CN101010165A - 喷雾生成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的喷雾生成装置能够与因更换工具而带来的注油孔直径的改变相对应地稳定维持喷雾喷出压力，并且能够与大尺寸的工具相适应增加喷雾喷出量，使小直径的钻孔器等的最少量润滑(MQL)加工成为可能。该喷雾生成装置具有：接受来自气体供给源(20)的气体和容器(1)内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器(1)内的喷射器(11)；从上述容器(1)导出上述容器(1)内的上述喷雾的导管(7)；以及，设置在上述喷射器(11)的下游侧的辅助喷雾产生部(40)。
Description
技术领域
本发明涉及供给气体和液体并在容器内生成喷雾，通过输送流道输送该生成的喷雾并向目标物喷雾的喷雾生成装置，尤其涉及被使用于生成冷却和润滑加工中心、车床等机床的工具或被加工物用的喷雾的喷雾生成装置。
背景技术
喷雾(气体中含有的液体粒子)被广泛用于例如医学领域中的吸入器、日常生活领域中的加湿器、洗净或涂饰剂等各种技术领域。喷雾还用于机床的工具或被加工物的冷却或润滑。例如，机械加工时，加工过程中工具与被加工物之间作用着高的摩擦力，因该摩擦力产生大量的热。因此，有必要使用冷却润滑介质(冷却润滑剂)来减少这些部件之间的摩擦，由此同时冷却这些器件。
以往，这种润滑和冷却一般使用向加工点喷射主要的比较大量的冷却润滑剂的方法。但是，这种情况下一方面不仅过多供给的冷却润滑剂飞溅到周围使工作环境恶化，而且大量消耗冷却润滑剂，所以冷却和润滑装置的作业成本非常高，另一方面出于对环保的要求，必须用复杂且高成本的方法处理使用过的冷却润滑剂。
为了解决这样的问题，近年来所谓最少量润滑(MQL)加工已实用化，正在开发生成用于冷却和润滑工具或被加工物的喷雾的喷雾生成装置。
这种喷雾生成装置一般具有接受气体和液体(冷却润滑剂)的供给而在容器内生成喷雾的喷射器和将上述喷雾从上述容器中导出的导管，通过与上述导管连接的喷雾输送流道将上述喷雾从喷嘴或工具的注油孔向加工点喷雾。
图7为同时记录了上述喷雾生成装置的特性曲线和输送流道的阻力曲线的所谓系统曲线，表示喷雾生成装置在恰当的运行条件下运行时的一个例子。
在图7中，实线曲线为表示提供给喷射器的气体压力为P1时喷雾生成装置的喷出风量(喷雾风量)与容器内压力(喷出压力)的关系的喷雾生成装置的特性曲线A1。并且，虚线曲线为表示输送流道的风量与压力损失的关系的曲线，表示管道与喷嘴或工具的注油孔的合计阻力的阻力曲线R1。
此时喷雾生成装置的运行点为特性曲线A1与阻力曲线R1的平衡点即交点(运行点C1)，喷雾生成装置的容器内压力(喷出压力)为P2，从喷雾生成装置喷出的喷雾风量和从喷射器喷射到容器内的喷雾风量都为Q1。
在将上述喷雾生成装置用于例如加工中心等的机床中时，机床通过工具的注油孔将喷雾喷射到加工点，同时每次加工都自动地更换工具。因此，每当工具的尺寸不同，工具的注油孔直径也不同，从工具的注油孔喷射到加工点的喷出压力和喷射速度改变。
图8表示从图7所示的恰当运行状态更换成注油孔直径大的工具并运行喷雾生成装置时——即输送流道的阻力(阻力曲线R2)从恰当的运行状态变小时的情况。提供给喷射器的气体供给压力P1和阻力曲线R1与图7时相同。此时喷雾生成装置在运行点C2运行，喷雾生成装置的容器内压力(喷出压力)为P3，从喷雾生成装置喷出的喷雾风量和从喷射器喷射到容器内的喷雾风量与图7时相同，都为Q1。
如参照图8可以明白的那样，此时从工具的注油孔喷射到加工点的喷雾的喷出压力P3与恰当的运行点上的喷出压力P2相比小了。因此存在从工具的注油孔喷射到加工点的喷雾的喷射速度变缓，喷雾向加工点的粘附性和切屑等的排除能力降低的问题。尤其是在工具的尺寸大的情况下，喷出的喷雾量相对于工具尺寸而不足，存在成为引起加工不良的原因的问题。
图9表示从图7所示的恰当运行状态更换成注油孔直径小的工具并运行喷雾生成装置时——即输送流道的阻力(阻力曲线R3)从恰当的运行状态变大时的情况。提供给喷射器的气体供给压力P1和阻力曲线R1与图7时相同。此时，喷雾生成装置在运行点C3运行，喷雾生成装置的容器内压力(喷出压力)为P4，从喷雾生成装置喷出的喷雾风量及从喷射器喷射到容器内的喷雾风量均为Q2。
如参照图9可以明白的那样，此时容器内压力P4相对于提供给喷射器的气体供给压力P1过高(容器内压力P4与气体供给压力P1之比P4/P1过大)，不能获得在喷射器内部生成喷雾所必需的充足的气体流速。因此，在喷射器内只能生成浓度稀的不充分的喷雾，并且从喷射器喷射到容器内的喷雾风量Q2也比恰当运行时的喷雾风量Q1少了。
因此，从喷雾生成装置喷出的喷雾(液体粒子)喷出量(从喷射器喷射到容器内的喷雾风量与浓度的乘积)变得非常小，用于工具的冷却或润滑时存在冷却能力或润滑能力极其低下的问题。
在这种情况下，虽然如果能够增大例如工具的注油孔的直径减小输送流道的阻力的话没有问题，但在小直径的钻孔器等外径小的工具的情况下，由于尺寸受限制，增大注油孔直径一般都有困难。因此，对于小直径的钻孔器等多数情况下不能使用最少量润滑(MQL)加工。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题，其目的是要提供一种能够与因更换工具而改变注油孔直径相对应地维持喷雾喷出量的稳定，并且能够与大尺寸的工具相适应增加喷雾喷出量，使小直径的钻孔器等的最少量润滑(MQL)加工成为可能的喷雾生成装置。
