CN107263203A - 一种冷气微量润滑系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种冷气微量润滑系统，其特征在于：包括气体发生器、至少一个液体发生器、气体转换器和微量润滑喷射器；其中，气体发生器与气体转换器连通，向其输送气体；液体发生器与气体转换器连通，向其输送液体；气体转换器，将气体转换为冷气；微量润滑喷射器安装于气体转换器的冷气输出端，冷气和液体分别或混合后，通过微量润滑喷射器喷射出。本发明提供的一种冷气微量润滑系统，通过涡轮制冷系统使系统对工件加工的过程中，能释放冷气来冷却加工件，实现冷加工的效果。

Description

一种冷气微量润滑系统
技术领域
本发明属于润滑技术领域，涉及一种冷气微量润滑系统。
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油液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。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。目前对微量润滑技术的研究已经取得了一定进展，对微量润滑设备的设计研发成为微量润滑技术实现的重要内容。虽然很多设计者设计了微量润滑系统，然而在实际应用中依然存在繁多问题。在某些加工过程中，冷却的效果往往有待提高。
发明内容
本发明旨在克服上述缺陷，提供一种能在加工过程中能实现冷却效果的，且可使用于微量润滑系统的设备。
具体地，本发明提供的一种冷气微量润滑系统，其特征在于：包括气体发生器、至少一个液体发生器、气体转换器和微量润滑喷射器；
其中，上述气体发生器与气体转换器连通，向其输送气体；该气体发生器一般包括气源(如空气压缩机)等设备，能够存储和输送本系统所需的压缩气体；
上述液体发生器与气体转换器连通，向其输送液体；该液体发生器一般包含储油罐/储液罐和精密油泵/水泵等设备，能够存储和输送本系统所需的各类液体，考虑到在使用的过程中，可能涉及多相(油水气或油气)混合或多相(油、水、气或油、气)分别输送的需求，故而，本系统同样适用于多个液相发生器同时作用的环境和需求。
上述气体转换器，将气体转换为冷气和热气；该转换的过程为：压缩气体进入气体转换器，通过该转换器的特定结构，气体通过热转换的过程，被转换为冷气和热气两部分，一般情况下，由于热气并不适用于工件加工的场合，故而通过设备的末端直接排放，冷气则通过该气体转换器后进行后续工件进行继续利用。
上述微量润滑喷射器安装于气体转换器的冷气输出端，冷气和液体分别或混合后，通过微量润滑喷射器喷射出。即、根据使用的需要可对冷气和液体进行混合后进入喷射器或分别进入喷射器内。
进一步地，本发明提供的一种冷气微量润滑系统，还具有这样的结构特点：即、上述气体转换器包括气体流入部、涡流发生部、热气流通部和冷气流通部；
上述气体发生器内的气体通过气体流入部流入气体转换器内，经涡流发生部被转化为热气和冷气后，分别经热气流通部和冷气流通部流出；
上述液体发生器与气体转换器的连通位置设置于冷气流通部的出气口处。可直接将冷气和液体分别导入喷射器，也可由冷气推进入喷射器并在该过程中完成混合。
进一步地，本发明提供的一种冷气微量润滑系统，还具有这样的结构特点：即、上述涡流发生部包括涡轮旋转器和涡流发生管；
上述热气流通部、涡流发生管、涡轮旋转器和冷气流通部依次安装；
其中，上述气体流入部与涡流发生管互呈直角的导通，向内输送的气体经涡轮旋转器后进入涡流发生管内。
进一步地，本发明提供的一种冷气微量润滑系统，还具有这样的结构特点：
上述涡轮旋转器上设有气流导向器；
上述气流导向器安装于涡流发生管内，其外径小于涡流发生管的内径，形成气流空隙；
上述气流导向器为螺旋通道的造型。
