CN110727295A - 智能低温气体冷却安全监测调温循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，低温气体储存站、第一控制装置、若干冷却系统、气体监控装置、排通风装置、循环回收装置和智能低温气体安全监侧控制系统，低温气体储存站通过管道连接若干冷却系统，管道上设有第一控制装置，气体监控装置和排通风装置设在冷却系统内，循环回收装置连接冷却系统，循环回收装置包括设在冷却系统内的气体收集装置和设在冷却系统外部的低温气体制气站，低温气体制气站连通低温气体储存站，智能低温气体安全监侧控制系统控制以上所述部件。本发明提供了一种安全可靠的低温气体安全监测系统、充分利用冷效应来调节车间温度以起到节约电能的作用、降温介质取用便利且能够循环利用、保护环境。

Description

智能低温气体冷却安全监测调温循环系统

技术领域

本发明涉及机床冷却系统领域和车间温度调节，更具体涉及一种智能低温气体冷却安全监测调温循环系统。

背景技术

目前在现有技术中多数的机械加工设备在加工过程中都是采用冷却液进行冷却，存在着污染水资源和空气的弊端；或使用低温气体代替冷却液，但使用低温气体存在较大的安全隐患。同时由于热胀冷缩的原理因此为了保证加工的精确度在加工车间通常需要保证恒温。基于冷却液和低温气体以及需要保证加工车间的温度，现有的加工中存在以下的缺陷：

1、现有技术中采用低温气体进行冷却存在极大的安全隐患，低温气体如果使用不当会造成加工设备操作者冻伤且冻伤不可逆转；

2、在密闭空间内进行低温气体的冷却，由于低温气体变成常温会膨胀20多倍，会造成使用空间内的氧气含量降低，在氧气含量低于18％是会使空间内的操作者不适，进一步进行低温气体的排放会发生窒息危险；

3、目前对低温气体冷却仅限于在加工工件时进行冷却，对于加工设备的主轴仍然采用传统的油冷机或者压缩空气经制冷设备冷却成冷气进行冷却；

4、加工车间中温度较高时需要降温，会使用大型中央空调而需要大量的电能，造成能源的浪费。

以上的缺陷会造成较大的安全事故、环境的污染或者大量使用能源也会造成坏境的污染，有悖于保护环境节约能源的政策方针，使得机械加工制造变得不绿色环保。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种安全使用低温气体冷却、节约能源、降温介质取用便利且能够循环利用、保护环境的智能低温气体冷却安全监测调温循环系统。

根据本发明的一个方面，提供了智能低温气体冷却安全监测调温循环系统其包括低温气体储存站、第一控制装置、若干冷却系统、安全监控装置、循环回收装置和智能低温气体安全监侧控制系统，低温气体储存站通过管道连接若干冷却系统，管道上设有第一控制装置，安全监控装置设在冷却系统内且连接第一控制装置，循环回收装置连接冷却系统，循环回收装置包括设在冷却系统内的气体收集装置和设在冷却系统外部的低温气体制气站，低温气体制气站连通低温气体储存站，智能低温气体安全监侧控制系统连接并控制低温气体储存站、第一控制装置、若干冷却系统、安全监控装置和循环回收装置。

在一些实施方式中，冷却系统包括第二控制装置、第一温度调节系统、第一冷却部件、第二冷却部件、第二温度调节系统和第三温度调节系统，第二控制装置连接第一温度调节系统，第一温度调节系统连接第一冷却部件和第二冷却部件。

在一些实施方式中，第一冷却部件连接加工设备旋转主轴，第二冷却部件连接加工设备的切削冷却系统。

在一些实施方式中，气体收集装置安装在加工设备密闭钣金上部或内部，气体收集装置连接第二温度调节系统，第二温度调节系统连接低温气体制气站。

在一些实施方式中，第一冷却部件包括在管道上依次设置的第一减压阀、压力传感器、第四电磁阀、单向阀和流量阀，第二冷却部件与第一冷却部件相同。

在一些实施方式中，第一控制装置包括第一总阀、第一电磁阀组和第二电磁阀组，气体监控装置控制第一电磁阀组；第二控制装置包括依次设置的第二总阀、阀门、第二减压阀和第三电磁阀组，第二总阀和阀门之间设有第三温度调节系统。

