CN107042165A - 一种微量润滑系统节能喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于，包括嵌套环、喷嘴体；嵌套环嵌套于喷嘴体的外侧，全部或部分的覆盖喷嘴体的表面，与喷嘴体间隙配合；喷嘴体的内部设有气腔和至少两条流体通道；喷嘴体的表面设有，与喷嘴体内部贯通的气孔和孔；喷嘴体的表面还设有导流槽单元；导流槽单元为以液孔为起点，沿着喷嘴体的表面，呈发散型分布的若干对称的导流槽体。本发明的喷嘴结构，产生扇形喷雾喷向切削区，很好解决了加工形式为线接触的微量润滑切削液供给问题，对切削区供液均匀、提高了微量润滑的冷却润滑性能。

Description

一种微量润滑系统节能喷嘴

技术领域

本发明属于机械工艺技术领域，涉及一种微量润滑系统节能喷嘴及其系统。

背景技术

传统机加工采用大量乳化液、切削油、冷却剂等对加工区进行冷却润滑，这种冷却润滑方式利用率低、增加了巨额加工生产成本，而且报废的冷却液如果处理不当将对环境造成极大的伤害。干式加工技术是最早出现的一种绿色环保加工技术，它起源于汽车工业。已成功应用于车削、铣削、钻削和镗削等机械加工中。它不是简单的完全摒弃切削液，而是在保证零件加工精度和刀具使用寿命的前提下，废除切削液的使用。然而干式加工并没有解决切削区冷却问题，造成了工件表面烧伤、表面完整性恶化等问题。

微量润滑技术代替浇注乳化液、干式加工技术已经成为必然趋势，适应了绿色制造和可持续发展的理念。它是指将微量的润滑液、水和具有一定压力的气体混合雾化后，喷射到切削区起到冷却润滑作用的一种技术。水和高压气体起到冷却作用，油起到润滑切削区、延长刀具寿命的作用。在微量润滑系统中，微量润滑雾化喷嘴的设计对三相流切削液的供给效果起到了关键作用，这一直是微量润滑技术的重要内容。通过专利文献检索可知，虽然很多设计者设计了微量润滑雾化喷嘴，然而在雾化效果、应用范围等方面依然存在繁多问题。

本公司设计的一种嵌套式节能喷嘴及包含该喷嘴的喷嘴系统(专利号201310446946.6)提供一种嵌套式喷嘴，包括喷嘴本体和嵌套环，其特征在于，喷嘴本体包括头部、中部和底部；喷嘴本体的头部为圆锥体，顶端设有喷射孔；喷嘴本体的中部为圆柱体，柱体上均匀的设置有至少两个气孔；喷嘴本体的底 部为螺纹结构；嵌套环与喷嘴本体的中部相匹配的形成间隙结构；其中，喷嘴本体的内部设有一顶部为锥体的内腔室；内腔室的顶部还有一条与喷射孔相通的流体通道。将本发明所提供的喷嘴安装于金属加工润滑装置中后，实现了点润滑，解决了现有新型金属准干式加工润滑中气体耗费大的问题，同时节约了电源，并具有节约润滑油和更环保的特点。

微量润滑系统的应用，有效解决了磨削烧伤，提高了工件表面质量，实现高效、低耗、环境友好、资源节约的低碳绿色清洁生产。青岛理工大学李长河教授授权的发明专利：纳米粒子射流微量润滑磨削三相流供给系统(专利号201110221543.2)，提供了一种纳米粒子射流微量润滑磨削三相流供给系统。其特点是：将纳米流体经液路输送至喷嘴处，同时高压气体经气路进入喷嘴，高压气体与纳米流体在喷嘴混合室中充分混合雾化，经加速室加速后进入涡流室，同时压缩气体经涡流室通气孔进入，使三相流进一步旋转混合并加速，然后三相流以雾化液滴的形式经喷嘴出口喷射至磨削区。喷嘴混合室的旋向通气孔与混合室壁面相切，使纳米流体与气体混合更均匀。

然而，以上发明设计的微量润滑喷嘴，仅针对加工形式为点接触的机械加工(如车削、铣削、钻削、点磨削等)。对于加工形式为线接触的加工形式(如平面/外圆/内圆磨削、铣齿、滚切等)，暴露了润滑不均匀、甚至造成干加工这一致命缺陷，阻碍了微量润滑技术的广泛应用。

