CN102430956A - 混喷冷却润滑系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混喷冷却润滑系统，与机床、机械传动机构的冷却润滑技术有关。主要针对使用气体与适量油基、适量水基润滑冷却介质以混流喷雾的形式，对切削加工发热点、轴承等传动机构的发热区，实施常温或低温的气体与适量油、适量水的混流喷雾冷却润滑方法，它的特征是：混喷式喷雾器可以从气体供应装置、适量油供应装置和适量水供应装置中获得常温或低温的气体、适量的油基、适量的水基润滑冷却介质，并通过共用喷口同时将这些流体喷射雾化至发热区；系统还可以使用一套气体供应装置，多个混喷式喷雾器，分别同时对设备各部位发热区实施不同方式的冷却润滑，例如：单喷气、单喷油雾、单喷水雾和气、油、水同时混流喷射雾化方式的冷却润滑；达到增强冷却润滑效率、降低温升、减少冷却润滑液用量、防止污染和简化设备结构、一机多用、节省生产场地的目的。

Description

混喷冷却润滑系统

技术领域

本发明涉及混喷冷却润滑系统，与机床、机械传动机构的冷却润滑技术有关。主要针对使用气体与适量油基、适量水基润滑冷却介质以混流喷雾的形式，对切削加工发热点、轴承等传动机构的发热区，实施常温或低温的气体与油、水混流喷雾冷却润滑的方法。达到增强冷却润滑效率、降低温升、减少冷却润滑液用量、防止污染和简化设备结构、节省生产场地的目的。

背景技术

近年来，我们开发成功的冷风射流机，能够将压缩空气管输入的常温气流温度下降至0～-60℃以下，再通过保温管，将这些低温气流输送到喷射装置中，混入适量的润滑油，对车削、铣削和磨削加工机床的切削点实施低温下的喷雾冷却润滑(也可称为低温微量润滑)，效果良好。这项技术在国外也有应用，日本叫冷风切削。但是，在应用中，我们发现：由于空气能带走的热量远低于切削液，即使是使用低温空气，在某些情况下，这种方法的冷却效果也不如大量切削液喷淋的方法好；大量使用切削液，又增大了污染，这对环境质量要求更高的今天，是不许可的。

通常，切削液分油基液和水基液两大类；油基切削液偏重于润滑，水基切削液偏重于冷却，如果将它们分别注入气流中，混合雾化并喷向切削点，就能克服液体的膜态沸腾现象获得较好的润滑或者冷却效果，并且减少污染，但是，这样做又各有润滑或冷却效果相对较差的不足。若能通过一种装置，方便地让油基和水基切削液同时混流喷射雾化，充分发挥水基液气化潜热和油基液微量润滑的作用，优势互补，从理论上讲，应该会起到更好的冷却和润滑作用，我们的试验也证明了这一点。

在金属切削及传动装置的研究中，我们发现：一台完整的机床，为了降低温升，仅与冷却和润滑有关的配套技术，就至少需要四种完全独立的系统来实现，它们是：切削液冷却系统、液压液冷却系统、机械传动链润滑冷却系统和电器冷却系统；这些独立的系统，分别通过水基、油基和空气等不同介质的循环流动，为设备降温和润滑，以保证机件的正常工作，例如：高温的水(油)基切削液通过切削液冷却装置降温后，从新输入切削区冷却润滑切削点，以提高材料的可切削性与刀具的耐用度、冷却润滑油对高速轴承、齿轮传动机构等传动件实施冷却润滑后，通过冷油机降温，然后从新循环使用，以增强润滑功能、降低传动链温升等等。这些独立系统和不同介质的使用，存在着占用生产场地大、结构复杂、环境污染和混油(切削液混入润滑油或循环油中)的问题。而且，研究发现：仅对切削过程而言，因为膜态沸腾和热冲击的原因，大量使用切削液的实际效果也不一定理想。

如果能让切削冷却、传动机构冷却、液压系统冷却甚至电器的冷却等都使用气体，那么，只需要一套气体供应装置，外加一些简单的液注入装置、喷射器等就有可能一机多用，弥补上述现有技术中的不足，为此，本发明进行了研究。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有机床、机械传动机构冷却润滑技术中的不足，为机床、机械传动机构提供一种可以使用同一气源的混喷式喷雾器，对切削点、轴承等传动机构实施常温或低温气体与适量油基、水基润滑冷却介质混流喷射雾化冷却润滑的系统及方法；代替传统风冷、油剂喷淋及常温或低温微量润滑的冷却系统；以达到气、油、水混流喷射雾化的冷却润滑方法的实用化、一机多用、简化设备结构、节约生产场地、减少污染和增强冷却润滑性能、提高单位时间金属切除率的目的。

