CN101811269A - 一种低温微量润滑系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种低温微量润滑系统，特征在于：该系统包括：气源管路，微量润滑装置，油量调节阀，油雾管路，喷嘴，混合器，冷气管路，低温气体流量调节阀，低温气体发生装置，低温气体发生装置调压阀，微量润滑装置调压阀。压缩气体经气源管路部分进入微量润滑装置，部分进入低温气体发生装置调压阀和微量润滑装置调压阀。压缩气体经微量润滑装置调压阀调节压力后进入微量润滑装置，产生的油气混合物进入油雾管路。压缩气体经低温气体发生装置调压阀调节压力后进入低温气体发生装置，产生的冷气调节流量后进入冷气管路。油雾及冷风的混合方式可以为混合器混合，也可以为经各自喷嘴喷出后混合。

Description

一种低温微量润滑系统

(一)技术领域：

本发明一种低温微量润滑系统，具体涉及一种将润滑剂雾化并与冷空气混合后高速喷射至切削区，实现冷却润滑作用的低温微量润滑系统。属于机械加工领域的供液装置。

(二)背景技术：

大量使用切削液已成为机械加工领域对环境的重要污染源，并引发了种种负面效应：废弃的切削液是土壤和空气的重要污染源，切削液雾被工人吸入后容易引发各种疾病；切削液的购置、仓储、后处理成本昂贵，腐蚀性的切削液会改变工件的颜色，腐蚀垫圈；传统的切削液对某些刀具表面有热冲击效应，可能造成微裂纹等，细微的金属屑混在切削液的循环系统中会严重影响加工质量。

微量润滑技术(Minimal Quantity Lubrication，MQL)是一种国外较为流行的准干式切削方法，它在压缩空气中混入微量的无公害油雾，代替大量油剂对切削点实施冷却、润滑和排屑。低温切削(液氮，冷风，二氧化碳等介质)系统将冷却介质输送至切削区，使得切削区温度大大降低，同时引发被加工材料的低温脆性，使切削过程变得较为容易进行。微量润滑切削充分利用润滑剂的润滑特性，但并不能有效降低切削区的温度，尤其高速切削难加工材料时会导致切削区温度迅速升高，润滑剂的润滑性能剧烈下降，加工性能恶化；低温介质的作用是降低切削区温度而润滑性能明显不如特定润滑剂。将低温切削与微量润滑切削技术结合是当今切削过程最为有效的冷却润滑方式。

(三)发明内容

本发明的目的在于提出一种机械加工领域应用的低温微量润滑系统，以解决现有供液装置的各种问题。该装置喷出的低温气体和微量油雾的混合物直接用于金属切削等机械加工过程中，该系统可调节润滑剂用量及冷风流量及温度。系统具有易操作，减少污染，使用安全便于清理等优点。

本发明一种低温微量润滑系统，包括：气源管路，微量润滑装置，油量调节阀，油雾管路，喷嘴，混合器，冷气管路，低温气体流量调节阀，低温气体发生装置，低温气体发生装置调压阀，微量润滑装置调压阀；

该微量润滑装置，具体包括油箱、气腔、油箱气体入口、气体入口、气体出口、油出口、引液管、连接管、油量调节阀及微量润滑装置调压阀等，

气腔设置于油箱内部的顶端，与油箱形成内外两个腔体，气体入口和气体出口设置于气腔的顶部，油出口设于气腔的底部；引液管一端朝油箱底部延伸，另一端与设置于油箱顶部的油量调节阀相连；连接管一端连接油量调节阀，另一端穿过油出口及气体出口；(其中，气体出口的直径要大于连接管的直径)微量润滑装置调压阀通过油箱气体入口固定于油箱的侧壁，用于控制进入油箱的气体的流量和油箱内压力；

