CN103212499B - 一种油膜附水滴多段式雾化喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油膜附水滴多段式雾化喷嘴，包括：喷嘴基段、喷嘴中段、喷头；喷嘴基段包括水流通道(1)、气流通道(2)、润滑用油通道(3)、水雾化喷口(4)、油雾化喷口(5)和基段雾化腔(6)；该喷嘴结构简单，可以进行分段拆解和组装，易于加工。切削液的流量可以控制在10-50mL/h，雾化效果良好，油滴雾化粒度分布在20-80μm范围内。可以有效地在刀具-零件切削区起到冷却和润滑的作用。
Description
技术领域
本发明涉及，尤其涉及的是一种油膜附水滴多段式雾化喷嘴。
背景技术
在现代机械加工行业，由于需要较高尺寸精度和表面光洁度的零件，往往会在加工过程中使用大量的切削液对零件和刀具进行润滑和冷却。而众所周知的是，只有很少量的切削液能够进入到刀具-零件的切削区，起到冷却和润滑的作用。又由于切削循环利用的难度和成本较高，所以大量的切削液未经处理排放，对环境和人体造成很大的伤害。
现有方案大多涉及燃油喷嘴，涉及机械加工行业的雾化喷嘴较少。而且，多数的雾化喷嘴结构复杂或者雾化粒度不能满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种油膜附水滴多段式雾化喷嘴。
本发明的技术方案如下：
一种油膜附水滴多段式雾化喷嘴，包括：喷嘴基段、喷嘴中段、喷头；喷嘴基段包括水流通道(1)、气流通道(2)、润滑用油通道(3)、水雾化喷口(4)、油雾化喷口(5)和基段雾化腔(6)；水和润滑用油分别从水流通道(1)和润滑用油通道(3)进入，并分别由水雾化喷口(4)和油雾化喷口(5)喷射进入基段雾化腔(6)，在基段雾化腔(6)中雾化；基段雾化腔(6)的直径远大于水雾化喷口(4)和油雾喷口(5)，水和润滑用油以微小水滴和油滴的状态从水雾化喷口(4)和油雾喷口(5)喷射而出并在基段雾化腔(6)中产生碰撞，油在水滴表面形成一层油膜，形成油膜附水滴切削液，随着从气流通道(2)中进入的冷空气进入喷嘴中段；
喷嘴中段包括中段前雾化腔(7)、再雾化通道(8)、中段后雾化腔(9)，中段前雾化腔(7)的直径与中段后雾化腔(9)的直径相同，而再雾化通道(8)直径小于中段前雾化腔(7)；中段前雾化腔(7)接基段雾化腔(6)，油膜附水滴切削液在中段前雾化腔(7)趋于稳定，并进入再雾化通道(8)，在中段后雾化腔(9)中进行二次雾化；
喷头包括喷头稳定腔(10)、喷管(11)和主喷口(12)；经喷嘴中段二次雾化后的油膜附水滴切削液和冷空气流在喷头稳定腔(10)中趋于稳定；然后，油膜附水滴切削液进入喷管(11)；最后，油膜附水滴切削液随冷空气从主喷口(12)中高速喷射进入切削区，对切削刀具和零件起到润滑和冷却作用。
所述的油膜附水滴多段式雾化喷嘴，所述水流通道(1)和润滑用油通道(3)分别用第一顶丝(13)和第二顶丝(14)将其密封，水流通道(1)和润滑用油通道(3)设置在喷嘴基段的侧面，以避免三个通道都断面上而产生干涉。
所述的油膜附水滴多段式雾化喷嘴，所述喷嘴中段的包括多个成圆周分布的再雾化通道(8)。
所述的油膜附水滴多段式雾化喷嘴，所述再雾化通道(8)的末端设置再雾化喷口(17)；液流从再雾化喷口(17)喷射进入中段后雾化腔(9)，再雾化喷口(17)直径较小而中段后雾化腔(9)直径较大，液流被进一步雾化。
所述的油膜附水滴多段式雾化喷嘴，还包括若干个副喷口(16)，若干个副喷口(16)圆周分布在主喷口(12)周围，副喷口(16)的作用是在主喷口(12)周围形成以圈气液混合流，以避免主喷口(12)的液流扩散而造成能量损失，从而保证从主喷口喷射出的液流能够高速进入切削区。
