CN101966661A - 一种超声聚焦汽雾冷却器 - Google Patents

一种超声聚焦汽雾冷却器 Download PDF

Info

Publication number
CN101966661A
CN101966661A CN 201010221499 CN201010221499A CN101966661A CN 101966661 A CN101966661 A CN 101966661A CN 201010221499 CN201010221499 CN 201010221499 CN 201010221499 A CN201010221499 A CN 201010221499A CN 101966661 A CN101966661 A CN 101966661A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steam fog
cooler
focus
cooling
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201010221499
Other languages
English (en)
Inventor
李华
殷振
谢鸥
曹自洋
李艳
汪帮富
张峰
章志伟
宋克峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou University of Science and Technology
Original Assignee
Suzhou University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou University of Science and Technology filed Critical Suzhou University of Science and Technology
Priority to CN 201010221499 priority Critical patent/CN101966661A/zh
Publication of CN101966661A publication Critical patent/CN101966661A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超声聚焦汽雾冷却器，包括螺栓、后盖板、压电陶瓷片、电极片、变幅杆、聚焦圆盘、双头螺钉、传振杆和汽雾罩，所述的后盖板、所述的压电陶瓷片和所述的电极片通过所述的螺栓前端的螺纹和所述的变幅杆的联接夹紧，聚焦圆盘通过所述的双头螺钉夹紧在所述的传振杆和所述的变幅杆之间，所述汽雾罩通过粘接剂粘接在所述聚焦圆盘上。本发明的振子部分采用夹心式换能器结构，具有功率容量大、汽雾聚焦能力强的优点。本发明在保证高效冷却的基础上，可最大限度的减少冷却液用量，从而实现绿色环保冷却。本发明不但可以使用于散发切削热较多的磨削加工的冷却，还可以使用于绗磨、铣削、激光加工、焊接等加工技术领域的冷却。

