CN110449981A - 复合喷雾微量润滑冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合喷雾微量润滑冷却系统，包括喷嘴，包括内外同心设置的内部喷射腔室和外部喷射腔室；水供应装置，与所述内部喷射腔室连接，用于提供压力及流量可调的水；以及油雾供应装置，与所述外部喷射腔室连接，用于提供压力及流量可调的油雾，采用同心喷嘴结构形式使得水、油雾根据预定比例混合，利用油必浮于水的表面的特性，外圈输出的油雾气流会将水打散形成油膜附水滴颗粒的喷雾，从而能够保证油膜涂覆在工件及刀具的情况下增加蒸发制冷效果，更迅速地带走在加工过程中产生的热量。

Description

复合喷雾微量润滑冷却系统

技术领域

本发明涉及冷却系统技术领域，特别涉及一种复合喷雾微量润滑冷却系统。

背景技术

微量润滑冷却切削通常是指将压缩气体与微量的润滑油液混合汽化后形成含有微米级的液滴油雾，通过喷嘴高速喷射到切削区域，从而对切削区域进行有效的冷却和润滑。现有常见的微量润滑冷却系统将油雾喷射到切削区域，其带走切削加工产生的热量受限于风冷，即如无法有效带走因切削产生的热量，会导致油膜快速失效，润滑效果降低，为此，现有技术中也有采用如液氮等在常温常压下能够迅速气化吸热的压缩气体，进而能够快速带走切削产生的热量，但存在成本高、润滑效果不足等问题。

现有微量润滑冷却技术中也提出采用低温水雾油雾冷却润滑，通过压缩气体制冷后与油雾水雾混合形成复合喷雾，高速喷射到切削区域，水在切削区域气化能够吸收大量热量，同时利用冷风带走热量，如此进行有效地降温吸热。

然而，现有的低温水雾油雾冷却润滑系统通常是将水、油雾分别输送到喷嘴，再通过压缩气体将水、油雾在喷嘴处再次混合雾化，该种雾化方式形成的颗粒较为随机，可能形成水颗粒、油颗粒及油膜附水滴颗粒这三种类型的颗粒，由于油水不相溶特性，如果水颗粒先附着到工件及刀具表面上时则会造成润滑油无法直接涂覆在刀具及工件表面上，无法产生润滑效果，进而无法保证稳定良好的表面粗糙度。

专利文献CN 206748079U公开了一种低温水雾油雾切削冷却润滑供应系统，该技术方案中通过涡流雾化喷嘴形成复合喷雾，虽然采用涡流管能够减少冷量散失，但是由于冷风以旋转涡流形式喷出，造成复合喷雾颗粒形成随机，难以稳定形成油膜附水滴颗粒，无法保证稳定的加工后表面质量。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种能够稳定形成油膜附水滴颗粒的复合喷雾微量润滑冷却系统。

根据本发明的第一方面，提供一种复合喷雾微量润滑冷却系统，包括喷嘴，包括内外同心设置的内部喷射腔室和外部喷射腔室；水供应装置，与所述内部喷射腔室连接，用于提供压力及流量可调的水；以及油雾供应装置，与所述外部喷射腔室连接，用于提供压力及流量可调的油雾。

上述复合喷雾微量润滑冷却系统至少具有以下有益效果：水、油雾能够根据预定比例混合通过同心结构的喷嘴喷出，利用油必浮于水的表面的特性，外圈输出的油雾气流会将水打散形成油膜附水滴颗粒的喷雾，从而能够保证油膜涂覆在工件及刀具的情况下增加蒸发制冷效果，更迅速地带走在加工过程中产生的热量。

根据本发明第一方面所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，所述油雾供应装置包括：雾化腔室，所述雾化腔室内部划分为油液空间和雾化空间，在所述雾化腔室上设置与所述外部喷射腔室相连的油雾输送端口；雾化组件，设置在所述雾化空间内，所述雾化组件具有气体输入端口、油液输入端口及油雾喷出端口，所述油液输入端口与所述油液空间之间设置油液流道；压缩气源，所述压缩气源与所述气体输入端口之间设置气体流道，在所述气体流道上设置控制通断状态的第一电磁阀；以及调压组件，包括设置在所述压缩气源与所述雾化空间之间的调压流道，在所述调压流道上设置调压阀和控制通断状态的第二电磁阀。

根据本发明第一方面所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，所述雾化组件设置为至少两个。

根据本发明第一方面所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，所述调压流道为设置为至少两个，且各所述调压流道上的调压阀及第二电磁阀独立控制。

根据本发明第一方面所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，还包括检测油雾输送端口油雾压力的油雾压力传感器。

根据本发明第一方面所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，还包括检测压缩气源压力的气体压力传感器。

根据本发明第一方面所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，所述水供应装置包括：储水腔室，所述储水腔室内部划分储水空间和气体空间，在所述储水腔室上设置与所述内部喷射腔室相连的水输送端口，在所述水输送端口与所述内部喷射腔室的管路上设置阀门部件；压缩气源；以及水压调压组件，包括设置在所述压缩气源与所述气体空间之间的水压调压流道，在所述水压调压流道上设置水压调压阀和控制通断状态的水压电磁阀。