该喷嘴结构简单，可以进行分段拆解和组装，易于加工。切削液的流量可以控制在10-50mL/h，雾化效果良好，油滴雾化粒度分布在20-80μm范围内。可以有效地在刀具-零件切削区起到冷却和润滑的作用。
附图说明
图1是本发明实施例1油膜附水滴多段式雾化喷嘴的结构示意图(纵剖图)；
图2为喷嘴基段替代方案二维模型；
图3为喷嘴中段再雾化通道多孔式设计方案；
图4为喷嘴中段再雾化通道多孔再雾化结构设计方案；
图5为整体化喷头设计方案；
图6为整体化多孔式喷头设计方案；
1-水流通道；2-气流通道；3-润滑用油通道；4-水雾化喷口；5-油雾化喷口；6-基段雾化腔；7-中段前雾化腔；8-再雾化通道；9-中段后雾化腔；10-喷头稳定腔；11-喷管；12-主喷口；13-第一顶丝；14-第二顶丝；15-整流腔；16-副喷口；17-再雾化喷口；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，油膜附水滴多段式雾化喷嘴包括：喷嘴基段、喷嘴中段、喷头。三部分之间由螺纹连接，并需要密封圈密封以防止油雾及压力泄露。
喷嘴基段包括：水流通道1、气流通道2、润滑用油通道3和基段雾化腔6。水流通道1、气流通道2、润滑用油通道3端口处均以螺纹连接一外部简易接头。水和润滑用油分别从水流通道1和润滑用油通道3进入，并分别由水雾化喷口4和油雾化喷口5喷射进入基段雾化腔6，在基段雾化腔6中雾化。由于基段雾化腔6的直径是水雾化喷口4和油雾喷口5直径的10-20倍，所以水和润滑用油就会以微小水滴和油滴的状态从水雾化喷口4和油雾喷口5喷射而出并在基段雾化腔6中产生碰撞，由于油具有亲水性，所以会在水滴表面形成一层油膜，形成油膜附水滴切削液。随着从气流通道2中进入的冷空气进入喷嘴中段。
喷嘴中段包括：中段前雾化腔7、再雾化通道8、中段后雾化腔9，中段前雾化腔7的直径与中段后雾化腔9的直径相同，是再雾化通道8直径的4-10倍。中段前雾化腔7接基段雾化腔6，油膜附水滴切削液在中段前雾化腔7趋于稳定，并进入再雾化通道8，在中段后雾化腔9中进行二次雾化以到达满意的雾化粒度。
喷头包括：喷头稳定腔10、喷管11和主喷口12。经喷嘴中段二次雾化后的油膜附水滴切削液和冷空气流在喷头稳定腔10中趋于稳定。然后，气-液混合流进入喷管11。最后，油膜附水滴切削液随冷空气从主喷口12中高速喷射进入切削区，对切削刀具和零件起到润滑和冷却作用。
喷嘴基段左侧3个通道(水流通道1、气流通道2、润滑用油通道3)以螺纹连接的方式各外接一简易接头，并与水管、气管、油管相连接。右侧以螺纹连接的方式与喷嘴中段连接，中间以橡胶密封圈密封。根据所需要的油雾粒度，适当添加(或拆减)一组(或几组)喷嘴中段。各喷嘴中段之间均以螺纹连接。最后用螺母将喷头与喷嘴中段连接在一起。
实施例2
喷嘴基段的可替代方案如图2所示。由于喷嘴基段的直径仅为30mm，而基段需要外接3个接头。在不同的情况下，根据雾化要求的不同，若3个通道的直径发生变化，可能会出现接头干涉的现象。图2中，实施例1中的水流通道1和润滑用油通道3处分别用第一顶丝13和第二顶丝14将其密封。而水流通道1和润滑用油通道3改为设置在喷嘴基段的侧面，以避免三个通道都在同一断面上而产生干涉。水流通道1、气流通道2、润滑用油通道3处连接外部接头，分别作为气流、水流和润滑用油的通道，以避免三个接头都在同一断面上可能产生安装时的相互干涉情况。
实施例3
喷嘴中段的再雾化通道8另有两种设计方案，分别如图3和图4所示。如图3所示，与实施例1相比再雾化通道8的直径为原来直径的1/2-1/5，增加了再雾化通道8的数量。经喷嘴基段雾化后的油膜附水滴切削液流经中段前雾化腔7，液流趋于稳定并进入再雾化通道8，被分成多条较细的液流，由于中段前雾化腔7的直径是再雾化通道8直径的10-20倍，所以液流在再雾化通道8中的压强较大，而中段后雾化腔9的直径也是再雾化通道8直径的10-20倍，腔内压强下降，油膜附水滴液流会在进入中段后雾化腔9的过程中进一步的雾化。从而使液滴直径进一步细化。
