一种金属3D打印设备的进风转接件

技术领域

本发明涉及金属3D打印设备的配件技术领域，具体是一种金属3D打印设备的进风转接件。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，是一种立体实物快速成型的累积制造技术。作为增材制造中一个重要的分支，金属增材制造是以金属粉末/丝材为原料，以高能束(激光/电子束/电弧/等离子束等)作为刀具，以计算机三维CAD数据模型为基础，运用离散－堆积的原理，在软件与数控系统的控制下将平铺好的待成型粉末逐层熔化，然后逐层固化堆积成型来制造高性能金属构件的新型制造技术，而利用3D打印技术打印产品的机器，称之为3D打印设备。

一般的3D打印机包括一成型室，在进行3D打印时，为防止成型室中含量氧量偏高及待成型粉末与氧气反应，一般会通过风道系统向成型室中充入惰性气体，以在金属粉末的成型面上形成一层保护气层流。由于风道系统输出的气流方向杂乱、流速较快，若是直接将风道系统吹出的风直接输送至成型室中，会影响金属粉末的成型效果；并且，风道系统的出风口和成型室的进风口形状不一致，通常，风道系统的出风口为圆形管道，而成型室的进风口为矩形进风口，使风道系统的出风口无法与成型室的进风口直接连接。因此，通常需要在风道系统和成型室之间连接一个进风转接件，将圆形风道转换成矩形风道、并达到均一风向、均匀风速的目的。

专利号为CN201820701667.8(授权公告号为CN208263445U)的中国实用新型专利公开了一种3D打印设备，包括成型室和设于所述成型室内的成型容器，所述成型室的第一侧面设有第一进气结构，该第一进气结构的进气口朝向所述成型容器。自所述第一进气结构的连接口至进气口的方向上，所述第一进气结构的宽度逐渐增大且其高度逐渐减小。所述第一进气结构包括相接的扩展部和直通部，其中，自所述第一进气结构的连接口至进气口的方向上，所述扩展部的宽度逐渐增大且其高度逐渐减小。所述第一进气结构的内部设有第一进气导流元件，用于形成多个进气风道。自所述第一进气结构的连接口至进气口的方向上，所述第一进气导流元件逐步外扩。在所述第一进气结构的进气口处设有第一格栅板，所述第一格栅板设有第一进气格。所述第一格栅板的厚度尺寸要大于所述第一进气格的开口宽度尺寸。

上述3D打印设备的第一进气结构(本申请中称为进风转接件)通过对气流进行两次分流以对气流进行缓冲。但是，该3D打印设备的进气结构存在以下不足：①进气结构中的通道以直通道为主，部分为弧形通道，使气体在进气结构内部的流动路径较短，气流缓冲不足，造成气体流速仍较快；②由于气流先经历进气结构宽度上的第一次分流，再经历宽度和高度方向上的第二次分流，使在宽度方向上不同通道中的气流仍会始终保持浓度、速度等差异，造成从栅格板流出的气流整体的均匀性较差，从而使从出气孔流出的气流均匀性较差；③由于导流元件形成的通道均沿进气结构的宽度方向并排分布，且导流元件沿流体输送方向逐步外扩，造成位于进气结构中部的通道长度小于位于进风结构两侧的通道长度，不同通道对气体的缓冲效果不同，使经不同通道输出的气体流速仍存在较大差异，即分流后气体流速均匀性仍较差；④进气结构内部需要设置多个导流元件和栅格，结构复杂，导致该进气结构加工工序繁琐、生产效率较低。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构简单、气流缓冲效果更好的金属3D打印设备的进风转接件。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种气流整体的均匀性更好的金属3D打印设备的进风转接件。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种气体流速均匀性更好的金属3D打印设备的进风转接件。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种金属3D打印设备的进风转接件，包括具有进气口和出气口的壳体，其特征在于：所述壳体的内部设有连通所述进气口与所述出气口的腔室，该腔室的腔壁上衔接有第一挡板、第二挡板和第三挡板，且该第一挡板、第二挡板和第三挡板从进气口到出气口依次间隔分布，此外，该第一挡板的周缘上至少一侧与所述腔室的腔壁之间具有第一间隙，所述第二挡板的中部开有缝隙，所述第三挡板的周缘上至少一侧与所述腔室的腔壁之间具有第二间隙，从而使外部的气流从所述进气口进入所述腔室中，并依次穿过第一间隙、缝隙、第二间隙后经所述出气口流出。