通常，本发明的特征是：油气混流调节器能将适量润滑油混入压力气源中，使气体富含润滑油成分并输入油气混流通道；在油气混流通道喷嘴的外壁，设有外喷罩；外喷罩的内壁与油气混流通道喷嘴外壁之间的间隙，是水基液体通道；让油气混流通道喷嘴喷出的富含润滑油微粒的气流，与水基液体通道输出的水基液体一起，从共用喷口混流喷出，构成混喷式喷雾器。混喷式喷雾器上的接口可分别与气体供应装置、适量油供应装置、适量水供应装置相通，获得气体和适量油基、适量水基润滑冷却介质的供给；构成可将常温或低温气体及适量油基、适量水基润滑冷却介质同时混流雾化并喷向机床、机械传动机构等需要冷却和润滑部位的混喷冷却润滑系统。

本发明所述的油气混流调节器内，设有气体输送通道和适量润滑油输送通道，并采用了让两条通道混流的结构，能让适量润滑油与气体混流后输入油气混流通道；其气体输送通道的入口与气体供应装置相通，润滑油输送通道的入口与适量油供应装置相通。气体供应装置可以是能提供常温或低温压力气源的装置，例如：空气压缩机，使用低沸点介质的间接冷却方式、使用制冷剂的循环压缩式间接制冷方式、使用空气绝热膨胀的直接制冷方式、使用蜗流管的制冷方式和使用半导体制冷方式对压力气源进行制冷处理的系统或装置，也可以是蓄气罐、工业气体生成装置等。适量油供应装置是指：能通过一定压力将适量润滑油注入油气混流通道的装置，润滑油的注入量可以自由凋节。

在本发明所述的水基液体通道上，设有与适量水供应装置相通的接口，可将水基液体引入水基液体通道，并与油气混流通道喷嘴中喷出的含油气体一同混流喷射雾化。适量水供应装置是指：能通过一定压力，将适量水基液体注入水基液体通道并从共用喷口喷出的装置，它可自由凋节水基液体的注入量。

本发明所述的混喷式喷雾器，可以与安装在轴承或其它机械传动构件上的封闭喷雾罩接通，向旋转轴承或机械传动机构提供常温、低温气液冷却润滑介质，实施不同形式的喷雾冷却润滑。

本发明所述的混喷式喷雾器，可以是多个共用同一气体供应装置，共用或者分别使用独立的适量油供应装置、适量水供应装置，使用不同介质，同时分别对机床的切削区、机械传动机构的发热区实施气体、适量油基、适量水基润滑冷却介质的混流喷雾冷却润滑；也可关闭部分油基、水基润滑冷却介质供应通道，让一些混喷式喷雾器单喷气体、单喷水雾或单喷油雾，同时分别对没备的各部位实施不同介质的协同冷却润滑作业。

本发明所述的混喷冷却润滑系统，通过混喷式喷雾器，从气体供应装置、适量油供应装置、适量水供应装置中获得气体、适量油基、适量水基润滑冷却介质以混流喷射雾化的方式，用常温或低温气体加适量油、水润滑冷却介质，代替传统的冷却润滑技术；对机床、机械传动机构的发热区实施常温或低温的油、水喷雾冷却润滑；不仅大大减少了切削液的使用量，节约了能源，防止了污染，并且，由于切削点的温度降低，刀具寿命可以延长，还节省了换刀时间，提高了加工效率，简化了机床的结构、节省了生产场地，能使企业从清洁加工中受益。

附图说明

本说明书包括二幅附图：

附图1是本发明所述的混喷冷却润滑系统的结构示意；

附图2是对旋转轴承的冷却方法示意；

在附图中相同附图标记用来表示同一部件。

附图1

1--油气混流调节器；2---油气混流通道；3---油气混流通道喷嘴；4---外喷罩；5...水基液体通道；6...共用喷口；7...气体输送通道的入口；8---润滑油输送通道入口8；9---油量调节阀；10--入水口；11---定位座；12---柔形管；13---气体供应装置、14---适量油供应装置；15---适量水供应装置；16---混喷式喷雾器；

