一种棒材气浮支撑和密封结构的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，涉及制粉设备，尤其是一种棒材气浮支撑和密封结构。

背景技术：

现有技术中，金属粉末的制取方法有机械法、化学法、气体雾化法、离心雾化法、金属热还原法、电解法等。离心雾化法中采用旋转电极法生产的金属粉末为球形，结构致密，粒度分布窄，应用于3d打印的零部件相对密度高、机械性能好，是目前3d打印用金属粉末的主要制取方法。

旋转电极法制取金属粉末的加工工艺为将金属棒材置于充满惰性气体的雾化腔中，如氩气、氦气等，对其通过电子束、电弧等进行熔炼，同时金属棒材高速旋转，利用离心力使熔融的金属雾化，冷凝后可得到高纯度的球形金属粉。

为了得到高纯度的金属粉末，防止金属棒材在高温熔融时受到污染，在对雾化腔充惰性气体前需将雾化腔中的空气抽真空，达到要求后再冲入惰性气体。一方面由于制取金属粉末时金属棒材伸入雾化腔高速旋转，金属棒材和雾化腔之间需有间隙，而在抽真空过程中需将此处密封，以保证雾化腔中能达到一定的真空度。

另一方面由于金属棒材不断消耗雾化成粉末，金属棒材在高速旋转的同时需轴向进给。而加工时金属棒材悬伸较长，熔融雾化时圆周不均匀，引起转动部件不平衡，导致设备振动大。转速难以提高，从而影响金属粉末的品质和生产效率。

关于密封结构，现有技术采用的是轴向端面密封，抽真空时靠螺纹轴向压紧密封，充完惰性气体制粉时松开。这种轴向端面密封的缺点有以下两点：

1)对棒料驱动装置有轴向力，且力的大小不易掌握，容易对驱动装置的轴承造成损坏。

2)由于采用螺纹方式，需旋转一周以上，操作复杂，不易于实现自动化控制。

关于支撑结构，现有技术一般是加一个辅助支撑，滚动轴承或衬套，与金属棒材间留有间隙，间隙大小难以确定，间隙过大则起不到支撑作用，由于棒材端部一直处于熔融状态，温度很高，间隙过小金属棒材和辅助支撑容易粘结。由于间隙的存在，棒材在进给过程中容易将控制带入雾化腔，使金属粉末受到污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种棒材气浮支撑和密封结构，其采用气浮式支撑和径向密封结构，操作简单，易于实现自动控制，且对驱动装置无作用力。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种棒材气浮支撑和密封结构，包括固定在雾化腔侧壁上的圆筒状基座，安装在基座内径且能够沿轴向移动的内套，用于拨动内套移动的拨杆，限制内套移动位置的限位板；所述内套中插设有棒材连接套，所述棒材连接套和内套之间有间隙；所述基座的侧壁内轴向开设有压缩气体通道，所述基座上开设有多道相互平行的环槽，每道环槽底部沿圆周分布多个微孔，所述微孔的出气口喷向棒材连接套外周壁形成气浮支撑。

