CN109442779A - 主轴机构及具有其的主轴冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种主轴机构及具有其的主轴冷却系统，其中，主轴机构包括：定子内套；定子外套，套设在定子内套的外侧并与定子内套间隔设置，定子外套与定子内套之间构成密闭的容纳腔体；冷却管，冷却管环绕定子内套设置并位于容纳腔体内，以使冷媒流入冷却管内对定子内套进行冷却，以解决现有技术中的冷媒无法直接冷却主轴的问题。

Description

主轴机构及具有其的主轴冷却系统

技术领域

本发明涉及冷媒冷却主轴领域，具体而言，涉及一种主轴机构及具有其的主轴冷却系统。

背景技术

目前，对于主轴运转过程中的冷却问题，一般首先采用冷媒对流体介质(水或者油)进行冷却，再利用冷却的流体介质通过循环回路对运转的主轴进行降温，以使主轴温度恒定。

然而，这种冷却系统不但结构复杂，而且主轴内流体介质的泄漏难以检测，泄漏的流体介质常常会对运转的主轴产生致命的损害，此外，由于冷媒汽化难以控制，目前还没有利用冷媒直接对主轴进行冷却的有效技术方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种主轴机构及具有其的主轴冷却系统，以解决现有技术中冷媒无法直接冷却主轴的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种主轴机构，包括：定子内套；定子外套，套设在定子内套的外侧并与定子内套间隔设置，定子外套与定子内套之间构成密闭的容纳腔体；冷却管，冷却管环绕定子内套设置并位于容纳腔体内，以使冷媒流入冷却管内对定子内套进行冷却。

进一步地，冷却管的管体上均匀布置有渗漏孔，冷却管内的冷媒通过渗漏孔渗漏至容纳腔体内，以对定子内套进行降温。

进一步地，冷却管的冷媒出口端为封堵端，以使冷却管内的冷媒通过渗漏孔渗漏至容纳腔体内。

进一步地，主轴机构还包括：冷媒入口管，冷媒入口管与冷却管的冷媒入口端连通，以使冷媒通过冷媒入口管流入至冷却管内；冷媒出口管，冷媒出口管与容纳腔体连通，以使容纳腔体内的冷媒通过冷媒出口管流出。

进一步地，冷媒入口管的管口处设置有第一压强传感器，以检测冷媒入口管端口处的压强。

进一步地，冷媒出口管的管口处设置有第二压强传感器，以检测冷媒出口管的管口处的压强；其中，当第一压强传感器与第二压强传感器呈正比进行变化时，主轴机构正常运行，当第一压强传感器与第二压强传感器为反比进行变化时，主轴机构停止运行。

进一步地，定子内套上安装有温度传感器，用于检测定子内套的温度。

进一步地，主轴机构还包括：凸起部件，凸起部件设置在定子内套的上方，定子外套与凸起部件连接；密封圈，密封圈安装在定子外套与凸起部件的连接处，以对容纳腔体进行密封。

根据本发明的另一方面，提供了一种主轴冷却系统，包括压缩机、冷凝器、储液罐、电子膨胀阀和主轴机构，压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、主轴机构和压缩机依次连接，以构成主轴冷却系统，主轴机构为上述的主轴机构。

进一步地，主轴机构为上述的主轴机构，主轴机构的冷媒出口管与压缩机的进气口连通，压缩机的出气口与冷凝器的进气口通，冷凝器的出口端与储液罐的进液端连通，储液罐的出液端与电子膨胀阀的冷媒入口端连通，电子膨胀阀的冷媒出口端与主轴机构的冷媒入口管连通。

进一步地，主轴机构为上述的主轴机构，主轴冷却系统还包括：控制系统，控制系统与电子膨胀阀连接，以使控制系统控制电子膨胀阀的流量大小；控制系统与温度传感器连接，以使温度传感器将感应到的温度传递至控制系统，以在温度传感器检测到的温度高于预定值时，使控制系统控制电子膨胀阀的冷媒流量增大，以降低定子内套的温度；并在温度传感器检测到的温度低于预定值时，使控制系统控制电子膨胀阀的冷媒流量减小，以升高定子内套的温度。

应用本发明的技术方案，主轴机构包括定子内套、定子外套和冷却管，定子外套套设在定子内套的外侧并与定子内套间隔设置，定子外套与定子内套之间构成密闭的容纳腔体，冷却管环绕定子内套设置并位于容纳腔体内，以使冷媒流入冷却管内对定子内套进行冷却，通过环绕定子内套设置的冷却管，将冷媒直接通入冷却管内，无需利用其他冷却介质，实现对定子内套的周向和径向均匀地降温，解决了现有技术中冷媒无法直接冷却主轴的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的主轴机构的实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的冷却管的实施例的结构示意图；

