本发明涉及粉末分离，具体涉及一种金属粉末打散整形分级系统及操作方法。
背景技术：
1、随着3d打印技术的不断普及，金属粉末（如钛合金、铝合金、钛粉）的需求量也不断增多。3d打印粉末对物料的流动性、堆密度和颗粒形貌（最好是单独的球形颗粒）都有严格的要求，由于大部分金属粉末都是经过金属雾化工艺制得球形粉末，金属雾化过程中有部分球形颗粒几颗粘连在一起（形成卫星球），不但影响粉末的流动性，还影响物料的密度。因此要将金属粉末中的（卫星球）打散，并将打散过程中形成的细粉从原料分离出去以提高物料的密度。
2、金属粉末的打散分级通常采用流化床气流打散的方式进行打散分级，由于金属粉末在打散过程中易燃烧，整个系统必须采用惰性气保护的密闭系统。但是在打散分级过程中由于金属粉末的比重大，物料很难到达分级区进行分级，导致物料中细粉较多，而且流化床底部无法自动放料，只能停机才将流化床中的底料放出，设备无法连续生产，生产效率低下。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种金属粉末打散整形分级系统及操作方法，不仅能够实现物料分级区进行分级，且能降低粗粉中细粉含量。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、一种金属粉末打散整形分级系统，包括：
4、流化床，用于通过气流作用实现对原料进行打散整形、分级，流化床的下部和上部分别设置有主进气口和二次进气结构，二次进气结构具有若干进气孔，若干进气孔在流化床内呈周向布置；
5、分级机，设置在流化床的顶部，对经过流化床分级后的物料进行二次分级，
6、收集机构，设置在分级机的后端，用于收集经过分级机二次分级的物料；
7、加料机构，用于向流化床提供物料；
8、供气系统，用于向流化床提供气流；供气系统与主进气口和二次进气结构连通。
9、现有的金属粉末打散整形分级装置的流程主要是通过流化床进行打散整形、分级，实现粗粉和细粉分离，然后细粉通过分级机进行二次分级后被收集，而粗粉则下沉至流化床的底部，现有技术虽然实现了物料的打散整形、分级，但是，会导致收集的粗粉中含有较大量的细粉。
10、本发明通过在流化床的上部设置二次进气结构，二次进气结构上的若干进气孔在流化床内呈周向布置，能够向流化床内上部提供二次气流，该二次气流的作用在于：
11、气流带动金属粉末向上移动的过程中，由于金属粉末的重力作用，部分细粉不能随着气流进入分级机中，而是随着粗粉向下落，本发明提供的二次气流能够为随着气流向上移动的金属粉末提供二次加速的机会，通过控制二次进气结构上进气孔导出气流的流速，由于粗粉和细粉的重量不同，粗粉中的细粉被二次气流再次带入分级区进行分级，粗粉则下落至流化床底部，大大减少了流化床底部粗粉中细粉的含量。
12、如此，本发明的金属粉末打散整形分级系统不仅能够实现物料分级区进行分级，且能降低粗粉中细粉含量。
13、在一种优选方式中，供气系统包括空压机、冷干机、主进气阀和二次进风阀；
14、空压机、冷干机、流化床、分级机和收集机构顺次连接形成循环回路；
15、主进气阀设置在主进气口的前端；
16、二次进风阀设置在二次进气结构的前端。
17、通过循环回路的方式向流化床内提供气流，不仅能够实现节约资源，实现设备和气流的重复利用，且能够减少对气流的预处理工序，因为由于金属粉末在打散整形、分级过程中易燃烧，因此，需要严格控制气流中的氧气含量，通常是需要将气流中的氧浓度控制在50ppm以内，因此，在进行物料分级打散之前需要对用于向流化床输送气流的管路进行排空处理，将用于向流化床输送气流的管路设置成循环回路，只需要在流化床运行前对循环回路进行排空处理以及随时监测运行过程中气流的氧气含量即可。
18、本发明的前端和后端是相对于循环回路中气流的方向而言。
19、在一种优选方式中，二次进风阀导入的气流从切向进入二次进气结构。
