用于工作窗口的氣體保護裝置的制作方法

本發明屬于增材制造領域，特別涉及一種用于工作窗口的氣體保護裝置。

背景技術：

在粉末床3d打印機的工作過程中，激光進入掃描器后透過窗口鏡對加工艙室內的粉末平面按照計算機切片圖形進行掃描，加工艙室內充滿了粉塵顆粒與小分子有機氣體，粉塵顆粒與小分子氣體對激光系統造成污染導致光學元件的損壞，從而導致3d打印過程中所打印的零件出現質量問題。為了阻止加工艙室內的粉塵與小分子有機氣體進入激光系統密封室，在激光系統密封室與加工艙室之間設置了密封裝置；同時為了使激光能達到粉末平面進行加工作業，在激光系統密封室和加工艙室之間的激光束需要穿過的范圍內安裝一片由znse晶體制成的能高效投射激光的窗口鏡，在選擇性激光燒結設備的使用過程中所述窗口鏡也存在被粉塵及小分子氣體污染的問題。因此，當暴露在粉塵或其他污染物工況環境中時，窗口鏡需要進行保護。

通常是采用在選擇性激光燒結設備使用過程中通入保護氣體進行窗口鏡保護，現有技術中公開了一種激光選區熔化窗口鏡保護裝置，相互連接的窗口鏡保護芯和窗口鏡保護套之間形成有通氣腔和開口朝向窗口鏡的出氣口，窗口鏡保護裝置上具有進氣口，進氣口、通氣腔和出氣口相互連通，保護芯和保護套的軸向相對位置可以調節從而改變出氣口的開口大小；現有技術中還公開了一種激光選區熔化窗口鏡保護裝置，所述氣體流道不在零件的內部而在保護芯與保護套零件外表面所夾的空間內形成。現有技術中的缺陷在于無法均勻地控制出口處的氣流。因此，期望提出一種有粉塵或其它氣態污染物的工作環境中能噴出均勻氣流對觀察窗口或工作窗口進行保護的氣體保護裝置，其能夠適用于粉末床3d打印機的掃描器保護窗口鏡或場鏡的氣體保護。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供一種用于工作窗口的氣體保護裝置，能噴出均勻氣流對觀察窗口或工作窗口進行保護，有粉塵或其它氣態污染物的工作環境中，其通過編織物和混氣腔隔板的結合實現了選擇性激光燒結設備的使用過程中對位于激光系統密封室和加工艙室之間的激光束需要穿過的范圍內所安裝的窗口鏡進行氣體保護的目的，避免窗口鏡被粉塵及小分子氣體污染的問題。

本發明的技術方案如下：

一種用于工作窗口的氣體保護裝置，其包括窗口鏡固定座、窗口鏡、混氣腔隔板、導流板、窗口鏡壓板、快接接頭、氣管和編織物，所述窗口鏡通過所述窗口鏡壓板固定于所述窗口鏡固定座，所述窗口鏡固定座安裝面設置有強磁立柱和窗口鏡密封圈；所述氣管通過所述快接接頭安裝至氣體保護裝置；混氣腔由所述窗口鏡固定座與混氣腔隔板形成，且所述混氣腔的底面積s1至少是位于所述混氣腔處的所述氣道面積s2的3倍；所述編織物為金屬編織物和/或非金屬編織物，其配置用于對通過氣管進入的氣體進行霧化以便使得氣體能夠在所述混氣腔內均勻分散；所述混氣腔隔板上遠離所述窗口鏡一側設置有方向與吹至所述窗口鏡的氣流方向垂直且截面為長條形的氣道，所述氣道的長度等于所述窗口鏡的長度；所述導流板、混氣腔隔板和窗口鏡固定座包圍形成狹縫，以便通過氣道從所述混氣腔中吹出的氣體能夠均勻吹出形成射流。

優選地，所述窗口鏡壓板為框式結構，框式結構具有均勻分布的第一孔，所述第一孔配置用于通過緊固件將所述窗口鏡通過窗口鏡壓板固定于窗口鏡固定座上；所述窗口鏡固定座為具有兩級臺階型結構的框架式結構，第一臺階配置用于支撐窗口鏡，第二級臺階配置用于支撐窗口鏡壓板。

優選地，所述窗口鏡固定座的第一表面、第二表面和第三表面與所述混氣腔隔板的上表面之間形成配置用作混氣腔的空腔，且所述編織物設置在所述混氣腔內。

優選地，所述狹縫的高度為0.3-1.5mm，以便防止狹縫寬度過窄形成紊流或狹縫寬度過寬造成氣流吹掃不到所述窗口鏡。

優選地，所述編織物為金屬編織物，所述金屬編織物的目數為在50-200之間。

優選地，所述編織物的層數為2層至5層。

優選地，所述編織物為非金屬編織物且所述非金屬編織物的厚度為至少1mm。

優選地，所述導流板遠離所述窗口鏡的方向與窗口鏡固定座連接處具有高度為h的凸臺以便所述導流板、混氣腔隔板和窗口鏡固定座構成狹縫，所述窗口鏡固定座的下表面和混氣腔隔板的下表面處于同一水平面上，所述混氣腔隔板固定于窗口鏡固定座下表面的向窗口鏡固定座本體延伸的凹槽內，所述凸臺朝向窗口鏡一側的邊緣不超過混氣腔隔板上的氣道的遠離窗口鏡方向一側的邊緣。