为了达到上述目的，本发明的喷雾生成装置具有：接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器；从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；以及，设置在上述喷射器的下游侧的辅助喷雾产生部。
通过使喷雾生成装置采用上述结构，由辅助喷雾产生部根据需要增加喷雾量，能够避免对大尺寸的工具等喷雾不足而造成的加工不良的发生风险。
优选上述辅助喷雾产生部设置在与上述导管连接、输送喷雾的喷雾输送流道内。由此，对于已经设置的喷雾生成装置能够根据需要追加设置辅助喷雾产生部，比较经济。
上述辅助喷雾产生部优选由连接器构成，所述连接器具有将运载气体/液体混合部送出的运载气体/液体混合流体喷雾到上述喷雾输送流道内的喷出口。如果采用这种简单的结构，能够低成本并且简单地将辅助喷雾产生部(连接器)设置在喷雾输送流道内。
优选地，上述运载气体/液体混合部具有将运载气体减压到相对于提供给上述喷射器的气体供给压力一定比例或压差的压力的定比减压阀或定差减压阀，以及将液体注入该减压后的运载气体流中的容积型泵。
通过使运载气体/液体混合器为这种结构，随着提供给喷射器的气体供给压力的改变，提供给上述辅助喷雾产生部的运载气体的压力通过定比减压阀或定差减压阀自动地变成适当的压力。由此，运载气体的供给压力不需要进行复杂的调整，能够提高喷雾生成装置的使用方便性。此时提供给辅助喷雾产生部的运载气体的供给压力与提供给喷射器的气体供给压力之比根据喷雾生成装置特性的不同稍有差异，但优选设定在0.6～0.8左右。并且，虽然提供给辅助喷雾产生部的运载气体供给压力与提供给喷射器的气体供给压力的压差根据喷雾生成装置特性的不同稍有差异，但优选设定在0.15～0.25MPa左右。
优选地，上述辅助喷雾产生部以接受运载气体和上述容器内的液体的供给而将辅助喷雾喷雾到上述容器内的方式构成，所述运载气体从提供给上述喷射器气体的气体供给通道被分支输送、通过定比减压阀或定差减压阀减压到相对于提供给上述喷射器的气体供给压力一定比例或压差的压力。
通过采用这样的结构，随着提供给喷射器的气体供给压力的改变，提供给上述辅助喷雾产生部的运载气体的压力通过定比减压阀或定差减压阀自动地变成适当的压力。由此，运载气体的供给压力不需要进行复杂的调整，能够提高喷雾生成装置的使用方便性。提供给辅助喷雾产生部的运载气体的压力与提供给喷射器的气体供给压力之比根据喷雾生成装置特性的不同稍有差异，但优选设定在0.6～0.8左右。并且，虽然提供给辅助喷雾产生部的运载气体供给压力与提供给喷射器的气体供给压力的压差根据喷雾生成装置特性的不同稍有差异，但优选设定在0.15～0.25MPa左右。
优选的，上述辅助喷雾产生部与从将上述容器内的液体提供给上述喷射器的液体供给通道上分支、利用吸引作用吸入上述容器内的液体的辅助液体供给通道连接，在上述辅助液体供给通道的内部或出口一侧设置有阀装置或单向阀。
如果采用这样的喷雾生成装置，能够联动调整提供给上述喷射器和上述辅助喷雾产生部的上述液体的供给量，能够低成本地制作喷雾生成装置。并且，当上述容器内的压力比提供给上述辅助喷雾产生部的运载气体的压力高时，通过关闭上述辅助液体供给通道的内部设置的上述阀装置或出口侧的单向阀，能够切断从上述辅助喷雾产生部向上述液体供给通道的反压。
本发明的另外方案的喷雾生成装置具有：接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器；从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；设置在上述喷射器的下游侧的溢流道；配设在上述溢流道内，在相对于提供给上述喷射器的气体供给压力一定比例或压差的压力下工作的定比溢流阀或定差溢流阀。
如果采用这样的喷雾生成装置，即使在输送流道的阻力过大的情况下，通过设置在配设于喷射器下游侧的溢流道内的定比溢流阀或定差溢流阀能够使容器内的压力(喷出压力)自动地变成适当的压力，由此能够生成浓度浓的有效的喷雾，能够良好地进行小直径钻孔器等的最少量润滑(MQL)加工。虽然定比溢流阀的工作压力与提供给喷射器的气体供给压力之比根据喷雾生成装置特性的不同稍有差异，但优选设定在0.6～0.8左右。并且，虽然定差溢流阀的工作压力与提供给喷射器的气体供给压力的压差根据喷雾生成装置特性的不同稍有差异，但优选设定在0.15～0.25MPa左右。
本发明的再一另外方案的喷雾生成装置具有接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器，以及从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；上述喷射器由将液体导入口设置在紧靠喉管之后的拉瓦尔喷管构成。
这样一来，通过用将液体导入口设置在紧靠喉管(喷嘴最狭窄的部位)之后的拉瓦尔喷管(尾扩喷管)构成喷射器，使喷射器(拉瓦尔喷管)内部的用于生成喷雾的气流成为超音速气流，能够用超音速将提供给喷射器内部的液体分裂雾化，生成粒子直径小的高浓度的喷雾。
也可以在与上述喷射器的出口相对置的位置上配置由连续气泡构成的发泡板。由此，从上述喷射器喷射出的喷雾中细微粒子直径的喷雾通过上述发泡板内或偏向流动漂浮在上述容器内，直径比较大的粒子被上述发泡板吸收、凝聚后落下到容器内。因此，生成粒子直径分布非常小、直径高密度集中的喷雾。