20、由于二次进气结构具有若干进气孔，若干进气孔在流化床内呈周向布置，那么，需要将二次进气结构设置为环形结构，将气流设置为从切向进入二次进气结构，能够实现气流快速充满整个二次进气结构，实现气流快速均匀从二次进气结构进入流化床内对金属粉末进行二次加速，且能避免二次进气结构中若干进气孔的流速不均匀，尤其是避免局部过大或局部流速过小。由于流化床内部为柱状的中空结构，金属粉末在气流作用下充斥在流化床内柱状的中空结构内，如果想要对流化床内的金属粉末进行二次加速，需要使二次气流快速均匀的吹扫在周向范围以内的所有金属粉末，因此，局部流速过大可能会导致将粗粉也带动向上移动，直到被分级机筛出后继续向下落，粗粉在分级区向下落时则可能会因为重力作用带下细粉，被带下的细粉可能再次向上移动进入分级区进行分级，或随着粗粉下落至流化床底部。当细粉再次向上移动进入分级区进行分级时，会导致重复操作，不利于快速分离粗粉中的细粉，当细粉随着粗粉下落至流化床底部时，则会导致最终收集的粗粉中细粉含量较大。局部流速过小可能会导致无法带动局部的粗粉中的细粉向上移动，则无法实现将粗粉中的细粉筛出，使细粉随着粗粉下落至流化床底部，导致最终收集的粗粉中细粉含量较大。
21、因此，本发明通过二次进风阀导入的气流从切向进入二次进气结构，能够提高从粗粉中筛分细粉的效率，且能进一步降低流化床底部粗粉中细粉的含量。
22、在一种具体实现方式中，二次进气结构包括围绕流化床内腔设置的环形腔体，环形腔体上均匀设置有若干进气孔。
23、在一种优选方式中，供气系统还包括补气管、排气管、氧含量检测仪、排气阀、补气阀和控制单元；
24、补气管一端与用于连接收集机构和空压机的管道连接，另一端与惰性气体供应端连接；补气阀设置在补气管上；
25、排气管一端与用于连接空压机和冷干机的管道连接，排气阀设置在排气管上；
26、氧含量检测仪用于检测循环回路中气流的含氧量；
27、控制单元与氧含量检测仪、补气阀、排气阀、主进气阀和二次进风阀通信连接。
28、由于采用流化床对金属粉末进行打散整形、分级，由于金属粉末在打散过程中易燃烧，因此，不仅要求循环回路为密闭系统，且需要在流化床运行前对循环回路进行排空处理，使循环回路中的氧气浓度低于50ppm。
29、本发明的氧含量检测仪能够实现监测循环回路中气流中的氧气含量，通过补气阀导入惰性气体（氮气或其它气体），以及通过排气阀排出循环回路中含有惰性气体和氧气的混合气体，经过一段时间的排空处理后，当氧含量检测仪监测到循环回路中的氧气含量达到设定值时，可关闭补气阀和排气阀，进行物料的打散整形、分级。
30、同时，本发明还能在流化床运行过程中，根据氧含量检测仪的监测结果，由控制单元控制补气阀、排气阀对循环回路中气流中氧气含量的进行调节，确保流化床运行过程中，循环回路中气流中氧气含量在设定值以下（安全范围内）。
31、在一种优选方式中，氧含量检测仪设置在流化床前端，能够更加准确的体现进入流化床内气流中氧气含量。
32、在一种优选方式中，供气系统还包括储气罐；储气罐设置在空压机的前端，能防止由于主进气阀故障（主进气阀无法开启）导致收集机构被空压机抽真空甚至被吸扁，以致设备损坏。
33、在一种优选方式中，流化床上设置有流化床上层放料气动阀和流化床下层放料气动阀；流化床上层放料气动阀和流化床下层放料气动阀通过控制单元实现互锁：
34、在流化床进行打散整形、分级过程中，流化床上层放料气动阀关闭且流化床下层放料气动阀打开；当流化床进行放料时，流化床上层放料气动阀打开且流化床下层放料气动阀关闭。
35、在一种优选方式中，加料机构包括螺旋加料机，螺旋加料机一端接收原料仓导出的物料，另一端向流化床输送物料；
36、螺旋加料机的启停开关与控制单元通信连接，控制单元根据启停开关的状态控制流化床上层放料气动阀和流化床下层放料气动阀的打开与关闭。
37、螺旋加料机能实现连续进料，所以，可根据螺旋加料机的启停开关的状态作为控制单元控制上层放料气动阀和流化床下层放料气动阀的打开与关闭的信号，更加利于实现流化床上层放料气动阀和流化床下层放料气动阀通过控制单元实现互锁。
38、一种金属粉末打散整形分级系统的操作方法，包括以下步骤：
39、s1、循环回路排空处理：由控制单元控制开启空压机、冷干机、主进气阀、二次进风阀、补气阀和排气阀；惰性气体通过补气阀进入循环回路，含氧气和惰性气体的混合气体通排气阀排出，当氧含量检测仪检测的氧含量达到设定值时，由控制单元控制关闭补气阀和排气阀，使排空后的气流在循环回路中循环流动；