Description

一种超声聚焦汽雾冷却器
技术领域
本发明涉及利用压电效应的超声振动聚焦汽雾冷却领域，具体来说，涉及一种超声聚焦汽雾冷却器。
背景技术
在材料切削加工过程中，高速旋转的工具表面存在着随工具一起回转的附着气流层，气流层在切削加工区形成了气障，使冷却液难以进入切削加工区，致使冷却液起不到冷却作用。材料切削加工过程中，由于工具切削刃在工件表面的切削、滑移和摩擦的作用，会在切削加工区产生大量的切削热，使切削加工区处于高温状态，当温度达到一定临界值后，冷却液在加工切削区产生膜沸腾，沸腾膜使大部分冷却液很难到达切削加工区的热源表面，同样致使冷却液也起不到应有的冷却作用。
传统的冷却技术采用大量浇注冷却液的冷却方式，基于上述原因，这种方式存在着以下多方面的问题：
1、冷却效果差，影响加工表面质量和加工精度，并且影响切削加工效率和工具寿命。
2、在材料切削加工过程中，工具的高速旋转会使冷却液飞溅，其中含有的油或化学添加剂等成分造成环境污染，损害操作者的健康。
3、冷却液循环使用成本高，废冷却液还会造成环境污染。
传统的大量浇注冷却液的冷却方式存在的问题制约了精密与超精密加工技术的发展，近年来，国内外的专家主要致力于切削加工区的气流场、切削弧区强化换热、新型冷却液供液方式、新型冷却介质、微量冷却液冷却技术等方面的研究，并取得了一定的研究成果，但是他们大都只关注了冷却的效果，没能很好地解决污染问题。进一步探索高效冷却技术，在保证有效冷却的同时，避免冷却过程的环境污染，是精密与超精密加工技术技术发展面临的重要课题，所以从保证精密切削质量和实现绿色环保两个方面开展新型的冷却机理与技术研究具有重要的意义。因此，开发绿色、高效的冷却技术已经成为精密加工技术发展的基础和关键技术之一，在保证优良的冷却效果，提高加工效率与加工质量的同时，尽量减少冷却液的用量，从而减少环境污染、保护操作者的健康，实现绿色制造。
发明内容
为克服现有冷却技术中的不足，本发明的目的在于提供一种超声聚焦汽雾冷却器，本发明的技术方案是：
一种超声聚焦汽雾冷却器，包括螺栓、后盖板、压电陶瓷片、电极片、变幅杆、聚焦圆盘、双头螺钉、传振杆和汽雾罩，后盖板、压电陶瓷片和电极片通过螺检前端的螺纹和变幅杆的联接夹紧，聚焦圆盘通过双头螺钉夹紧在所述传振杆和变幅杆之间，汽雾罩通过粘接剂粘接在聚焦圆盘上。
更进一步，所述送液管道与一定量供液装置相连接。
更进一步，所述超声聚焦汽雾冷却器与一超声电源连接。
更进一步，所述的超声聚焦汽雾冷却器的聚焦圆盘设置在振子结构的纵向振动波腹的位置。振子结构的纵向振动波节和波腹的位置，且振子的振动可为更多波长的振动形式。
更进一步，所述的超声聚焦汽雾冷却器的汽雾喷出口设置在振子结构的纵向振动波腹位置。
更进一步，所述的超声聚焦汽雾冷却器的汽雾喷出口设置在聚焦圆盘的声学聚焦半径范围内。
运行时，超声聚焦汽雾冷却器连接超声电源，超声聚焦汽雾冷却器中的送液管道与一定量供液装置相连接。
当振子的电极片接入超声电信号后，振子部分就会产生纵向超声简谐振动，且聚焦圆盘也随波腹的振动而进行纵向弯曲振动，传振杆前端的振动把流到传振杆前端的液态介质转变为纳米级汽雾，且能在很低的液体介质传输速度下获得极佳的雾化质量，雾滴尺寸细小均匀，雾化效果容易控制。
振动的聚焦圆盘的具有振动能量聚焦作用，当聚焦后的超声振动能量作用于纳米汽雾后，可以使纳米级汽雾得到加速，使其具有更高的动能并通过两种途径进入切削加工区：一是突破气障后附着在工具表面由工具的回转运动带入切削加工区；二是纳米级汽雾嵌入到工件表面的微观几何峰谷中，随工件的进给运动带入切削加工区，到达热源表面，从而起到高效的强制冷却作用。
本发明还具有以下优点：
1.采用夹心式换能器结构。