发明内容

针对上述问题，为了解决现有三相流微量润滑喷嘴在应用方面的不足，本发明的目的是提供一种微量润滑系统节能喷嘴。

为达到上述目的，本发明采用了以下结构。

本发明提供的一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于，包括嵌套环、喷嘴体；

上述嵌套环嵌套于喷嘴体的外侧，全部或部分的覆盖喷嘴体的表面，与喷嘴体间隙配合；优选地，该嵌套环的造型与喷嘴体相仿，两者相互装配后，形成间隙环，气体可从环内喷出。

上述喷嘴体的内部设有气腔和至少两条流体通道；该流体通道的数量可根据使用的需要，或者喷嘴体的大小等因素进行设置。

上述喷嘴体的表面设有，与喷嘴体内部贯通的气孔和液孔；一般沿喷嘴口的方向来说，气孔设置于下部，液孔设置于上部，从而能实现气体将液体包裹的过程。

上述气孔至少2个，优选4或6个，均匀的布置于喷嘴体的表面，设置于气腔相对应的位置，并与其贯通；

上述液孔与流体通道一一对应的设置，每条流体通道的一端部均与一个液孔相对设置；该结构可以为流体通道的终点即为液孔，当流体通道内设有液体喷射装置时，液体可直接从液孔喷出；也可以为流体通道的终点为一个预留的液体存储空间，液孔为该液体存储空间的出口，当空间储满液体后，液体从液孔喷射出。

上述喷嘴体的表面还设有导流槽单元；

上述导流槽单元为以液孔为起点，沿着喷嘴体的表面，呈发散型分布的若干对称的导流槽体。优选为扇形分布，从而便于液体从各角度的发散开来。

进一步地，本发明提供的一种微量润滑系统节能喷嘴，还具有这样的结构特点：即、上述喷嘴体包括前端喷嘴部；

上述前端喷嘴部由两个或两个以上的，呈中心轴对称的斜面构成；

当该斜面为两个时，为背向设置，形成横截面为三角形的喷嘴造型。

上述导流槽单元设置于斜面上。

进一步地，本发明提供的一种微量润滑系统节能喷嘴，还具有这样的结构特点：即、上述斜面与喷嘴体的中轴线的夹角为15°-30°；优选15°

优选地；

上述嵌套环与喷嘴体前端喷嘴部相对应的一端，呈锥面结构，该锥面结构与其轴心线的夹角为15°-30°；优选15°。

进一步地，本发明提供的一种微量润滑系统节能喷嘴，还具有这样的结构特点：即、上述导流槽体为等距式导流槽或收缩式导流槽；

其中，上述等距式导流槽为起始端和尾端宽窄一致的结构；

或者，上述收缩式导流槽为起始端宽、尾端窄的收缩式结构。

进一步地，本发明提供的一种微量润滑系统节能喷嘴，还具有这样的结构特点：即、上述各导流槽体之间，通过不同的深度或宽度来实现导流量的一致性。

进一步地，本发明提供的一种微量润滑系统节能喷嘴，还具有这样的结构特点：即、上述导流槽单元包括至少3条等距式导流槽；

上述导流槽单元优选5条等距式导流槽；

上述各等距式导流槽的宽度相等，且以喷嘴体的中轴线为轴对称、角度等分排列；优选为0.8-1.5mm；

上述等距式导流槽的槽体深度优选为0.4-1mm；

每条上述等距式导流槽之间的夹角优选为15°-25°；

或上述导流槽单元包括至少3条收缩式导流槽；

上述导流槽单元优选5条收缩式导流槽；

上述各收缩式导流槽的宽度相等，且以喷嘴体的中轴线为轴对称、角度等分排列；优选为0.8-1.5mm，

上述收缩式导流槽的槽体深度优选为0.4-1mm；

每条上述收缩式导流槽之间的夹角优选为15°-25°；

每条上述收缩式导流槽的收缩角度优选为5°-10°。

进一步地，本发明提供的一种微量润滑系统节能喷嘴，还具有这样的结构特点：即、上述喷嘴体的后端部设有连接固定单元，用于固定外接设备；

上述固定单元上设有定位平面；

上述嵌套环的端部设有定位凸台；

上述定位凸台与定位平面相匹配，上述嵌套环通过定位凸台安装于定位平面上。

进一步地，本发明提供的一种微量润滑系统节能喷嘴，还可以具有这样的结构特点：即、还包括一个混合室；

上述混合室安装于喷嘴体内部，设置于流体通道与液孔的交接位置，用于将每条流体通道的液体进行混合后，再通过液孔流出/喷射出喷嘴体外。

进一步地，本发明提供的一种微量润滑系统节能喷嘴，还具有这样的结构特点：即、对应于混合室的位置，上述喷嘴体的外表面上还有至少一个可拆卸的密封栓；

上述密封栓用于将液体密封于混合室内，当完成工艺后，还可通过拔出密封栓来实现，将混合室内的液体排尽的效果。

另外，本发明还提供了一种微量润滑系统节能喷嘴系统，其特征在于：包括上述的微量润滑系统节能喷嘴、至少两条液体输入导管；

上述液体输入导管，通入喷嘴体的内部，包括至少一条润滑油输入导管和至少一条水输入导管，其数量与流体通道一致；

上述液体输入导管，过盈配合的安装于流体通道内。

优选地，在本发明中的一种微量润滑系统节能喷嘴系统包括：嵌套环、喷嘴体、润滑油输入导管和水输入导管，

喷嘴体包括：导流槽单元、水输出孔、气体输出孔、连接固定单元、润滑油输出孔、水输入孔、润滑油输入孔、前端圆柱面、中部圆柱面、定位平面。

2个导流槽单元以喷嘴体轴线成轴对称分布，分别布置在喷嘴体的端部、前端圆柱面上。导流槽单元以工艺平面Ⅰ为基准进行制造，工艺平面Ⅰ与喷嘴体的轴线夹角为α。根据流体康达效应进行实验，结果表明当α角为15°～30°时，康达效应明显。在此发明中α角设置为15°-30°，优选的，可设计为15°。