在一些实施方式中，安全监控装置包括控制器、以及与控制器连接的第一气体监测装置、第二气体监测装置、排风装置和通风装置，控制器连接第二电磁阀组且控制第二电磁阀组，控制器连接第一电磁阀组且控制第一电磁阀组，第一气体监测装置安装在加工车间内，第二气体监测装安装在气体收集装置内，排风装置和通风装置均设有若干安装在加工车间内。

在一些实施方式中，第四电磁阀组被加工设备控制，第一电磁阀组设置于气体收集装置与第二温度调节系统之间。

在一些实施方式中，第一温度调节系统通过另一管道直接连接第四电磁阀组。

在一些实施方式中，智能低温气体安全监侧控制系统包括显示设备、中心控制器、温度传感器和视频监控设备，中心控制器连接并远程控制气体收集装置、第一温度调节系统、第一冷却部件、第二冷却部件、第二温度调节系统、第一电磁阀组、第二电磁阀组、第一减压阀、第二减压阀、第三电磁阀组、压力传感器、第四电磁阀、单向阀、流量阀、控制器、第一气体监测装置、第二气体监测装置、排风装置、通风装置和第三气体监测装置，显示设备连接中心控制器并且显示中心控制器反馈的数据信息，温度传感器设置于各部件周围，所述视频监控设备设置于加工车间内且设有多个。

附图说明

图1是本发明智能低温气体冷却安全监测调温循环系统的原理图；

图2是本发明智能低温气体冷却安全监测调温循环系统的控制原理图。

1、低温气体储存站 2、第一控制装置

3、冷却系统 4、安全监控装置

5、循冷却系统 6、智能低温气体安全监侧控制系统

21、第一总阀 22、第一电磁阀组

31、第二控制装置 32、第一温度调节系统

33、第一冷却部件 34、第二冷却部件

35、第二温度调节系统

311、第二总阀 312、阀门

313、第二减压阀 314、第三电磁阀组

331、第一减压阀 332、压力传感器

333、第四电磁阀 334、单向阀

335、流量阀

41、控制器 42、第一气体监测装置

43、第二气体监测装置 44、排风装置

45、通风装置 46、氧气含量传感器

47、低温气体传感器

51、气体收集装置 52、低温气体制气站

53、第二气体监测装置

61、显示设备 62、中心控制器

63、视频监控设备 64、温度传感器

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明所述一种智能低温气体冷却安全监测调温循环系统包括低温气体储存站1、第一控制装置2、若干冷却系统3、安全监控装置4、循环回收装置5和智能低温气体安全监侧控制系统6，第一控制装置2，安全监控装置4设在冷却系统3内且控制第一控制装置2，循环回收装置5连接冷却系统3，循环回收装置5包括设在冷却系统3内的气体收集装置51和设在冷却系统3外部的低温气体制气站52，低温气体制气站52连通低温气体储存站1。通过有低温气体储存站1，连接冷却系统3，进而用低温气体实现对数控加工设备进行主轴的降温和加工工件的降温，能够避免使用冷却液，众所周知冷却液分为水基冷却液或者合成冷却液，冷却液的生产会产生污染，同时机械加工中利用冷却液会造成水源的污染以及加工中产生油雾污染。通过第一控制装置2，便于实现对管道中低温气体的切断，以保证安全性。智能低温气体安全监侧控制系统6连接并远程控制低温气体储存站1、第一控制装置2、若干冷却系统3、安全监控装置4和循环回收装置5，通过智能低温气体安全监侧控制系统6实现远程控制，各设备标准值的设定以及突发事件时的有效处置，多重安全保护。

冷却系统3包括第二控制装置31、第一温度调节系统32、第一冷却部件33、第二冷却部件34、第二温度调节系统35和第三温度调节系统36，第二控制装置31连接第一温度调节系统32，第一温度调节系统32连接第一冷却部件33和第二冷却部件34。通过第二控制系统能够切断单独的通向每台加工设备的低温气体以提高安全性能；利用第二温度调节系统35便于将低温气体温度升高至需要使用的温度时，热量与空气进行交换，产生低温空气利用到车间降温中，减少空调的应用进一步节约能源。第一温度调节系统32和第一冷却部件33均为设在加工车间内的若干个冷气出口，充分利用冷效应来调节车间温度以起到节约电能的作用。当然为了保证冷气推送更远可以设置抽气装置或者吹气装置。第三温度调节系统36设在第二总阀311和阀门312之间，通过第三温度调节系统36便于加工车间内降温均匀，冷效应最大化。