该气源管路，一端连接外部气源，另一端分成三路，分别于微量润滑装置的气体入口、微量润滑装置调压阀及一低温气体发生装置调节阀相连；

油雾管路为内外嵌套式管路，内部管路为油管，与微量润滑装置的连接管二者直径相同且相互连接；外部管路为气管，与微量润滑装置的气体出口二者直径相同且相互连接；该油雾管路的末端与混合器的油雾入口相连；

低温气体发生装置通过与其相连的低温气体发生装置调节阀来控制进入低温气体发生装置的气体的流量；同时，低温气体发生装置通过与其另一端相连的低温气体流量调节阀来控制流出低温气体发生装置的冷气的流量和压力；低温气体流量调节阀的另一端通过冷气管路与混合器的冷风入口相连；

喷嘴与混合器的出口相连。

其中，混合器采用收缩-扩展式结构，使微量润滑油雾与冷风气体充分混合；收缩口及扩张口为圆锥形结构，中心孔及油雾入口为圆柱形结构；中心孔连接收缩口及扩张口，油雾入口设置在中心孔及扩张口接合处。

其中，该低温微量润滑系统中，该油雾管路的末端与一油雾喷嘴直接相连，该冷气管路与一冷气喷嘴直接相连。

其中，该油雾喷嘴为内外双层结构，与油雾管路的内外嵌套管路相配合。

其中，该低温微量润滑系统中，低温气体发生装置可以为多级制冷装置，该多级制冷装置可以为单级或多级涡流管，单级或多级蒸汽压缩式制冷装置连接使用。其中，压缩气体入口与低温气体发生装置调压阀相连接；冷气出口与低温气体流量调节阀相连。

该系统中润滑剂为植物油、水、等各种绿色润滑剂，无公害，无污染；

该系统实现将润滑剂充分雾化，并产生低温气体，使低温气体与油雾充分雾化的作用，并可根据要求调节润滑剂及低温气体的使用量，将雾粒高速喷射至加工表面，实现充分冷却润滑的效果，高速气体也可实现除屑的作用。

本发明一种机械加工领域应用的低温微量润滑系统，其优点如下：

(1)该系统中微量润滑装置将润滑剂充分雾化，低温气体发生装置产生低温气体，混合器将雾化油粒及低温气体充分混合；

(2)该系统中低温气体流量调节阀可以调节冷气流量和压力，油量调节阀可以调节润滑剂流量；

(3)该系统产生高速低温润滑油雾，高速气流用于排除切削过程中产生的切屑，低温气体用于降低切削区的温度，油雾用于润滑切削摩擦区域；

(4)该系统可作为微量润滑、低温切削、液氮冷却加工中的供液系统。本装置耗材少，成本低，消耗资源少，可适于批量生产。

(5)该系统使用无公害无污染的绿色润滑剂，提出了一种绿色制造的实用方法，是取代传统加工大量使用切削液的有效途径，解决了传统供液系统中切削液用量大、控制困难、环境污染严重等问题。

(6)该系统提供温度可调节的低温气体，适用于钛合金、高温合金等难加工材料及高速切削过程。

(四)附图说明

图1本发明低温微量润滑系统实施例一的主视图；

图2混合器的剖面图；

图3微量润滑装置示意图

图4微量润滑装置实施例二的主视图；

图5多级制冷装置主视图

图6油雾喷嘴剖面图

图中标号说明如下：

1、气源管路       2、微量润滑装置        3、油量调节阀

4、油雾管路       5、喷嘴                6、混合器

7、冷气管路       8、低温气体流量调节阀  9、低温气体发生装置

10、低温气体发生装置调压阀               12、油雾喷嘴

13、冷气喷嘴      14、油箱               15、气腔

16、油箱气体入口  17、气体入口           18、气体出口

19、油出口        20、引液管             21、连接管

22、油雾入口      23、冷风入口           24、出口

25、收缩口        26、扩张口             27、中心孔

(五)具体实施方式

实施例一：

请参见图1-3，本发明提出了一种低温微量润滑系统，具体由气源管路1，微量润滑装置2，油量调节阀3，油雾管路4，喷嘴5，混合器6，冷气管路7，低温气体流量调节阀8，低温气体发生装置9，低温气体发生装置调压阀10，微量润滑装置调压阀11组成。