在喷嘴体轴线两侧的工艺平面Ⅰ上分别设置水输出孔和润滑油输出孔，且轴心线和工艺平面Ⅰ相互垂直。水输出孔和润滑油输出孔为盲孔，一端贯通至工艺平面Ⅰ。在喷嘴体内部设置有与轴线平行的水输入孔和润滑油输入孔。水输入孔一端贯通至喷嘴体内腔，另一端与水输出孔相通；润滑油输入孔一端贯通至喷嘴体内腔，另一端与润滑油输出孔相通。水输入孔、润滑油输入孔、水输出孔和润滑油输出孔具有相同的直径，设置为D(1.5～2mm)。装配时，润滑油输入导管插入润滑油输入孔，配合尺寸设置为过盈配合；水输入导管插入水输入孔，配合尺寸设置为过盈配合。

在喷嘴体的前端圆柱面上，沿周向等分设置4个气体输出孔。气体输出孔为通孔，一端贯通至喷嘴体内腔，另一端贯通至喷嘴体外侧。

在喷嘴体的后端设置有连接固定单元，其外形为六角棱柱体且外径大于喷嘴体中部圆柱面的外径。连接固定单元与中部圆柱面交界处形成了定位平面， 定位平面垂直于喷嘴体轴线，在装配过程中对嵌套环起到定位作用。连接固定单元的内部为螺纹结构，起到固定连接作用。

嵌套环包括以下结构：前端面、前部内圆柱面、后部内圆柱面、嵌套肩、定位平面。嵌套环的前部为锥面结构，锥面结构长度为嵌套环长度的0.4至0.5倍，优选的，设置为嵌套环长度的一半。锥面结构与轴心线的夹角为β(β＝α)，优选的，设置为β＝15°。

装配时，嵌套环应完全覆盖气体输出孔，更优的，嵌套环的前端面应超过工艺平面Ⅰ的左端。嵌套环的后部内圆柱面与喷嘴体的中部圆柱面相配合，两个配合面的尺寸设置为过盈配合，保证后部内圆柱面与中部圆柱面之间的密封性。嵌套环的后端面与喷嘴体的定位平面相配合，实现嵌套环的轴向定位。嵌套环后部设置了嵌套肩，用于辅助嵌套环的安装与拆卸。

当嵌套环与喷嘴体装配完毕，完全契合后，嵌套环的后部内圆柱面与喷嘴体的中部圆柱面之间形成密封。同时嵌套环的前部内圆柱面与喷嘴体的前端圆柱面之间形成开口状间隙环，间隙大小为h(0.05mm至0.2mm)。

导流槽单元包括以下两种形式：等距式导流槽单元、收缩式导流槽单元。

等距式导流槽包括至少3条导流槽。根据实验，5条导流效果最佳，5条导流槽宽度相等(设置为0.8～1.5mm)，且以喷嘴轴线为轴对称、角度等分排列。导流槽Ⅲ的长度方向与喷嘴体轴线夹角为0，进行加工，槽深度设置为0.4～0.6mm。

导流槽Ⅰ和导流槽Ⅴ与喷嘴体轴线的夹角为γ，γ角度的大小按加工工艺需求设置，一般设置在30°～45°之间。导流槽Ⅰ和导流槽Ⅴ深度相同，由于槽方向与气流方向差异夹角γ，因此导流槽Ⅰ和导流槽Ⅴ的深度应大于导流槽Ⅲ以保证三条导流槽之间的液体流量相同，一般设置为0.8～1mm。

导流槽Ⅱ和导流槽Ⅳ与喷嘴体轴线的夹角为0.5γ，由于槽方向与气流方向差异夹角0.5γ，因此导流槽Ⅱ和导流槽Ⅳ的深度应大于导流槽Ⅲ、小于导流槽Ⅰ和导流槽Ⅴ，以保证五条导流槽之间的液体流量相同，一般设置为0.6～0.8mm。

通过以上设置，实现了5条导流槽以相同液体流量供液，即保证了扇形喷雾的均匀性。

收缩式导流槽单元在导流槽的数量、位置、深度设置上与等距式导流槽单元相同。不同的是，5条倒流槽均设置为起始端宽、尾端窄的收缩式结构。5条导流槽起始端宽度设置为0.8～1.5mm，收缩角θ设置在5°～10°之间。通过流体的小孔节流现象，将导流槽设置为收缩式结构可增加油、水的喷射速度。同时，每条导流槽喷射出的油、水都呈现微扇形形状，使整个喷嘴的扇形喷雾区油、水分布更加均匀。

