超声波振动筛的制作方法

本实用新型涉及粉末冶金设备技术领域，具体涉及一种超声波振动筛。

背景技术：

金属3d打印技术，是以金属粉末为原材料，通过高能激光束或电子束沿一定的预设路径进行扫描，将路径上的金属粉末快速熔化，冷却后即形成一定结构的工艺。在打印前，需要先将零件进行分层切片，每一个切片的形状即是激光扫描一个周期零件的成型形状，所有切片层扫描结束后，将零件缝隙间的粉末回收，即可获得立体零件结构。

在打印过程中，由于高能束的热效应，光斑扫描过的路径周围会有部分粉末颗粒被熔化，若干粉末颗粒粘结在一起形成尺寸较大的熔渣颗粒。熔渣颗粒尺寸一般较常规粉末颗粒尺寸偏大，如果不除去打印粉末中的熔渣颗粒，在粉末二次使用时，会由于熔渣颗粒的存在导致铺粉过程异常，甚至打印零件内部存在缺陷，影响零件的性能。因此，在粉末二次使用前，需要将打印过的粉末进行筛分除渣工作。

目前用于除渣的方式主要是筛分法，多采用手动筛分或者工业振动筛筛分。在筛分时，单次筛分重量一般在200-500g左右，每次筛分完后需要对筛网进行清理，因为粉末颗粒会堵塞筛网网孔，因此，这种筛分方式针对于小批量粉末筛分较为合适，大批量粉末筛分时，筛分效率极低，且筛分效果不佳。随着3d打印工艺不断进步，打印设备的可打印尺寸已从原有的250mm见方增长到700mm见方左右，单次打印用粉量从二三十公斤增长到几百公斤，甚至吨级粉末，而且，活性金属粉末如钛合金、铝合金、镁合金的打印工艺日益成熟，这类活性粉末在筛分过程中需要使用惰性气体进行保护，保证筛分过程中的安全性。

因此急需开发3d打印粉末的专用筛分设备。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种超声波振动筛，该振动筛采用偏心结构设计，气路结构与粉尘完全隔离，在节约收粉器占用空间的同时保证设备操作安全，以解决现有技术中筛分设备占地空间大、气路结构与粉末筛分区域混合安全性差的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种超声波振动筛。

该超声波振动筛包括振动筛和收粉装置；其中，所述振动筛出料端呈锥形结构，且所述振动筛的出料口偏离所述振动筛的中心轴线；所述收粉装置设置在所述振动筛下方；所述收粉装置包括第二收粉器和气路结构，且所述第二收粉器和所述气路结构相互独立设置，所述第二收粉器与所述振动筛出料口连接，所述气路结构用于使所述振动筛处于气体保护状态。

进一步的，所述振动筛出料口与所述振动筛中心轴线的夹角为30-45°。

进一步的，所述振动筛内设置有筛网，所述筛网的目数为200目。

进一步的，所述振动筛还包括振动筛上盖、泄爆阀、观察窗、振动筛进气口和振动筛排气口，所述泄爆阀、观察窗和振动筛排气口分别设置在所述振动筛上盖上，所述振动筛进气口设置在所述振动筛出料口处。

进一步的，所述气路结构包括气源、氧分析仪、粉尘过滤器、流量监测器、压力调节器、进气电磁阀和排气孔；其中，所述气源连接所述压力调节器，所述流量监测器连接所述压力调节器，所述进气电磁阀连接所述流量监测器，所述进气电磁阀通过输送管连接所述振动筛进气口；所述振动筛排气口通过输送管连接所述粉尘过滤器，所述粉尘过滤器连接所述氧分析仪，所述氧分析仪通过输送管连接所述排气孔。

进一步的，所述超声波振动筛还包括支撑柱、第一收粉器、第一防静电软管和第二防静电软管；所述支撑柱竖直设置在所述收粉装置上，所述支撑柱的上端设置有振动筛支架，所述第一收粉器倒置于所述振动筛支架上；所述第一防静电软管的一端通过第一蝶阀连接所述第一收粉器出料口，其另一端通过第二蝶阀连接所述振动筛进料口；所述第二防静电软管的一端通过第三蝶阀连接所述振动筛出料口，其另一端通过第四蝶阀连接所述第二收粉器出料口。

进一步的，所述超声波振动筛还包括振动电机和超声波发生器，所述振动电机和所述超声波发生器分别连接所述振动筛。

进一步的，所述超声波振动筛还包括设备控制柜，所述设备控制柜上设置有超声波控制器和氧分析仪显示器，所述超声波控制器连接所述超声波发生器，所述氧分析仪显示器连接所述氧分析仪；所述设备控制柜设置在所述支撑柱上，且所述设备控制柜的高度为1.3-1.5m。

