一种适用于大幅面金属打印设备的风场结构

技术领域

本发明属于选区熔化设备技术领域，特别是涉及一种适用于大幅面金属打印设备的风场结构。

背景技术

随着增材制造设备技术的发展，打印零件成型尺寸越来越大，成型幅面越来越大。对于大幅面3D金属打印设备，传统的打印设备由于打印幅面较大导致风场作用受限，例如，风场吹风速度过快会导致吹粉的问题，吹风速度过慢会导致无法带走打印过程中出现的烧结残渣存在的矛盾点的问题，以及幅面过大会导致风向受重力影响，使整体路径呈抛物线的问题等。因此，亟需从结构上对此类风场进行全新的设计。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于大幅面金属打印设备的风场结构，该风场结构可解决打印设备幅面过大导致的风场作用受限问题。

本发明是这样实现的，一种适用于大幅面金属打印设备的风场结构，包括上风刀模块、吹风模块、均风模块和吸风模块，所述上风刀模块和吹风模块安装在成型室腔体的一侧，所述吸风模块安装在成型室腔体的另一侧，所述上风刀模块位于成型室腔体的上方，所述吹风模块和吸风模块均位于成型室腔体的底部；所述均风模块安装在成型室腔体内侧，且与吹风模块连接；所述吹风模块分为上吹风模块和下吹风模块，所述上吹风模块与下吹风模块的风量比例可调，使风向在成形室腔体内的俯仰角可改变，抑制风向受重力影响发生的下坠。

在上述技术方案中，优选的，所述上吹风模块和下吹风模块在位于成型室腔体外侧部分的风道均为回转风道，在与成型室腔体连接处为水平风道，使上吹风模块和下吹风模块的风道内形成静压腔体。

在上述技术方案中，优选的，所述上风刀模块为类风刀结构，上风刀模块的出风口正对吸风模块的吸风口。

在上述技术方案中，优选的，所述上风刀模块在位于成型室腔体内侧的出口处的横截面沿流体流动方向先逐渐减小，再保持一段不变，使上风刀模块吹出的流体流速均匀。

在上述技术方案中，优选的，所述均风模块包括均风壳体、均风栅格和蜂窝板，所述均风栅格和蜂窝板均嵌入均风壳体内，所述蜂窝板位于均风栅格的内侧，使流体先经过蜂窝板再经过均风栅格。

在上述技术方案中，优选的，所述吸风模块包括内收风口和外收风口，所述内收风口为喇叭口结构，沿流体流动方向逐渐减少，所述内收风口位于成型室腔体内侧，所述外收风口位于成型室腔体外侧。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述内收风口在其收口最小处带有蜂窝结构。

在上述技术方案中，优选的，所述上风刀模块、吹风模块、均风模块、吸风模块与成型室腔体之间的安装面分别设置有密封结构，使气体流向不受影响。

在上述技术方案中，优选的，所述上风刀模块、吹风模块以及吸风模块的上游(或源头)均连接除尘设备。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的风场结构主体设计主要利用伯努利原理，将位于成型室腔体底部的吹风模块分为两部分，根据伯努利原理以此实现风向在成形室腔体内的俯仰角度的改变，通过调整其中上吹风模块的流体流速，减小压强，使下吹风模块的流体风向受压强影响发生上扬，抑制风向受重力影响发生的下坠；位于成型室腔体上方的上风刀模块设计为类风刀结构，减小出风截面积，同时上风刀模块的出风口正对吸风方向，极大地提高了风量，进行补气流，截断向上的气流，抑制烟尘，有效的保护了场镜镜片不被污染，同时补充吸风模块的吸力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的适用于大幅面金属打印设备的风场结构的立体图；

图2是本发明实施例提供的适用于大幅面金属打印设备的风场结构的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的吹风模块的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的上风刀模块的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的均风模块的蜂窝板的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的均风模块的均风栅格的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的吸风模块的结构示意图。

图中：10、上风刀模块；20、吹风模块；201、上吹风模块；202、下吹风模块；30、均风模块；301、均风壳体；302、均风栅格；303、蜂窝板；40、吸风模块；401、内收风口；402、外收风口；50、成型室腔体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而这些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明中明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1～图7，本实施例提供一种适用于大幅面金属打印设备的风场结构，包括上风刀模块10、吹风模块20、均风模块30和吸风模块40，所述上风刀模块10和吹风模块20安装在成型室腔体50的一侧，所述吸风模块40安装在成型室腔体50的另一侧，所述上风刀模块10位于成型室腔体50的上方，所述吹风模块20和吸风模块40均位于成型室腔体50的底部；所述均风模块30安装在成型室腔体50内侧，且与吹风模块20连接。均风模块30完成将流体均匀分配的作用；流体经吹风模块20与均风模块30改变形状、速度，覆盖打印幅面，带走打印烧结残渣；吸风模块40回收流经打印幅面的流体以及其中裹挟的打印残渣完成流体循环。

