一种热塑性塑料粉末喷熔装置的操作方法与流程

本发明涉及材料加工领域，具体涉及一种热塑性塑料粉末喷熔装置，并涉及一种热塑性塑料粉末喷熔装置的操作方法。

背景技术：

塑料已经成为人们日常生活中最经常用到的一类材料，随着技术进步不断获得改进的塑料被广泛用于建筑部品、食品容器、生活用具、电器外壳、航天飞行器的制造等，而近年来，塑料更开始被用于功能性复合材料的制造等场合。在功能性复合材料加工制造中会使用到颗粒较小的塑料粉末，也正由于塑料粉末颗粒小，因此在实际使用中往往无法按照使用目的进行铺装。在复合材料的制备中塑料粉末会因为重力的原因沉积在复合材料原料混合物的底部，而导致材料分布不均匀进而可能影响材料的力学性能和表观质量。使塑料粉末按照需要铺装，并实现粉末颗粒的均匀分散、控制铺装完成后塑料铺装层的厚度，是当前需要解决的重要问题。

以现有技术的操作方法将塑料粉末喷射到物质表面虽然可以解决铺装均匀的问题，但当复合材料的原材料进一步混合也同样会导致粉末沉淀和堆积的问题，依然会造成铺装不均匀。利用燃烧气体形成的火焰将塑料粉末加热到熔融状态并喷射到工件表面，虽然可以一定程度上使塑料粉末得以实现按需铺装，但此时形成的涂层分散性不好，最终形成的片层背离了使用塑料粉末的初衷，且由于火焰的方向及温度不好控制，会出现塑料粉末燃烧产生异味或变色变性的缺陷，影响制品的质量。

因此现有技术中利用燃烧气体形成的火焰将塑料粉末加热到熔融状态并喷射到工件表面的方式并不能直接应用于复合材料的制造，现有技术中缺少一种使塑料粉末可以均匀分散同时可以避免塑料粉末因集中受热或火焰烧灼而出现的变色、变性、燃烧等缺陷的热塑性塑料粉末喷熔装置及其操作方法。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术中存在的一系列问题，进而提出一种热塑性塑料粉末喷熔装置及其操作方法，该热塑性塑料粉末喷熔装置具有高压粉末容器和喷枪，所述喷枪上设有进料装置，所述进料装置通过管道与所述高压粉末容器连接，所述喷抢上还设有喷头；所述高压粉末容器中装有热塑性塑料粉末，所述热塑性塑料粉末随气流被输送到所述进料装置，并经所述喷枪进入所述喷头；所述喷头包括粉末输送段、粉末熔融段和液滴喷出段，所述粉末输送段与所述粉末熔融段相连，所述粉末熔融段与液滴喷出段相连，所述粉末输送段具有气流通孔和气流喷嘴，所述粉末熔融段具有腔壁、加热器及由所述腔壁和加热器围合而成的熔融腔体；所述气流通孔通过气流喷嘴与所述粉末熔融段的熔融腔体相连；所述液滴喷出段具连接部和喷液头，所述熔融腔体的一端与所述连接部相连，所述连接部与所述喷液头连接。本发明的有益效果是：通过在喷枪上设置进料装置，且所述进料装置与高压粉末容器相连，保证了喷枪喷出塑料粉末是可控的，且由于在所述喷头上设置粉末输送段、粉末熔融段和液滴喷出段，使塑料粉末可以在粉末熔融段内熔融，并通过液滴喷出段喷出成均匀的液相塑料颗粒，当液相塑料颗粒抵达铺装面遇冷凝固时可以实现均匀分散，且避免了塑料粉末变色、变性、燃烧等缺陷。

进一步，所述管道一端连接所述进料装置，另一端与所述高压粉末容器底部连接；所述高压粉末容器上还设有智能控制面板，所述智能控制面板可控制高压粉末容器的气压和电流状况；所述智能控制面板与所述喷枪上的芯片电连接，所述芯片记录喷枪的工作状况信号并将所述工作状况信号传递给智能控制面板，所述智能控制面板根据所述喷枪的工作情况信号调整高压粉末容器的气压和电流。

