CN110319620A - 机床冷却机组及机床冷却机组的控制方法 - Google Patents

机床冷却机组及机床冷却机组的控制方法 Download PDF

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陈培生
刘洋
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems

Abstract

本申请提供了一种机床冷却机组及机床冷却机组的控制方法。该机床冷却机组包括冷媒系统和冷却系统。冷却系统包括低温进水管线、低温出水管线、常温进水管线、常温出水管线和调温管线，低温进水管线与蒸发器相连；低温出水管线与蒸发器相连；常温出水管线与常温进水管线相连；调温管线从低温出水管线分出，并与常温出水管线相连。应用本发明的技术方案，可以基于一个机床冷却机组提供两种温度的冷却液，以满足机床不同部分的不同冷却需求，提高机床的制造精度。本发明的技术方案控制和后续维护更加方便，进而可提高控制精度，减少能耗，提高整个机床冷却机组的冷却系统的能效。

Description

机床冷却机组及机床冷却机组的控制方法
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域，具体而言，涉及一种机床冷却机组及机床冷却机组的控制方法。
背景技术
随着国内数控机床数量的增加，与其配套的机床冷却机组的使用也越来越多。目前，机床冷却机组普遍是单冷却液温度的机床冷却机组，对于激光机床而言，激光机床主体需要的冷却液温度为20-22℃左右，而镜片则需要28-30℃的相对常温的水，单冷却液温度的机床冷却机组的低温冷却液会导致激光机床镜片结露，甚至会损坏镜片，影响激光机床的寿命和工作效率。
有的激光机床用户为了满足激光主体和镜片两种不同的水温要求，会配套使用两套机床冷却机组，但是这样会导致多占用场地，也增加了控制、维护设备的难度，不利于机床冷却机组的运行管理。
发明内容
本发明实施例提供了一种机床冷却机组及机床冷却机组的控制方法，以解决现有技术中机床冷却机组存在的提供的冷却液温度单一的技术问题。
本申请实施方式提供了一种机床冷却机组，包括：冷媒系统，冷媒系统包括：压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，压缩机的排气端与冷凝器通过第一冷媒管线连接，冷凝器与蒸发器的第一冷媒接口通过第二冷媒管线连接，蒸发器的第二冷媒接口与压缩机的吸气端通过第三冷媒管线连接，节流元件设置在第二冷媒管线上；冷却系统，包括：低温进水管线，与蒸发器相连，用于从机床回收冷却液并向蒸发器供给冷却液；低温出水管线，与蒸发器相连，用于向机床供给冷却液；常温进水管线，用于从机床回收冷却液；常温出水管线，与常温进水管线相连，用于向机床供给冷却液；调温管线，从低温出水管线上分出，并与常温出水管线相连，调温管线用于将低温出水管线中的冷却液输送给常温出水管线。
在一个实施方式中，调温管线上设置有第一控制阀。
在一个实施方式中，冷却系统还包括：辅助制冷管线，从常温进水管线上分出，并与蒸发器相连，辅助制冷管线用于将常温进水管线中的冷却液供给蒸发器。
在一个实施方式中，辅助制冷管线上设置有第二控制阀。
在一个实施方式中，调温管线上设置有第一流量计，辅助制冷管线上设置有第二流量计。
在一个实施方式中，在常温进水管线上位于辅助制冷管线连接处的下游设置有第三流量计。
在一个实施方式中，低温进水管线上设置有低温水箱，低温水箱用于储存冷却液；和/或，常温进水管线上设置有常温水箱，常温水箱用于储存冷却液。
在一个实施方式中，低温进水管线上还设置有第一水泵，第一水泵在低温进水管线上位于低温水箱的下游；和/或，常温进水管线上还设置有第二水泵，第二水泵在常温进水管线上位于常温水箱的下游。
在一个实施方式中，冷媒系统还包括旁通管线，旁通管线的入口与第一冷媒管线连接，旁通管线的出口与第二冷媒管线连接，旁通管线上设置有第三控制阀。
本申请还提供了一种机床冷却机组的控制方法，控制方法用于控制上述的机床冷却机组，控制方法包括：第一常温模式，在第一常温模式下，调温管线停止；第二常温模式，在第二常温模式下，调温管线运行。