进一步，在所述内套的外周壁上，于内套与基座之间设有内套外密封圈；所述内套的外周壁上于安装内套外密封圈的位置开设有用以固定内套外密封圈的凹槽。

进一步，上述内套的两端部外周壁上各设有一内套外密封圈。

进一步，上述限位板设置在内套的右端，限位板上开设有供拨杆轴向滑动的滑槽。

进一步，上述基座一端安装于棒材驱动装置上且与棒材同轴，基座的另一端和雾化腔连接。

进一步，上述棒材连接套为台阶结构，能够将内套的轴向移动转换为径向密封。

进一步，上述内套的外径设有保证内套在滑动中始终处于密封状态的内套外橡胶密封圈。

进一步，上述内套和棒材连接套为间隙配合，内套和棒材连接套之间的间隙大于内套与基座之间的间隙。

进一步，上述内套的右侧设有与棒材连接套实现密封的内套内密封圈。

本发明具有以下有益效果：

本发明的棒材气浮支撑和密封结构，采用气浮支撑式结构，并结合径向密封的方式，其操作简单，易于实现自动控制，该方式对驱动装置无作用力，不会对驱动装置做成损坏。

附图说明

图1为本发明在雾化腔抽取真空时的状态示意图；

图2为本发明在制取金属粉末时的状态示意图；

图3为本发明与金属棒材5.1的剖视图。

图中：1-雾化腔；2-内套外密封圈；3-内套；4-基座；5-棒材连接套；6-内套内密封圈；7-拨杆；8-限位板；9-棒材驱动装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1至图3：本发明的棒材气浮支撑和密封结构，包括固定在雾化腔1侧壁上的圆筒状基座4，安装在基座4内径且能够沿轴向移动的内套3，用于拨动内套3移动的拨杆7，限制内套3移动位置的限位板8；所述内套3中插设有棒材连接套5，所述棒材连接套5和内套3之间有间隙；所述基座4的侧壁内轴向开设有压缩气体通道10，所述基座4上开设有多道相互平行的环槽，每道环槽底部沿圆周分布多个微孔11，所述微孔11的出气口喷向棒材连接套5外周壁形成气浮支撑。在内套3的外周壁上，于内套3与基座4之间设有内套外密封圈2；所述内套3的外周壁上于安装内套外密封圈2的位置开设有用以固定内套外密封圈2的凹槽。

在本发明的最佳实施例中，内套3的两端部外周壁上各设有一内套外密封圈2。限位板8设置在内套3的右端，限位板8上开设有供拨杆7轴向滑动的滑槽。基座4一端安装于棒材驱动装置9上且与棒材同轴，基座4的另一端和雾化腔1连接。棒材连接套5为台阶结构，能够将内套3的轴向移动转换为径向密封。内套3的外径设有保证内套3在滑动中始终处于密封状态的内套外橡胶密封圈2。内套3和棒材连接套5为间隙配合，内套3和棒材连接套5之间的间隙大于内套5与基座4之间的间隙。内套3的右侧设有与棒材连接套5实现密封的内套内密封圈6。

本发明的工作过程如下：

如图1，在雾化腔1抽取真空时，拨杆7带动内套3向右滑动，内套3上的内套内密封圈6与棒材连接套5的台阶外径接触，实现密封；而内套3上的内套外密封圈2与基座4的内径接触密封。从而隔绝了外界空气进入雾化腔，保证雾化腔内可以达到一定的真空度。

当雾化腔内真空度达到要求后，开始向雾化腔内充入惰性气体，让雾化腔内惰性气体压力达到要求后(微正压)，设备准备工作。结合图2，拨杆7带动内套3向左滑动，内套3上的内套内密封圈6与棒材连接套5的台阶外径脱开，内套3和棒材连接套5外圈不接触，

给压缩气体通道10接入压缩气源，压缩气体由压缩气体通道10进入基座4，通过气孔进入内套3，内套3上有多道环槽，每个环槽底部沿圆周分布多个微孔11，压缩气体最终由微孔11喷出，使得压缩空气充满内套3和棒材连接套5之间的空隙。由于压缩空气压力高，当金属棒材5.1偏向一侧时，此处的压力增大，对棒材连接套5的作用力增大，而相反侧的压力减小，作用力也减小，从而使金属棒材5.1回归中心位置，提高转动部件的稳定性和转速。由于压缩气体和雾化腔1中的气体相同，而压力高于雾化腔1和大气压，压缩气体会持续不断的进入左侧的雾化腔1，从而阻隔外界的空气进入雾化腔1，防止雾化腔1内混入大气造成金属粉末污染，杂质增加。并且此时雾化腔内为微正压，棒材驱动装置可带动棒材连接套5再带动安装于棒材连接套5上的棒材高速旋转，加工制备金属粉末。

综上所述，本发明通过新的棒材密封结构，通过轴向移动实现了径向密封，此密封方式切换简单，可用气缸实现自动控制，且对棒材驱动装置无轴向力，有效保护了棒材驱动装置。