另外，上述发泡板优选使用仅利用了发泡体的骨骼(骨)部分(除去了膜)、三维网眼结构的平板状海绵。
本发明的再一种方案的喷雾生成装置具有接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器，以及从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；上述喷射器以利用吸引作用通过液体供给通道将上述容器内的上述液体吸入该喷射器的内部的方式构成，上述液体供给通道中具备浮标式流量计和检测浮子的上浮的传感器。
如果采用这样的喷雾生成装置，通过用传感器检测流量计的浮子的上浮，能够确认液体被向喷射器吸入。而且，液体被吸入喷射器内也就是用于生成喷雾的气体在喷射器的内部流动，因此能够间接地远程监视喷射器正在正常生成喷雾并喷出到喷雾生成装置外，能够提高喷雾生成装置的可靠性。
如果采用本发明的喷雾生成装置，通过在喷射器的下游侧设置辅助喷雾产生部，能够自动地调整到适合于注油孔直径大(管道阻力小)的钻孔器等工具的喷出压力下运行，因此不仅能够提高使用方便性，而且能够根据必要增加喷雾量，所以，最小量润滑(MQL)加工的使用范围扩展到尺寸大的工具上。
并且，如果采用本发明的喷雾生成装置，通过在从喷雾输送流道分支出来的溢流道中设置定比溢流阀或定差溢流阀，将容器内的压力(喷出压力)自动地调整到适当的压力，能够自动地在适合于注油孔直径小(管道阻力大)的钻孔器的压力的下运行，能够生成浓度高的喷雾。结果，对于小直径的钻孔器等管道阻力大的工具也能够获得足够的喷雾喷出量，最小量润滑(MQL)加工的使用范围扩展到小直径的钻孔器等上。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的喷雾生成装置的大致结构的图。
图2是表示使用注油孔直径大的钻孔器作为工具时图1所示喷雾生成装置的系统曲线的一例的图。
图3是表示本发明的第2实施方式的喷雾生成装置的大致结构的图。
图4是表示使用注油孔直径小的钻孔器作为工具时图3所示喷雾生成装置的系统曲线的一例的图。
图5是表示本发明的第3实施方式的喷雾生成装置的大致结构的图。
图6是表示本发明的第4实施方式的喷雾生成装置的大致结构的图。
图7是表示喷雾生成装置在正常运行状态下运行时的系统曲线的图。
图8是表示喷雾生成装置在输送流道的阻力变小的状态下运行时的系统曲线的图。
图9是表示喷雾生成装置在输送流道的阻力变大的状态下运行时的系统曲线的图。
具体实施方式
下面根据附图说明本发明的实施方式的喷雾生成装置。
图1为表示本发明的第1实施方式的喷雾生成装置的大致结构的图。该喷雾生成装置具有将提供例如油之类的液体冷却润滑剂的液体供给源(油源)2安装在其下部的容器1。该容器1由用盖3覆盖的压力容器构成。
在油源2的上方形成的容器1内的空间4中，设置有喷射器11，该喷射器11固定在盖3上，接受压缩空气(气体)和油(液体)的供给而从喷射器11喷射出的喷雾储留在该空间4内。在本例中，使用将液体导入口14设置在紧靠喉管(最窄部位)12之后的拉瓦尔喷管(尾扩喷管)作为喷射器11。即，压缩空气(气体)通过气体供给通道5提供给喷射器11。并且，压缩空气在通过喷射器11的喉管12之后压力变得最小，然后压力急剧上升，此后逐渐上升直达喷射器11的出口13。结果在设置于紧靠喷射器11的喉管12之后的液体导入口14产生吸引力，由该吸引力将油从油源2经由液体供给通道6吸引到喷射器11的内部。
这样一来，通过用将液体导入口14设置在紧靠喉管12之后的拉瓦尔喷管(尾扩喷管)构成喷射器11，使喷射器(拉瓦尔喷管)11内部的用于生成喷雾的气流成为超音速气流，能够用超音速将从液体导入口14提供给喷射器11内部的液体分裂雾化，生成粒子直径小的高浓度的喷雾。
喷射器11在其扩径管15处将压缩空气与油混合，作为喷雾喷出。在喷射器11的出口13的下侧，配置有例如仅使用发泡体的骨骼部分(除去了膜)、由三维网眼结构的连续气泡构成的平板状海绵构成的发泡板16。发泡板16用悬吊杆17悬吊保持在盖3上。由此，从喷射器11喷射出的喷雾中细微粒子直径的喷雾通过发泡板16内或偏向流动漂浮在容器1内，直径比较大的粒子被发泡板16吸收，凝聚后在容器1内落下。因此，生成粒子直径分布非常小、直径高密度集中的喷雾。
盖3上设置有用于从容器1中导出空间4内的喷雾的导管7和用于确认容器内的压力(喷出压力)的压力计60。
从油源2延伸到喷射器11内的液体供给通道6中设置有浮标式流量计8。流量计8具备流量指示器8a和逆流防止机构8b。并且，液体供给通道6中设置有用于调整提供给喷射器11的油的流量的可变节流阀9和检测流量计8的浮子8c的上浮的传感器10。
这样一来，通过使流量计8具备逆流防止机构8b，在喷雾生成装置停止时能够防止液体供给通道6中的油回流到油源2中，使液体供给通道6中总是处于油满的状态。而且，如上所述，喷射器11采用利用吸引作用通过液体供给通道6将容器1内的油吸入该喷射器11的内部的结构，在该液体供给通道6中具备浮标式流量计8和检测浮子8c的上浮的传感器10，通过这样，能够远程监视喷雾生成装置正在正常生成喷雾。另外，传感器10为例如非接触式开关或透光型光电开关，根据周围环境进行选择。
通过从气体供给源(压缩空气供给源)20开始延伸，内部设置了过滤器21、减压阀22、压力计23和二通电磁阀24的气体供给通道5给喷射器11提供气体(压缩空气)。另外，二通电磁阀24为操作喷雾生成装置的运行和停止的阀，根据用途也可以用二通手动阀。