在一个实施方式中，冷却系统还包括：辅助制冷管线，从常温进水管线上分出，并与蒸发器相连，辅助制冷管线用于将常温进水管线中的冷却液供给蒸发器；控制方法还包括：第三常温模式，在第三常温模式下，调温管线和辅助制冷管线同时运行。
在一个实施方式中，控制方法还包括：低温控制模式，在低温控制模式下，调温管线停止，辅助制冷管线运行。
在上述实施例中，可以基于一个机床冷却机组提供两种温度的冷却液，以满足机床不同部分的不同冷却需求，提高机床的制造精度，同时相较于以往的两套机床冷却机组的解决方案，本发明的技术方案控制和后续维护更加方便，进而可提高控制精度，减少能耗，提高整个机床冷却机组的冷却系统的能效。
附图说明
构成本申请的一部分的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是根据本发明的机床冷却机组的实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1是本发明的机床冷却机组的实施例，该机床冷却机组包括冷媒系统10和冷却系统20。其中，冷媒系统10包括：压缩机11、冷凝器12、节流元件13和蒸发器14，压缩机11的排气端与冷凝器12通过第一冷媒管线a连接，冷凝器12与蒸发器14的第一冷媒接口通过第二冷媒管线b连接，蒸发器14的第二冷媒接口与压缩机11的吸气端通过第三冷媒管线c连接，节流元件13设置在第二冷媒管线b上。冷却系统20包括低温进水管线21、低温出水管线22、常温进水管线23、常温出水管线24和调温管线25，低温进水管线21与蒸发器14相连，用于从机床回收冷却液并向蒸发器14供给冷却液；低温出水管线22与蒸发器14相连，用于向机床供给冷却液；常温进水管线23用于从机床回收冷却液；常温出水管线24与常温进水管线23相连，用于向机床供给冷却液；调温管线25从低温出水管线22分出，并与常温出水管线24相连，调温管线25用于将低温出水管线22中的冷却液输送给常温出水管线24。
冷媒系统10工作时，冷媒从压缩机11的排气端通过第一冷媒管线a进入到冷凝器12中放热，然后通过第二冷媒管线b经过节流元件13节流，进入到蒸发器14中，对低温进水管线21从机床回收冷却液并向蒸发器14供给的冷却液换热，最后第三冷媒管线c将蒸发器14中的冷媒送回到压缩机11的吸气端。
以背景技术中的激光机床为例，冷却系统20工作时，低温进水管线21从机床回收冷却液并向蒸发器14供给冷却液，之后低温出水管线22将换热后的低温冷却液供给激光机床主体使用。常温进水管线23从机床回收冷却液，如果常温进水管线23回收的冷却液的温度满足激光机床镜片的使用要求，则通过常温出水管线24向激光机床镜片供给冷却液；如果常温进水管线23回收的冷却液的温度高于激光机床镜片的使用要求，则通过调温管线25将低温出水管线22中的低温冷却液输送给常温出水管线24，对常温出水管线24中的冷却液降温调温，以满足激光机床镜片的使用要求。
应用本发明的技术方案，可以基于一个机床冷却机组提供两种温度的冷却液，以满足机床不同部分的不同冷却需求，提高机床的制造精度，同时相较于以往的两套机床冷却机组的解决方案，本发明的技术方案控制和后续维护更加方便，进而可提高控制精度，减少能耗，提高整个机床冷却机组的冷却系统的能效。
需要说明的是，在本发明的技术方案中，冷却液可以是冷却用的水，也可以冷却用的油。上述的冷凝器12可以是风冷式冷凝器，也可以为其他结构的冷凝器。节流元件13可以是电子膨胀阀，也可以为其他结构的节流部件。
更为优选的，如图1所示，在本实施例的技术方案中，冷却系统20还包括：辅助制冷管线26，从常温进水管线23上分出，并与蒸发器14相连。在冷却系统20工作时，辅助制冷管线26还可以将常温进水管线23中的冷却液供给蒸发器14，这样可以通过辅助制冷管线26将常温进水管线23中的部分冷却液输送到蒸发器14进行换热制冷，进一步提高对常温出水管线24中的冷却液的降温效果。此外，通过辅助制冷管线26，还可以改变单位时间内输送给蒸发器14的冷却液的量，进而可以调节低温出水管线22输出冷却液的温度，实现对低温出水管线22输出冷却液温度的控制。
优选的，在本发明的技术方案中，调温管线25上设置有第一控制阀251，通过第一控制阀251可以控制调温管线25输送给常温出水管线24低温冷却液的流量，进而便于调节常温出水管线24输出冷却液的温度。更为优选的，在辅助制冷管线26上设置有第二控制阀261，通过有第二控制阀261可以控制辅助制冷管线26将常温进水管线23中的冷却液输送到蒸发器14进行换热制冷的流量，进而便于调节常温出水管线24输出冷却液的温度。优选的，同时对第一控制阀251和第二控制阀261进行调节，更是可以达到良好的调节常温出水管线24输出冷却液温度的效果。
