CN111745544B - 机床用的液体循环装置及罐 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制液体中的金属屑堆积在热交换器上且能够均匀地调节液体的温度的液体循环装置及罐。该机床用的液体循环装置具备：罐(21)，具有液体的导入部(22a)和导出部(25a)，并且储存在其与机床之间循环的液体；及热交换器(23)，配置于罐内。并且，罐(21)具有在导入部与导出部之间的液体通道的中途使通道的截面积变窄的节流部(211h)，热交换器(23)的至少一部分配置于节流部(211h)。

Description

机床用的液体循环装置及罐

本申请主张基于2019年3月29日申请的日本专利申请第2019-065617号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种机床用的液体循环装置及罐。

背景技术

在磨床等机床中，通过使冷却液等液体流过加工部，能够调整加工部的温度。作为供应这种液体的装置，有一种液体循环装置(例如，参考专利文献1)，其使液体在其与机床之间循环的同时调整液体的温度。液体循环装置具有热交换器(冷却盘管)和用于调节热交换器的温度的温度调节器(制冷机)，并将热交换器配置在循环的液体中以调整液体的温度。

专利文献1：日本特开平5-138492号公报

流过了机床的加工部的液体中含有加工中产生的金属屑。金属屑通常从液体中分离回收。然而，难以完全回收金属屑，若将热交换器在未进行任何改进的状态下配置于液体中，则会产生如下问题：液体中的金属屑会堆积在热交换器上，会导致热交换器的换热效率下降。并且，热交换器配置于用于储存液体的大容量的罐中。因此，若将热交换器在未进行任何改进的状态下配置于罐中，则会产生如下问题：在热交换器的周围产生低温的液体，在远离热交换器的位置产生温度高的液体，使得送往机床的液体的温度不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够抑制液体中的金属屑堆积在热交换器上从而能够均匀地调节液体的温度的液体循环装置及罐。

本发明所涉及的机床用的液体循环装置构成为，具备：

罐，具有液体的导入部和导出部，并且储存在其与机床之间循环的液体；及

热交换器，配置于所述罐内，

所述罐具有配置在所述导入部与所述导出部之间且使液体通道的截面积变窄的节流部以及位于比所述节流部更靠所述导入部侧的第1储存部,

所述热交换器的至少一部分配置于所述第1储存部的中央与所述节流部之间。

本发明所涉及的罐储存在其与机床之间循环的液体，其构成为，

所述罐具有配置在液体导入侧与液体导出侧之间且使液体通道的截面积变窄的节流部以及位于比所述节流部更靠液体导入侧的第1储存部，

热交换器的一部分配置于所述第1储存部的中央与所述节流部之间。

本发明所涉及的另一机床用的液体循环装置构成为，具备：

第1储存部；

另一储存部，至少一部分配置于所述第1储存部的下方，并且液体的容量大于所述第1储存部的液体的容量；及

热交换器，配置于所述第1储存部的内部，

在所述第1储存部的下部设置有从所述第1储存部通往所述另一储存部的开口部。

根据本发明，可获得如下效果：提供一种能够抑制液体中的金属屑堆积在热交换器上从而能够均匀地调节液体的温度的液体循环装置及罐。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的液体循环装置的回路图。

图2是表示图1的调温部的结构的图。

图3是从上方俯瞰图1的调温部时的局部剖切俯视图。

图4是表示调温部的第1变形例(A)和第2变形例(B)的图。

图中：1-液体循环装置，20、20A、20B-调温部，21、21A、21B-罐，22、22B-导入管，22a、22aB-输送口，23-热交换器，24-温度调节器，25-导出管，25a-吸入口，25A、25B-导出部，211-隔板，211h-贯穿孔(节流部、开口部)，213-双层结构部，213A-上层储存部(第1储存部)，213B-下层储存部，214-第2储存部，261、263-第1储存部，262、264-第2储存部，271-中介流路(节流部、开口部)，272-中介流路(节流部)。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是表示本发明的实施方式所涉及的液体循环装置的回路图。