喷雾输送流道50的一端连接在导管7上，喷雾输送流道50的另一端与机床的旋转连接器51连接。由此，能够通过喷雾输送流道50、机床的旋转连接器51和中空主轴52从例如注油孔直径大(管道阻力小)的钻孔器53a等工具的注油孔54a往加工点喷射喷雾55a。
在喷雾输送流道50内设置有作为辅助喷雾产生部的连接器40。该连接器(辅助喷雾产生部)40的喷出口41与从二通电磁阀24下游侧的气体供给通道5分支、在运载气体/液体混合器30内部延伸的运载气体供给通道31连接，从该喷出口41往喷雾输送流道50内喷射(喷雾)运载气体(压缩空气)或运载气体/液体混合流体。运载气体供给通道31的内部设置有定比减压阀32和单向阀33。
其中，上述减压阀22起控制从气体供给源20提供给喷射器11的气体(压缩空气)的供给压力的作用，上述定比减压阀32起控制通过减压阀22从气体供给源20提供给连接器(辅助喷雾产生部)40的喷出口41的运载气体(压缩空气)的供给压力的作用。于是，该定比减压阀32采用将减压阀22的次级侧的压力减压到一定的比例——例如0.6～0.8左右地进行控制的结构。
由此，随着提供给喷射器11的气体压力的改变，提供给连接器(辅助喷雾产生部)40的喷出口41的运载气体的供给压力自动地变成适当的压力(以一定的比例将气体供给压力减压后的压力)。由此，提供给连接器(辅助喷雾产生部)40的喷出口41的运载气体的压力不需要进行复杂的调整，能够提高喷雾生成装置的使用方便性。
运载气体/液体混合器30的内部具有单向阀35和容积型泵36，具备与油箱37连接的注油通道34。该注油通道34在单向阀33与连接器(辅助喷雾产生部)40的喷出口41之间与运载气体供给通道31汇合。由此，通过驱动容积型泵36，贮存在油箱37内的油沿运载气体供给通道31注入流动的运载气体(压缩空气)中。
下面说明使用大直径的钻孔器(工具)53a进行加工时上述结构的喷雾生成装置的情况。
当打开二通电磁阀24运行喷雾生成装置时，由减压阀22设定了压力的压缩空气通过气体供给通道5流入喷射器11，同时由定比减压阀32减压到相对于减压阀22的次级侧压力为规定比例的压力后的压缩空气(运载气体)通过运载气体供给通道31提供给连接器(辅助喷雾产生部)40的喷出口41。
流入喷射器11的压缩空气通过喉管12，由此在液体导入口14产生吸引力，由该吸引力将容器1内的油从油源2通过液体供给通道6吸入喷射器11。喷射器11在其扩径管15中用超音速将油分裂成细微的粒子，将压缩空气与油粒子混合后作为喷雾喷出。喷出的喷雾中的细微粒子直径的喷雾漂浮在容器1内的空间4内，直径比较大的粒子被发泡板16吸收，凝聚后落下到容器1下部的油源2中。因此，生成粒子直径分布非常小、直径高密度集中的喷雾。通过看着流量计8的指示值调整可变节流阀9控制流入喷射器11的油的流量，能够改变生成的喷雾(液体粒子)的量，以加工所需要的最少的量来使用。利用容器1的内压输送从导管7喷出的喷雾。
从连接器(辅助喷雾产生部)40的喷出口41喷出的压缩空气(运载气体)自动地将容器1的内压调整到恰当的压力，使空间4内的喷雾向导管7的导出方向加速。此时喷雾生成装置的运行状态如下所述为图2的运行点C4，喷雾生成装置在恰当的运行点运行，充分发挥了喷射器11的能力的浓度的喷雾从导管7喷出，喷雾55a经由喷雾输送流道50、连接器40、旋转连接器51和中空主轴52从大直径的钻孔器53a的注油孔54a以良好的喷射速度喷射到加工点。
另外，在大直径的钻孔器53a为尺寸特别大的钻孔器，喷雾喷出量不足的情况下，驱动运载气体/液体混合器30的容积型泵36。这样一来，油箱37内的油利用容积型泵36注入运载气体供给通道31内，从连接器(辅助喷雾产生部)40的喷出口41向喷雾输送方向喷射追加的喷雾，增加从大直径的钻孔器53a的注油孔54a喷射出的喷雾55a的量。这里，通过用图中没有表示的控制电路控制容积型泵36的喷出量调整追加的喷雾的量。
这样一来，通过用连接器(辅助喷雾产生部)40根据需要追加喷雾量，能够避免对大尺寸的工具等喷雾不足造成加工不良的风险。
图2为图1所示喷雾生成装置的系统曲线的一例，表示使用注油孔的直径大的钻孔器53a作为工具时——即输送流道的阻力(阻力曲线R2)小时的情况。图2中，实线曲线A2为喷雾生成装置的特性曲线。提供给喷射器11的气体供给压力P1和阻力曲线R1、R2与图8时的一样。其中，定比减压阀32采用将减压阀22的次级侧的压力减压到一定的比例——例如0.6～0.8左右的压力地进行控制的结构。因此，容器内压力P2与气体供给压力P1之比P2/P1为一定值(例如0.6～0.8)，随着提供给喷射器11的气体供给压力P1的设定，容器内压力P2自动地变成最合适的压力。
此时，喷雾生成装置在运行点C4运行，喷雾生成装置的容器内压力(喷出压力)P5与容器内压力P2大致相等(P5≈P2)。即，即使使用注油孔直径改变了的工具(钻孔器)，也总能维持最合适的喷雾喷出压力P5。
其中，从喷雾生成装置喷出的喷雾风量为Q3。并且，从喷射器11喷射到容器1内的喷雾风量成为想象曲线(提供给辅助喷雾产生部40的运载气体供给压力为0时的特性曲线)与容器内压力P2的交点的风量、即Q1。风量差Q3-Q1为向辅助喷雾产生部40的运载气体的供给产生的喷雾加速风量。由该喷雾加速风量不仅能够提高从钻孔器(工具)53a的注油孔54a喷射出的喷雾55a的喷射速度，而且能够提供喷雾附着在加工点上的附着性，同时能够增强切屑等的排除能力。