该微量润滑装置2，具体包括油箱14、气腔15、油箱气体入口16、气体入口17、气体出口18、油出口19、引液管20、连接管21、油量调节阀3及微量润滑装置调压阀11等，

气腔15设置于油箱内部的顶端，与油箱形成内外两个腔体，气体入口17和气体出口18设置于气腔15的顶部，油出口19设于气腔的底部；引液管20一端朝油箱底部延伸，另一端与设置于油箱顶部的油量调节阀3相连；连接管21一端连接油量调节阀3，另一端穿过油出口19及气体出口；(其中，气体出口的直径要大于连接管的直径)微量润滑装置调压阀11通过油箱气体入口16固定于油箱的侧壁，用于控制进入油箱的气体的流量和油箱内压力；

该气源管路1，一端连接外部气源，另一端分成三路，分别与微量润滑装置2的气体入口17、微量润滑装置调压阀11及一低温气体发生装置调节阀10相连；

油雾管路4为内外嵌套式管路，内部管路为油管，与微量润滑装置2的连接管21二者直径相同且相互连接；外部管路为气管，与微量润滑装置2的气体出口18二者直径相同且相互连接；该油雾管路4的末端与混合器的油雾入口22相连；

低温气体发生装置9通过与其相连的低温气体发生装置调节阀10来控制进入低温气体发生装置9的气体的流量；同时，低温气体发生装置9通过与其另一端相连的低温气体流量调节阀8来控制流出低温气体发生装置9的冷气的流量和压力；低温气体流量调节阀8的另一端通过冷气管路7与混合器6的冷风入口23相连；

喷嘴5与混合器6的出口24相连。

如图2所示，混合器6采用收缩-扩展式结构，使微量润滑油雾与冷风气体充分混合；收缩口25及扩张口26为圆锥形结构，中心孔27及油雾入口22为圆柱形结构；中心孔27连接收缩口25及扩张口26，油雾入口22设置在中心孔27及扩张口26接合处。

如图1所示，该低温微量润滑系统工作时，压缩气体经气源管路1部分进入微量润滑装置2，部分进入低温气体发生装置调压阀10和微量润滑装置调压阀11。压缩气体经微量润滑装置调压阀11调节压力后进入微量润滑装置2的油箱14。压缩气体经低温气体发生装置调压阀10调节压力后进入低温气体发生装置9。

调节油量调节阀3选择合适的润滑剂流量，油和气体的混合物通过油雾管路4进入混合器6。

低温气体发生装置9产生的冷风经低温气体流量调节阀8调节流量后进入混合器6。

油和气体的混合物与冷风在混合器6内充分混合，经管路进入喷嘴5。

如图3，微量润滑装置2工作时，压缩气体通过油箱气体入口16进入油箱14内部，在气体压力作用下，油箱内润滑油被压入引液管20。油量调节阀3设置在油箱顶部，用于调整润滑油的使用量。引液管内润滑油经油量调节阀3调整流量后进入连接管21。连接管21连接了油量调节阀3及油雾管路的内层管路油管，从而油在压缩气体压力作用下经油出口进入油管。内腔室顶部设置有气体入口，压缩气体可通过气体入口进入内腔室内部。内腔室内的压缩空气通过气体出口进入油雾管路的外层管路气管。

实施例二：

请参见图4，本发明一种低温微量润滑系统的另一实施例，具体由气源管路1，微量润滑装置2，油量调节阀3，油雾管路4，油雾喷嘴12，冷气喷嘴13，冷气管路7，低温气体流量调节阀8，低温气体发生装置9，低温气体发生装置调压阀10，微量润滑装置调压阀11组成。