进一步的，所述振动筛与所述收粉装置间夹持有弹性结构，所述弹性结构为高强度弹簧。

进一步的，所述超声波振动筛还包括移动升降车，所述移动升降车上设置有移动升降车支架，所述移动升降车支架用于升降所述第一收粉器。

根据3d打印用粉末的性能要求，3d打印用粉末要求粉末安息角＜45°，在倾斜角度为45°以上时，粉末无法顺利附着，会直接滑落；振动筛下锥段与水平方向的最大倾斜角为45°，下锥段45°倾斜角度的设计保证了下锥段部分不会存粉，且能够保证下锥段出料口与筛网的尺寸不会过大，筛机高度不会过高，节约占地空间。

本实用新型的有益效果：

(1)本设备中加入了惰性气体保护，并对系统内部氧含量进行在线监测，保证了筛分过程的安全性；

(2)振动筛采用偏心结构设计，节约了收粉器占用的空间；

(3)气路结构与粉尘完全隔离，起到了保护作用；

(4)电源连接超声波发生器，超声波发生器通过接线与超声波换能器连接，并将超声波能量转化为机械能，超声波发生器的控制端口设在控制柜内；

(5)电源连接压力转换器，压力转换器连接氧分析仪探头，连接信号线到控制柜内显示屏，显示在线氧含量情况；

(6)提高了筛分效率和筛分精度；

(7)在进行连续筛分时，无需重复对设备进行气体置换，直接将蝶阀关闭即可保证收粉器和设备内部的惰性气氛。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型中超声波振动筛的主视图；

图2为本实用新型中超声波振动筛的侧视图；

图3为本实用新型中超声波振动筛的后视图；

图4为本实用新型中超声波振动筛的振动筛的结构示意图；

图5为本实用新型中移动升降车的结构示意图；

图6为本实用新型中超声波振动筛的局部放大图。

图中：

1、振动筛；2、第一收粉器；3、第二收粉器；4、筛网；5、振动筛上盖；6、泄爆阀；7、观察窗；8、振动筛排气口；9、氧分析仪；10、粉尘过滤器；11、流量监测器；12、调压阀；13、进气电磁阀；14、排气孔；15、振动筛支架；16、第一防静电软管；17、第二防静电软管；18、振动电机；19、超声波发生器；20、支撑柱；21、设备控制柜；22、弹性结构；23、移动升降车；24、移动升降车支架；25、第一分度销；26、第二分度销；27、电源插头；28、压力表；29、第一蝶阀；30、第二蝶阀；31、第三蝶阀；32、第四蝶阀；33、防静电滚轮；34、振动筛扶手。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型公开了一种超声波振动筛，如图1-3和图6所示，该超声波振动筛包括振动筛1和收粉装置；其中，振动筛1出料端呈锥形结构，且振动筛1的出料口偏离振动筛1的中心轴线；收粉装置设置在振动筛1下方；收粉装置包括第二收粉器3和气路结构，且第二收粉器3和气路结构相互独立设置，第二收粉器3与振动筛1出料口连接，气路结构用于使振动筛1处于气体保护状态。

在上述实施例中，超声波振动筛主要包括振动筛1和收粉装置，其中振动筛1用于筛分待筛分粉末，收粉装置设置在振动筛1的下方，收粉装置内部具有相互独立的第二收粉器3和气路结构，可以理解为第二收粉器3和气路结构分别位于两个相互独立的区域，第二收粉器3与振动筛1的出料口连接，用于盛装筛分后的粉末；气路结构用于使振动筛1处于气体保护状态，即使得粉末始终处于气体保护状态；由于第二收粉器3和气路结构相互独立设置，因而将粉末和气路元件完全隔离，避免粉尘飘散到电气元件中，造成线路故障，保证了筛分过程中的设备安全；并且，振动筛1的下端部分呈锥形结构，而且振动筛1的出料口采用偏心结构设计，能够节约第二收粉器3对空间的占用，缩短设备的占用空间。

进一步地，振动筛1出料口与振动筛1中心轴线的夹角为30-45°。

作为一种实施方式，振动筛1出料口的偏心角度在30-45°范围内；优选地，振动筛1出料口与振动筛1中心轴线的夹角为45°，45°倾斜角度的设计保证了下锥段部分不会存粉，且能够保证出料口与筛网的尺寸不会过大，筛机高度不会过高，能够缩小设备的占用空间。

更进一步地，振动筛1内设置有筛网4，筛网4的目数为200目。通过设置目数为200目的筛网4能够除去大尺寸渣滓颗粒，实现待筛分粉末的有效筛分，筛分后的粉末即可满足3d打印要求。