参考图4，经喷嘴基段雾化后的油膜附水滴切削液流在中段前雾化腔7中趋于稳定，进入再雾化通道8，由于再雾化通道8的直径是中段前雾化腔7的直径的1/6-1/10，液流进入再雾化通道8后压强会增加，液流从再雾化喷口17喷射进入中段后雾化腔9，由于再雾化喷口17直径是中段后雾化腔9直径的1/10-1/20，液流被进一步雾化。微小雾滴在中段后雾化腔9中发生碰撞、撕裂等行为，使液滴的直径进一步细化。
实施例4
喷头的另外两种设计方案分别如图5和图6所示。实施例1中的喷头需要用螺母将其与喷嘴中段连接。图5中，在喷头上直接加工出螺纹，而不再使用另外的螺母连接喷头与喷嘴中段。图6中，若干个副喷口16圆周分布在主喷口12周围，副喷口16的作用是在主喷口12周围形成以圈气液混合流，以避免主喷口12的液流扩散而造成能量损失，从而保证从主喷口喷射出的液流能够高速进入切削区。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种油膜附水滴多段式雾化喷嘴，其特征在于，包括：喷嘴基段、喷嘴中段、喷头；喷嘴基段包括水流通道(1)、气流通道(2)、润滑用油通道(3)、水雾化喷口(4)、油雾化喷口(5)和基段雾化腔(6)；水和润滑用油分别从水流通道(1)和润滑用油通道(3)进入，并分别由水雾化喷口(4)和油雾化喷口(5)喷射进入基段雾化腔(6)，在基段雾化腔(6)中雾化；基段雾化腔(6)的直径远大于水雾化喷口(4)和油雾化喷口(5)，水和润滑用油以微小水滴和油滴的状态从水雾化喷口(4)和油雾化喷口(5)喷射而出并在基段雾化腔(6)中产生碰撞，油在水滴表面形成一层油膜，形成油膜附水滴切削液，随着从气流通道(2)中进入的冷空气进入喷嘴中段；
喷嘴中段包括中段前雾化腔(7)、再雾化通道(8)、中段后雾化腔(9)，中段前雾化腔(7)的直径与中段后雾化腔(9)的直径相同，而再雾化通道(8)直径小于中段前雾化腔(7)；中段前雾化腔(7)接基段雾化腔(6)，油膜附水滴切削液在中段前雾化腔(7)趋于稳定，并进入再雾化通道(8)，在中段后雾化腔(9)中进行二次雾化；
喷头包括喷头稳定腔(10)、喷管(11)和主喷口(12)；经喷嘴中段二次雾化后的油膜附水滴切削液和冷空气在喷头稳定腔(10)中趋于稳定；然后，油膜附水滴切削液进入喷管(11)；最后，油膜附水滴切削液随冷空气从主喷口(12)中高速喷射进入切削区，对切削刀具和零件起到润滑和冷却作用。
2.根据权利要求1所述的油膜附水滴多段式雾化喷嘴，其特征在于，所述水流通道(1)和润滑用油通道(3)分别用第一顶丝(13)和第二顶丝(14)将其密封，水流通道(1)和润滑用油通道(3)设置在喷嘴基段的侧面，以避免三个通道都在同一断面上而产生干涉的情况。
3.根据权利要求1所述的油膜附水滴多段式雾化喷嘴，其特征在于，所述喷嘴中段包括多个呈圆周分布的再雾化通道(8)。
4.根据权利要求1所述的油膜附水滴多段式雾化喷嘴，其特征在于，所述再雾化通道(8)的末端设置再雾化喷口(17)；液流从再雾化喷口(17)喷射进入中段后雾化腔(9)，再雾化喷口(17)直径较小而中段后雾化腔(9)直径较大，液流被进一步雾化。
5.根据权利要求1所述的油膜附水滴多段式雾化喷嘴，其特征在于，还包括若干个副喷口(16)，若干个副喷口(16)圆周分布在主喷口(12)周围，副喷口(16)的作用是在主喷口(12)周围形成一圈气液混合流，以避免主喷口(12)的液流扩散而造成能量损失，从而保证从主喷口喷射出的液流能够高速进入切削区。
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