附图2

17---封闭喷雾罩；18---轴承。

具体实施方式

下面，本发明结合附图作进一步详述：

附图1中，油气混流调节器1是一种能让大量气体与少量润滑油混流的组件，它能够将适量的润滑油注入压力气源中(油的注入量通常在10～100毫升/小时以内)，用量可以通过油量调节阀9自由调节，它的作用是使气体中富含适量的润滑油成分并输入油气混流通道2。油气混流通道2与油气混流通道喷嘴3接通。在油气混流通道喷嘴3的外壁，设有外喷罩4；外喷罩4的内壁与油气混流通道喷嘴3的外壁之间的间隙是水基液体通道5。油气混流调节器1内设有气体输送通道和润滑油输送通道，并采用了让两条通道混流的结构；能将适量润滑油与气体混流后输入油气混流通道喷嘴3喷射雾化，并与水基液体通道5输出的水基液体一起从共用喷口6混流雾化喷出，构成混喷式喷雾器16。混喷式喷雾器16上的接口可分别与气体供应装置13、适量油供应装置14、适量水供应装置15相通，获得气体和适量油基、适量水基润滑冷却介质的供给，构成可将气体及适量油基、水基润滑冷却润滑介质同时混流雾化喷向机床、机械传动机构(如：旋转轴承、齿轮系)等需要冷却、润滑部位的混喷式冷却润滑系统。

附图1中，油气混流调节器1上的气体输送通道的入口7与气体供应装置13相通，润滑油输送通道入口8与适量油供应装置14相通；其气体供应装置13是指能够提供常温或低温压力气源的装置，例如：空气压缩机，使用低沸点介质的间接冷却方式、使用制冷剂的循环压缩式间接制冷方式、使用空气绝热膨胀的直接制冷方式、使用蜗流管的制冷方式和使用半导体制冷方式对压力气源进行制冷处理的系统或装置，也可以是蓄气罐、工业气体生成装置等。适量油供应装置14是指：能通过一定压力将适量润滑油注入油气混流通道2的装置，润滑油的注入量可以自由凋节。

附图1中，水基液体通道5上设有与适量水供应装置15相通的入水口10，可将水基液体注入水基液体通道5并与油气混流通道喷嘴3喷出的油气一起从共用喷口6混流喷射雾化；其适量水供应装置15是能通过一定压力，将适量水基液体介质注入水基液体通道5喷出的系统，压力可以自带或靠气源吸附，水基液体介质的注入量可以自由凋节。图中，为了便于调整喷射位置，油气混流通道2的外部，套有柔性管12以便灵活地调整安装角度及距离；必要时，还可对柔性管12作保温处理，为了便于固定，油气混流调节器1可以安装在定位座11上，定位座11是一磁力座，可随时方便地固定或从工作区移除；当然，也可从采用其它固定形式，只要让混喷式喷雾器16的共用喷口6对准发热区就行。

附图2以对旋转轴承的冷却为例，示意了本发明对传动机构轮系的冷却与润滑方法。图中混喷式喷雾器16与安装在轴承端部的封闭喷雾罩17接通，可向旋转轴承提供常温或低温的气液混流雾化润滑冷却介质，实施常温或低温的喷雾冷却润滑。同理，也可以将类似封闭喷雾罩17的构件安装在齿轮传动装置等机械传动机构上，对发热区实施喷雾冷却与润滑。

本发明还可以多个混喷式喷雾器16共用一套气体供应装置13，共用或者分别使用独立的适量油供应装置14、适量水供应装置15，用不同介质，同时分别对设备的切削区、机械传动机械，甚至电器系统等各部发热区实施气体、油基、水基液体介质的混流喷雾冷却润滑，也可关闭部分油、水供应通道，用一些混喷式喷雾器16实施单、双通道工作，即：单喷气、单喷水雾或单喷油雾的多个混喷式喷雾器16协同作业，例如：使用同一气体供应装置13，一、二只混喷式喷雾器16对机床的切削点实施气体、油基、水基润滑冷却介质的混流喷雾冷却润滑；一、二只混喷式喷雾器16关闭水基液体通道只喷适量润滑油雾，供轴承或其它机械传动机构的微量润滑使用；一、二只混喷式喷雾器16则关闭润滑油输送通道入口8和入水口10，只喷射常温或低温气体，对机床电器系统实施风冷，喷射温度可以控制，实现了只用一套气体供应装置13就能解决切削润滑冷却、传动机构润滑冷却及电器系须冷去的目的。

