CN102990722B - 木材锯切冷却介质制冷雾化冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木材冷却介质制冷雾化冷却系统，包括：制冷装置，将外接压缩气体制冷并分两路进行输出；耐压液态介质储罐，存储有液体介质，该耐压液态介质储罐内设置有制冷盘管，制冷装置输出的制冷气体一路通入制冷盘管对液体介质进行制冷，并通过分流阀分别输入到雾化喷头，另一路通入耐压液态介质储罐用于将制冷后的液体介质从耐压液态介质储罐排出；压力调节装置，安装在气路管道上，通过调低气路压力，使液路与气路在喷头汇合处的压力达到平衡，从而可使液体冷却介质喷出；液体平衡调节装置，将耐压液态介质储罐排出的液体介质经过平衡调节后输入到每个雾化喷头。本发明能够解决现有珍贵木材或重组竹材锯切加工时锯片受热变形、锯片使用寿命缩短、锯切力增大、锯切表面质量下降等问题。

Description

木材锯切冷却介质制冷雾化冷却系统

技术领域

本发明涉及一种木材多锯片锯切冷却系统。

背景技术

随着我国民经济水平的提高，我国家具和地板行业，特别是多层实木复合地板和重组竹地板的发展火爆，对珍贵木材和竹材的需求逐年增加。而我国实行“天然林保护工程”，导致一些地区木材原料，特别是珍贵木材的供需矛盾日益突出。因此，必须充分合理地利用现有资源，减少原料浪费和提高加工质量是解决这一矛盾的途径之一。

目前，国内三层实木复合地板年生产能力已达到5000万平方米，其表板主要采用多锯片圆锯机中的超薄圆锯片组进行锯切加工，国内已有多锯片圆锯机5000台以上，其中进口高精度多锯片圆锯机1000台左右，年消耗超薄圆锯片达30万片。超薄圆锯片组锯片间距小，不易散热，受热变形、失稳会导致超薄圆锯片组在短时间内失效。此外，在重组竹锯切加工过程中，由于重组竹密度较大，其中的胶黏剂含量较多(40％左右)，锯切时的锯切力大，更易使锯片受热变形，影响锯切质量，严重时甚至引起火灾。

目前，普遍存在的降低切削热的方式是采用油雾外部润滑方式：将切削液送入高压喷射系统并与气体混合雾化，然后通过一个或多头喷头将雾滴尺寸达毫、微米级的气雾喷射到加工刀具表面，对刀具进行冷却和润滑；外部润滑系统一般由空气压缩机、油泵、控制阀、喷嘴及管路附件组成，可以安装在机床上。但外部润滑的雾粒颗粒小，容易四处飞散，对工作环境会有一定影响，所以需要有配套的防护设施。例如，存在这样一种切削油润滑系统(Micro Lubrication System，德国Steidle公司制造)，其主要原理是压缩空气经过滤器后输送到压力罐，储藏在压力罐切削油通过压缩空气带动经软管输送到喷嘴的物料供应口处，通过雾化空气带动喷射到锯齿切削刃部，切削油呈雾化状态作用到即将参加切削的切削刃部，这一系统主要应用在多层实木复合地板表板剖分的剖分锯上。这种冷却润滑方式对超薄圆锯片组每个锯片无法实现均匀冷却，特别是当环境温度较高时，无法满足超薄圆锯片组的冷却要求。此外，其采用的切削油价格较高，其使用后的切削油无法回收，增加了生产成本。

还存在这样一种系统，微量润滑(Minimal Quantities Lubricant,MQL)切削系统，是指将压缩空气与极微量的润滑液混合汽化后喷射到加工区进行有效润滑的一种切削加工方法。它可以大大减少切削液的用量(一般仅为0.03～1.20L/h)，可有效减小刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦，防止粘结，延长刀具寿命，提高加工表面质量。MQL切削使用的润滑液很少。目前，该技术主要用于铸铁、钢和铝合金等的钻孔、铰孔、攻丝、深孔等金属加工中。

此外，还存在一种气雾内部冷却方式，原理是通过主轴和刀具中的孔道直接将冷却气雾送至切削区域，进行冷却和润滑。内部润滑系统通过主轴和刀具内部通道供给润滑剂，可以直接到达加工区域，润滑充分，一般效果会好于外部润滑。但内部润滑系统也有缺点：使机床主轴和工具系统的结构变得复杂，甚至会影响整台机床的工作性能；当主轴转速过高时受离心力作用影响，切削液易粘附在主轴和工具的内孔壁，不易达到切削区，目前使用内部润滑技术的机床主轴转速一般不超过20000～30000r/min；加工过程中切屑易堵塞喷口，严重影响润滑效果；内部润滑系统需重点考虑雾粒生成装置，生成雾粒的直径必须足够小，才能避免惯性及重力的影响，使雾粒保持悬浮状态，从而顺利通过内部通道。