另外，图1所示的例为设置定比减压阀32，将减压阀22的次级侧的压力减压到一定比例的压力地进行控制的例子。也可以将该定比减压阀32换成定差减压阀，用该差减压阀将减压阀22的次级侧压力减压到一定的差压——例如0.15～0.25MPa左右的压力地进行控制。由此也能够使容器内压力P2与气体供给压力P1的压差P1-P2为一定(例如0.15～0.25MPa)，随着向喷射器11的气体供给压力P1的设定，容器内压力P2自动地变成最恰当的压力。
图3为表示本发明的第2实施方式的喷雾生成装置的大致结构的图。图3中，添加了与图1相同的附图标记的部分表示相同或相当的部分。该实施方式的喷雾生成装置具有将提供例如油之类的液体冷却润滑剂的液体供给源(油源)2安放在其下部的容器1。该容器1由用盖3覆盖的压力容器构成。
在油源2的上方形成的容器1内部的空间4中设置有喷射器11，该喷射器11固定在盖3上，接受压缩空气(气体)和油(液体)的提供而从喷射器11喷射出的喷雾储留在该空间4内。在本例中，使用将液体导入口14设置在紧靠喉管(最窄部位)12之后的拉瓦尔喷管(尾扩喷管)作为喷射器11。即，压缩空气(气体)通过气体供给通道5提供给喷射器11。并且，压缩空气在通过喷射器11的喉管12之后压力变得最小，然后压力急剧上升，此后逐渐上升直达喷射器11的出口13。结果在设置于紧靠喷射器11的喉管12之后的液体导入口14产生吸引力，该吸引力将油从油源2经由液体供给通道6被吸引到喷射器11的内部。
喷射器11在其扩径管15中将压缩空气与油混合，作为喷雾喷射出。在喷射器11的出口13的下侧，配置有例如仅使用发泡体的骨骼部分(除去了膜)、由三维网眼结构的连续气泡构成的平板状海绵构成的发泡板16。发泡板16用悬吊杆17悬吊保持在盖3上。盖3上设置有用于从容器1中导出空间4内的喷雾的导管7和用于确认容器内的压力(喷出压力)的压力计60。
从油源2延伸到喷射器11内的液体供给通道6中设置有浮标式(フロ一ト式)流量计8。流量计8具备流量指示器8a和逆流防止机构8b。并且，液体供给通道6中设置有用于调整提供给喷射器11的油的流量的可变节流阀9和检测流量计8的浮子8c的上浮的传感器10。
这样一来，通过使流量计8具备逆流防止机构8b，在喷雾生成装置停止时能够防止液体供给通道6中的油回流到油源2中，使液体供给通道6中总是处于油满的状态。而且，通过设置检测浮子8c的上浮的传感器10，能够远程监视喷雾生成装置正在正常生成喷雾。另外，传感器10为例如非接触式开关或透光型光电开关，根据周围环境而选择。
通过从气体供给源(压缩空气供给源)20开始延伸、内部设置了过滤器21、减压阀22、压力计23和二通电磁阀24的气体供给通道5给喷射器11提供气体(压缩空气)。另外，二通电磁阀24为操作喷雾生成装置的运行和停止用的阀，根据用途也可以用二通手动阀。
喷雾输送流道50的一端连接在导管7上，喷雾输送流道50的另一端与机床的旋转连接器51连接上。由此，能够通过喷雾输送流道50、机床的旋转连接器51和中空主轴52从例如注油孔直径小(管道阻力大)的钻孔器53b等工具的注油孔54b往加工点喷射喷雾55b。
喷雾输送流道50在中途分支，连接溢流道61。该溢流道61内设置有在提供给喷射器11的气体压力的一定比例的压力——例如0.6～0.8倍左右的压力下工作的定比溢流阀62、过滤器64以及排泄容器65。定比溢流阀62的控制压力由从气体供给源20给喷射器11提供气体的气体供给通道5中的二通电磁阀24的下游侧分支、与定比溢流阀62的控制端口62a相连的控制管道63引导。另外，上述溢流道61也可以与容器1内的空间4连接。
下面说明使用小直径的钻孔器(工具)53b进行加工时上述结构的喷雾生成装置的情况。
当打开二通电磁阀24运行喷雾生成装置时，由减压阀22设定压力的压缩空气通过气体供给通道5流入喷射器11生成喷雾。此时容器1的内压上升，当达到提供给喷射器11的压缩空气(气体)的供给压力的预定比例——例如0.7倍左右的压力时，定比溢流阀62自动工作，通过溢流道61将在喷雾输送流道50内流动的喷雾的一部分溢流，由此，容器1内的压力能够维持在恰当的压力。其中通过溢流道61溢流的喷雾被过滤器64分离成空气和油，分离出的空气从排气口64a排出。并且，由过滤器64分离出的油被回收到排泄容器65中被再利用。
此时喷雾生成装置的运行状态如下所述为图4的运行点C5，喷雾生成装置在恰当的运行点运行，从导管7给小直径的钻孔器喷出足够的风量和足够浓度的喷雾，喷雾55b从小直径的钻孔器53b的注油孔54b，经由喷雾输送流道50、旋转连接器51和中空主轴52喷射到加工点，进行良好的加工。
图4为图3所示喷雾生成装置的系统曲线图的一例，表示使用注油孔直径小的钻孔器53b作为工具时——即输送流道的阻力(阻力曲线R3)过大时，同时记录了上述定比溢流阀62使容器内的压力(喷出压力)变得合适时的喷雾生成装置的特性曲线A1和输送流道的阻力曲线的系统曲线图。图4中，提供给喷射器的气体供给压力P1、输送流道的阻力(阻力曲线R3)与图9所示的情况相同。并且，图4中的阻力曲线R4为上述定比溢流阀62的阻力与输送流道的阻力(阻力曲线R3)合起来的合计阻力曲线。
其中，定比溢流阀62采用在相对于提供给喷射器11的气体供给压力为一定比例的压力——例如0.6～0.8倍左右的压力下工作的结构。因此，容器内压力P6与气体供给压力P1之比P6/P1为一定值(例如0.6～0.8)，随着提供给喷射器11的气体供给压力P1的设定，容器内压力P6自动地变成最合适的压力。
