[发明专利]一种传感器保护装置

说明书

本发明一种传感器保护装置包括保护装置，保护装置设有导向通道、捕捉装置、检测腔，导向通道与保护装置外部环境连通，捕捉装置与导向通道连通；导向通道将气体疏导至捕捉装置；捕捉装置捕捉杂质；经捕捉后的气体流至检测腔；检测腔与通槽连通。本发明采用导向通道将进入保护装置的颗粒导向至捕捉装置捕捉，实现净化传感器检测区域内环境，吸附氧化物烟尘，确保传感器检测精度，延长传感器使用寿命。本发明通过对建造空间内传感器采用保护装置的设定，解决了困扰业内的重大问题。同时，使整个建造过程控制精度大幅提升，提高了金属粉末床3D打印装备的运行可靠性；为建造大尺寸复杂难于成形建造的3D打印成形件，提供了重要的基础保障。

技术领域

本发明涉及一种传感器保护装置，尤其涉及一种用于金属3D打印建造过程的传感器保护装置。

背景技术

近年来，科技革命与产业变革促使3D打印行业快速发展，作为工业4.0时代最具发展前景的制造技术之一，各个国家纷纷将其作为未来产业发展新增长点加以培育，形成了以软件、硬件、服务、共享为主线的3D打印产业价值链。特别是金属3D打印装备制造领域迅猛发展，形成了多模态数据集、多学科交互应用的新技术趋势。新兴技术的应用必然产生新技术应用环境下的技术需求。本发明即是传感器感知元件在新应用环境下的研究创新型技术应用。

金属3D打印技术是通过选择性烧结熔化金属粉末进行积层建造的增材制造技术。金属粉末在烧结熔化过程中，需要进行抗氧化保护、去除建造过程烟尘杂质、搭建基础温度等技术约束，这就要求金属3D打印装备功能配置具备上述条件。建造过程应具备针对技术约束进行实时监测、反馈、处置的功能。抗氧化的保护措施通常采用氮气(N2)、氩气(Ar)等惰性气体进行建造过程保护，烟尘处理通常采用循环净化处理装置，过滤粉尘、增压返回维持建造过程环境压力稳定。一般地，过程中需采用氧含量传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器等，进行建造环境参数变量的监测与控制。

3D打印技术即是层叠叠加建造过程技术。一般地，建造层厚为20um～80um，建造一个零件所需的制造周期较长。连续建造过程应具备高可靠性能要求，维持稳定可靠的建造环境，使建造成形件的几何精度与产品性能稳定可控。在使用过程中，较为突出的问题是传感器故障、老化、失效等异常；对于上述问题极易造成制造过程中控制数据缺失，控制程序失常，成形件性能评价缺乏依据，乃至控制程序误动作造成更大的损失等。

建造环境技术指标是金属3D打印成形技术的重要参数。包含了基础温度控制、保护气氛氧含量控制、成形建造空间压力控制、成形建造区域内风场控制、湿度控制等。为了维护各项技术指标的稳定可控，需要一个密封的建造围构空间。该空间的特定区域设计了成形建造区域，该区域需要洁净的(经过净化处理过的)惰性气体，以一定的速度吹扫，去除3D打印过程中产生的烟尘等杂质异物，确保成形件的物理性能。

低氧含量的惰性气氛工艺约束是建造环境约束的重要条件之一。在建造空间内，一般地，需要稳定压力下的惰性气体保护气氛，压力范围维持在50mbar至150mbar之间，保持稳定惰性气氛状态。同时，因建造过程产生的烟尘、杂质、飞溅物等需要净化处理，在有效成形建造范围内，进行循环风吹扫激励，带走影响成形件组织性能的有害物质。从而产生了气流扰动，使得微细粉末无规则碰撞流动。在整个成形围构空间内，形成了以微细粉末为主的，包含了氧化物烟尘的混合气体气氛，混乱而无规则的运动状态，对整个围构内接触到的任何位置，其中也包含了主动测量检测用的传感器元件，这对传感器寿命与精度产生了不良影响。

针对上述问题，在3D打印领域急需一种传感器保护装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种传感器保护装置，实现净化传感器检测区域内环境，吸附氧化物烟尘，确保传感器检测精度，延长传感器使用寿命。