根据本发明第一方面所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，还包括检测水输送端口水压的水压压力传感器。

根据本发明第一方面所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，还包括与所述水供应装置、所述油雾供应装置电性连接的控制器。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为本发明实施例的系统原理图；

图2为本发明实施例中喷嘴的剖面结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1和图2，本发明实施例提供一种复合喷雾微量润滑冷却系统，包括喷嘴10、油雾供应装置20及水供应装置30，喷嘴10包括内外同心设置的内部喷射腔室11和外部喷射腔室12，内部喷射腔室11和外部喷射腔室12中的流体在输出端口部分接触混合，外部喷射腔室12选为环状结构形式，能够向外喷射形成环状喷射流体。

在本实施例中，油雾供应装置20用于提供压力及流量可调的油雾，输出的油雾输送至外部喷射腔室12，具体地，油雾供应装置20包括雾化腔室21、雾化组件22、压缩气源23及调压组件，雾化腔室21由密封容器构成，雾化腔室21内存储预定量的润滑油液，从而整个雾化腔室21内部上下划分为雾化空间和油液空间，油液空间对应为润滑油液的部分，上半部分为雾化空间，雾化空间内雾化产生油雾，在雾化腔室21的顶部设置油雾输送端口，油雾输送端口与外部喷射腔室12连接，油雾经油雾输送端口向外输出。

雾化组件22设置在雾化空间内，雾化组件22具有气体输入端口、油液输入端口及油雾喷出端口，压缩气体经过气体输入端口输入，润滑油液经油液输入端口输入，雾化组件22将润滑油液和压缩气体混合雾化形成油雾并通过油雾喷出端口喷出在雾化腔室21内，雾化组件22可选为具有文丘里效应的雾化器。

压缩气源23供应压缩气体，压缩气源与气体输入端口之间设置气体流道并具有第一电磁阀25，通过控制第一电磁阀25进而控制气体流道的通断状态。

其中，雾化组件22优选为至少两个，油雾量大小通过多个雾化组件22的开启或关闭状态实现调控，在实际生产中，当雾化组件22的数量设置为三个时，基本上可满足所有情形所需油雾量的大小调节，此时气体流道的数量对应为三条，选择其中的两条气体流道在连通压缩气源的一端合并构成并气气体流道，且在并气气体流道上设置一个第一电磁阀25控制通断状态，另外一条气体流道单独设置一个第一电磁阀25，如此，通过控制其中一个第一电磁阀25，可以一次性实现两条气体流道的通断控制，实现两个雾化组件22的同时控制；通过控制另外一个第一电磁阀25，可以实现一条气体流道的单独通断控制，从而，通过控制不同的第一电磁阀25的通断来实现不同工作数量的雾化组件22的选择。例如，当需要两个雾化组件22产生喷雾时，只需要打开并气气体流道上的第一电磁阀25，关闭另外一个第一电磁阀25；当需要一个雾化组件22产生喷雾时，只需要关闭并气气体流道上的第一电磁阀25，打开另外一个第一电磁阀25；当需要三个雾化组件22同时产生喷雾时，同时打开两个第一电磁阀25。

可以理解的是，当雾化组件22的数量众多时，也可以按照上述的方式进行布置和设计，如当雾化组件22的数量为四个时，则选择其中两条气体流道合并且共用一个第一电磁阀25，另外两条气体流道单独分别使用一个第一电磁阀25，即可实现雾化组件22开启数量为一个、两个、三个或者四个的任意选择。

通过将气体流道设置为并联并受控于一个电磁阀的结构形式，能够达到了减少第一电磁阀25数量、节约成本的目的。

油雾供应装置20的油雾量通过雾化组件22开启数量多少进行调节控制，油雾压力及气体流量大小则是通过调压组件进行调节控制，具体地，调压组件包括设置在压缩气源23与雾化空间之间的调压流道，在调压流道上设置调压阀26和控制通断状态的第二电磁阀27。调压流道优选为至少两个，且各调压流道上的调压阀26及第二电磁阀27独立控制，在本实施例中，调压流道为并联设置为两条，调压阀26的压力设定根据实际生产需要灵活调整，需要满足调压阀26设定的雾化空间内油雾压力数值小于压缩气源的压力数值，并联独立控制的设置形式可以实现油雾压力及气体流量大小灵活控制，如单独打开其中一条调压流道上的第二电磁阀27，并设定调压阀26，选择较小的雾化空间的油雾压力设定，便能够提供较小压力；当需要较高流量输出时，可以同时打开两条调压流道的第二电磁阀27，使得压缩气体经两条调压流道输入雾化空间内。通过调节调压阀26的设定可以控制油雾压力大小，通过控制第二电磁阀27的通断可以控制气体流量大小。