此时，喷雾生成装置在运行点C5运行，喷雾生成装置的容器内压力(喷出压力)P6总为几乎一定。即，即使使用注油孔直径改变了的工具(钻孔器)，也总能维持最合适的喷雾喷出压力P6。因此，喷射器11内部能够获得生成喷雾所必需且足够的气体流速，喷射器11生成的喷雾为浓度浓的良好的喷雾。
其中，从喷射器11喷射到容器1内的喷雾风量为Q1。并且，从喷雾生成装置经由喷雾输送流道50从直径小的钻孔器53b等工具的注油孔54b喷射出的喷雾55b的风量为喷雾生成装置的容器内压力P6与阻力曲线R3的交点的风量Q4。风量差Q1-Q4为从上述定比溢流阀62排出到容器外的气体的风量。
如果将图4与图9进行比较，图4中从喷雾生成装置经由喷雾输送流道50从小直径的钻孔器53b等工具的注油孔54b喷射出的喷雾55b的风量Q4比图9时稍小。但是，从喷射器11喷射到容器1内的喷雾风量Q1变大，在喷射器11的内部能够获得生成喷雾所必需的足够的气体流速，因此从喷射器11生成浓度浓的有效的喷雾。结果，由例如小直径的钻孔器53b等工具的注油孔54b从喷雾生成装置经由喷雾输送流道50喷出的喷雾(液体粒子)喷出量(由小直径的钻孔器等工具的注油孔从喷雾生成装置经由输送流道喷出的喷雾风量与浓度的乘积)增加。因此，能够获得对于小直径的钻孔器53b等进行加工来说足够的喷雾喷出量。
另外，图3所示的例子为在溢流道61中设置了在相对于提供给喷射器11的气体供给压力的一定比例的压力下工作的定比溢流阀62的例子。也可以将该定比溢流阀62换成在与提供给喷射器11的气体供给压力Pl存在一定的压差——例如0.15～0.25MPa左右的压差下工作的定差溢流阀。由此也能够使容器内压力P6与气体供给压力P1的压差P1-P6为一定(例如0.15～0.25MPa)，随着向喷射器的气体供给压力P1的设定，容器内压力P6自动地变成最恰当的压力。
图5为表示本发明的第3实施方式的喷雾生成装置的大致结构的图。图5中，添加了与图1相同的附图标记的部分表示相同或相当的部分。该实施方式的喷雾生成装置具有将提供例如油之类的液体冷却润滑剂的液体供给源(油源)2安放在其下部的容器1。该容器1由用盖3覆盖的压力容器构成。
在油源2的上方形成的容器1内部的空间4中设置有喷射器11，该喷射器11固定在盖3上，接受压缩空气(气体)和油(液体)的供给而从喷射器11喷射出的喷雾储留在该空间4内。在本例中，使用将液体导入口14设置在紧靠喉管(最窄部位)12之后的拉瓦尔喷管(尾扩喷管)作为喷射器11。即，压缩空气(气体)通过气体供给通道5提供给喷射器11。并且，压缩空气在通过喷射器11的喉管12之后压力变得最小，然后压力急剧上升，此后逐渐上升直达喷射器11的出口13。结果在设置于紧靠喷射器11的喉管12之后的液体导入口14处产生吸引力，由该吸引力将油从油源2经由液体供给通道6吸引到喷射器11的内部。
这样一来，通过用将液体导入口14设置在紧靠喉管12之后的拉瓦尔喷管(尾扩喷管)构成喷射器11，使喷射器(拉瓦尔喷管)11内部的用于生成喷雾的气流为超音速气流，能够用超音速将从液体导入口14提供给喷射器11内部的液体分裂雾化，生成粒子直径小的高浓度的喷雾。
喷射器11在其扩径管15处将压缩空气与油混合，作为喷雾喷射出。在喷射器11的出口13的下侧，配置有例如仅使用发泡体的骨骼部分(除去了膜)、由三维网眼结构的连续气泡构成的平板状海绵构成的发泡板16。发泡板16用悬吊杆17悬吊保持在盖3上。由此，从喷射器11喷射出的喷雾中细微粒子直径的喷雾通过发泡板16内或偏向流动漂浮在容器1内，直径比较大的粒子被发泡板16吸收、凝聚后落下到容器1内的油源2中。因此，生成粒子直径分布非常小、直径高密度集中的喷雾。
盖3上设置有用于从容器1中导出空间4内的喷雾的导管7和用于确认容器内的压力(喷出压力)的压力计60。
从油源2延伸到喷射器11内的液体供给通道6中设置有浮标式流量计8。流量计8具备流量指示器8a和逆流防止机构8b。并且，液体供给通道6中设置有用于调整提供给喷射器11的油的流量的可变节流阀9和检测流量计8的浮子8c的上浮量的传感器10。
这样一来，通过使流量计8具备逆流防止机构8b，在喷雾生成装置停止时能够防止液体供给通道6中的油回流到油源2中，使液体供给通道6中总是处于油满的状态。而且，如上所述，喷射器11采用利用吸引作用通过液体供给通道6将容器1内的油吸入该喷射器11的内部的结构，在该液体供给通道6中具备浮标式流量计8和检测浮子8c的上浮的传感器10，通过这样，能够远程监视喷雾生成装置正在正常生成喷雾。另外，传感器10为例如非接触式开关或透光型光电开关，根据周围环境而选择。
通过从气体供给源(压缩空气供给源)20开始延伸、内部设置了过滤器21、减压阀22、压力计23和二通电磁阀24的气体供给通道5给喷射器11提供气体(压缩空气)。另外，二通电磁阀24为操作喷雾生成装置的运行和停止的阀，根据用途也可以用二通手动阀。
喷雾输送流道50的一端被连接在导管7上，喷雾输送流道50的另一端与机床的旋转连接器51连接。由此，能够通过喷雾输送流道50、机床的旋转连接器51和中空主轴52从例如注油孔直径大(管道阻力小)的钻孔器53a等工具的注油孔54a往加工点喷射喷雾55a。
在容器1的内部设置有使用由气体供给源20提供的气体(压缩空气)作为运载气体，接受该运载气体和容器1内提供的油将辅助喷雾喷射到容器1内的辅助喷雾产生部71。通过从二通电磁阀24下游侧的气体供给通道5分支、在内部设置了双通道电磁阀81、定比减压阀82和单向阀83的运载气体供给通道80将运载气体提供给辅助喷雾产生部71。并且，提供到该辅助喷雾产生部71内的运载气体在通过缩径部72后从出口73喷雾出。