在该结构中，当气体通过气体流入部进入涡流发生管后，由于涡流发生管与气流导向器之间的缝隙极小，对气体产生极大的释放压力，该气体之后通过挤压入螺旋通道后被释放，在该过程中，由于螺旋通道的结构导致，释放出的气流为漩涡的形状，且在释放压力的作用下，能被快速的推进入涡流发生管内。
进一步地，本发明提供的一种冷气微量润滑系统，还具有这样的结构特点：即、上述涡轮旋转器内设有流体通道；
上述流体通道为内径由小至大的渐变结构。
为了加速气体的流速，所述的涡轮旋转器流体通道内壁的加工时表面粗糙度尽可能小，一般不大于0.5μm。
该大端一般设置于与冷气的出口端；该小端一般与涡流发生管对向设置。
进一步地，本发明提供的一种冷气微量润滑系统，还具有这样的结构特点：即、上述涡轮旋转器与涡流发生管之间还导气机构，气体经涡轮旋转器后，通过导气机构进入涡流发生管内。
进一步地，本发明提供的一种冷气微量润滑系统，还具有这样的结构特点：即、上述导气机构内设有气体通道；
上述气体通道为内径由小至大的渐变结构。
该大端一般设置于从涡轮旋转器内气体流出的一端；该大端一般与涡流管对向设置。通过该径变的方式来实现将漩涡气流进行进一步的释放。
为了控制气体流速，一般设计时导气机构内的气体通道内壁设计一定的粗糙度，一般可设计为1.5～2.0μm，最好设计为1.6μm。
进一步地，本发明提供的一种冷气微量润滑系统，还具有这样的结构特点：即、上述气体发生器与气体转换器相导通的气体通路上还设有分支气路；
上述分支气路将气体导入液体发生器内，和/或导入与液体发生器和气体转换器相导通的液体通路内。
进一步地，本发明提供的一种冷气微量润滑系统，还具有这样的结构特点：即、上述分支气路分为两路副分支气路；
在两路或其中一路副分支气路上设有频率调节机构。
进一步地，本发明提供的一种冷气微量润滑系统，还具有这样的结构特点：即、上述气体发生器与气体转换器相导通的气体通路上还设有流量控制机构；
和/或
上述液体发生器和气体转换器相导通的液体通路上还设有流量控制机构；
和/或
上述气体发生器通过转接机构与气体转换器连通；
和/或
上述液体发生器通过转接机构与气体转换器连通。
本发明的作用和效果：
本发明提供的一种冷气微量润滑系统，通过涡轮制冷方式使系统对工件加工的过程中，能释放冷气来冷却加工件。与润滑油液混合后可以实现微量润滑冷却的效果，延长刀具的使用和加工寿命。替代传统的切削油液的润滑冷却方式，节能减排、环境保护效果显著。
附图说明
附图1、本实施例所涉及的冷气微量润滑系统的结构示意图；
附图2、本实施例所涉及的冷气微量润滑系统的气体发生器的爆炸图；
附图3、本实施例所涉及的冷气微量润滑系统的气体发生器的剖面图；
附图4、本实施例所涉及的冷气微量润滑系统的涡轮旋转器的结构示意图；
附图5、本实施例所涉及的冷气微量润滑系统的涡流发生管的结构示意图；
附图6、本实施例所涉及的冷气微量润滑系统的热口的结构示意图；
附图7、本实施例所涉及的冷气微量润滑系统的热芯的结构示意图；
附图8、本实施例所涉及的冷气微量润滑系统的气流原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供了一种冷气微量润滑系统，包括气体发生器100、液体发生器200、气体转换器300和微量润滑喷嘴400；
该气体发生器100包括气源110、电磁阀120和气体导管140；
其中，该气源110内存储有压缩空气，通过压缩空气接口130与电磁阀120连通，电磁阀120通过压缩空气接口130与气体导管140连通，该气体导管140的输送末端通过快插气嘴150与气体转换器300连通，从而向气体转换器300内输送压缩空气。
该液体发生器200包括储油器210、精密油泵220和液体导管230；