进一步，所述气流通孔具有主气流道、扩流通道、卷吸喷口、附壁曲面和平流腔，所述卷吸喷口设于所述主气流道和所述扩流通道的交汇处，所述卷吸喷口与所述附壁曲面相邻，所述附壁曲面围合成所述平流腔，所述平流腔与所述气流喷嘴相连。

进一步，所述粉末输送段由进气部件和混气部件组成，所述进气部件和所述混气部件嵌套连接，且所述粉末输送段通过所述混气部件与所述粉末熔融段相连；所述进气部件上设有主气流道入口和扩流通道入口，所述混气部件和所述进气部件之间具有主气流腔及卷吸喷口，空气通过主气流道入口进入主气流腔并通过卷吸喷口喷出，气流喷出过程中扩流通道入口附近的空气被主气流腔中喷出的空气卷吸；所述混气部件上与所述卷吸喷口相邻处设有附壁曲面，空气及被卷吸的空气沿所述附壁曲面进入所述混气部件，并经所述附壁曲面围合成的平流腔向气流喷嘴方向运动。

进一步，所述腔壁通过加固件与加热器相连，所述腔壁外还包覆有防烫隔层。

进一步，所述气流喷嘴为平行气流喷嘴；所述空气为含有塑料粉末的混合空气。

进一步，所述气流喷嘴上设有平流引流板，所述平流引流板为多个，且各平流引流板相互平行。

进一步，所述加热器为燃气加热器、燃油加热器、激光加热器、红外加热器、电磁加热器及电阻加热器中一种或多种的组合。

进一步，所述加热器为可控温电阻加热丝，所述加热器加热的温度范围在150摄氏度到600摄氏度。

进一步，所述喷液头具有连管和喷液嘴，所述连管与所述连接部螺纹连接。

进一步，所述喷液嘴为圆锥形喷液嘴，所述圆锥形喷液嘴上设有调节阀，调节所述调节阀可以改变所述圆锥形喷液嘴的形状，进而改变所喷出的液面宽窄。

进一步，所述智能控制面板与所述喷枪上的芯片为有线电连接或无线电连接。

所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置的操作方法，包括以下步骤：

第一步，将高压粉末容器通过管道与喷枪的进料装置相连，所述喷枪与喷头的粉末输送段上的气流通孔相连；

第二步，扣动喷枪预热扳机，同时接通粉末熔融段的电源，为粉末熔融段的加热器进行预热，控制加热器的温度为150摄氏度到600摄氏度；

第三步，扣动喷枪喷射扳机，同时由喷枪上的芯片给高压粉末容器上的智能控制面板传递电信号，智能控制面板启动高压粉末容器，随高压粉末容器内气压升高，将空气与热塑性塑料粉末经管道推向进料装置，所述空气与粉末得以进入喷枪，最终进入喷头的气流通孔内；

第四步，空气与粉末经气流喷嘴喷向粉末熔融段，经加热器的作用在熔融腔体中化为塑料液滴；

第五步，操作所述喷枪，以喷枪的喷头对准待喷物体，使所述塑料液滴经喷头上的喷液头喷出，经热传递降温后在所喷物体上固化。

进一步，第一步中所述气流通孔具有主气流道和扩流通道，所述主气流道与高压粉末容器通过管道相连；第三步中启动高压粉末容器，将空气与粉末推向主气流道，并经吸卷喷口带动扩流通道中的空气与粉末经附壁曲面进入平流腔。

进一步，所述第四步中空气与粉末经流喷嘴喷向粉末熔融段之前，先经过多个平行设置的平流引流板的引流。

附图说明

图1是本发明的原理示意图；

图2是本发明中喷头的结构示意图；

图3是本发明中喷头的局部剖视图；

图4是本发明中喷头的剖面示意图；

图5是本发明中喷头局部原理示意图；

图6是本发明中喷头另一角度的解剖示意图；

图7是本发明中喷头加装防烫隔层的示意图；

图8是本发明中喷头的结构分解图。

图中各部分含义如下：1智能控制面板；2高压粉末容器；3进料装置；4管道；5喷枪；51芯片；6喷头；61粉末输送段；611气流通孔；612气流喷嘴；6121平流引流板；613主气流道；6131主气流道入口；6132主气流腔；614扩流通道；6141扩流通道入口；615卷吸喷口；616附壁曲面；617平流腔；618进气部件；619混气部件；62粉末熔融段；621腔壁；622加热器；623熔融腔体；624加固件；625防烫隔层；63液滴喷出段；631连接部；632喷液头；6321连管；6322喷液嘴。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