40、s2、物料打散整形、分级：通过加料机构向流化床内加入物料，物料在高压气流的带动下加速运动相互碰撞，实现物料的打散整形，气固混合物在气流带动作用下到达分级区分级，物料中的细粉经过分级机进入收集机构进行收集，物料中的粗粉在离心力的作用下被甩下，二次进风阀通过二次进气结构向流化床内上部导入二次气流，粗粉中的细粉在二次气流的作用下再次带入分级区进行分级，使粗粉中的细粉通过分级机进入收集机构进行收集。
41、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
42、1、本发明通过在流化床的上部设置二次进气结构，二次进气结构能够向流化床内上部提供二次气流，该二次气流能使分级后粗粉中的细粉再次带入分级区进行分级，大大减少了流化床底部粗粉中细粉的含量，即本发明不仅能够实现物料在分级区进行分级，且能降低粗粉中细粉含量，提高物料的品质。
43、2、本发明根据流化床的结构特点、金属粉末在分级区的布置特点以及二次进气结构的结构特点，将气流从切向进入二次进气结构，能够实现气流快速均匀从二次进气结构进入流化床内对金属粉末进行二次加速，提高了从粗粉中筛分细粉的效率，且进一步降低了流化床底部粗粉中细粉的含量。
44、3、本发明通过将流化床分级物料用的气流设置为循环回路，且设置与循环回路相配合的排气阀、补气阀和氧含量检测仪和控制单元，实现了在流化床运行前对循环回路进行排空处理、在流化床运行过程中对循环回路中气流的氧气含量进行自适应调节，实现自动补充惰性气体、排出氧气，实现补、排平衡，确保循环回路中气流的氧气含量始终在安全阈值以下，能够有效避免流化床内金属粉末燃烧的问题。
45、4、本发明通过在循环回路上设置冷干机，对进入流化床内的气流进行冷却干燥，不仅能降低因为气流温度高导致金属粉末燃烧的风险，且降低了因气流湿度过大导致金属粉末团聚的风险，并且设置湿度传感器，根据湿度传感器的检测结果控制进入流化床气流的路径，进一步降低了因气流湿度大导致金属粉末团聚的风险。
1.一种金属粉末打散整形分级系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种金属粉末打散整形分级系统，其特征在于，所述供气系统包括空压机（4）、冷干机（2）、主进气阀（16）和二次进风阀（10）；
3.根据权利要求2所述的一种金属粉末打散整形分级系统，其特征在于，所述二次进风阀（10）导入的气流从切向进入所述二次进气结构。
4.根据权利要求2所述的一种金属粉末打散整形分级系统，其特征在于，所述供气系统还包括补气管、排气管、氧含量检测仪（1）、排气阀（3）、补气阀（6）和控制单元；
5.根据权利要求4所述的一种金属粉末打散整形分级系统，其特征在于，所述氧含量检测仪（1）设置在所述流化床（12）前端。
6.根据权利要求2所述的一种金属粉末打散整形分级系统，其特征在于，所述供气系统还包括储气罐（5）；所述储气罐（5）设置在所述空压机（4）的前端。
7.根据权利要求1所述的一种金属粉末打散整形分级系统，其特征在于，所述流化床（12）上设置有流化床上层放料气动阀（9）和流化床下层放料气动阀（11）；所述流化床上层放料气动阀（9）和所述流化床下层放料气动阀（11）通过控制单元实现互锁：
8.根据权利要求7所述的一种金属粉末打散整形分级系统，其特征在于，所述加料机构包括螺旋加料机（14），所述螺旋加料机（14）一端接收原料仓（15）导出的物料，另一端向所述流化床（12）输送物料；
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种金属粉末打散整形分级系统，其特征在于，所述二次进气结构包括围绕所述流化床（12）内腔设置的环形腔体，所述环形腔体上均匀设置有若干所述进气孔。
10.如权利要求4或5所述的一种金属粉末打散整形分级系统的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