图3示出了根据图2的A部分放大图；以及

图4示出了根据本发明的主轴冷却系统的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、压缩机；2、冷凝器；3、储液罐；4、电子膨胀阀；51、定子外套；52、定子内套；53、冷却管；530、渗漏孔；54、容纳腔体；55、冷媒入口管；56、冷媒出口管；550、第一压强传感器；560、第二压强传感器；57、凸起部件；58、密封圈；7、温度传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种主轴机构，请参考图1至图4，包括定子内套52；定子外套51，套设在定子内套52的外侧并与定子内套52间隔设置，定子外套51与定子内套52之间构成密闭的容纳腔体54；冷却管53，冷却管53环绕定子内套52设置并位于容纳腔体54内，以使冷媒流入冷却管53内对定子内套52进行冷却。

本发明的主轴机构，包括定子内套52、定子外套51和冷却管53，定子外套51套设在定子内套52的外侧并与定子内套52间隔设置，定子外套51与定子内套52之间构成密闭的容纳腔体54，冷却管53环绕定子内套52设置并位于容纳腔体54内，以使冷媒流入冷却管53内对定子内套52进行冷却，通过环绕定子内套52设置的冷却管53，将冷媒直接通入冷却管53内，无需利用其他冷却介质，实现对定子内套52的周向和径向均匀地降温，解决了现有技术中冷媒无法直接冷却主轴的问题。

具体地，如图2和图3所示，冷却管53的管体上均匀布置有渗漏孔530，冷却管53内的冷媒通过渗漏孔530渗漏至容纳腔体54内，以对定子内套52进行降温；冷却管53的冷媒出口端为封堵端，以使冷却管53内的冷媒通过渗漏孔530渗漏至容纳腔体54内；在此，通入冷却管53内的冷媒为低压液态冷媒，由于压强作用，在较短的时间内，低压液态冷媒将充满整个冷却管53，随后低压液态冷媒在自身压力作用下，通过均匀布置的渗漏孔530逐渐地渗入至容纳腔体54内，保证了渗入容纳腔体54内的冷媒是均匀的，保证了定子内套52周向和径向降温的同步性。

在具体实施时，主轴机构还包括：冷媒入口管55，冷媒入口管55与冷却管53的冷媒入口端连通，以使冷媒通过冷媒入口管55流入至冷却管53内；冷媒出口管56，冷媒出口管56与容纳腔体54连通，以使容纳腔体54内的冷媒通过冷媒出口管56流出。

为了便于检测冷媒是否发生泄漏，冷媒入口管55的管口处设置有第一压强传感器550，以检测冷媒入口管55端口处的压强；冷媒出口管56的管口处设置有第二压强传感器560，以检测冷媒出口管56的管口处的压强；其中，当第一压强传感器550与第二压强传感器560呈正比进行变化时，主轴机构正常运行，当第一压强传感器550与第二压强传感器560为反比进行变化时，主轴机构停止运行，工作人员排除故障，保护主轴机构不受损坏。

进一步地，定子内套52上安装有温度传感器7，用于检测定子内套52的温度。

具体地，主轴机构还包括：凸起部件57，凸起部件57设置在定子内套52的上方，定子外套51与凸起部件57连接；密封圈58，密封圈58安装在定子外套51与凸起部件57的连接处，以对容纳腔体54进行密封，防止冷媒在容纳腔体54内发生泄漏。

本发明还提供了一种主轴冷却系统，包括压缩机1、冷凝器2、储液罐3、电子膨胀阀4和主轴机构，压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀4、主轴机构和压缩机1依次连接，以构成主轴冷却系统，其中，主轴机构为上述实施例中的主轴机构。

具体地，如图4所示，主轴机构的冷媒出口管56与压缩机1的进气口连通，压缩机1的出气口与冷凝器2的进气口通，冷凝器2的出口端与储液罐3的进液端连通，储液罐3的出液端与电子膨胀阀4的冷媒入口端连通，电子膨胀阀4的冷媒出口端与主轴机构的冷媒入口管55连通。

本发明中冷媒循环过程包括：压缩机1将低压气态冷媒压缩成高压气态冷媒，高压气态冷媒通过冷凝器2内液化放热，形成高压液态冷媒后，存储至储液罐3中，高压液态冷媒经电子膨胀阀4的节流作用后形成低压液态冷媒，低压液态冷媒通过冷媒入口管55流入至冷却管53内，渗入至容纳腔体54内，由于容纳腔体54为密闭腔体，低压液态冷媒由于空间压强的骤降而气化形成低压气态冷媒，同时迅速吸收周围的热量，从而使定子内套52和定子外套51降温，进一步地，低压气态冷媒通过冷媒出口管56流出至压缩机1内，压缩成高压气态冷媒。