本实施方式的液体循环装置1例如为使液体在其与磨床等机床100之间循环的同时调整液体的温度的装置。液体可以是用冷却液、淡水等各种液体。液体循环装置1具备：污泥输送装置10，接收流过了机床100的加工部的液体；分离器12，从污泥输送装置10抽吸过来的液体中分离金属屑(污泥)；净化槽14，净化在分离器12与金属屑分离的液体；第1过滤器16A及第2过滤器16B，对从净化槽14抽吸过来的液体进行过滤处理；及调温部20，通过第1过滤器16A或第2过滤器16B进行了过滤处理后的液体经由集合配管17导入到该调温部20。第1过滤器16A和第2过滤器16B按照规定周期交替使用，在使用其中一个过滤器的周期中，另一个过滤器则进行清洗。第1过滤器16A及第2过滤器16B的清洗可以利用使用压缩空气的空气清洗设备18来进行。调温部20调整所导入的液体的温度。接着，通过调温部20进行了温度调整后的液体被泵34抽吸而送往机床100。通过泵31～34的压送，液体在各部之间流通。也可以构成为，在泵31～34的导出部设置压力表从而测量泵31～34的压力。

图2是表示调温部的结构的图。图2是表示调温部20的内部的局部剖切侧视图。图3是从上方俯瞰调温部时的局部剖切俯视图。在图3中，虚线表示温度调节器24。在图2及图3中，粗箭头线表示液体的流动。

调温部20具备储存液体的罐21、导入液体的导入管22、配置于液体内的热交换器23、控制热交换器23的温度的温度调节器24及导出液体的导出管25。

罐21具备：双层结构部213，中间被水平的隔板211分隔而成；及第2储存部214，储存导出前的液体。隔板211将双层结构部213分隔成上层储存部213A和下层储存部213B上下两层。隔板211在中央具有贯穿孔211h，上层储存部213A与下层储存部213B经由贯穿孔211h连通。上层储存部213A可以具有在液体过量时例如使液体返回到净化槽14的流路(省略图示)。上层储存部213A相当于本发明所涉及的第1储存部的一例。下层储存部213B和第2储存部214组合而成的结构相当于本发明所涉及的另一储存部的一例。上层储存部213A的容量小于下层储存部213B和第2储存部214的总容量。贯穿孔211h相当于本发明所涉及的节流部和开口部的一例。

热交换器23以其一部分位于贯穿孔211h的方式配置于贯穿孔211h的上方。即，热交换器23配置于上层储存部213A的水平方向上的中央P0。热交换器23可以具有螺旋状的结构。温度调节器24配置于罐21之上且与热交换器23连接。

导入管22的液体输送口22a配置在上层储存部213A的液体中的从上层储存部213A的水平方向上的中央P0沿水平的X方向偏离的位置(图2及图3)。而且，输送口22a的朝向配置成使液体向与X方向大致正交的水平的Y方向流出(图3)。而且，贯穿孔211h配置在比上层储存部213A的中央P0更靠-Z方向(与X方向及Y方向正交的方向，即铅垂方向)侧(图2)。输送口22a配置在比上层储存部213A的底部更高的位置上。导入管22的输送口22a相当于本发明所涉及的导入部的一例。

第2储存部214与下层储存部213B连通，温度调整后的液体从下层储存部213B输送到第2储存部214。导出管25的吸入口25a配置于第2储存部214的液体中。导出管25通过泵34的驱动而从第2储存部214向机床100导出液体。导出管25的吸入口25a相当于本发明所涉及的导出部的一例。