导流槽数量的可根据工程需求设置。

喷嘴或喷嘴系统结构中涉及的嵌套环、喷嘴体均采用不锈钢或黄铜等不易被润滑剂等物质腐蚀的金属材料。

润滑油输入导管和气体输入管均采用耐腐、耐压塑料或金属材料。

另外，为了使节能喷嘴喷出的W/O液滴更均匀，雾滴更小，也可以进行以下设计。

包括：嵌套环、润滑油输入导管和水输入导管、内混式喷嘴体、封闭螺钉。嵌套环与内混式喷嘴体的装配关系与上述相同，润滑油输入导管、水输入导管与内混式喷嘴体的装配关系和上述相同。

内混式喷嘴体前端设置有内混式喷嘴-导流槽单元，其特征与导流槽单元相同。2个内混式喷嘴-导流槽单元以工艺平面Ⅱ为基准进行制造，工艺平面Ⅱ与内混式喷嘴体的轴线呈角度α。沿喷嘴前端外圆面母线、垂直于工艺平面Ⅱ、 设计了2个工艺平面Ⅲ。2个工艺平面Ⅲ以轴线为基准呈轴对称分布。在工艺平面Ⅲ加工混合通孔，贯通至另一侧，混合通孔直径为D。混合通孔两端设计有内螺纹，带有一字槽的封闭螺钉旋入混合通孔两端后，通过胶封实现密封，形成了封闭的混合腔。

内混式喷嘴体内部设置有内混式喷嘴-水输入孔、内混式喷嘴-润滑油输入孔，两孔一端贯通至内混式喷嘴体的内腔，另一端贯通至混合通孔。

内混式喷嘴-水输入孔、内混式喷嘴-润滑油输入孔的孔径与混合通孔相同。

混合液体输出孔Ⅰ、混合液体输出孔Ⅱ以工艺平面Ⅱ为基准进行加工，一端贯通至工艺平面Ⅱ，即内混式喷嘴-导流槽单元的前端；另一端贯通至混合通孔中间位置。

混合液体输出孔Ⅰ、混合液体输出孔Ⅱ的孔径与混合通孔相同。

内混式喷嘴-气体输出孔、内混式喷嘴-连接固定单元的特征与气体输出孔、连接固定单元相同。

封闭螺钉设置为外螺纹结构，并在断面设置有一字槽，用于封闭螺钉的旋入安装。封闭螺钉可采用耐腐的非金属材料。

发明的有益效果

本发明的喷嘴结构，产生扇形喷雾喷向切削区，很好解决了加工形式为线接触的(如平面/外圆/内圆磨削、铣齿、锯切等)微量润滑油、水供给问题，对切削区供液均匀、提高了微量润滑的冷却润滑性能。

微量润滑喷嘴采用的结构使混合后的三相流，以扇形喷雾的形式喷射至切削区；喷嘴体前端具有导流槽，而且导流槽根据与气流主运动的方向夹角不同，深度也不同，使扇形喷雾在角度方向上的三相流浓度相同，有利于均匀的喷雾 形成；导流槽的形式可设置为等距槽和收缩槽两种形式，收缩槽利用了流体的小孔节流原理，使三相流喷雾以更快的流速喷射至切削区。

微量润滑喷嘴利用了流体康达效应，有利于三相流的充分混合，并通过喷嘴结构约束了三相流的喷射方向。

内混式喷嘴体使油、水外混合方式改变为油、水内混合方式，充分混合了油水两相流，保证了三相流的均匀性。

喷嘴工作过程中拉动周围的大量空气Ga一起工作的节气原理能将压缩空气流放大20倍以上，平均能减少90％的压缩空气消耗量，从而实现输出能力增强20倍以上的效果。它通过开放的空气线路，能消耗极少的压缩空气而产生强大的喷射气流，大大地减少压缩空气消耗量，从而实现节能减耗的优异效果。

采用高压气体携带油水(即三相流)供液方法，高压气体与油水撞机的瞬间起到了液体雾化效果，并携带液态雾滴喷向切削区，减少了切削液飞溅扩散导致的冷却润滑性能下降，避免了润滑油雾滴对工作环境的污染。