第一冷却部件33连接加工设备旋转主轴，第二冷却部件34连接加工设备的冷却系统。利用低温气体对机械的主轴以及对加工工件进行降温，进而避免使用冷却液对工件进行冷却，由于冷却液会流经加工设备中的管路，不可避免的会沾上设备中的油污，在加工过程中会造成工件表面油雾而污染空气，需要进行清洗，降低了对工件的清洗工作，节约了清洁剂的使用，环保绿色。

气体收集装置51罩在第一冷却部件33和第二冷却部件34的外部，气体收集装置51连接第二温度调节系统35。气体收集装置51为盖合在加工设备上的密封装置，能够防止低温气体外泄，而且通将使用过的低温气体收集起来。

第二温度调节系统35连接低温气体制气站52。利用使用过的低温气体升温需要吸收热量的性能，对加工车间内进行降温，对低温气体进行二次利用，进一步的节约空调的使用，节约能源。加工过程中的油雾会进入加工设备内部，对加工设备进行侵蚀，影响加工设备的使用寿命，增加设备电气系统及机械系统的损坏频率，而降低了设备维修费用。

第一冷却部件33包括在管道上依次设置的第一减压阀331、压力传感器332、第四电磁阀333、单向阀334和流量计335，第二冷却部件34与第一冷却部件33相同。通过第一减压阀331将管道内的低温气体升温至所需范围，利用压力传感器332进一步检测管道内的气压，并进行反馈调节；利用第四电磁阀333组队管道内的低温气体的通断进行控制，提高安全性。通过利用单向阀334防止低温气体回流造成安全事故，利用流量阀335，便于控制以及调节管道内低温气体的流速以及流量。

第一控制装置2包括第一总阀21、第一电磁阀组22和第二电磁阀组23，安全监控装置4控制第一电磁阀组22。其中第一总阀21为手动阀门，利用第一总阀21实现对于管道的手动控制，以便于工作人员检修或当第一、第二电磁阀组失灵时能及时手动切断，利用第一电磁阀组22和第二电磁阀组23双重保险，双重控制，提高安全性能。

第二控制装置31包括依次设置的第二总阀311、阀门312、第二减压阀313和第三电磁阀组314。第二总阀311为手动阀门，利用第二总阀311实现对于管道的手动控制，通过第二总阀311控制整个车间内的低温气体，再连通至各个加工设备。

第四电磁阀333组被加工设备控制。在加工设备在使用过程中，控制第四电磁阀333组连通，在不需要使用时第四电磁阀333组直接关闭。第一电磁阀组22设置于气体收集装置51与第二温度调节系统35之间。

第一温度调节系统32通过另一管道直接连接第四电磁阀333组。在需要较低温度的低温气体对加工工件进行冷却时，可以利用第一温度调节系统32直接连通第四电磁阀333组。

如图2所示，安全监控装置4包括控制器41、以及与控制器41连接的第一气体监测装置42、第二气体监测装置43、排风装置44和通风装置45，所述控制器41连接第二电磁阀组23且控制第二电磁阀组23，所述控制器41连接第一电磁阀组22且控制第一电磁阀组22，第一气体监测42装置安装在加工车间内，第二气体监测装43安装在气体收集装置51内，排风装置44和通风装置45均设有若干安装在加工车间内。