優選地，所述導流板的上表面為水平面，所述導流板的上表面在遠離所述窗口鏡的方向與所述窗口鏡固定座的下表面相連接，所述混氣腔隔板固定于所述窗口鏡固定座下表面向所述窗口鏡固定座本體延伸的凹槽內，且所述混氣腔隔板的下表面與所述窗口固定座的下表面之間具有高度差h1，以便所述導流板、混氣腔隔板和窗口鏡固定座構成狹縫。

優選地，所述窗口鏡固定座位于所述窗口鏡附近的一側設置有沿著所述窗口鏡固定座本體方向延伸的高度為h2的開口，以便從所述狹縫中吹出的氣流能吹到所述窗口鏡。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明中的用于工作窗口的氣體保護裝置，其采用編織物和混氣腔隔板的結合實現了選擇性激光燒結設備的使用過程中對位于激光系統密封室和加工艙室之間的激光束需要穿過的范圍內所安裝的窗口鏡進行氣體保護，避免窗口鏡被粉塵及小分子氣體污染的問題。

附圖說明

以下結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細描述。

圖1是根據本發明的用于工作窗口的氣體保護裝置的混氣、射流過程結構示意圖。

圖2是根據本發明的用于工作窗口的氣體保護裝置的爆炸視圖。

圖3是根據本發明的用于工作窗口的氣體保護裝置的俯視圖。

圖4是根據本發明的用于工作窗口的氣體保護裝置的剖視圖。

圖5是根據本發明的用于工作窗口的氣體保護裝置的氣流橫向射流示意圖。

具體實施方式

以下將參考附圖詳細說明本發明的示例性實施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。本發明構思源自創新方法理論的指導。

如圖1至5中所示的本發明實施例的用于工作窗口的氣體保護裝置100，其包括窗口鏡固定座1、窗口鏡2、混氣腔隔板3、導流板4、窗口鏡壓板5、快接接頭6、氣管7和編織物8。

氣管7通過快接接頭6安裝至氣體保護裝置100，混氣腔9由窗口鏡固定座1與混氣腔隔板3形成。優選地，混氣腔9的底面積s1至少是位于混氣腔9處的氣道10面積s2的3倍。編織物8配置用于對通過氣管7進入的氣體進行霧化，以便使得氣體能夠在混氣腔9內均勻分散。

優選地，編織物8為金屬編織物，例如篩網。

優選地，金屬編織物的目數為在50-200之間。

優選地，金屬編織物的層數為2層至5層。

優選地，編織物8為非金屬編織物，例如，透氣性良好的脫脂棉，脫脂棉呈自然蓬松狀態下的厚度為至少為1mm，例如，厚度為4mm。

優選地，編織物8為金屬編織物和非金屬編織物的結合物。

窗口鏡壓板5為框式結構，框式結構具有均勻分布的第一孔51，第一孔51配置用于通過緊固件將窗口鏡2通過窗口鏡壓板5固定于窗口鏡固定座1上。

窗口鏡固定座1為具有兩級臺階型結構的框架式結構，第一臺階11配置用于支撐窗口鏡2，第二級臺階12配置用于支撐窗口鏡壓板5；窗口鏡固定座1的上表面13具有進氣孔14，其配置用于與快接接頭6配合安裝氣管7；窗口鏡固定座1的下表面15具有用于容納混氣腔隔板3的凹槽16。

窗口鏡固定座1的第一表面17、第二表面18和第三表面19與混氣腔隔板3的上表面31之間形成配置用作混氣腔9的空腔，編織物8設置在混氣腔9內。

混氣腔隔板3上遠離窗口鏡4一側設置有方向與吹至窗口鏡4的氣流方向垂直且截面為長條形的氣道10，氣道10的長度等于窗口鏡4的長度。

導流板4、混氣腔隔板3和窗口鏡固定座1構成狹縫20，以便通過氣道10從混氣腔9中吹出的氣體能夠均勻吹出形成射流，用于吹散粉末床3d打印機在加工過程中上揚的粉末、各類分解物。

優選地，為了避免狹縫20寬度過窄形成紊流或狹縫寬度過寬造成氣流吹掃不到窗口鏡，狹縫20的高度為0.3-1.5mm。

導流板4遠離窗口鏡2的方向與窗口鏡固定座1連接處具有高度為h的凸臺41以便導流板4、混氣腔隔板3和窗口鏡固定座1構成狹縫20，窗口鏡固定座1的下表面15和混氣腔隔板3的下表面32處于同一水平面上，混氣腔隔板3通過螺紋緊固件固定于窗口鏡固定座1下表面的向窗口鏡固定座本體延伸的凹槽內，凸臺41朝向窗口鏡2一側的邊緣不超過混氣腔隔板3上的氣道10的遠離窗口鏡方向一側的邊緣。