在本实用新型的一个实施例中，振动筛1还包括振动筛上盖5、泄爆阀6、观察窗7、振动筛进气口和振动筛排气口8，泄爆阀6、观察窗7和振动筛排气口8分别设置在振动筛上盖5上，振动筛进气口设置在振动筛1出料口处。

结合图1和图4所示，振动筛1的振动筛上盖5上设置有泄爆阀6、观察窗7和振动筛排气口8，泄爆阀6的设置主要用于气体泄压，当系统内气体压力过大，超过设定值时，会通过泄爆阀6进行气体泄压，防止设备损坏；观察窗7的设置能够随时观察振动筛1的内部情况，以便于清理过多的杂质；振动筛进气口设置在振动筛1出料口处(未图示)，用于连接进气管道，振动筛排气口8用于连接排气管道，保护气体通过进气管道进入振动筛1内部，再经过排气管道进入粉尘过滤器10内进行过滤处理，从而保证振动筛1内部待筛分的粉末处于气体保护状态，提高了粉末筛分的精度。

在本实用新型的一个实施例中，气路结构包括气源、氧分析仪9、粉尘过滤器10、流量监测器11、压力调节器、进气电磁阀13和排气孔14；其中，气源连接连接压力调节器，流量监测器11连接压力调节器，进气电磁阀13连接流量监测器11，进气电磁阀13通过输送管连接振动筛进气口；振动筛排气口8通过输送管连接粉尘过滤器10，粉尘过滤器10连接氧分析仪9，氧分析仪9通过输送管连接排气孔14。

如图1-图3所示，压力调节器包括压力表28和调压阀12，气源通过输送管连接压力调节器，流量监测器11连接压力调节器，进气电磁阀13连接流量监测器11，并且进气电磁阀13通过输送管连接振动筛进气口，从而将保护气体输送至振动筛1内，随后保护气体经振动筛排气口8通过输送管输送至粉尘过滤器10内，经过粉尘过滤器10过滤后的气体进入氧分析仪9，氧分析仪9进行氧含量监测，随后气体经排气孔14排出设备。

在本实用新型的一个实施例中，超声波振动筛还包括支撑柱20、第一收粉器2、第一防静电软管16和第二防静电软管17；支撑柱20竖直设置在收粉装置上，支撑柱20的上端设置有振动筛支架15，第一收粉器2倒置于振动筛支架15上；第一防静电软管16的一端通过第一蝶阀29连接第一收粉器2出料口，其另一端通过第二蝶阀30连接振动筛1进料口；第二防静电软管17的一端通过第三蝶阀31连接振动筛1出料口，其另一端通过第四蝶阀32连接第二收粉器3出料口。

如图1-3所示，超声波振动筛还包括竖直设置在收粉装置上的支撑柱20，支撑柱20的上端设置有振动筛支架15，第一收粉器2用于盛装待筛分的粉末，并倒置于振动筛支架15上，第一防静电软管16用于连接第一收粉器2和振动筛1进料口，第二防静电软管17用于连接振动筛1出料口和第二收粉器3出料口，并且第一防静电软管16分别通过第一蝶阀29和第二蝶阀30与第一收粉器2出料口和振动筛1进料口相连，第二防静电软管17分别通过第三蝶阀31和第四蝶阀32与振动筛1出料口和第二收粉器3出料口相连。

在本实用新型的一个实施例中，超声波振动筛还包括振动电机18和超声波发生器19，振动电机18和超声波发生器19分别连接振动筛1。

如图1-2和图6所示，振动筛1连接有振动电机18和超声波发生器19，超声波发生器19设置在收粉装置内部，且其与第二收粉器3相互独立设置，超声波发生器19分别连接电源和超声波换能器，超声波换能器设置在振动筛1上(未图示)，且超声波发生器19的控制端口设置在设备控制柜21上，通过振动电机18和超声波发生器19的协同作用，能够有效的进行粉末的筛分处理，提高了粉末的筛分效率。

如图1所示，超声波振动筛还包括设备控制柜21，设备控制柜21上设置有超声波控制器和氧分析仪显示器，超声波控制器连接超声波发生器19，氧分析仪显示器连接氧分析仪9；设备控制柜21设置在支撑柱20上，且设备控制柜21的高度为1.3-1.5m。

在本实用新型的一个实施例中，超声波控制器以及氧分析仪显示器均安装在设备控制柜21上，设备控制柜21设置在支撑柱20上，且设备控制柜21的高度在1.3-1.5m范围内，便于操作人员操作。

在本实用新型的一个实施例中，振动筛1与收粉装置间夹持有弹性结构22，弹性结构22为高强度弹簧。

如图1和2所示，振动筛1与收粉装置间夹持有高强度弹簧，即振动筛1通过高强度弹簧与其下方的收粉装置连接，因而通过振动电机18的振动，带动振动筛1振动，从而实现振动筛分。