内混式喷嘴体将润滑油和水在喷出喷嘴瞬间混合，改为在喷嘴内部混合。结构的改变使润滑油和水的混合更充分，实现了更好的喷雾效果。

附图说明

图1是一种微量润滑系统节能喷嘴的三维装配示意图。

图2是喷嘴体的三视图；

其中，图2-1是喷嘴体的侧视图，图2-2是喷嘴体的主视图，图2-3是喷嘴体的俯视图。

图3是一种微量润滑系统节能喷嘴的剖视图。

图4是嵌套环的正视图。

图5是导流槽单元的示意图；

其中，图5-1是等距式导流槽的示意图，图5-2是收缩式导流槽的示意图。

图6是一种微量润滑系统节能喷嘴的工作原理图；

其中，图6-1是A-A向的节能喷嘴的内部工作原理图，图6-2是节能喷嘴的外部工作原理图。

图7是实施例二的三维装配示意图。

图8是内混式喷嘴体的正视图和俯视图；

其中，图8-1是内混式喷嘴体的正视图，图8-2是内混式喷嘴体的俯视图。

图9是内混式喷嘴体的剖视图；

其中，图9-1是C-C向内混式喷嘴体的剖视图；图9-2是B-B向内混式喷嘴体的剖视图。

图10是封闭螺钉的三维示意图。

图11是实施例二的工作原理图；

其中，图11-1是节能喷嘴的内部工作原理图，图11-2是节能喷嘴的外部工作原理图。

上述附图中的标记说明如下：

嵌套环 1 前端面 11

前部内圆柱面 12 后部内圆柱面 13

嵌套肩 14 后端面 15

锥面结构 16 喷嘴体 2

导流槽单元 21 等距式导流槽单元 21-1

收缩式导流槽单元 21-2 导流槽Ⅰ 211

导流槽Ⅱ 212 导流槽Ⅲ 213

导流槽Ⅳ 214 导流槽Ⅴ 215

工艺平面Ⅰ 216 水输出孔 22

气体输出孔 23 连接固定单元 24

润滑油输出孔 25 水输入孔 26

润滑油输入孔 27 前端圆柱面 28

中部圆柱面 29 定位平面 210

润滑油输入导管 3 水输入导管 4

内混式喷嘴体 5 内混式喷嘴-导流槽单元 51

工艺平面Ⅱ 511 混合液体输出孔Ⅰ 52

内混式喷嘴-气体输出孔 53 内混式喷嘴-连接固定单元 54

工艺平面Ⅲ 55 混合通孔 56

内混式喷嘴-水输入孔 57 内混式喷嘴-润滑油输入孔 58

混合液体输出孔Ⅱ 59 封闭螺钉 6

具体实施方式

实施例一如图1至图6所示，实施例二在实施例一基础上进行改进，如图7至图11所示。

下面结合附图对实施例一做进一步的描述。

图1是一种微量润滑系统节能喷嘴的三维装配示意图。

如图1所示，一种微量润滑系统节能喷嘴包括：嵌套环1、喷嘴体2、润滑油输入导管3和水输入导管4。

图2是喷嘴体的三视图。

图3是一种微量润滑系统节能喷嘴的剖视图。

结合图2和图3对喷嘴体2进行说明：

喷嘴体2包括：导流槽单元21、水输出孔22、气体输出孔23、连接固定单元24、润滑油输出孔25、水输入孔26、润滑油输入孔27、前端圆柱面28、中部圆柱面29、定位平面210。2个导流槽单元21以喷嘴体2轴线成轴对称分布，分别布置在喷嘴体2的端部、前端圆柱面28上。导流槽单元21以工艺平面Ⅰ216为基准进行制造，工艺平面Ⅰ216与喷嘴体2的轴线夹角为α。根据流体康达效应进行实验，结果表明当α角为15°～30°时，康达效应明显。在此发明中α角设置为15°～30°，优选的，可设计为15°。

在喷嘴体2轴线两侧的工艺平面Ⅰ216上分别设置水输出孔22和润滑油输出孔25，且轴心线和工艺平面Ⅰ216相互垂直。水输出孔22和润滑油输出孔25为盲孔，一端贯通至工艺平面Ⅰ216。在喷嘴体2内部设置有与轴线平行的水输入孔26和润滑油输入孔27。水输入孔26一端贯通至喷嘴体2内腔，另一端与水输出孔22相通；润滑油输入孔27一端贯通至喷嘴体2内腔，另一端与润滑油输出孔25相通。水输入孔26、润滑油输入孔27、水输出孔22和润滑油输出孔25具有相同的直径，设置为D(1.5～2mm)。装配时，润滑油输入导管3插入润滑油输入孔27，配合尺寸设置为过盈配合；水输入导管4插入水输入孔26，配合尺寸设置为过盈配合。

在喷嘴体2的前端圆柱面28上，沿周向等分设置4个气体输出孔23。气体输出孔23为通孔，一端贯通至喷嘴体2内腔，另一端贯通至喷嘴体2外侧。

在喷嘴体2的后端设置有连接固定单元24，其外形为六角棱柱体且外径大于喷嘴体2中部圆柱面29的外径。连接固定单元24与中部圆柱面29交界处形成了定位平面210，定位平面210垂直于喷嘴体2轴线，在装配过程中对嵌套环1起到定位作用。连接固定单元24的内部为螺纹结构，起到固定连接作用。

图4是嵌套环的正视图。

如图4，嵌套环1包括以下结构：前端面11、前部内圆柱面12、后部内圆柱面13、嵌套肩14、定位平面15。嵌套环1的前部为锥面结构16，锥面结构16长度为嵌套环1长度的0.4至0.5倍，优选的，设置为嵌套环1长度的一半。锥面结构16与轴心线的夹角为β(β＝α)，优选的，设置为β＝15°。