其中，上述减压阀22起控制从气体供给源20提供给喷射器11的气体(压缩空气)的供给压力的作用，上述定比减压阀82起控制通过减压阀22从气体供给源20提供给辅助喷雾产生部71的运载气体(压缩空气)的供给压力的作用。并且，该定比减压阀82采用将减压阀22的次级侧的压力减压到一定的比例——例如0.6～0.8左右地进行控制的结构。
另外，也可以与上述一样，将该定比减压阀82换成定差减压阀，用该压差减压阀将减压阀22的次级侧压力减压到一定的压差——例如0.15～0.25MPa左右的压力地进行控制。
由此，随着提供给喷射器11的气体压力的改变，提供给辅助喷雾产生部71的运载气体的供给压力自动地变成适当的压力(以一定的比例将气体供给压力减压后的压力)。由此，提供给辅助喷雾产生部71的运载气体的供给压力不需要进行复杂的调整，能够提高喷雾生成装置的使用方便性。
通过从可变节流阀9下游侧的液体供给通道6分支、在缩径部72的下游侧与辅助喷雾产生部71的液体导入口74连接的辅助液体供给通道90给辅助喷雾产生部71提供液体。在辅助液体供给通道90中设置有控制提供给辅助喷雾产生部71的运载气体的供给压力和容器1内的压力为控制压力(パイロツト圧)、仅在提供给辅助喷雾产生部71的运载气体的供给压力比容器1内的压力大时打开的控制开闭阀(パイロツト開閉弁)91。由此，当容器1内的压力比提供给辅助喷雾产生部71的运载气体的供给压力高时自动地关闭上述控制开闭阀91，能够切断从辅助喷雾产生部71到液体供给通道6的反压。
另外，也可以使用单向阀或电磁阀等阀机构取代上述控制开闭阀91。
下面说明使用大直径的钻孔器(工具)53a进行加工时上述结构的喷雾生成装置的情况。
当打开二通电磁阀24和81运行喷雾生成装置时，由减压阀22设定了压力的压缩空气通过气体供给通道5流入喷射器11，同时由定比减压阀82减压到相对于减压阀22的次级侧的压力预定比例的压力后的压缩空气(运载气体)通过运载气体供给通道80被提供给辅助喷雾产生部71。
流入喷射器11的压缩空气通过喉管12，由此在液体导入口14产生吸引力，该吸引力将容器1内的油从油源2通过液体供给通道6吸入喷射器11。喷射器11在其扩径管15处用超音速将油分裂成细微的粒子，将压缩空气与油粒子混合后作为喷雾喷出。喷出的喷雾中的细微粒子直径的喷雾漂浮在容器1内的空间4内，直径比较大的粒子被发泡板16吸收、凝聚后落下到容器1下部的油源2中。因此，生成粒子直径分布非常小、直径高密度集中的喷雾。通过看着流量计8的指示值调整可变节流阀9控制流入喷射器11的油的流量，能够改变生成的喷雾(液体粒子)的量，以加工所需要的最少的量进行使用。利用容器1的内压输送从导管7喷出的喷雾。
从辅助喷雾产生部71的出口73喷出的压缩空气(运载气体)自动地将容器1的内压调整到恰当的压力，使空间4内的喷雾向导管7的流出方向加速。并且，当流入辅助喷雾产生部71的压缩空气(运载气体)经过了缩径部72时，因截面积的扩大产生吸引力，由该吸引力通过从液体供给通道6分支出的辅助液体供给通道90将油吸引到辅助喷雾产生部71中。辅助喷雾产生部71在其出口73处将压缩空气(运载气体)与油混合，作为喷雾(辅助喷雾)喷射出。由此，增量的喷雾从导管7以恰当的压力喷出，喷雾55a经由喷雾输送流道50、旋转连接器51和中空主轴52从大直径的钻孔器53a的注油孔54a以良好的喷射速度喷射到加工点。
图6为表示本发明的第4实施方式的喷雾生成装置的大致结构的图。图6所示例与图5所示例的不同点在于，将单向阀76设置在辅助喷雾产生部71的出口侧取代图5所示例的喷雾生成装置中的控制开闭阀91。其他的结构由于与图5所示例相同，在此省略其说明。
该例在容器1内的压力比提供给辅助喷雾产生部71的运载气体的压力高时自动地关闭单向阀76，能够切断从辅助喷雾产生部71向液体供给通道6的反压。
工业实用性
本发明的喷雾生成装置可以用于生成冷却和润滑加工中心、车床等机床的工具或被加工物的喷雾。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(删除)
2.(删除)
3.(删除)
4.(修改后)一种喷雾生成装置，其特征在于，具有：接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器；从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；以及，设置在上述喷射器的下游侧的辅助喷雾产生部；
上述辅助喷雾产生部，以将运载气体/液体混合流体喷射到与上述导管连接、输送喷雾的输送流道内的方式构成，所述运载气体/液体混合流体为将液体注入到从向上述喷射器提供气体的气体供给通道被分支输送、通过定比减压阀或定差减压阀被减压到相对于提供给上述喷射器的气体供给压力一定比例或压差的压力的运载气体流中的运载气体/液体混合流体。
5.(修改后)一种喷雾生成装置，其特征在于，具有：接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器；从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；以及，设置在上述喷射器的下游侧的辅助喷雾产生部；
上述辅助喷雾产生部以接受运载气体和上述容器内的液体的供给而将辅助喷雾喷雾到上述容器内的方式构成，所述运载气体从向上述喷射器提供气体的气体供给通道被分支输送、通过定比减压阀或定差减压阀被减压到相对于提供给上述喷射器的气体供给压力一定比例或压差的压力。