与前一实施例的区别在于，该低温微量润滑系统中，油雾管路4及冷气管路7未与一混合器相连，而是油雾管路4的末端直接与一油雾喷嘴12相连，冷气管路7直接与一冷气喷嘴13相连。其中该油雾喷嘴12为内外双层结构，与油雾管路的内外嵌套管路相配合，如图6所示。

低温气体发生装置9产生的冷风经低温气体流量调节阀8调节流量后进入冷气喷嘴13。

流经油雾管路4的润滑剂和气体经油雾喷嘴12以油雾形式喷出，与冷气喷嘴13喷出的冷气在切削区域直接混合。

需要进一步说明的是，对于本发明的低温微量润滑系统，该低温气体发生装置9可以为如图5所示的多级制冷装置，该多级制冷装置可以为单级或多级涡流管28，单级或多级蒸汽压缩式制冷装置29连接使用。其中，图5中压缩气体入口30与低温气体发生装置调压阀10相连接；图5中冷气出口31与低温气体流量调节阀8相连。

Claims (5)

1.一种低温微量润滑系统，特征在于：该系统包括：气源管路，微量润滑装置，油量调节阀，油雾管路，喷嘴，混合器，冷气管路，低温气体流量调节阀，低温气体发生装置，低温气体发生装置调压阀，微量润滑装置调压阀；

该微量润滑装置，具体包括油箱、气腔、油箱气体入口、气体入口、气体出口、油出口、引液管、连接管、油量调节阀及微量润滑装置调压阀：气腔设置于油箱内部的顶端，与油箱形成内外两个腔体，气体入口和气体出口设置于气腔的顶部，油出口设于气腔的底部；引液管一端朝油箱底部延伸，另一端与设置于油箱顶部的油量调节阀相连；连接管一端连接油量调节阀，另一端穿过油出口及气体出口；其中，气体出口的直径要大于连接管的直径；微量润滑装置调压阀通过油箱气体入口固定于油箱的侧壁，用于控制进入油箱的气体的流量和油箱内压力；

该气源管路，一端连接外部气源，另一端分成三路，分别与微量润滑装置的气体入口、微量润滑装置调压阀及一低温气体发生装置调节阀相连；

油雾管路为内外嵌套式管路，内部管路为油管，与微量润滑装置的连接管二者直径相同且相互连接；外部管路为气管，与微量润滑装置的气体出口二者直径相同且相互连接；该油雾管路的末端与混合器的油雾入口相连；

低温气体发生装置通过与其相连的低温气体发生装置调节阀来控制进入低温气体发生装置的气体的流量；同时，低温气体发生装置通过与其另一端相连的低温气体流量调节阀来控制流出低温气体发生装置的冷气的流量和压力；低温气体流量调节阀的另一端通过冷气管路与混合器的冷风入口相连；

喷嘴与混合器的出口相连。

2.根据权利要求1所述的一种低温微量润滑系统，其特征在于：所述的混合器采用收缩-扩展式结构，使微量润滑油雾与冷风气体充分混合；收缩口及扩张口为圆锥形结构，中心孔及油雾入口为圆柱形结构；中心孔连接收缩口及扩张口，油雾入口设置在中心孔及扩张口接合处。

3.根据权利要求1所述的一种低温微量润滑系统，其特征在于：该低温微量润滑系统中，该油雾管路的末端与一油雾喷嘴直接相连，该冷气管路与一冷气喷嘴直接相连。

4.根据权利要求3所述的一种低温微量润滑系统，其特征在于：该油雾喷嘴为内外双层结构，与油雾管路的内外嵌套管路相配合。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种低温微量润滑系统，其特征在于：该低温微量润滑系统中，低温气体发生装置可以为多级制冷装置，该多级制冷装置可以为单级或多级涡流管，单级或多级蒸汽压缩式制冷装置连接使用；其中，压缩气体入口与低温气体发生装置调压阀相连接；冷气出口与低温气体流量调节阀相连。

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