具体实施方式1：结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，具有高压粉末容器2和喷枪5，其特征在于：所述喷枪5上设有进料装置3，所述进料装置3通过管道4与所述高压粉末容器2连接，所述喷抢上还设有喷头6；所述高压粉末容器2中装有热塑性塑料粉末，所述热塑性塑料粉末随气流被输送到所述进料装置3，并经所述喷枪5进入所述喷头6；所述喷头6包括粉末输送段61、粉末熔融段62和液滴喷出段63，所述粉末输送段61与所述粉末熔融段62相连，所述粉末熔融段62与液滴喷出段63相连，所述粉末输送段61具有气流通孔611和气流喷嘴612，所述粉末熔融段62具有腔壁621、加热器622及由所述腔壁621和加热器622围合而成的熔融腔体623；所述气流通孔611通过气流喷嘴612与所述粉末熔融段62的熔融腔体623相连；所述液滴喷出段63具连接部631和喷液头632，所述熔融腔体623的一端与所述连接部631相连，所述连接部631与所述喷液头632连接。

本实施方式的技术效果是：通过在喷枪上设置进料装置，且所述进料装置与高压粉末容器相连，保证了喷枪喷出塑料粉末是可控的，且由于在所述喷头上设置粉末输送段、粉末熔融段和液滴喷出段，使塑料粉末可以在粉末熔融段内熔融，并通过液滴喷出段喷出成均匀的液相塑料颗粒，当液相塑料颗粒抵达铺装面遇冷凝固时可以实现均匀分散，且避免了塑料粉末变色、变性、燃烧等缺陷。

具体实施方式2：结合图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，所述管道4一端连接所述进料装置3，另一端与所述高压粉末容器2底部连接；所述高压粉末容器2上还设有智能控制面板1，所述智能控制面板1可控制高压粉末容器2的气压和电流状况；所述智能控制面板1与所述喷枪5上的芯片51电连接，所述芯片51记录喷枪5的工作状况信号并将所述工作状况信号传递给智能控制面板1，所述智能控制面板1根据所述喷枪5的工作情况信号调整高压粉末容器2的气压和电流

本实施方式的技术效果是：管道与高压粉末容器底部连接，可以使高压粉末容器内灌装的热塑性塑料粉末无需过满，且由于在高压粉末容器上设置了智能控制面板，使高压粉末容器的电流和气压可以得到合理的控制，当喷枪开启和关闭时高压粉末容器上的智能控制面板均会接到来自喷枪上芯片传来的电信号，进而决定高压粉末容器的电流和气压，保证热塑性塑料粉末与空气的合理输送。

具体实施方式3：结合图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，所述气流通孔611具有主气流道613、扩流通道614、卷吸喷口615、附壁曲面616和平流腔617，所述卷吸喷口615设于所述主气流道613和所述扩流通道614的交汇处，所述卷吸喷口615与所述附壁曲面616相邻，所述附壁曲面616围合成所述平流腔617，所述平流腔617与所述气流喷嘴612相连；其他与具体实施方式1或2相同。

本实施方式的技术效果是：通过在粉末输送段设置主气流道613、扩流通道614、卷吸喷口615、附壁曲面616和平流腔617，使得主气流道613通气时扩流通道614周围的空气会因为卷吸喷口615对空气的卷吸使空气的流速因此得以扩大，被卷吸的空气和塑料粉末会沿附壁曲面616发生运动，且由于空气带动塑料粉末进入平流腔，使得在本实施方式中不仅塑料粉末输送效率提高，更使空气可以发生平流输出，进而控制塑料粉末的传输方向，使塑料粉末不会在粉末熔融段2中聚集，也避免了塑料粉末在腔壁以及加热器上的粘连。