结合图3和图4，对喷嘴装配关系进行说明：

嵌套环1应完全覆盖气体输出孔23，更优的，嵌套环1的前端面11应超过工艺平面Ⅰ216的左端。装配时，嵌套环1的后部内圆柱面13与喷嘴体2的中部圆柱面29相配合，两个配合面的尺寸设置为过盈配合，保证后部内圆柱面13与中部圆柱面29之间的密封性。嵌套环1的后端面15与喷嘴体2的定位平面210相配合，实现嵌套环的轴向定位。嵌套环1后部设置了嵌套肩15，用于辅助嵌套环1的安装与拆卸。当嵌套环1与喷嘴体2装配完毕，完全契合后，嵌套环1的后部内圆柱面13与喷嘴体2的中部圆柱面29之间形成密封。同时嵌套环1的前部内圆柱面12与喷嘴体2的前端圆柱面28之间形成开口状间隙环，间隙大小为h(0.05mm至0.2mm)。

图5是导流槽单元的示意图。

如图5，导流槽单元21包括以下两种形式：等距式导流槽单元21-1、收缩式导流槽单元21-2。

等距式导流槽21-1包括5条导流槽：导流槽Ⅰ211、导流槽Ⅱ212、导流槽Ⅲ213、导流槽Ⅳ214、导流槽Ⅴ215。5条导流槽宽度相等(设置为0.8～1.5mm)，且以喷嘴体2轴线为轴对称、角度等分排列。导流槽Ⅲ213的长度方向与喷嘴体2轴线夹角为0，进行加工，槽深度设置为0.4～0.6mm。导流槽Ⅰ211和导流槽Ⅴ215与喷嘴体2轴线的夹角为γ，γ角度的大小按加工工艺需求设置，一般设置在30°～45°之间。导流槽Ⅰ211和导流槽Ⅴ215深度相同，由于槽方向与气流 方向差异夹角γ，因此导流槽Ⅰ211和导流槽Ⅴ215的深度应大于导流槽Ⅲ213以保证三条导流槽之间的液体流量相同，一般设置为0.8～1mm。导流槽Ⅱ212和导流槽Ⅳ214与喷嘴体2轴线的夹角为0.5γ，由于槽方向与气流方向差异夹角0.5γ，因此导流槽Ⅱ212和导流槽Ⅳ214的深度应大于导流槽Ⅲ213、小于导流槽Ⅰ211和导流槽Ⅴ215，以保证五条导流槽之间的液体流量相同，一般设置为0.6～0.8mm。通过以上设置，实现了五条导流槽以相同液体流量供液，即保证了扇形喷雾的均匀性。

如图5，收缩式导流槽单元21-2在导流槽的数量、位置、深度设置上与等距式导流槽单元21-1相同。不同的是，5条倒流槽均设置为起始端宽、尾端窄的收缩式结构。5条导流槽起始端宽度设置为0.8～1.5mm，收缩角θ设置在5°～10°之间。通过流体的小孔节流现象，将导流槽设置为收缩式结构可增加油、水的喷射速度。同时，每条导流槽喷射出的油、水都呈现微扇形形状，使整个喷嘴的扇形喷雾区油、水分布更加均匀。

导流槽数量的可根据工程需求设置，不局限于5。

上述喷嘴或喷嘴系统结构中涉及的嵌套环1、喷嘴体2均采用不锈钢或黄铜等不易被润滑剂等物质腐蚀的金属材料。

上述润滑油输入导管3和气体输入管4均采用耐腐、耐压塑料或金属材料。

图6是一种微量润滑系统节能喷嘴的工作原理图。

结合图6，说明本实施例的工作

高压气体从微量润滑装置通过胶管输送至喷嘴体2的内腔，通过气体输出孔23流入喷嘴体2与嵌套环1形成的开口状间隙环。由于开口状间隙环左端密封，且其通流截面积小于喷嘴体2的内腔，高压气体将以更高的压力和速度向喷嘴体右端输送。前端圆柱面28和工艺平面Ⅰ216存在一定夹角α，夹角α已经通过实 验设置为适合康达效应发生的范围。

本实施例的喷嘴体2的工艺平面Ⅰ216和前端圆柱面28间具有一定夹角α，由于高压气体与它流过的喷嘴体2表面之间存在一定的表面摩擦，会导致气流的流速减慢。依据流体力学伯努利原理，气流流速的减缓会导致该气流被吸附在物体表面上流动。因此，该急速气体在流出开口状间隙环的瞬间，会因为康达效应而调整初始的直线前进，改为沿工艺平面Ⅰ216的切面方向前进，流入导流槽单元21。