其中，该储油器210内存储有微量润滑油，与精密油泵220连通，通过精密油泵220将其内的微量润滑油泵入液体导管230内，该液体导管230的输送模块通过快插接口240与气体转换器300连通，从而向气体转换器300内或微量润滑喷嘴400后端输送微量润滑油；
上述气体导管140上还设有分路导管141，该分路导管141在其末端又分两路进入油泵，其中，I路导管1411直接将气体通入精密油泵220的前端，II路导管1412经频率调节器142后将气体通路精密油泵220的末端。
该气体转换器300，具有制冷功能，能通过热交换的方式将进入的压缩空气转换为热气和冷气，其后端用于释放热气，其前端释放冷气，其中冷气能与通入的微量润滑油进行混合。
该气体转换器300的冷风出气端，通过接口410与微量润滑喷嘴400相连通，微量润滑油和具有一定压力的气体混合雾化后，能通过微量润滑喷嘴400将其喷射到切削区起到冷却润滑的作用。
如图2、3、8所示，该气体转换器300由气体流入部310、涡流发生部320、热气流通部330和冷气流通部340组成；气体转换器300内的气体通过气体流入部310流入气体转换器300内，经涡流发生部320被转化为热气和冷气后，分别经热气流通部330和冷气流通部340流出。其中涡流发生部320和冷气流通部340连接处用密封圈351密封，涡流发生部320和热气流通部330连接处用密封密封密封圈354密封。
该气体流入部310由底座311、磁性固件312和连通件313组成；
其中，底座311的底部设有凹槽，磁性固件312安装于该凹槽内，通过磁力将整体设备固定于载体上，连通件313嵌套的设置于底座内；底座311上设有通孔，快插气嘴150通过通孔安装于底座311上，向其内注入气体；该底座311为下部密封，上部为导管的结构，气体进入底座后，根据导管的导向向上运动；
该涡流发生部320由涡轮旋转器321、涡流发生管322、导气机构323和套管324组成；
其中，涡轮旋转器321、导气机构323和涡流发生管322依次嵌套安装，套管324嵌套的安装于整个管体部分的外部，两端通过密封圈352和353进行密封；
如图3、4所示，该涡轮旋转器321由气流导向器3211和管体3212组合而成，其接合位置设有一圈凸台3213，该气流导向器3211与导气机构323相接，该凸台3213卡设于涡轮发生管322内，该气流导向器3211其外径小于涡流发生管322的内径，形成气流空隙，该气流导向器3211为由若干螺旋片3211a组成的的螺旋造型，各螺旋片3211a之间设有气流通道3211b，用于通过螺旋片的曲径导入气流从而形成旋涡状气流，整个涡轮旋转器321为筒状结构，该气流导向器3211的中心设有冷气流入口3211c，通过冷热交换后的冷气通过该入口3211c进入管体3212内，如图3所示，该管体3212的内径为从窄a端到宽a’端的径向变化；
为了加速气体的流速，涡轮旋转器流体通道内壁的加工时表面粗糙设计为0.4μm。
如图3、5所示，该涡流发生管322由入口端3221、发生管本体3222和热气流入端3223组成；该入口端3221上设有气孔322L，底座311通过连通件313安装于入口端3221上，该涡流发生管322为筒状结构，其内径322G1部大于322G2部大于322G3部，322G3部小于322G4部，该322G4部与热气流通部330部相接；
如图2所示，涡轮旋转器321通过导气机构323安装于涡轮发生管322内，该导气机构323为筒状结构，其内径为从窄b端到宽b’端的径向变化；
为了控制气体流速，设计时导气机构内的气体通道内壁设计粗糙度为1.6μm。
如图2所示，该热气流通部330由依次安装的热口331、热芯332和套件333组成，其间设有垫片等密封结构，用于实现密封；
如图5、6所示，热芯332上设有若干热气流出孔I3321和热气流出孔II3321，当热气通过322G4部后流入热芯332内，受挤压后，通过其上的热气流出孔I3321和热气流出孔II3321喷出；