由于水的露点温度在0℃，普通低温润滑油的露点温度可低于-40℃，因此，当气体供应装置13输出的气体温在-40℃时，油气混流通道2内流动气体中的油是不结霜的；而水基流体通道5设于油气混流通道喷嘴3的外部，体积很小，它输出的适量水基液体介质的流速较快，与低温介面的接触面积较小、接触时间也短，因此，也不存在共用喷口6和通道的冰堵问题。

本发明通过混喷式喷雾器16，巧妙地将气水喷雾冷却方法的气化潜热效果好，冷却效率高和气油喷雾冷却方法的形成油膜好，润滑性能高的优点统一发挥，可用一套气体供应装置同时对切削加工、机械传动链组件、甚至电器系统实施常温、低温情况下的气体、油基、水基润滑冷却介质的混流喷雾冷却润滑，也可独立使用风冷、油雾、水雾冷却润滑方式对同一设备的不同部位实施喷雾冷却润滑，温度也易于控制。不仅简化了设备结构，减少了切削液、润滑油的洧耗，防止了污染和混油现象；并且还提高了切削效率，节省了生产场地。能让企业从清洁生产中受益。

Claims (5)

1.混喷冷却润滑系统，其特征是：油气混流调节器能将适量润滑油混入压力气源中，使气体中富含润滑油成分并输入油气混流通道；在油气混流通道喷嘴的外壁，设有外喷罩；外喷罩的内壁与油气混流通道喷嘴的外壁之间的间隙是水基液体通道；让从油气混流通道喷嘴喷出的富含润滑油微粒的气流，与水基液体通道输出的水基液体一起，从共用喷口混流喷出，构成混喷式喷雾器；混喷式喷雾器上的接口可分别与气体供应装置、适量油供应装置、适量水供应装置相通，获得气体和适量油基、适量水基润滑冷却介质的供给，构成可将常温或低温气体及适量油基、适量水基润滑冷却介质同时混流雾化并喷向机床、机械传动机构等需要冷却和润滑部位的混喷冷却润滑系统。

2.根据权利要求1所述的混喷冷却润滑系统，其特征是：所述的油气混流调节器内设有气体输送通道和适量润滑油输送通道，并采用了让两条通道混流的结构，能让适量润滑油与气体混流后输入油气混流通道；其气体输送通道的入口与气体供应装置相通，润滑油输送通道的入口与适量油供应装置相通；气体供应装置可以包括：空气压缩机、使用低沸点介质的间接冷却方式、使用制冷剂的循环压缩式间接制冷方式、使用空气绝热膨胀的直接制冷方式、使用蜗流管的制冷方式和使用半导体制冷方式对压缩气源进行制冷处理的系统以及蓄气罐、工业气体生成装置；适量油供应装置是指：能通过一定压力将适量润滑油注入气体输送通道的装置；润滑油的注入量可以自由凋节。

3.根据权利要求1所述的混喷冷却润滑系统，其特征是：水基液体通道上设有与适量水供应装置相通的接口，可将水基液体注入水基液体通道并与油气混流通道喷嘴中喷出的气体一同混流喷射雾化；适量水供应装置是指：能通过一定压力，将适量水基液体注入水基液体通道喷出的系统，水基液体的注入量可以自由凋节。

4.根据权利要求1所述的混喷冷却润滑系统，其特征是：所述的混喷式喷雾器，可以与安装在轴承或机械传动机构上的封闭喷雾罩接通，向旋转轴承、机械传动机构提供常温、低温气液冷却润滑介质，实施不同形式的喷雾冷却润滑。

5.根据权利要求1所述的混喷冷却润滑系统，其特征是：所述的混喷式喷雾器可以是多个共用同一气体供应装置，共用或者分别使用独立的适量油供应装置、适量水供应装置，使用不同介质，同时分别对机床的切削区、机械传动机构的发热区实施气体、适量油基、适量水基润滑冷却介质的混流喷雾冷却润滑；也可关闭部分油基、水基润滑冷却介质供应通道，让一些混喷式喷雾器单喷气体、单喷水雾或单喷油雾，同时分别对没备的各部位实施不同介质的协同冷却润滑作业。

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