高压气体在开口状间隙环内加速，以达到接近音速的速度从环形喷嘴处喷出，束状的高压气流会在喷嘴侧面形成强真空区，从而拉动周围空气。将嵌套环1的锥面结构16倾斜角度设置为β＝α，即和气流运动方向相同，避免了周围空气进入高压气流时由于喷嘴结构带来的损耗，最大限度的提高了效率。

水从微量润滑装置通过胶管输送至水输入导管4，通过水输入导管4进入喷嘴体2；通过水输入孔26、水输出孔22，水被输送至导流槽单元21前端。润滑油从微量润滑装置通过胶管输送润滑油输入导管3，通过润滑油输入导管3进入喷嘴体2；通过润滑油输入孔27、润滑油输出孔25，润滑油被输送至喷嘴体2另一侧的导流槽单元21前端。

在喷嘴体2的水输出孔22一侧，高压气体通过康达效应流至水输出孔22上方，携带水进入导流槽。进入导流槽之前，由于高压气体的流速远大于水的流速，且高压气体与水的流动方向不同，水会在高压气体的作用下雾化，变为粒径细小的雾滴。同时，形成了水气两相流的状态(即水处于一种被气体封锁的大颗粒团聚状态)。高压气体携带水雾滴进入5条导流槽，水气两相流具有进入与运动方向相同导流槽的趋势。因此，将和两相流运用方向具有一定夹角的导流槽设置更大的深度，均衡了导流槽之间的两相流流量。水气两相流进入导流 槽后，沿导流槽的方向运输，脱离导喷嘴后，形成了扇形喷雾区。

在喷嘴体2的润滑油输出孔25一侧，高压气体通过康达效应流至润滑油输出孔25上方，携带润滑油进入导流槽。进入导流槽之前，由于高压气体的流速远大于润滑油的流速，且高压气体与润滑油的流动方向不同，润滑油会在高压气体的作用下雾化，变为粒径细小的雾滴。同时，形成了油气两相流的状态(即润滑油处于一种被气体封锁的大颗粒团聚状态)。油气两相流进入导流槽后，沿导流槽的方向运输，脱离喷嘴体2后，形成了扇形喷雾区。

水气两相流和油气两相流在脱离喷嘴体2的瞬间相撞，形成油包水、并由高压气体携带的三相流，喷入切削区。

下面结合图7～11对实施例二进行描述：

图7是实施例二的三维装配示意图。

如图7所示，实施例二包括：嵌套环1、润滑油输入导管3和水输入导管4、内混式喷嘴体5、封闭螺钉6。嵌套环1与内混式喷嘴体5的装配关系与实施例一相同，润滑油输入导管3、水输入导管4与内混式喷嘴体5的装配关系和实施例一相同。

图8是实施例二的正视图和俯视图，图9是内混式喷嘴体的剖视图。

下面结合图8和图9对内混式喷嘴体5进行说明：

内混式喷嘴体5前端设置有内混式喷嘴-导流槽单元51，其特征与导流槽单元21相同。2个内混式喷嘴-导流槽单元51以工艺平面Ⅱ511为基准进行制造，工艺平面Ⅱ511与内混式喷嘴体5的轴线呈角度α。沿喷嘴前端外圆面母线、垂直于工艺平面Ⅱ511、设计了2个工艺平面Ⅲ55。2个工艺平面Ⅲ55以轴线为基准呈轴对称分布。在工艺平面Ⅲ55加工混合通孔56，贯通至另一侧，混合通孔56直径为D。混合通孔56两端设计有内螺纹，带有一字槽的封闭螺钉6旋入混合通孔56两端后，通过胶封实现密封，形成了封闭的混合腔。

对图9中C-C剖视图进行描述，内混式喷嘴体5内部设置有内混式喷嘴-水输入孔57、内混式喷嘴-润滑油输入孔58，两孔一端贯通至内混式喷嘴体5的内腔，另一端贯通至混合通孔56。内混式喷嘴-水输入孔57、内混式喷嘴-润滑油输入孔58的孔径与混合通孔56相同，设置为D。

对图9中B-B剖视图进行描述，混合液体输出孔Ⅰ52、混合液体输出孔Ⅱ59以工艺平面Ⅱ511为基准进行加工，一端贯通至工艺平面Ⅱ511，即内混式喷嘴-导流槽单元51的前端；另一端贯通至混合通孔56中间位置。混合液体输出孔Ⅰ52、混合液体输出孔Ⅱ59的孔径与混合通孔56相同，设置为D。