具体实施方式4：结合图4、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，所述粉末输送段61由进气部件618和混气部件619组成，所述进气部件618和所述混气部件619嵌套连接，且所述粉末输送段61通过所述混气部件619与所述粉末熔融段62相连；所述进气部件618上设有主气流道入口6131和扩流通道入口6141，所述混气部件619和所述进气部件618之间具有主气流腔6132及卷吸喷口615，空气通过主气流道入口6131进入主气流腔6132并通过卷吸喷口615喷出，气流喷出过程中扩流通道入口6141附近的空气被主气流腔中喷出的空气卷吸；所述混气部件619上与所述卷吸喷口615相邻处设有附壁曲面616，空气及被卷吸的空气沿所述附壁曲面616进入所述混气部件619，并经所述附壁曲面616围合成的平流腔617向气流喷嘴612方向运动；其他与具体实施方式1-3中任一项相同。

本实施方式的技术效果是：通过在粉末输送段设置进气部件618和混气部件619，并在进气部件618上设置主气流道入口6131和扩流通道入口6141，使热塑性塑料粉末喷熔装置能更好的与外接设备连接，并由于主气流腔6132的设置，使粉末传送段的传送能力更强；空气通过主气流道入口6131进入主气流腔6132并通过卷吸喷口615喷出，气流喷出过程中扩流通道入口6141附近的空气被主气流腔中喷出的空气卷吸，所述混气部件619上与所述卷吸喷口615相邻处设有附壁曲面616，空气及被卷吸的空气沿所述附壁曲面616进入所述混气部件619，并经所述附壁曲面616围合成的平流腔617向气流喷嘴612方向运动，使空气可以发生平流输出，进而控制塑料粉末的传输方向，使塑料粉末不会在粉末熔融段62中聚集，加速的空气气流起到了为设备进行自洁的作用，避免了塑料粉末在腔壁以及加热器上的粘连。

具体实施方式5：结合图4和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，所述腔壁621通过加固件624与加热器622相连，所述腔壁621外还包覆有防烫隔层625；其他与具体实施方式1-4中任一项相同。

本实施方式的技术效果是：使加热器得到固定；在腔壁外设置防烫隔层可以防止使用过程中烫伤使用者。

具体实施方式6：结合图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，所述气流喷嘴612为平行气流喷嘴；所述空气为含有塑料粉末的混合空气；其他与具体实施方式1-5中任一项相同。

本实施方式的技术效果是：由于设置了平行气流喷嘴进一步防止了塑料粉末与粉末熔融段腔壁、加热器等有关装置进行碰撞接触，防止塑料粘在熔融腔体上；空气为含有塑料粉末的混合空气，可以使塑料粉末在空气中均匀分散，也可以使塑料粉末更容易在粉末熔融段更迅速的发生熔融，避免了塑料粉末在熔融过程中发生粘连，也避免了塑料粉末与粉末熔融段腔壁、加热器等有关装置的粘连。

具体实施方式7：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，所述气流喷嘴612上设有平流引流板6121，所述平流引流板6121为多个，且各平流引流板6121相互平行；其他与具体实施方式1-6中任一项相同。

本实施方式的技术效果是： 由于设置了多个相互平行的平流引流板，进一步防止了塑料粉末与粉末熔融段腔壁、加热器等有关装置进行碰撞接触，防止塑料粘在熔融腔体上。

具体实施方式8：结合图3、图4、图5、图6和图8说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，所述加热器622为燃气加热器、燃油加热器、激光加热器、红外加热器、电磁加热器及电阻加热器中一种或多种的组合；其他与具体实施方式1-7中任一项相同。

本实施方式的技术效果是：由于采用了具有较高效能的加热器，使塑料粉末在粉末熔融段的熔融腔体内可以被迅速有效的加热至熔融状态。

具体实施方式9：结合图3、图4、图6和图8说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，所述加热器622为可控温电阻加热丝，所述加热器622加热的温度范围在150摄氏度到600设施度；其他与具体实施方式1-8中任一项相同。

本实施方式的技术效果是：由于采用电阻加热丝进行加热，使加热操作更加方便，使加热范围和加热时间更加灵活可控；所述电阻加热丝可以控制温度范围在150摄氏度到600设施度，可以方便不同类型的塑料熔化。

具体实施方式10：结合图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，在所述喷液头632具有连管6321和喷液嘴6322，所述连管6321与所述连接部631螺纹连接；其他与具体实施方式1-9中任一项相同。