在本实用新型的一个实施例中，超声波振动筛还包括移动升降车23，移动升降车23上设置有移动升降车支架24，移动升降车支架24用于升降第一收粉器2。

如图5所示，移动升降车23用于转移第一收粉器2，具体地，移动升降车23上设置有移动升降支架24，移动升降支架24用于放置第一收粉器2，将第一收粉器2倒置在移动升降支架24上，然后将移动升降支架24升高至振动筛支架15的高度，再将第一收粉器2转移至振动筛支架15上。

如图1所示，超声波振动筛还包括防静电滚轮33，防静电混轮33安装在收粉装置的底部，防静电滚轮33的设置方便超声波振动筛的移动，简单实用。

如图2所示，超声波振动筛还包括振动筛扶手34，振动筛扶手34设置在收粉装置的侧面上。

本实用新型中超声波振动筛的操作过程如下：

(1)将待筛分打印后的含渣15-53μm粒径的tc4粉末装入第一收粉器2中，并关闭第一蝶阀29；

(2)使用移动升降车23将第一收粉器2倒置于移动升降支架24上，并采用第一分度销25固定；

(3)调整移动升降支架24的高度，将第一收粉器2提升至超振动筛支架15的高度，约1650mm，然后将第一收粉器2转移至振动筛支架15上，并采用第二分度销26固定；

(4)将第一防静电软管16的一端通过第一蝶阀29连接到第一收粉器2的出料口，并用卡箍卡住；

(5)然后打开第二蝶阀30、第三蝶阀31以及第四蝶阀32；

(6)通过电源插头27接通电源，氧分析仪9开始工作，首先对氧分析仪9进行预热，时间为10min；

(7)氧分析仪9预热结束后，氧分析仪9开始监测氧含量，由于初始氧含量较高，氧分析仪9输出电信号，进气电磁阀13开启，开始置换系统内空气，保护气体通过输送管经振动筛1进气口进入振动筛1内，然后经设置在振动筛上盖5上的振动筛排气口8)排出振动筛1，从振动筛1排出的气体进入粉尘过滤器10，经粉尘过滤器10内设置的滤芯过滤后的气体进入氧分析仪9，氧分析仪9再次进行氧含量的监测，随后气体经排气孔14排出设备外；

(8)随着保护气体不断补入，系统内氧含量降低，当氧含量降低至不大于100ppm时，氧分析仪9输出电信号，进气电磁阀13关闭，补气结束；

(9)依次打开超声波发生器19电源和振动电机18电源，然后打开第一蝶阀29，开始筛分过程，筛网目数为200目(75μm)；

(10)第一收粉器2中待筛分粉末筛分完成后，依次关闭超声波发生器19电源以及振动电机18电源，然后依次关闭第一蝶阀29、第二蝶阀30、第三蝶阀31和第四蝶阀32，再将第一收粉器2取下，并将第一收粉器2中重新装填待筛分粉末备用，收集使用第二收粉器3中已筛分好的粉末；然后将第一收粉器2和第二收粉器3重新安装在振动筛1上，依次打开超声波发生器19电源和振动电机18电源，继续筛分，直至同一批次待筛分粉末全部筛分完成；

(11)筛分过程中，系统内氧含量逐渐升高，当氧含量升高至5000ppm时，氧分析仪9输出电信号，报警灯报警，同时切断超声波发生器19电源以及振动电机18电源，进气电磁阀13自动打开，开始重新置换气体，直至氧含量符合操作安全设定值后再继续筛分；

(12)系统内气体压力过大超过设定值时，会通过泄爆阀6进行气体泄压，防止设备损坏；

(13)筛分结束后，关闭设备电源，取下第一收粉器2和第二收粉器3，然后打开振动筛上盖5，用吸尘器或者毛刷将筛网4上的渣滓取出，并清洁筛网4，然后用无尘布和酒精将振动筛1与粉末接触的各部件擦洗干净，将设备组装完毕。

本实用新型中超声波振动筛将气体保护、振动筛分、超声波筛分、氧含量监测等各个功能结合在一起，并将设备进行充分集成，节省了设备体积和操作空间。在筛分过程中，粉末始终处于惰性气体的保护环境中，并对内部氧含量进行实时在线监测，当氧含量低于设定值时，设备运转，筛分；随着筛分过程进行，氧含量升高，当氧含量超出安全指标时，设备停机，重新置换气体，待达到设定值时，重新启动振动电机和超声波发生器，进入筛分过程。该设备保证了在筛分过程中，筛分内始终处于安全区域，且对于大批次粉末，可以进行连续筛分而不需要清洗设备，提高了工作效率。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。