根據本發明的另一實施例的用于工作窗口的氣體保護裝置，其包括窗口鏡固定座1、窗口鏡2、混氣腔隔板3、導流板4、窗口鏡壓板5、快接接頭6、氣管7和編織物8。

氣管7通過快接接頭6安裝至氣體保護裝置100，混氣腔9由窗口鏡固定座1與混氣腔隔板3形成。優選地，混氣腔9的底面積s1至少是位于混氣腔9處的氣體出口截面積s2的3倍。編織物8配置用于對通過氣管7進入的氣體進行霧化，以便使得氣體能夠在混氣腔9內均勻分散。

優選地，編織物8為金屬編織物，例如篩網。

優選地，金屬編織物的目數為在50-200之間。

優選地，金屬編織物的層數為2層至5層。

優選地，編織物8為非金屬編織物，例如，透氣性良好的脫脂棉，脫脂棉呈自然蓬松狀態下的厚度為4mm厚。

優選地，編織物8為金屬編織物和非金屬編織物的結合物。

窗口鏡壓板5為框式結構，框式結構具有均勻分布的第一孔51，第一孔51配置用于通過緊固件將窗口鏡2通過窗口鏡壓板5固定于窗口鏡固定座1上。

窗口鏡固定座1為具有兩級臺階型結構的框架式結構，第一臺階11配置用于支撐窗口鏡，第二級臺階12配置用于支撐窗口鏡壓板5；窗口鏡固定座1的上表面具有第二孔，其配置用于與快接接頭6配合安裝氣管7；窗口鏡固定座1的下表面具有用于容納混氣腔隔板3的第三臺階面。

窗口鏡固定座1的第一表面17、第二表面18和第三表面19與混氣腔隔板3的上表面31之間形成配置用作混氣腔9的空腔，編織物8設置在混氣腔9內。

混氣腔隔板3上遠離窗口鏡2一側設置有方向與吹至窗口鏡2的氣流方向垂直且截面為長條形的氣道10，氣道10的長度等于窗口鏡2的長度。

導流板4、混氣腔隔板3和窗口鏡固定座1構成狹縫20，以便通過氣道10從混氣腔9中吹出的氣體能夠均勻吹出形成射流，用于吹散粉末床3d打印機在加工過程中上揚的粉末、各類分解物。

優選地，為了避免狹縫寬度過窄形成紊流或狹縫寬度過寬造成氣流吹掃不到窗口鏡2，狹縫20的高度為0.3-1.5mm。

導流板4的上表面為水平面，導流板4的上表面在遠離窗口鏡2的方向與窗口鏡固定座1的下表面相連接，混氣腔隔板3通過螺紋緊固件固定于窗口鏡固定座1下表面向窗口鏡固定座1本體延伸的凹槽內，且混氣腔隔板3的下表面與窗口固定座1的下表面之間具有高度差h1，以便導流板4、混氣腔隔板3和窗口鏡固定座1構成狹縫，窗口鏡固定座1位于窗口鏡2附近的一側設置有沿著窗口鏡固定座1本體方向延伸的高度為h2的開口，以便從狹縫中吹出的氣流能吹到窗口鏡2。

工作過程中，保護氣體用氣管以預設的壓力和預設流量進入由窗口鏡固定座1與混氣腔隔板3組成的混氣腔9內，混氣腔9的底面積大于位于混氣腔隔板上的氣體出口截面積的3倍，優選地，進氣流量為14-16l，以便避免進氣量過少吹掃不到窗口鏡或進氣量過多浪費氣體的問題。

氣體進入混氣腔9后，經過編織物8進行阻擋，將氣流打散后進行霧化。優選地，編織物8為篩網，編織物目數為50-200，編織物的層數為2層到5層。上述氣流在混氣腔9內均壓，然后從位于混氣腔隔板3上的截面為長條形的氣道吹出。在導流板4作用下，氣流從導流板4、混氣腔隔板3和窗口鏡固定座1組成的狹縫20中均勻吹出，形成射流。

優選地，狹縫20的尺寸為0.3-1.5mm，避免狹縫尺寸過窄形成紊流或狹縫尺寸過寬氣流吹掃不到窗口鏡。

如圖1和圖2所示，窗口鏡2通過窗口鏡壓板5壓至窗口鏡固定座1上并用螺釘固定，結合面上用窗口鏡密封圈30密封，其配置用于防止用力不當壓壞窗口鏡或者窗口鏡壓靠不牢固的問題。

如圖2所示，在氣體保護裝置安裝時，窗口鏡固定座1安裝面上有四個圓柱形強磁立柱40。安裝時強磁立柱40先與安裝面吸合以便進行簡單固定，之后通過一個壓塊壓緊。在安裝結合面設置窗口鏡密封圈30以便隔開加工室與激光室，防止粉末進入激光室造成污染。

當氣體向整個保護裝置的平面上射流的時導流板延長，形成一個低于氣流吹掃平面的擋板，可以阻擋氣流吹出來時候發散，可以減少用氣量。

最后應說明的是：以上所述的各實施例僅用于說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或全部技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。