可选的，在本实施例的技术方案中，第一控制阀251和第二控制阀261为电动二通阀，以便于控制调温管线25和辅助制冷管线26的开度。
优选的，为了便于结合控制器对第一控制阀251和第二控制阀261进行控制，在调温管线25上设置有第一流量计252，在辅助制冷管线26上设置有第二流量计262。分别通过第一流量计252和第二流量计262进行流量采集，以提高对调温管线25和辅助制冷管线26的流量控制精度，进而提高调节常温出水管线24输出冷却液温度的精度。可选的，在常温进水管线23上位于辅助制冷管线26连接处的下游设置有第三流量计231。更为优选的，为了提高调节常温出水管线24和低温出水管线22输出冷却液温度的精度，在低温进水管线21、低温出水管线22、常温进水管线23、常温出水管线24上分别设置有T1、T2、T3、T4共4个温度检测器。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，低温进水管线21上设置有低温水箱211，低温水箱211用于储存冷却液，常温进水管线23上设置有常温水箱232，常温水箱232用于储存冷却液。通过低温水箱211和常温水箱232来储存冷却液，可以提高机床冷却机组的冗余度。可选的，低温进水管线21上还设置有第一水泵212，第一水泵212在低温进水管线21上位于低温水箱211的下游，常温进水管线23上还设置有第二水泵233，第二水泵233在常温进水管线23上位于常温水箱232的下游。通过第一水泵212和第二水泵233可以对冷却液的运行提供动力。
如图1所示，更为优选的，冷媒系统10还包括旁通管线d，旁通管线d的入口与第一冷媒管线a连接，旁通管线d的出口与第二冷媒管线b连接，旁通管线d上设置有第三控制阀15。当机床冷却机组提供的冷量大于机床需求的冷量时，将旁通管线d打开，可以减少机床冷却机组提供的冷量，以满足机床实际的冷量需求。
本发明还提供了一种机床冷却机组的控制方法，该控制方法用于控制上述的机床冷却机组，控制方法包括：第一常温模式，在第一常温模式下，调温管线25停止；第二常温模式，在第二常温模式下，调温管线25运行。应用该控制方法，如果常温进水管线23回收的冷却液的温度满足激光机床镜片的使用要求，则启用第一常温模式，停止调温管线25，仅通过常温出水管线24向激光机床镜片供给冷却液即可；如果常温进水管线23回收的冷却液的温度高于激光机床镜片的使用要求，则启用第二常温模式，通过调温管线25将低温出水管线22中的低温冷却液输送给常温出水管线24，对常温出水管线24中的冷却液降温调温，以满足激光机床镜片的使用要求。
更为优选的，控制方法还包括第三常温模式，在第三常温模式下，调温管线25和辅助制冷管线26同时运行。在第三常温模式下，通过对调温管线25和辅助制冷管线26的开度进行调节，既可以得到温度调节范围更大冷却液温度调节效果。如果常温进水管线23回收的冷却液的温度高于激光机床镜片的使用要求特别多，则启用第三常温模式，辅助制冷管线26还可以将常温进水管线23中的冷却液供给蒸发器14，这样可以通过辅助制冷管线26将常温进水管线23中的部分冷却液输送到蒸发器14进行换热制冷，进一步提高对常温出水管线24中的冷却液的降温效果。此外，在第三常温模式下，通过辅助制冷管线26，还可以改变单位时间内输送给蒸发器14的冷却液的量，进而可以调节低温出水管线22输出冷却液的温度，实现对低温出水管线22输出冷却液温度的控制。
更为优选的，本发明的控制方法还包括低温控制模式，在低温控制模式下，调温管线25停止，辅助制冷管线26运行。在该模式下，通过辅助制冷管线26改变单位时间内输送给蒸发器14的冷却液的量，进而可以调节低温出水管线22输出冷却液的温度，实现对低温出水管线22输出冷却液温度的控制。
以上所述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，本发明实施例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 (12)