为了使气流能够更加顺利的流动至出气口，同时，为了对进风转接件进行合理布置从而避免进风转接件与其他部件如风机发生干涉，所述腔室呈水平放置的圆柱状，且所述进气口设于所述圆柱的侧面后侧，所述出气口设于所述圆柱的侧面前侧。根据附壁效应，气流进入腔室后会沿着腔室壁面流动，而圆柱的侧面为弧面，弧面的设计能够减小风阻，使气流能够更加顺利的流动至出气口，避免气流在腔室内囤积；腔室形状的设计能够使进风转接件加工更加简单；由于进风转接件上方通常安装有风机，将圆柱水平放置能够避免进风转接件与风机发生干涉。

由于成型室内通常在矩形基板上铺粉，进入成型室内的气体最好是沿左右方向均匀分布，从而能够避免基板上方气流波动较大而影响金属粉末成型，为了使气流在左右方向上更加分散从而使气流分布得更加均匀，所述出气口呈矩形，该矩形的长度方向为左右方向，且所述第二间隙沿左右方向设置。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：所述第三挡板沿竖向设置，且所述第三挡板的周缘上侧和周缘下侧均与所述腔室的腔壁具有所述第二间隙；所述壳体内部还设有出气通道，该出气通道的入口与所述腔室连通，所述出气通道的出口为所述的出气口，且所述出气通道内设有至少一个分隔板，该分隔板将所述的出气通道分隔成至少两个沿左右方向并排分布的子通道。通过第三挡板对气流进行上下分层后，再通过分隔板对气流进行左右分层，使气流先后经历两个不同方向上的分流，从而使上下两层气流在子通道中能够混合，使气流整体的均匀性更好。

为了促进气流从出气口流出，所述出气口的长度为L

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：所述第一挡板、第二挡板和第三挡板并排设置，且所述第一挡板周缘上相对的两侧均与所述腔室的腔壁具有所述第一间隙，所述第三挡板周缘上相对的两侧均与所述腔室的腔壁具有所述第二间隙。通过两个第一间隙对进入腔室中的气流进行第一次分流，随后通过缝隙对气流进行第一次合流，再通过两个第二间隙对气流进行第二次分流，最后通过出气口对气流进行第二次合流，使气流在两次分流合流后能够被充分均匀化，从而使气流整体的均匀性更好。

本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：所述进气口和所述出气口同轴设置，令所述进气口轴线与所述圆柱轴线的共有平面为第一平面，所述腔室、所述第一挡板、第二挡板和第三挡板均关于所述第一平面呈镜像对称设置。这样设计能够使第一挡板上侧和下侧的第一间隙关于第一平面呈镜像对称设置，缝隙关于第一平面呈镜像对称设置，第三挡板上侧和下侧的第二间隙关于第一平面呈镜像对称设置，使进入腔室中的气流沿腔室两侧流动的路径完全一致，从而使腔室对两侧气流的缓冲效果基本相同，避免两侧气流的流速存在较大差异，能够使气体流速更加均匀。

为了使第一挡板和第三挡板对气流的分流效果基本相同，所述第一挡板、第二挡板和第三挡板均为沿竖向设置的平板，所述圆柱的底面直径为D，所述第一挡板、第二挡板和第三挡板自后向前分别位于所述圆柱底面的0.25D处、0.5D处和0.75D处。

为了使第一挡板和第三挡板对气流的分流效果基本相同，所述第一间隙的高度为H

为了平衡气流穿过缝隙的速度，H

为了进一步降低气体流速，所述进气口的过流面积为S

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过从进气口到出气口依次间隔分布的三块挡板与腔室的腔壁之间形成气流通道，使进风转接件结构更加简单，能够简化加工工序，从而提高生产效率，而且，第一间隙、缝隙和第二间隙的位置设置，使气流先经进气口进入腔室，随后依次流动至第一挡板周侧、第二挡板中部、第三挡板周侧，最后经出气口流出，使气流在腔室内的流动路径呈折线型，相比于直线型或弯曲型的流动路径，折线型的流动路径更长，使气流在腔室内能够被充分的缓冲，气流降速效果更好，能够使进入成型室内的气流速度更加缓和，从而避免影响金属粉末的成型效果。