6.如权利要求5所述的喷雾生成装置，其特征在于，上述辅助喷雾产生部与辅助液体供给通道连接，该辅助液体供给通道从将上述容器内的液体提供给上述喷射器的液体供给通道分支、利用吸引作用吸入上述容器内的液体，在上述辅助液体供给通道的内部或出口一侧设置有阀装置或单向阀。
7.(修改后)一种喷雾生成装置，其特征在于，具有：接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器；从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；设置在上述喷射器的下游侧的溢流道；以及，配设在上述溢流道内，将提供给上述喷射器的气体供给压力作为控制压力，追随提供给上述喷射器的气体供给压力的变化而在相对于提供给上述喷射器的气体供给压力一定比例或压差的压力下自动地工作的定比溢流阀或定差溢流阀。
8.(修改后)一种喷雾生成装置，其特征在于，具有：接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器；从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；以及，将上述容器内的压力减压到相对于提供给上述喷射器的气体供给压力一定比例的压力的定比减压阀和/或定比溢流阀；
使上述喷射器为在紧靠喉管之后设置了液体导入口的拉瓦尔喷管，从而使上述喷射器内部的用于生成喷雾的气流成为超音速流。
9.(修改后)如权利要求8所述的喷雾生成装置，其特征在于，在与上述喷射器的出口相对置的位置上配置了仅使用了发泡体的骨骼部分、由三维网眼结构的连续气泡构成的发泡板。
10.(修改后)一种喷雾生成装置，其特征在于，具有：接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器；以及，从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；
上述喷射器以利用该喷射器内部用于生成喷雾的气流产生的吸引作用、通过液体供给通道将上述容器内的上述液体吸入到该喷射器的内部的方式构成；
在上述液体供给通道中设置浮标式流量计，用传感器检测该浮标式流量计的浮子的上浮，远程监视正在正常生成喷雾。
Claims (10)
1.一种喷雾生成装置，其特征在于，具有：接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器；从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；以及，设置在上述喷射器的下游侧的辅助喷雾产生部。
2.如权利要求1所述的喷雾生成装置，其特征在于，上述辅助喷雾产生部设置在与上述导管连接、输送喷雾的喷雾输送流道内。
3.如权利要求2所述的喷雾生成装置，其特征在于，上述辅助喷雾产生部由连接器构成，所述连接器具有将运载气体/液体混合部送出的运载气体/液体混合流体喷雾到上述喷雾输送流道内的喷出口。
4.如权利要求3所述的喷雾生成装置，其特征在于，上述运载气体/液体混合部具有将运载气体减压到相对于提供给上述喷射器的气体供给压力一定比例或压差的压力的定比减压阀或定差减压阀，以及将液体注入该减压后的运载气体流中的容积型泵。
5.如权利要求1所述的喷雾生成装置，其特征在于，上述辅助喷雾产生部以接受运载气体和上述容器内的液体的供给而将辅助喷雾喷雾到上述容器内的方式构成，所述运载气体从提供给上述喷射器气体的气体供给通道被分支输送、通过定比减压阀或定差减压阀减压到相对于提供给上述喷射器的气体供给压力的一定比例或压差的压力。
6.如权利要求5所述的喷雾生成装置，其特征在于，上述辅助喷雾产生部与从将上述容器内的液体提供给上述喷射器的液体供给通道上分支、利用吸引作用吸入上述容器内的液体的辅助液体供给通道连接，在上述辅助液体供给通道的内部或出口一侧设置有阀装置或单向阀。
7.一种喷雾生成装置，其特征在于，具有：接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器；从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；设置在上述喷射器的下游侧的溢流道；配设在上述溢流道内，在相对于提供给上述喷射器的气体压力一定比例或压差的压力下工作的定比溢流阀或定差溢流阀。
8.一种喷雾生成装置，其特征在于，具有接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器，以及从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；上述喷射器由将液体导入口设置在紧靠喉管之后的拉瓦尔喷管构成。
9.如权利要求8所述的喷雾生成装置，其特征在于，在与上述喷射器的出口相对置的位置上配置由连续气泡构成的发泡板。
10.一种喷雾生成装置，其特征在于，具有接受来自气体供给源的气体和容器内的液体的供给而生成喷雾并喷射到容器内的喷射器，以及从上述容器导出上述容器内的上述喷雾的导管；上述喷射器以利用吸引作用通过液体供给通道将上述容器内的上述液体吸入该喷射器的内部的方式构成，上述液体供给通道中具备浮标式流量计和检测浮子的上浮的传感器。
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