内混式喷嘴-气体输出孔53、内混式喷嘴-连接固定单元54的特征与气体输出孔23、连接固定单元24相同。

图10是封闭螺钉的三维示意图。封闭螺钉6设置为外螺纹结构，并在断面设置有一字槽，用于封闭螺钉6的旋入安装。封闭螺钉6可采用耐腐的非金属材料。

图11是实施例二的工作原理图。

结合图6，说明实施例2的工作过程：

水从微量润滑装置通过胶管输送至水输入导管4，通过水输入导管4进入内混式喷嘴体5；通过内混式喷嘴-水输入孔57，水被输送至导流槽混合通孔56。润滑油从微量润滑装置通过胶管输送润滑油输入导管3，通过润滑油输入导管3进入内混式喷嘴体5；通过内混式喷嘴-润滑油输入孔58，润滑油被输送至混合通孔56。水和润滑油均向混合通孔56中间部位流动，在中间部位相遇后混合形成油水两相流。油水两相流通过混合液体输出孔Ⅰ52、混合液体输出孔Ⅱ59流 至内混式喷嘴-导流槽单元51前端。油水两相流在内混式喷嘴-导流槽单元51与流出的压缩气体相遇，并形成油水气三相流、以扇形形状输送至切削区。

实施例二与实施例一相比，将润滑油和水在喷出喷嘴瞬间混合，改为在喷嘴内部混合。结构的改变使润滑油和水的混合更充分，实现了更好的喷雾效果。

综上上述，将本发明应用于微量润滑油水供给，实现了对线接触加工形式的均匀润滑，解决了现有喷嘴点润滑的应用瓶颈，同时提高了三相流油水气供给效率，有效降低了对工作环境的污染问题，为微量润滑的高效、低碳、节能应用提供了新途径。

Claims (10)

1.一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于，包括嵌套环、喷嘴体；

所述嵌套环嵌套于喷嘴体的外侧，全部或部分的覆盖喷嘴体的表面，与喷嘴体间隙配合；

所述喷嘴体的内部设有气腔和至少两条流体通道；

所述喷嘴体的表面设有，与喷嘴体内部贯通的气孔和液孔；

所述气孔至少2个，均匀的布置于喷嘴体的表面，设置于气腔相对应的位置，并与其贯通；

所述液孔与流体通道一一对应的设置，每条流体通道的一端部均与一个液孔相对设置；

所述喷嘴体的表面还设有导流槽单元；

所述导流槽单元为以液孔为起点，沿着喷嘴体的表面，呈发散型分布的若干对称的导流槽体。

2.如权利要求1所述的一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于：

所述喷嘴体包括前端喷嘴部；

所述前端喷嘴部由两个或两个以上的，呈中心轴对称的斜面构成；

所述导流槽单元设置于斜面上；

所述气孔数量优选为4个或6个。

3.如权利要求2所述的一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于：

所述斜面与喷嘴体的中轴线的夹角为15°-30°；优选15°；

优选地；所述嵌套环与喷嘴体前端喷嘴部相对应的一端，呈锥面结构，该锥面结构与其轴心线的夹角为15°-30°，优选15°。

4.如权利要求1所述的一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于：

所述导流槽体为等距式导流槽或收缩式导流槽；

其中，所述等距式导流槽为起始端和尾端宽窄一致的结构；

所述收缩式导流槽为起始端宽、尾端窄的收缩式结构。

5.如权利要求4所述的一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于：

所述导流槽单元包括至少3条等距式导流槽；

所述导流槽单元优选5条等距式导流槽；

所述各等距式导流槽的宽度相等，以喷嘴体的中轴线为轴对称、角度等分排列；

优选地，所述各等距式导流槽的宽度为0.8-1.5mm；

所述等距式导流槽的槽体深度优选为0.4-1mm；

每条所述等距式导流槽之间的夹角优选为15°-25°。

6.如权利要求4所述的一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于：

所述导流槽单元包括至少3条收缩式导流槽；

所述导流槽单元优选5条收缩式导流槽；

所述各收缩式导流槽的宽度相等，以喷嘴体的中轴线为轴对称、角度等分排列；

所述各收缩式导流槽的宽度优选为0.8-1.5mm；

所述收缩式导流槽的槽体深度优选为0.4-1mm；

每条所述收缩式导流槽之间的夹角优选为15°-25°；

每条所述收缩式导流槽的收缩角度优选为5°-10°。

7.如权利要求1所述的一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于：

所述喷嘴体的后端部设有连接固定单元，用于固定外接设备；

所述固定单元上设有定位平面；

所述嵌套环的端部设有定位凸台；

所述定位凸台与定位平面相匹配，所述嵌套环通过定位凸台安装于定位平面上。

8.如权利要求1-7任一所述的一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于：

还包括一个混合室；

所述混合室安装于喷嘴体内部，设置于流体通道与液孔的交接位置，用于将每条流体通道的液体进行混合后，再通过液孔流出/喷射出喷嘴体外。

9.如权利要求8所述的一种微量润滑系统节能喷嘴，其特征在于：

对应于混合室的位置，所述喷嘴体的外表面上还有至少一个可拆卸的密封栓。

10.一种微量润滑系统节能喷嘴系统，其特征在于：

包括如权利要求1-9任一所述的微量润滑系统节能喷嘴、至少两条液体输入导管；

所述液体输入导管，通入喷嘴体的内部，包括至少一条润滑油输入导管和至少一条水输入导管，其数量与流体通道一致；

所述液体输入导管，过盈配合的安装于流体通道内。