本实施例中，所述上风刀模块10和吹风模块20安装在成型室腔体50的左侧，所述均风模块30安装在成型室腔体50内部左侧，所述吸风模块40安装在成型室腔体50右侧。所述上风刀模块10、吹风模块20、均风模块30、吸风模块40与成型室腔体50之间的安装面分别设置有密封结构，使气体流向不受影响。

具体的，所述吹风模块20分为上吹风模块201和下吹风模块202，所述上吹风模块201和下吹风模块202的风量比例可调，使风向在成形室腔体内的俯仰角可改变，抑制风向受重力影响发生的下坠；根据伯努利方程

所述上吹风模块201和下吹风模块202在位于成型室腔体50外侧部分的风道均为回转风道，在与成型室腔体50连接处为水平风道，使上吹风模块201和下吹风模块202的风道内形成静压腔体。

本实施例中，所述吹风模块20的出风口处于成型室腔体50底板上方20-30mm处，所述吹风模块的吹风幅面比成型室腔体50成型幅面的单边宽度大80mm。

所述上风刀模块10为类风刀结构，上风刀模块10的出风口正对吸风模块40的吸风口。主要利用类似风刀原理，根据流体量守恒的要求下，截面小处流速大，截面大处流速小，高流速的流体能够带走靠近场镜的烟尘和细小颗粒，有效的保护场镜镜片，使其不受到外部环境污染。同时，吹风模块20内流体由一侧吹向另一侧，在流动路径上流体速度逐渐降低，吹力减弱，开始上扬，此时通过正对吸风模块40的吸风口的上风刀模块10进行补气流，截断向上的气流，抑制烟尘，同时补充吸风模块40的吸力。

所述上风刀模块10在位于成型室腔体50内侧的出口处的横截面沿流体流动方向先逐渐减小，再保持一段不变，使上风刀模块10吹出的流体流速均匀。

所述吹风模块20的有效流道面积和所述上风刀模块10的有效流道面积之和等于上游管道的截面积。即上吹风模块201和下吹风模块202的水平风道的流道面积加上上风刀模块10末端横截面积不变段的流道面积等于上游管道的截面积。所述均风模块30包括均风壳体301、均风栅格302和蜂窝板303，所述均风栅格302和蜂窝板303均嵌入均风壳体301内，所述蜂窝板303位于均风栅格302的内侧，使流体先经过蜂窝板303再经过均风栅格302，流体通过双层均风，保证流入成型室腔体50内部的流体均匀性，达到均风效果。本实施例中，蜂窝板303主要有四排通风孔，每排对应有100个通风孔；均风栅格302上均匀分布100个栅格，保证幅面内风量均匀，

所述吸风模块40包括内收风口401和外收风口402，所述内收风口401为喇叭口结构，沿流体流动方向逐渐减少，所述内收风口401在其收口最小处带有蜂窝结构，实现吸风均匀，所述内收风口401位于成型室腔体50内侧，所述外收风口402位于成型室腔体50外侧。由两个收风口组成的吸风模块40，内收风口401能够对上风刀模块10和吹风模块20的流体进行回收，通过第二个外收风口402对风场完成循环。

所述上风刀模块10、吹风模块20以及吸风模块40的上游(或源头)均连接除尘设备，实现惰性气体在设备运行过程中的循环排除烟尘。

本发明的主体设计主要利用伯努利原理，将位于成型室腔体50底部的吹风模块20分为两部分，根据伯努利原理以此实现风向在成形室腔体50内的俯仰角度的改变，通过调整其中上吹风模块201的流体流速，减小压强，使下吹风模块202的流体风向受压强影响发生上扬，抑制风向受重力影响发生的下坠；位于成型室腔体50上方的上风刀模块10设计为类风刀结构，减小出风截面积，同时上风刀模块的出风口正对吸风方向，极大地提高了风量，进行补气流，截断向上的气流，抑制烟尘，有效的保护了场镜镜片不被污染，同时补充吸风模块40的吸力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。