智能低温气体安全监侧控制系统6包括显示设备61、中心控制器62、温度传感器64和视频监控设备63，所述中心控制器62连接并远程控制气体收集装置51、第一温度调节系统32、第一冷却部件33、第二冷却部件34、第二温度调节系统35、第一电磁阀组22、第二电磁阀组23、第一减压阀331、第二减压阀313、第三电磁阀组314、压力传感器332、第四电磁阀333、单向阀334、流量阀335、控制器41、第一气体监测装置42、第二气体监测装置43、排风装置44、通风装置45和第三气体监测装置53，显示设备61接中心控制器62并且显示中心控制器62反馈的数据信息。通过中心控制器62能够对第一温度调节系统32和第二温度调节系统35的温度进行设定并控制其开关；中心控制器62能够对第一减压阀331、第二减压阀313、压力传感器332、单向阀334、流量阀335、第一气体监测装置42、第二气体监测装置43和第三气体监测装置53的预设值进行设定，并且接受反馈；中心控制器62能够控制第一冷却部件33、第二冷却部件34、第一电磁阀组22、第二电磁阀组23、第三电磁阀组314、第四电磁阀333、排风装置44和通风装置45的开合，以便于突发情况下及时的开合或者关闭以上部件，以防止安全事故的发生。温度传感器64设置于各部件周围，低温气体如果发生泄漏，局部温度会迅速降低通过温度传感器64能够及时监测从而及早发现发出警报，提醒工作人员并自动切断第二电磁阀组23，打开排风装置44和通风装置45；视频监控设备63设置于加工车间内且设有多个，能够实时监控部件内的低温气体是否泄漏，当温温传感器失灵时能通过视频监控设备63直接观察提早发现，由工作人员切断第二电磁阀组23，打开排风装置44和通风装置45。

第一气体监测装置42包括设置在加工车间内的多个氧气含量传感器46和低温气体传感器47，气中正常含氧量为21％,氧含量缺少时,就会导致人员窒息.当氧气含量为12％一15％时,人的呼吸就会急促、头痛、眩晕、浑身疲劳无力,动作迟钝；当氧气含量为10％一12％时,人就会出现恶心呕吐、无法行动乃至瘫痪；当氧气含量为6％一8％时,人便会昏倒并失去知觉；当氧气含量低于6％时,6—8分钟的时间内,人就会死亡；当氧气含量为2％一3％时,人在45秒内会立即死亡，在车间内的氧气含量低于18％时，氧气含量传感器46会向控制器41发出警报信号，控制器41连通第一电磁阀组22，同时驱动排风装置44和通风装置45对加工车间内进行排气和通风。

在现有技术中存在利用低温气体对加工工件进行冷却的方案，通常低温气体是采用液氮，液氮温度为－196℃；1立方米的液氮可以膨胀至696立方米21℃的纯气态氮。液氮是无色、无味，在高压下低温的液体和气体。液氮(常写为LN2)，是氮气在低温下形成的液体形态。氮的沸点为-196℃，在正常大气压下温度如果在这以下就会形成液氮；如果加压，可以在更高的温度下得到液氮。但是由于温度非常低所以安全问题尤为重要，本发明通过多个传感器对加工车间以及对加工设备内的氧气和低温气体进行监控，如果发生气体的比例超过预设值则会切断低温气体的供应同时排风和通风保证加工车间内的工作人员的安全。

第二气体监测装置43包括设置在加工设备内的多个低温气体传感器47，当加工设备内的低温气体传感器47检测到加工设备的低温气体含量超过预设值时，低温气体传感器47会向控制器41发出警报信号，控制器41切断第二电磁阀组23，防止低温气体再进入加工设备，同时锁紧加工设备安全门。

第三气体监测装置53包括设置在气体收集装置51内的，包括多个低温气体传感器47，当气体收集装置51内的低温气体传感器47检测到加工设备，低温气体含量超过预设值时，低温气体传感器47会向控制器41发出警报信号，控制器41切断第二电磁阀组23，防止低温气体再进入加工设备，同时锁紧加工设备安全门。通过多组气体检测装置，以保证加工设备内的低温气体保持恒定值，多重安全保证。

循环回收装置对气体收集装置51回收的低温气体利用低温气体制气站52进行再加工，形成低温气体储存在低温气体储存站1进行循环利用。液态氮是由空气分馏而得。先将空气净化后，在加压、冷却的环境下液化，借由空气中各组分之沸点不同加以分离。本发明中所述的低温气体为液氮或者液态二氧化碳，氮气或者二氧化碳都可以在空气中获得，所以在使用过程中几乎不存在污染，而且一次分离之后可以多次利用，降温介质取用便利且能够循环利用、保护环境。