附图说明

图1为本发明实施例安装后的结构示意图(俯视状态下)；

图2为本发明实施例的立体结构图；

图3为本发明实施例的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～3所示，为本发明的最佳实施例。

本实施例中的金属3D打印设备的进风转接件，如图2～3所示，包括具有进气口111和出气口121的壳体1。壳体1的内部设有连通进气口111与出气口121的腔室11，该腔室11的腔壁上衔接有第一挡板2、第二挡板3和第三挡板4，且该第一挡板2、第二挡板3和第三挡板4从进气口111到出气口121依次间隔分布，此外，该第一挡板2的周缘上至少一侧与腔室11的腔壁之间具有第一间隙100，第二挡板3的中部开有缝隙31，第三挡板4的周缘上至少一侧与腔室11的腔壁之间具有第二间隙200，从而使外部的气流从进气口111进入腔室11中，并依次穿过第一间隙100、缝隙31、第二间隙200后经出气口121流出。

本实施例中的金属3D打印设备的进风转接件，结构更加简单，能够简化加工工序，从而提高生产效率，而且，气流在腔室11内的流动路径呈折线型，相比于直线型或弯曲型的流动路径，折线型的流动路径更长，使气流在腔室11内能够被充分的缓冲，气流降速效果更好，能够使进入成型室7内的气流速度更加缓和，从而避免影响金属粉末的成型效果。

腔室11呈水平放置的圆柱状(见图1和图3)，且进气口111设于圆柱的侧面后侧，出气口121设于圆柱的侧面前侧(见图1)。根据附壁效应，气流进入腔室11后会沿着腔室11壁面流动，而圆柱的侧面为弧面，弧面的设计能够减小风阻，使气流能够更加顺利的流动至出气口，避免气流在腔室内囤积；腔室11形状的设计能够使进风转接件加工更加简单；由于进风转接件上方通常安装有风机，将圆柱水平放置能够避免进风转接件与风机发生干涉。进气口111的过流面积为S

如图3所示，第一挡板2、第二挡板3和第三挡板4并排设置，且第一挡板2周缘上相对的两侧均与腔室11的腔壁具有第一间隙100，第三挡板4周缘上相对的两侧均与腔室11的腔壁具有第二间隙200，从而使气流在两次分流合流后能够被充分均匀化，使气流整体的均匀性更好。具体地，本实施例中，第一挡板2和第三挡板4均沿竖向设置，第一挡板2的周缘上侧和周缘下侧均与腔室11的腔壁具有第一间隙100，第三挡板4的周缘上侧和周缘下侧均与腔室11的腔壁具有第二间隙200。

进气口111和出气口121同轴设置(见图1和图3)，令进气口111轴线与圆柱轴线的共有平面为第一平面300，腔室11、第一挡板2、第二挡板3和第三挡板4均关于第一平面300呈镜像对称设置(见图3)，从而使进入腔室11中的气流沿腔室11两侧流动的路径完全一致，从而使腔室11对两侧气流的缓冲效果基本相同，避免两侧气流的流速存在较大差异，能够使气体流速更加均匀。第一挡板2、第二挡板3和第三挡板4均为平板，圆柱的底面直径为D，第一挡板2、第二挡板3和第三挡板4自后向前分别位于圆柱底面的0.25D处、0.5D处和0.75D处(见图3)。第一间隙100的高度为H

出气口121呈矩形，该矩形的长度方向为左右方向(见图1)，从而与矩形的基板6相适配。第二间隙200沿左右方向设置(见图2和图3)，从而能够使气流在左右方向上更加分散从而使气流分布得更加均匀。出气口121的长度为L

如图1所示，壳体1内部还设有出气通道12，该出气通道12的入口与腔室11连通，出气通道12的出口为的出气口121，且出气通道12内设有至少一个分隔板5，该分隔板5将的出气通道12分隔成至少两个沿左右方向并排分布的子通道122，从而使第三挡板4先对气流进行上下分层后，再通过分隔板5对气流进行左右分层，使气流先后经历两个不同方向上的分流，从而使上下两层气流在子通道122中能够混合，使气流整体的均匀性更好。