在本实施例中，还设置检测压缩气源压力的气体压力传感器和检测雾化空间内油雾压力的油雾压力传感器，定义压缩气源压力数值为P1和油雾压力数值为P2，通过设定调压阀26使得压缩气源压力P1＞油雾压力P2，压力差值Pd(Pd＝P1-P2)始终出于正值，系统运作时，维持气源压力在恒定值，通常压缩气源压力P1大于0.6Mpa。当需要较高的油雾输出压力时，通过调节调压阀26控制雾化空间内油雾压力P2，减小压缩气源压力P1与油雾压力P2之间的差值Pd，同时确保该压力差值Pd始终出于正值；当需要较高的油雾输出流量时，需要的油雾输出压力不高，此时，通过调节调压阀26控制雾化空间内油雾压力P2，增大压缩气源压力P1与油雾压力P2之间的差值Pd，并使得该差值Pd维持在稳定范围内，确保压力容器内油雾稳定输出。

根据实际加工需要，通过控制油雾供应装置20中的雾化组件22及调压组件，使其输出预定压力及流量的油雾，从而与水供应装置30输出的水根据预定比例混合。

水供应装置30包括储水腔室31、压缩气源32及水压调压组件，储水腔室31由密封容器构成，储水腔室31内存储预定量的水，从而整个储水腔室31内部上下划分为储水空间和气体空间，在储水腔室31底部设置水输送端口，水输送端口与内部喷射腔室11连接，增压的水经水输送端口向外输出，在水输送端口与内部喷射腔室11的管路上设置阀门部件，其中，阀门部件可选为水泵34，通过控制水泵34开启关闭的状态及频次可以控制水输送的流量。

水压调压组件包括设置在压缩气源32与气体空间之间的水压调压流道，在水压调压流道上设置水压调压阀35和控制通断状态的水压电磁阀36，其中，油雾供应装置20中的压缩气源23与水供应装置30中的压缩气源32可选为连接同一个压缩气源，并各自设置压缩气源开关阀进行压缩气体供应控制。压缩气源32经水压调压流道向储水腔室31内的气体空间增压，进而使得储水腔室31内的水压升高，水经过水输送端口压出，水压越大，流速越快，在水输送端口处还设置检测水压的水压压力传感器。

通过控制水供应装置30中水压调压组件及水泵34，使其输出预定压力及流量的水。

在本发明实施例中，油雾供应装置20、水供应装置30与PLC控制器40电性连接，通过PLC控制器40分别控制油雾供应装置20的油雾供应和水供应装置30供应，从而使得两者能够在喷嘴10处根据预定比例混合，其中，第一电磁阀25和第二电磁阀27均受控PLC控制器40，通过控制第一电磁阀25的开闭状态能够控制油雾量输出大小，通过控制第二电磁阀27的开闭状态能够控制油雾输出流速及压力。水泵34和水压电磁阀36也受控PLC控制器40，通过控制水泵34的开闭状态及频次能够控制水是否输出及水输出流量大小，通过水压电磁阀36能够控制水输出压力大小。

在其中一些实施例中，在雾化腔室21和储水腔室31内还设置液位计以检测判断是否需要加入润滑油液或水。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种复合喷雾微量润滑冷却系统，其特征在于，包括：

喷嘴，包括内外同心设置的内部喷射腔室和外部喷射腔室；

水供应装置，与所述内部喷射腔室连接，用于提供压力及流量可调的水；以及

油雾供应装置，与所述外部喷射腔室连接，用于提供压力及流量可调的油雾。

2.根据权利要求1所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，其特征在于：所述油雾供应装置包括：

雾化腔室，所述雾化腔室内部划分为油液空间和雾化空间，在所述雾化腔室上设置与所述外部喷射腔室相连的油雾输送端口；

雾化组件，设置在所述雾化空间内，所述雾化组件具有气体输入端口、油液输入端口及油雾喷出端口，所述油液输入端口与所述油液空间之间设置油液流道；

压缩气源，所述压缩气源与所述气体输入端口之间设置气体流道，在所述气体流道上设置控制通断状态的第一电磁阀；以及

调压组件，包括设置在所述压缩气源与所述雾化空间之间的调压流道，在所述调压流道上设置调压阀和控制通断状态的第二电磁阀。

3.根据权利要求2所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，其特征在于：所述雾化组件设置为至少两个。

4.根据权利要求2或3所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，其特征在于：所述调压流道为设置为至少两个，且各所述调压流道上的调压阀及第二电磁阀独立控制。

5.根据权利要求2所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，其特征在于：还包括检测油雾输送端口油雾压力的油雾压力传感器。

6.根据权利要求5所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，其特征在于：还包括检测压缩气源压力的气体压力传感器。

7.根据权利要求1所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，其特征在于：所述水供应装置包括：

储水腔室，所述储水腔室内部划分储水空间和气体空间，在所述储水腔室上设置与所述内部喷射腔室相连的水输送端口，在所述水输送端口与所述内部喷射腔室的管路上设置阀门部件；

压缩气源；以及

水压调压组件，包括设置在所述压缩气源与所述气体空间之间的水压调压流道，在所述水压调压流道上设置水压调压阀和控制通断状态的水压电磁阀。

8.根据权利要求7所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，其特征在于：还包括检测水输送端口水压的水压压力传感器。

9.根据权利要求7所述的复合喷雾微量润滑冷却系统，其特征在于：还包括与所述水供应装置、所述油雾供应装置电性连接的控制器。