1.一种机床冷却机组，其特征在于，包括：
冷媒系统(10)，所述冷媒系统(10)包括：压缩机(11)、冷凝器(12)、节流元件(13)和蒸发器(14)，所述压缩机(11)的排气端与所述冷凝器(12)通过第一冷媒管线(a)连接，所述冷凝器(12)与所述蒸发器(14)的第一冷媒接口通过第二冷媒管线(b)连接，所述蒸发器(14)的第二冷媒接口与所述压缩机(11)的吸气端通过第三冷媒管线(c)连接，所述节流元件(13)设置在所述第二冷媒管线(b)上；
冷却系统(20)，包括：
低温进水管线(21)，与所述蒸发器(14)相连，用于从机床回收冷却液并向所述蒸发器(14)供给冷却液；
低温出水管线(22)，与所述蒸发器(14)相连，用于向所述机床供给冷却液；
常温进水管线(23)，用于从机床回收冷却液；
常温出水管线(24)，与所述常温进水管线(23)相连，用于向所述机床供给冷却液；
调温管线(25)，从所述低温出水管线(22)上分出，并与所述常温出水管线(24)相连，所述调温管线(25)用于将所述低温出水管线(22)中的冷却液输送给所述常温出水管线(24)。
2.根据权利要求1所述的机床冷却机组，其特征在于，所述调温管线(25)上设置有第一控制阀(251)。
3.根据权利要求1所述的机床冷却机组，其特征在于，所述冷却系统(20)还包括：辅助制冷管线(26)，从所述常温进水管线(23)上分出，并与所述蒸发器(14)相连，所述辅助制冷管线(26)用于将所述常温进水管线(23)中的冷却液供给所述蒸发器(14)。
4.根据权利要求3所述的机床冷却机组，其特征在于，所述辅助制冷管线(26)上设置有第二控制阀(261)。
5.根据权利要求3所述的机床冷却机组，其特征在于，所述调温管线(25)上设置有第一流量计(252)，所述辅助制冷管线(26)上设置有第二流量计(262)。
6.根据权利要求3所述的机床冷却机组，其特征在于，在所述常温进水管线(23)上位于所述辅助制冷管线(26)连接处的下游设置有第三流量计(231)。
7.根据权利要求1所述的机床冷却机组，其特征在于，所述低温进水管线(21)上设置有低温水箱(211)，所述低温水箱(211)用于储存冷却液；和/或，
所述常温进水管线(23)上设置有常温水箱(232)，所述常温水箱(232)用于储存冷却液。
8.根据权利要求7所述的机床冷却机组，其特征在于，所述低温进水管线(21)上还设置有第一水泵(212)，所述第一水泵(212)在所述低温进水管线(21)上位于所述低温水箱(211)的下游；和/或，
所述常温进水管线(23)上还设置有第二水泵(233)，所述第二水泵(233)在所述常温进水管线(23)上位于所述常温水箱(232)的下游。
9.根据权利要求1所述的机床冷却机组，其特征在于，所述冷媒系统(10)还包括旁通管线(d)，所述旁通管线(d)的入口与所述第一冷媒管线(a)连接，所述旁通管线(d)的出口与所述第二冷媒管线(b)连接，所述旁通管线(d)上设置有第三控制阀(15)。
10.一种机床冷却机组的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于控制权利要求1至9中任一项所述的机床冷却机组，所述控制方法包括：
第一常温模式，在所述第一常温模式下，所述调温管线(25)停止；
第二常温模式，在所述第二常温模式下，所述调温管线(25)运行。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述冷却系统(20)还包括：辅助制冷管线(26)，从所述常温进水管线(23)上分出，并与所述蒸发器(14)相连，所述辅助制冷管线(26)用于将所述常温进水管线(23)中的冷却液供给所述蒸发器(14)；
所述控制方法还包括：
第三常温模式，在所述第三常温模式下，所述调温管线(25)和所述辅助制冷管线(26)同时运行。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：低温控制模式，在所述低温控制模式下，所述调温管线(25)停止，所述辅助制冷管线(26)运行。
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