以上所述的冷却系统的喷嘴结构均为空气雾化式喷嘴，通过压力将液体送到喷嘴，空气和液体可在外部或内部进行混合，产生雾化效果，喷雾的形状主要是以圆形和扇形为主，此种形式的喷嘴产生的喷雾作用到多锯片组上时，由于每锯片上散落的雾化液滴的量的不同，会使锯片间的的冷却效果不一致，也可导致锯片变形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种木材机械加工领域应用的木材锯切冷却介质冷雾化冷却系统，本发明能够解决现有珍贵木材或重组竹材锯切加工时锯片受热变形、锯片使用寿命缩短、锯切力大、锯切表面质量下降等问题。

本发明的一种木材冷却介质冷雾化冷却系统，包括：

制冷装置，将外接压缩气体制冷并分两路进行输出；

耐压液态介质储罐，存储有液体介质，该耐压液态介质储罐内设置有制冷盘管，所述制冷装置输出的制冷气体一路通入所述制冷盘管对所述液体介质进行制冷，并通过分流阀分别输入到2个以上的雾化喷头，另一路通入所述耐压液态介质储罐用于将制冷后的液体介质从所述耐压液态介质储罐排出；

压力调节装置，安装在气路管道上，通过调低气路压力，使液路与气路在喷头汇合处的压力达到平衡，从而可使液体冷却介质喷出；

液体平衡调节装置，将所述耐压液态介质储罐排出的液体介质经过平衡调节后输入到每个所述雾化喷头。

优选地，还包括液体过滤器，该液体过滤器设置在所述耐压液态介质储罐的液体介质排出端。

优选地，首先冷却的气态冷却介质经过所述耐压液态介质储罐，利用气态冷却介质对液态冷却介质进行制冷。

优选地，在进入到所述制冷盘管之前的气路上的设置有控制气路的常闭电磁阀，在从所述耐压液态介质储罐出来的增压后的液路设置有常闭电磁阀。

本发明的锯切冷却系统具有以下优点：

1)本发明涉及的冷却系统是一种木材机械加工领域应用的木材锯切冷却介质冷雾化冷却系统，能够解决现有珍贵木材或重组竹锯切加工时的锯切力大，易使锯片受热变形，影响锯切质量等问题。

2)本发明可将压缩空气和冷却液同时进行冷却，首先冷却的气态冷却介质经过耐压液态介质储罐，利用气态冷却介质对液态冷却介质进行制冷，简化了冷却系统结构，降低了冷却系统成本，提高了冷却效率。

3)本发明可调节液体介质的流量，使各喷头间冷却介质供给一致，使各锯片组的冷却速率达到一致。

4)本发明通过电气联动控制技术，对冷却系统与多片锯组进行联动控制，实现锯切运动与锯片冷却同步，保证工作时锯片得到及时冷却，节约冷却介质，降低锯切成本。

5)本发明可直接与锯切机床配套使用，通过特殊结构喷头喷出的低温介质直接作用于锯切区域，减少超薄圆锯片组的超薄圆锯片间的温度差，减少锯片变形，延长刀具寿命。

6)本发明产生高速低温雾化介质有利于排除切削过程中产生的锯屑，且低温雾化汽对木材和环境无污染，不影响后续加工。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现参照说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

如图1所示，本发明的木材冷却介质冷雾化冷却系统包括：制冷装置3、耐压液态介质储罐6(以下简称储液罐)、液体平衡调节装置13、气压力调节装置7和雾化喷头9等。

压缩空气通入压缩空气制冷装置3中进行制冷，制冷后的压缩空气温度在2～5℃，气体流量计4可控制制冷后压缩空气的气体流量。制冷完成后出来的冷却的压缩空气将分成两路，一路从存储有液态介质的储液罐6上端进入到安装在储液罐6内的制冷盘管18，以对储液罐6内的液体介质进行制冷；另一路直接进入储液罐6内，增加储罐6内液态介质的压力。增压后的液态冷却液进入系统的液路。气压力调节装置7安装在从制冷盘管18输出的气路管道上，通过调低气路压力，使液路与气路在喷头汇合处的压力达到平衡，从而可使液体冷却介质顺利喷出。