本实施方式的技术效果是：由于所述连管6321与所述连接部631螺纹连接，使所述喷液头可以根据需要灵活更换，当喷熔的塑料种类或者喷熔的对象发生变化时可以根据需要更好喷嘴而无需更换整个热塑性塑料粉末喷熔装置。

具体实施方式11：结合图6和图8说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，所述喷液嘴6322为圆锥形喷液嘴，所述圆锥形喷液嘴上设有调节阀，调节所述调节阀可以改变所述圆锥形喷液嘴的形状，进而改变所喷出的液面宽窄；其他与具体实施方式1-10中任一项相同。

本实施方式的技术效果是：由于在所述圆锥形喷液嘴上设有调节阀，使所喷出的液面宽窄可以发生变化，使经热塑性塑料粉末喷熔装置喷出的塑料颗粒可以与复合材料的原料混合更均匀，或可根据需要调节液面宽窄进而保证工作效率提高。

具体实施方式12：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种热塑性塑料粉末喷熔装置，所述智能控制面板1与所述喷枪5上的芯片51为有线电连接或无线电连接；其他与具体实施方式1-11中任一项相同。

本实施方式的技术效果是：采用有线电连接可以使信号更稳定而不易受外界干扰，而采用无线电连接则更为方便使用，使施工现场更整洁，有利于减少安全事故。

具体实施方式13：一种热塑性塑料粉末喷熔装置的操作方法包括以下步骤：

第一步，将高压粉末容器通过管道与喷枪的进料装置相连，所述喷枪与喷头的粉末输送段上的气流通孔相连；

第二步，扣动喷枪预热扳机，同时接通粉末熔融段的电源，为粉末熔融段的加热器进行预热，控制加热器的温度为150摄氏度到600摄氏度；

第三步，扣动喷枪喷射扳机，同时由喷枪上的芯片给高压粉末容器上的智能控制面板传递电信号，智能控制面板启动高压粉末容器，随高压粉末容器内气压升高，将空气与热塑性塑料粉末经管道推向进料装置，所述空气与粉末得以进入喷枪，最终进入喷头的气流通孔内；

第四步，空气与粉末经气流喷嘴喷向粉末熔融段，经加热器的作用在熔融腔体中化为塑料液滴；

第五步，操作所述喷枪，以喷枪的喷头对准待喷物体，使所述塑料液滴经喷头上的喷液头喷出，经热传递降温后在所喷物体上固化；其他与具体实施方式1-12中任一项相同。

本实施方式的技术效果是：通过采用所述操作方法使所述进料装置与高压粉末容器相连，保证了喷枪喷出塑料粉末是可控的；由于在所述喷头上设置粉末输送段、粉末熔融段和液滴喷出段，使第四步中塑料粉末可以在粉末熔融段内熔融，并在第五步中通过液滴喷出段喷出成均匀的液相塑料颗粒，当液相塑料颗粒抵达铺装面遇冷凝固时可以实现均匀分散，且避免了塑料粉末变色、变性、燃烧等缺陷

具体实施方式14：第一步中所述气流通孔具有主气流道和扩流通道，所述主气流道与高压粉末容器通过管道相连；第三步中启动高压粉末容器，将空气与粉末推向主气流道，并经吸卷喷口带动扩流通道中的空气与粉末经附壁曲面进入平流腔；其他与具体实施方式13相同。

本实施方式的技术效果是：第三步中由于在喷头部分设置了吸卷喷口和附壁曲面，使扩流通道中的空气会被吸卷进入平流腔，实现了气流的扩大，并使气流保持平行，提高了喷熔操作的效率改善了喷熔操作的质量。

具体实施方式15：第一步中所述喷头包括粉末输送段、粉末熔融段和液滴喷出段，所述粉末输送段与所述粉末熔融段相连，所述粉末熔融段与液滴喷出段相连，所述粉末输送段具有气流通孔和气流喷嘴，所述粉末熔融段具有腔壁、加热器及由所述腔壁和加热器围合而成的熔融腔体；所述气流通孔通过气流喷嘴与所述粉末熔融段的熔融腔体相连；所述液滴喷出段具连接部和喷液头，所述熔融腔体的一端与所述连接部相连，所述连接部与所述喷液头连接；其他与具体实施方式13或14相同。