在本发明提供的实施例中，为了控制主轴机构的温度恒定，主轴冷却系统还包括：控制系统，控制系统与电子膨胀阀4连接，以使控制系统控制电子膨胀阀4的流量大小；控制系统与温度传感器7连接，以使温度传感器7将感应到的温度传递至控制系统，以在温度传感器7检测到的温度高于预定值时，使控制系统控制电子膨胀阀4的冷媒流量增大，以降低定子内套52的温度；并在温度传感器7检测到的温度低于预定值时，使控制系统控制电子膨胀阀4的冷媒流量减小，以升高定子内套52的温度。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的主轴机构，包括定子内套52、定子外套51和冷却管53，定子外套51套设在定子内套52的外侧并与定子内套52间隔设置，定子外套51与定子内套52之间构成密闭的容纳腔体54，冷却管53环绕定子内套52设置并位于容纳腔体54内，以使冷媒流入冷却管53内对定子内套52进行冷却，通过环绕定子内套52设置的冷却管53，将冷媒直接通入冷却管53内，无需利用其他冷却介质，实现对定子内套52的周向和径向均匀地降温，结构简单，冷媒泄漏易于检测，避免了通过介质冷却时对主轴的致命伤害，且通过冷媒直接对主轴机构进行冷却，使冷却系统适用的温度范围更加广泛。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种主轴机构，其特征在于，包括：

定子内套(52)；

定子外套(51)，套设在所述定子内套(52)的外侧并与所述定子内套(52)间隔设置，所述定子外套(51)与所述定子内套(52)之间构成密闭的容纳腔体(54)；

冷却管(53)，所述冷却管(53)环绕所述定子内套(52)设置并位于所述容纳腔体(54)内，以使冷媒流入所述冷却管(53)内对所述定子内套(52)进行冷却。

2.根据权利要求1所述的主轴机构，其特征在于，所述冷却管(53)的管体上均匀布置有渗漏孔(530)，所述冷却管(53)内的冷媒通过所述渗漏孔(530)渗漏至所述容纳腔体(54)内，以对所述定子内套(52)进行降温。

3.根据权利要求2所述的主轴机构，其特征在于，所述冷却管(53)的冷媒出口端为封堵端，以使所述冷却管(53)内的冷媒通过所述渗漏孔(530)渗漏至所述容纳腔体(54)内。

4.根据权利要求2所述的主轴机构，其特征在于，所述主轴机构还包括：

冷媒入口管(55)，所述冷媒入口管(55)与所述冷却管(53)的冷媒入口端连通，以使冷媒通过所述冷媒入口管(55)流入至所述冷却管(53)内；

冷媒出口管(56)，所述冷媒出口管(56)与所述容纳腔体(54)连通，以使所述容纳腔体(54)内的冷媒通过所述冷媒出口管(56)流出。

5.根据权利要求4所述的主轴机构，其特征在于，所述冷媒入口管(55)的管口处设置有第一压强传感器(550)，以检测所述冷媒入口管(55)端口处的压强。

6.根据权利要求5所述的主轴机构，其特征在于，所述冷媒出口管(56)的管口处设置有第二压强传感器(560)，以检测所述冷媒出口管(56)的管口处的压强；其中，当所述第一压强传感器(550)与所述第二压强传感器(560)呈正比进行变化时，所述主轴机构正常运行，当所述第一压强传感器(550)与所述第二压强传感器(560)为反比进行变化时，所述主轴机构停止运行。

7.根据权利要求4所述的主轴机构，其特征在于，所述定子内套(52)上安装有温度传感器(7)，用于检测所述定子内套(52)的温度。

8.根据权利要求1所述的主轴机构，其特征在于，所述主轴机构还包括：

凸起部件(57)，所述凸起部件(57)设置在所述定子内套(52)的上方，所述定子外套(51)与所述凸起部件(57)连接；

密封圈(58)，所述密封圈(58)安装在所述定子外套(51)与所述凸起部件(57)的连接处，以对所述容纳腔体(54)进行密封。

9.一种主轴冷却系统，其特征在于，包括压缩机(1)、冷凝器(2)、储液罐(3)、电子膨胀阀(4)和主轴机构，所述压缩机(1)、所述冷凝器(2)、所述电子膨胀阀(4)、所述主轴机构和所述压缩机(1)依次连接，以构成所述主轴冷却系统，所述主轴机构为上述权利要求1至8中任一项所述主轴机构。

10.根据权利要求9所述的主轴冷却系统，其特征在于，所述主轴机构为权利要求5中的主轴机构，

所述主轴机构的冷媒出口管(56)与所述压缩机(1)的进气口连通，所述压缩机(1)的出气口与所述冷凝器(2)的进气口通，所述冷凝器(2)的出口端与所述储液罐(3)的进液端连通，所述储液罐(3)的出液端与所述电子膨胀阀(4)的冷媒入口端连通，所述电子膨胀阀(4)的冷媒出口端与所述主轴机构的冷媒入口管(55)连通。

11.根据权利要求9所述的主轴冷却系统，其特征在于，所述主轴机构为权利要求7中的主轴机构，所述主轴冷却系统还包括：

控制系统，所述控制系统与所述电子膨胀阀(4)连接，以使所述控制系统控制所述电子膨胀阀(4)的流量大小；所述控制系统与所述温度传感器(7)连接，以使所述温度传感器(7)将感应到的温度传递至控制系统，以在所述温度传感器(7)检测到的温度高于预定值时，使所述控制系统控制所述电子膨胀阀(4)的冷媒流量增大，以降低所述定子内套(52)的温度；并在所述温度传感器(7)检测到的温度低于预定值时，使所述控制系统控制所述电子膨胀阀(4)的冷媒流量减小，以升高所述定子内套(52)的温度。