经过冷却后的液态介质和调压后的压缩空气分别通过气体分流平衡调节阀8和液体分流平衡调节阀11分成两路进入雾化喷头9和喷头10，进入雾化喷头前首先需经过液体流量调节装置13调节液体供给总流量，再经液体平衡调节装置11将储液罐6排出的液体介质经过平衡调节后输入到每个雾化喷头，控制各喷头液体流量的大小，以保证多路雾化喷头均衡供给。

本系统可与多片锯组的联动控制系统，设置在进入到制冷盘管18之前的气路上的控制气路的常闭电磁阀5和设置在从储液罐6出来的增压后的液路的常闭电磁阀12与多片锯主轴电机相连，当机床上锯片开始运转时，常闭电磁阀12通电打开，气路和液路同时进入喷头9、10，喷出的雾化后的冷却气液混合介质，会成扇形喷洒域，垂直的喷洒到锯片上，达到冷却锯片的目的。

上述的储液罐6是木材锯切冷却介质制冷雾化冷却系统的重要部件，该储罐为钢制，储罐上方为压缩空气进气口A，经空气制冷后的压缩空气通过储罐内的制冷盘管18通过出气口C流出，进气口B进入的压缩空气为液态冷却介质提供压力，以保证储罐与管路形成一定压力使得液态介质可传送到喷头9、10，加压后的液态介质通过出液口D流出。E为进液口，F为排液口。设置在排液口F的排液阀15可控制液体流出，设置在进液口E的排气阀17可控制储罐内压力，用于在注入液态冷却介质时储罐内外压力一致，设置在储液罐6上的液位计16显示储罐内的液体容量。

在储液罐6内的液体介质排出端还设置有液体过滤器14，用于过滤液体介质中的杂质，防止液体介质中的杂质堵塞管道或者喷头9、10，在压缩空气制冷装置3上还设置有压力表1和温度计2，可实时显示气体压力与温度，监控工作状态。

另外，锯片组均匀制冷喷头喷射的冷却介质喷射强度为中间高、边缘低，使雾化后冷却介质的喷射强度分布与锯片组温度场分布相对应，实现冷却介质锯片组的均匀冷却。

木材锯切冷却介质制冷雾化冷却系统的工作压力为0.4～1.0MPa，冷却介质制冷温度在5～8℃(可调)，冷却介质出口温度为8～10℃(可调)，系统可使锯片边缘温度降为≥80℃，各锯片间温差≤3℃。

本发明木材锯切冷却介质制冷雾化系统是一种木材机械加工领域应用的木材锯切冷却介质冷雾化冷却系统，能够解决现有珍贵木材或重组竹锯切加工时的锯切力大，易使锯片受热变形，影响锯切质量等问题，可达到预期的冷却效果，有效减小刀具与木材工件之间的摩擦，降低作用力、功率消耗及刀具磨损；同时还可以控制锯片升温，阻止树脂粘附锯片表面，从而延长其使用寿命，降低生产成本，提高生产效率，确保木材锯切表面质量。

Claims (4)

1.一种木材冷却介质制冷雾化冷却系统，其特征在于，包括：

制冷装置，将外接压缩气体制冷并分两路进行输出；

耐压液态介质储罐，存储有液体介质，该耐压液态介质储罐内设置有制冷盘管，所述制冷装置输出的制冷气体一路通入所述制冷盘管对所述液体介质进行制冷，并通过分流阀分别输入到2个以上的雾化喷头，另一路通入所述耐压液态介质储罐用于将制冷后的液体介质从所述耐压液态介质储罐排出；

压力调节装置，安装在气路管道上，通过调低气路压力，使液路与气路在喷头汇合处的压力达到平衡，从而可使液体冷却介质喷出；

液体平衡调节装置，将所述耐压液态介质储罐排出的液体介质经过平衡调节后输入到每个所述雾化喷头。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括液体过滤器，该液体过滤器设置在所述耐压液态介质储罐的液体介质排出端。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，首先冷却的气态冷却介质经过所述耐压液态介质储罐，利用气态冷却介质对液态冷却介质进行制冷。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在进入到所述制冷盘管之前的气路上的设置有控制气路的常闭电磁阀，在从所述耐压液态介质储罐出来的增压后的液路设置有常闭电磁阀。