本发明采用的技术方案，利用安全监控装置4中的控制器41以及若干的氧气含量传感器46和低温气体传感器47保证加工车间以及加工设备内的氧气和低温气体不超标，进而保证操作者的安全；利用液氮气化需要吸收热量的特性，充分利用冷效应来调节车间温度以起到减少空调的利用节约电能的作用；同时创新的利用低温气体冷却加工设备的主轴以及切削冷却系统，减少冷却液的应用，进而避免使用冷却液对工件进行冷却，由于冷却液会流经加工设备中的管路，不可避免的会沾上设备中的油污，在加工过程中会造成工件表面油雾并污染空气，需要进行清洗，降低了对工件的清洗工作，节约了清洁剂的使用，环保绿色。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的创造构思的前提下，还可以做出其它变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，其特征在于，包括低温气体储存站、第一控制装置、若干冷却系统、安全监控装置、循环回收装置和智能低温气体安全监侧控制系统，所述低温气体储存站通过管道连接若干冷却系统，所述管道上设有第一控制装置，所述安全监控装置设在冷却系统内且连接第一控制装置，所述循环回收装置连接冷却系统，所述循环回收装置包括设在冷却系统内的气体收集装置和设在冷却系统外部的低温气体制气站，所述低温气体制气站连通低温气体储存站，所述智能低温气体安全监侧控制系统连接并控制低温气体储存站、第一控制装置、若干冷却系统、安全监控装置和循环回收装置。

2.根据权利要求1所述的智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，其特征在于，所述冷却系统包括第二控制装置、第一温度调节系统、第一冷却部件、第二冷却部件、第二温度调节系统和第三温度调节系统，所述第二控制装置连接第一温度调节系统，所述第一温度调节系统连接第一冷却部件和第二冷却部件。

3.根据权利要求2所述的智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，其特征在于，所述第一冷却部件连接加工设备旋转主轴的冷却系统，所述第二冷却部件连接加工设备的切削冷却系统。

4.根据权利要求3所述的智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，其特征在于，所述气体收集装置安装在加工设备密闭钣金上部或内部，所述气体收集装置连接第二温度调节系统，所述第二温度调节系统连接低温气体制气站。

5.根据权利要求4所述的智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，其特征在于，所述第一冷却部件包括在管道上依次设置的第一减压阀、压力传感器、第四电磁阀、单向阀和流量阀，所述第二冷却部件与第一冷却部件结构相同。

6.根据权利要求2所述的智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，其特征在于，所述第一控制装置包括第一总阀、第一电磁阀组和第二电磁阀组；所述第二控制装置包括依次设置的第二总阀、阀门、第二减压阀和第三电磁阀组，所述第二总阀和阀门之间设有第三温度调节系统。

7.根据权利要求1所述的智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，其特征在于，所述安全监控装置包括控制器、以及与控制器连接的第一气体监测装置、第二气体监测装置、排风装置和通风装置，所述控制器连接第二电磁阀组且控制第二电磁阀组，所述控制器连接第一电磁阀组且控制第一电磁阀组，所述第一气体监测装置安装在加工车间内，所述第二气体监测装安装在气体收集装置内，所述第三气体监测装安装在加工设备内，所述排风装置和通风装置均设有若干安装在加工车间内。

8.根据权利要求5所述的智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，其特征在于，所述第四电磁阀组被加工设备控制，所述第一电磁阀组设置于气体收集装置与第二温度调节系统之间。

9.根据权利要求6所述的智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，其特征在于，所述第一温度调节系统通过另一管道直接连接第四电磁阀组。

10.根据权利要求9所述的智能低温气体冷却安全监测调温循环系统，其特征在于，所述智能低温气体安全监侧控制系统包括显示设备、中心控制器、温度传感器和视频监控设备，中心控制器连接并远程控制气体收集装置、第一温度调节系统、第一冷却部件、第二冷却部件、第二温度调节系统、第一电磁阀组、第二电磁阀组、第一减压阀、第二减压阀、第三电磁阀组、压力传感器、第四电磁阀、单向阀、流量阀、控制器、第一气体监测装置、第二气体监测装置、排风装置、通风装置和第三气体监测装置，所述显示设备接中心控制器并且显示中心控制器反馈的数据信息，所述温度传感器设置于各部件周围，所述视频监控设备设置于加工车间内且设有多个。

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