本发明所述振子部分采用夹心式换能器结构，具有功率容量大、汽雾聚焦能力强的优点。
2.绿色高效。
在保证高效冷却的基础上，可最大限度的减少冷却液用量，从而实现绿色环保冷却。
3.应用广泛。
本发明不但可以使用于散发切削热较多的磨削加工的冷却，还可以使用于绗磨、铣削、激光加工、焊接加工等技术领域的冷却。
附图说明
图1是本发明的一种超声聚焦汽雾冷却器的结构示意图；
图2是本发明的另一种超声聚焦汽雾冷却器的结构示意图；
图3是本发明的一种超声聚焦汽雾冷却器应用范例的系统结构示意图；
图4是本发明的另一种超声聚焦汽雾冷却器应用范例的系统结构示意图；
图中标号说明：1.螺栓，2.后盖板，3.压电陶瓷片，4.电极片，5.变幅杆，6.送液管道，7.聚焦圆盘，8.双头螺钉，9.传振杆，10.汽雾罩，11.超声聚焦汽雾冷却器，12.定量供液装置，13.超声电源，a.第一内管道，b.第二内管道
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明的实施例采用了压电陶瓷夹心式结构，包括螺栓1和依次套设在所述螺栓上的后盖板2、压电陶瓷片3、电极片4和变幅杆5，以及和变幅杆5通过双头螺钉8联接的传振杆9和聚焦圆盘7，以及通过粘接剂粘接在聚焦圆盘7上的汽雾罩10。通过螺栓1前端的螺纹和变幅杆5的联接把后盖板2、压电陶瓷片3和电极片4夹紧，而传振杆9则通过双头螺钉8联接把聚焦圆盘7夹紧在所述传振杆9和变幅杆5之间。聚焦圆盘7设置在振子结构的纵向振动波腹的位置，超声聚焦汽雾冷却器的汽雾喷出口设在振子结构的纵向振动波腹位置，且设置在聚焦圆盘的声学聚焦半径内。所述汽雾罩10为锥形。聚焦圆盘的声学聚焦半径可由公式
Figure BSA00000178794800041
(R为聚焦圆盘的几何半径，c为超声在金属圆盘中的传播速度，c0为超声在空气中的传播速度)确定。
当振子的电极片4接入超声电信号后，振子部分就会产生纵向简谐超声振动，且聚焦圆盘7也随之进行径向弯曲超声振动，液态冷却介质通过送液管道6经变幅杆5内管道、双头螺钉8内管道和传振杆9内管道输送至传振杆9前端，传振杆9前端的超声振动把流到传振杆9前端的液态介质转变为纳米级汽雾，且能在很低的液体传输速度下获得极佳的雾化质量，雾滴尺寸细小均匀，雾化效果容易控制。
振动的聚焦圆盘7的具有振动能量聚焦作用，当聚焦后的超声振动能量作用于纳米汽雾后，可以使纳米级汽雾得到加速，使其具有更高的动能并通过两种途径进入切削加工区：一是突破气障后附着在工具表面由工具的回转运动带入切削加工区；二是纳米级汽雾嵌入到工件表面的微观几何峰谷中，随工件的进给运动带入切削加工区，到达热源表面，从而起到高效的冷却作用，并最大限度减少冷却液用量。从而在保证高效冷却的基础上，实现绿色精密切削加工。
实施例2
图2所示为超声聚焦汽雾冷却器的另一种结构形式，和图1不同的是其供液方式不同，其供液方式为通过后方的送液管道6、螺栓1、变幅杆5管道、双头螺钉8管道和传振杆9管道把液体冷却介质输送至传振杆9前端。
实施例3
图3所示为采用图1所示超声聚焦汽雾冷却器的超声雾化聚焦冷却系统，其包括超声聚焦汽雾冷却器11、定量供液装置12和超声电源13。超声聚焦汽雾冷却器11在超声电源13的驱动下，通过超声振子的振动，把通过定量供液装置12输送到传振杆前端的液态介质转变为纳米汽雾，然后通过聚焦圆盘的聚焦作用，使纳米汽雾具有更高的动能，并通过两种途径进入切削区，从而起到高效的冷却作用，并最大限度减少冷却液用量，从而在保证高效冷却的基础上，实现绿色精密切削加工。
实施例4
图4所示为采用图2所示的另一种超声聚焦汽雾冷却器的超声雾化聚焦冷却系统，其工作原理与实施例中图3所示系统原理相同，不同之处在于供液方式与实施例2中的系统相同。

