径在0.5?5mm之间。
[0052]在实际使用过程中,可以根据不同材料和丝径要求,通过变化粉碎机的粉碎轮直径和粉碎轮间隙得到改变的颗粒直径。
[0053]本实施例中,两个相邻的粗粉碎轮2的间距可以为5_30mm。
[0054]采用上述直径和间距的粗粉碎轮,可以满足大多数非金属废弃件的粉碎加工以及成丝加工的要求。
[0055]本实施例中,两个相邻的细粉碎轮3的间距可以为l-10mm。
[0056]采用上述直径和间距的粗粉碎轮,可以满足大多数非金属废弃件的粉碎加工以及成丝加工的要求。
[0057]本实施例中,粉碎机2的上端可以设置有粉碎机盖1。
[0058]本实施例中,通过在粉碎机的上端设置粉碎机盖,可以在接通装置中各部件的电源,使其进入正常工作状态后,把可循环利用的废弃非金属件放入粉碎机的入口后,立刻盖上粉碎机盖,从而防止微重力环境下,粉碎后的颗粒悬浮在空中对飞船环境造成污染。
[0059]本实施例中,清洁消毒装置5可以为紫外线消毒装置。
[0060]采用紫外线消毒装置可以更加适应太空微重力环境,而且可以直接利用太空飞行器中现有的紫外线资源,从而可以简化设备的制造过程,降低制造成本。
[0061]本实施例中,送料丝杠包括第一横向送料丝杠7、纵向送料丝杠8和第二横向送料丝杠9,第一横向送料丝杠7与清洁消毒装置5连接,第二横向送料丝杠9与加热熔化装置10连接,第一横向送料丝杠7和第二横向送料丝杠9通过纵向送料丝杠8连接。
[0062]上述结构的送料丝杠,充分的考虑了在太空微重力环境的影响下,粉碎的颗粒不能顺畅的从上一工序进入下一工序的问题,通过设置第一横向送料丝杠、纵向送料丝杠和第二横向送料丝杠,并将第一横向送料丝杠与清洁消毒装置连接,第二横向送料丝杠与加热熔化装置连接,第一横向送料丝杠和第二横向送料丝杠通过纵向送料丝杠连接,将位于上方的粉碎机中得到的颗粒经过清洁消毒后,顺利的输送到位于下方的加热熔化装置中,进而拉丝后由同样位于下方的卷丝机完成卷丝,有效的避免了太空微重力环境下失重颗粒悬浮在空中的情况。
[0063]本实施例中,抽丝嘴11和卷丝机14之间设置有推拉送丝装置13。
[0064]在抽丝嘴形成丝材后,本实施例中,为了在将丝材输送至卷丝机的过程中,产生拉断现象,使用推拉送丝装置,有效的提高了送丝效率。
[0065]本实施例中,推拉送丝装置13中的送丝轮可以采用的制备材料:表面硬度在所述非金属件材料室温下硬度的50% -200%之间。
[0066]采用上树表面硬度材质的送丝轮,可以防止在颗粒成丝初期,送丝轮的挤压影响丝材的圆周度,进而影响丝材的质量。
[0067]本实施例中,冷却装置可以为冷却风扇12。
[0068]使用冷却风扇作为冷却装置,不仅适应太空微重力环境,使冷却过程容易实现,而且可以直接利用太空飞行器中现有的冷却风扇资源,简化设备的制造过程,降低制造成本。
[0069]实施例二
[0070]如图2所示,本发明实施例提供了一种太空微重力环境下非金属件加工成丝的方法,包括如下步骤:
[0071]S1,将非金属废弃件放入粉碎机中,经过粗粉碎轮进行第一次粉碎后,得到的颗粒再经细粉碎轮进行第二次粉碎,形成尺寸均匀的颗粒;
[0072]S2,将S1中粉碎后的颗粒送入清洁消毒装置中,对颗粒进行清洁和消毒,得到清洁消毒后的颗粒;
[0073]S3,将S2中清洁消毒后的颗粒通过送料丝杠送入加热熔化装置中,经过加热熔化装置加热形成液态物料,液态物料经过抽丝嘴形成丝材;
[0074]S4,将S3中的形成的丝材冷却后,通过推拉送丝装置送入卷丝机中,在卷丝机的转动下,带动丝材做轴向运动,使得丝材缠绕在丝盘上,完成卷丝过程。
[0075]上述方法中各工序的作用和有益效果,在实施例一中进行了详细的阐述,在此不再赘述。
[0076]本发明实施例中,S1中,所述尺寸均匀的颗粒的直径在0.5?5mm之间。
[0077]在实际使用过程中,可以根据不同材料和丝径要求,通过变化粉碎机的粉碎轮直径和粉碎轮间隙得到改变的颗粒直径。
[0078]本发明实施例中,S2中,所述对颗粒进行清洁和消毒,具体可以为,在紫外线环境下对颗粒进行清洁和消毒。
[0079]采用紫外线对颗粒进行清洁和消毒,可以更加适应太空微重力环境,方法简单,容易实现,而且可以直接利用太空飞行器中现有的紫外线资源,实现充分的清洁和消毒。
[0080]本实施例中,S4中,所述将S3中的形成的丝材冷却,具体为,将S3中的形成的丝材使用冷却风扇进行冷却。
[0081]冷却方式根据不同材料可采取不同的冷却方式,使用冷却风扇进行冷却,即在抽丝嘴处添加冷却风扇,加快丝材的冷却速率。
[0082]另外,使用冷却
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