如图3、6、7所示，热口331其内径大于热芯332的外径，热芯332嵌套于热口331外，其上设有热气口3311，从热气流出孔I3321和热气流出孔II3321内喷出的热气通过热气口3311喷出如图3所示的热气出口325处，通过热气出口325将气热排往系统外，套件333设置于系统末端，用于封闭末端；
如图3、4所示，快插气嘴240的末端设置于管体3212与冷气流通部340之间，输送微量润滑油。
本实施例的运行方式如如图8所示，当设备启动后，压缩空气G从快插气嘴流入，经底座被导入气流导向器的间隙处，通过气流导向器上的旋转片被压缩为涡流装的气体H-G，被送入涡流发生管体内，涡流气体被不断向前推进至热口处，气流受阻的同时，气体进行冷热交换，形成热气H-G和冷气C-G，其中，热气H-G通过热芯-热口被送出系统外，冷气经发生器管体从冷气出口处流出，与微量润滑油混合后进入冷气流通部形成液体与气体的混合物L+C-G，再经喷嘴喷射出。

Claims (10)

1.一种冷气微量润滑系统，其特征在于：包括气体发生器、至少一个液体发生器、气体转换器和微量润滑喷射器；
其中，所述气体发生器与气体转换器连通，向其输送气体；
所述液体发生器与气体转换器连通，向其输送液体；
所述气体转换器，将气体转换为冷气；
所述微量润滑喷射器安装于气体转换器的冷气输出端，冷气和液体分别或混合后，通过微量润滑喷射器喷射出。
2.如权利要求1所述的一种冷气微量润滑系统，其特征在于：
所述气体转换器包括气体流入部、涡流发生部、热气流通部和冷气流通部；
所述气体发生器内的气体通过气体流入部流入气体转换器内，经涡流发生部被转化为热气和冷气后，分别经热气流通部和冷气流通部流出；
所述液体发生器与气体转换器的连通位置设置于冷气流通部的出气口处。
3.如权利要求2所述的一种冷气微量润滑系统，其特征在于：
所述涡流发生部包括涡轮旋转器和涡流发生管；
所述热气流通部、涡流发生管、涡轮旋转器和冷气流通部依次安装；
其中，所述气体流入部与涡流发生管互呈直角的导通，向内输送的气体经涡轮旋转器后进入涡流发生管内。
4.如权利要求3所述的一种冷气微量润滑系统，其特征在于：
所述涡轮旋转器上设有气流导向器；
所述气流导向器安装于涡流发生管内，其外径小于涡流发生管的内径，形成气流空隙；
所述气流导向器为螺旋通道的造型。
5.如权利要求3所述的一种冷气微量润滑系统，其特征在于：
所述涡轮旋转器内设有流体通道；
所述流体通道为内径由小至大的渐变结构。
6.如权利要求3-5任一所述的一种冷气微量润滑系统，其特征在于：
所述涡轮旋转器与涡流发生管之间还导气机构，气体经涡轮旋转器后，通过导气机构进入涡流发生管内。
7.如权利要求6所述的一种冷气微量润滑系统，其特征在于：
所述导气机构内设有气体通道；
所述气体通道为内径由小至大的渐变结构。
8.如权利要求1-7任一所述的一种冷气微量润滑系统，其特征在于：
所述气体发生器与气体转换器相导通的气体通路上还设有分支气路；
所述分支气路将气体导入液体发生器内，和/或导入与液体发生器和气体转换器相导通的液体通路内。
9.如权利要求8所述的一种冷气微量润滑系统，其特征在于：
所述分支气路分为两路副分支气路；
在其中一路副分支气路上设有频率调节机构。
10.如权利要求1-9任一所述的一种冷气微量润滑系统，其特征在于：
所述气体发生器与气体转换器相导通的气体通路上还设有流量控制机构；
和/或
所述液体发生器和气体转换器相导通的液体通路上还设有流量控制机构；
和/或
所述气体发生器通过转接机构与气体转换器连通；
和/或
所述液体发生器通过转接机构与气体转换器连通。
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