Claims (4)

1.一种超声聚焦汽雾冷却器，其特征在于，包括螺栓(1)、后盖板(2)、压电陶瓷片(3)、电极片(4)、变幅杆(5)、聚焦圆盘(7)、双头螺钉(8)、传振杆(9)和汽雾罩(10)，所述螺栓(1)、所述后盖板(2)、所述压电陶瓷片(3)、所述电极片(4)、所述变幅杆(5)、所述双头螺钉(8)和所述传振杆(9)构成所述的超声聚焦汽雾冷却器的振子部分，所述聚焦圆盘(7)和所述汽雾罩(10)构成所述超声聚焦汽雾冷却器的汽雾聚焦部分，所述后盖板(2)、所述压电陶瓷片(3)和所述电极片(4)通过所述螺栓(1)前端的螺纹和所述变幅杆(5)的联接夹紧，聚焦圆盘(7)通过所述双头螺钉(8)夹紧在所述传振杆(9)和所述变幅杆(5)之间，所述汽雾罩(10)通过粘接剂粘接在所述聚焦圆盘(7)上。
2.根据权利要求1所述的超声聚焦汽雾冷却器，其特征在于：所述的超声聚焦汽雾冷却器的聚焦圆盘(7)设置在所述的振子结构的纵向振动波腹的位置。
3.根据权利要求1所述的超声聚焦汽雾冷却器，其特征在于：所述的超声聚焦汽雾冷却器的汽雾喷出口设置在所述的振子结构的纵向振动波腹位置。
4.根据权利要求1所述的超声聚焦汽雾冷却器，其特征在于：所述的超声聚焦汽雾冷却器的汽雾喷出口在所述的聚焦圆盘(7)的声学聚焦半径范围内。
CN 201010221499 2010-07-08 2010-07-08 一种超声聚焦汽雾冷却器 Pending CN101966661A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010221499 CN101966661A (zh) 2010-07-08 2010-07-08 一种超声聚焦汽雾冷却器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010221499 CN101966661A (zh) 2010-07-08 2010-07-08 一种超声聚焦汽雾冷却器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101966661A true CN101966661A (zh) 2011-02-09

Family

ID=43545916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010221499 Pending CN101966661A (zh) 2010-07-08 2010-07-08 一种超声聚焦汽雾冷却器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101966661A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102873584A (zh) * 2012-10-12 2013-01-16 上海交通大学 高频脉动式微切削润滑装置
CN103071613A (zh) * 2013-01-27 2013-05-01 苏州科技学院 一种纵弯复合超声振动聚焦器
CN103084981A (zh) * 2013-01-27 2013-05-08 苏州科技学院 一种分体式超声聚焦汽雾冷却装置
CN104550875A (zh) * 2014-12-17 2015-04-29 浙江大学 带冷却装置的超声辅助上模结构
CN106944874A (zh) * 2017-04-17 2017-07-14 上海理工大学 一种利用低温电流带走热量的金属新散热方法
US11571222B2 (en) 2017-11-21 2023-02-07 Qingdao university of technology Neurosurgical ultrasonic focusing assisted three-stage atomization cooling and postoperative wound film forming device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1032366A (zh) * 1987-09-30 1989-04-12 宁波市华侨新技术实业有限公司 超声波细胞粉碎器
DE19915265A1 (de) * 1999-04-03 2000-06-29 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Minimalmengen-Kühlschmierung bei Zerspannprozessen
RU2203792C1 (ru) * 2002-01-08 2003-05-10 Ульяновский государственный технический университет Устройство для подачи смазочно-охлаждающих жидкостей при обработке отверстий малого диаметра
WO2006041411A1 (en) * 2004-10-13 2006-04-20 Advanced Systems Automation Limited Cooling and lubrication system
CN101167438A (zh) * 2007-11-28 2008-04-30 江苏大学 低频超声雾化栽培器
JP2009022857A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Shoji Mishiro 液体噴射装置
CN101522263A (zh) * 2006-08-25 2009-09-02 艾拉兹·巴巴耶夫 用于治疗伤口的便携式超声装置
CN101703980A (zh) * 2009-11-09 2010-05-12 哈尔滨工程大学 超声波与压力旋转雾化器
CN101758420A (zh) * 2008-12-08 2010-06-30 香港科技大学 一种提供冷却的系统、装置及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1032366A (zh) * 1987-09-30 1989-04-12 宁波市华侨新技术实业有限公司 超声波细胞粉碎器
DE19915265A1 (de) * 1999-04-03 2000-06-29 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Minimalmengen-Kühlschmierung bei Zerspannprozessen
RU2203792C1 (ru) * 2002-01-08 2003-05-10 Ульяновский государственный технический университет Устройство для подачи смазочно-охлаждающих жидкостей при обработке отверстий малого диаметра
WO2006041411A1 (en) * 2004-10-13 2006-04-20 Advanced Systems Automation Limited Cooling and lubrication system
CN101522263A (zh) * 2006-08-25 2009-09-02 艾拉兹·巴巴耶夫 用于治疗伤口的便携式超声装置
JP2009022857A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Shoji Mishiro 液体噴射装置
CN101167438A (zh) * 2007-11-28 2008-04-30 江苏大学 低频超声雾化栽培器
CN101758420A (zh) * 2008-12-08 2010-06-30 香港科技大学 一种提供冷却的系统、装置及方法
CN101703980A (zh) * 2009-11-09 2010-05-12 哈尔滨工程大学 超声波与压力旋转雾化器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102873584A (zh) * 2012-10-12 2013-01-16 上海交通大学 高频脉动式微切削润滑装置
CN102873584B (zh) * 2012-10-12 2015-02-25 上海交通大学 高频脉动式微切削润滑装置
CN103071613A (zh) * 2013-01-27 2013-05-01 苏州科技学院 一种纵弯复合超声振动聚焦器
CN103084981A (zh) * 2013-01-27 2013-05-08 苏州科技学院 一种分体式超声聚焦汽雾冷却装置
CN104550875A (zh) * 2014-12-17 2015-04-29 浙江大学 带冷却装置的超声辅助上模结构
CN104550875B (zh) * 2014-12-17 2016-09-28 浙江大学 带冷却装置的超声辅助上模结构
CN106944874A (zh) * 2017-04-17 2017-07-14 上海理工大学 一种利用低温电流带走热量的金属新散热方法
US11571222B2 (en) 2017-11-21 2023-02-07 Qingdao university of technology Neurosurgical ultrasonic focusing assisted three-stage atomization cooling and postoperative wound film forming device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101966661A (zh) 一种超声聚焦汽雾冷却器
Chen et al. State-of-the-art review on vibration-assisted milling: principle, system design, and application
CN101032718B (zh) 复合模式换能器及具有复合模式换能器的冷却装置
US20200376565A1 (en) Electrocaloric assisted internal cooling texture turning tool and nanofluid minimal quantity lubrication intelligent working system
CN105619187B (zh) 一种二维超声振动抛光加工装置及方法
USRE45376E1 (en) Cooling systems employing fluidic jets, methods for their use and methods for cooling
Cong et al. Preliminary study on rotary ultrasonic machining of CFRP/Ti stacks
CN108568398B (zh) 超磁致伸缩超声换能器
CN100522491C (zh) 钎焊金刚石热管砂轮
CN101758420B (zh) 一种提供冷却的系统、装置及方法
CN101942547A (zh) 超声椭圆振动挤压装置及用其进行零件表面光整的振动挤压加工方法
CN110220402A (zh) 一种具有微针肋-纳米线结构的微通道换热器及其制造方法
CN101239444A (zh) 复杂壳体深小孔超声波去毛刺工具及方法
CN102729101A (zh) 固体颗粒磨削液复合加工工艺与装置
CN108838747A (zh) 一种基于声透镜的超声聚焦流体振动抛光系统
Lu et al. A cutting force model based on kinematic analysis in longitudinal and torsional ultrasonic vibration drilling
CN103084981B (zh) 一种分体式超声聚焦汽雾冷却装置
Qiu et al. Flow field and cooling capacity in workpiece-tool contact zone during ultra-high speed grinding
CN108381304A (zh) 一种基于球壳压电换能器的超声聚焦流体振动抛光方法
Chen et al. Experimental investigation on cavitation effect and surface quality of ultrasonic-assisted micro-hole drilling
CN106313338A (zh) 一种超声辅助的陶瓷激光钻孔方法及装置
JP2007216372A (ja) 超音波加振ユニット・超音波加振テーブルユニット・超音波加振水槽ユニット・超音波加振ホーンユニット
CN209078390U (zh) 一种基于声透镜的超声聚焦流体振动抛光系统
Liang et al. Ultrasonic cavitation and vibration hybrid-assisted micro-drilling of stainless steel
CN113977344B (zh) 一种超声振动雾化旋转射流冷却装置及其运行工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110209