＜动作说明＞

液体循环装置1在机床100工作时通过泵31～34的驱动而使液体连续循环。即，流过了机床100的加工部的液体首先被输送至污泥输送装置10，并在此回收大量的金属屑。储存在污泥输送装置10中的液体被输送至分离器12并利用磁力分离金属屑。并且，分离出金属屑的液体被输送至净化槽14。泵32的驱动与另一个泵33的驱动按照规定周期切换。在某一周期中，通过泵32的驱动，从净化槽14抽吸液体，并利用第1过滤器16A进行过滤。在利用第1过滤器16A进行过滤的期间，第2过滤器16B则进行清洗处理。在另一周期中，通过泵33的驱动，从净化槽14抽吸液体，并利用第2过滤器16B进行过滤。在利用第2过滤器16B进行过滤的期间，第1过滤器16A则进行清洗处理。被第1过滤器16A或第2过滤器16B过滤后的液体经由导入管22输送至调温部20的罐21。

如图2及图3所示，基于上述输送口22a的朝向及配置，从导入管22的输送口22a输送过来的液体在上层储存部213A内产生回旋的水流。因此，上层储存部213A的液体以较大的流速横穿热交换器23，并通过隔板211中央的贯穿孔211h而送往下层储存部213B。并且，上层储存部213A与下层储存部213B之间的液体通道的截面积因贯穿孔211h而变窄。因此，在其前后可获得较大的液体流速，液体以较大的流速通过热交换器23的附近。液体在流过热交换器23的周围时与热交换器23之间进行热交换，从而进行温度调节(例如，冷却、加热或这两者)。然而，由于热交换器23周边的液体流速较快，因此能够抑制混合在液体中的金属屑堆积在热交换器23上。而且，送往下层储存部213B的液体均匀地横穿热交换器23，因此下层储存部213B的液体被调整为均匀的温度。

温度调节后的液体从下层储存部213B送往第2储存部214，并通过泵34的驱动而返回到机床100。

如上所述，根据本实施方式的液体循环装置1，在调温部20的罐21内具有使液体通道的截面积变窄的隔板211及贯穿孔211h，热交换器23的一部分配置于贯穿孔211h内。根据这种结构，可在贯穿孔211h的前后获得较快的液体流速。其结果，热交换器23的周围的液体流速变高，因此能够抑制液体中含有的金属屑堆积在热交换器23上。而且，由于热交换器23配置成其一部分包含在贯穿孔211h内，因此液体均匀地通过热交换器23的附近，从而能够均匀地调节液体的温度。因此，能够将通过热交换器23有效且均匀地调节温度后的液体供应至机床100。

而且，根据本实施方式的液体循环装置1，在调温部20的罐21内，导入管22的输送口22a配置在液体中且从上层储存部213A的中央沿X方向偏离的位置上并且朝向与X方向交叉的Y方向。通过采用这种朝向及配置，能够利用从导入管22的输送口22a送出的液体使上层储存部213A内的液体产生回旋的水流。因此，能够利用液体的回旋来进一步提高经过热交换器23附近的液体的流速。由此，能够进一步抑制液体中含有的金属屑堆积在热交换器23上。

而且，根据本实施方式的液体循环装置1，隔板211的贯穿孔211h配置于比上层储存部213A的中央P0更靠-Z方向侧的位置。-Z方向是指，与导入管22的输送口22a从中央P0偏离的X方向和输送口22a送出液体的Y方向正交的方向。根据这种配置，能够将通过输送口22a的作用而在上层储存部213A内回旋的液体从该回旋的中央附近送往下层储存部213B。而且，热交换器23配置在回旋的中央附近。通过这种液体的流动方式及热交换器23的配置，能够进一步提高抑制金属屑堆积在热交换器23上的作用及通过热交换器23均匀地调节液体的温度的作用。

而且，根据本实施方式的液体循环装置1，调温部20的罐21具有具备上层储存部213A和下层储存部213B的双层结构部213，并且作为使液体通道的截面积变窄的结构，采用了隔板211的贯穿孔211h。而且，作为使液体回旋的结构，采用了使液体沿着水平面的方向回旋的结构。根据这种结构，能够缩小罐21的配置空间，尤其能够缩小设置罐21的水平方向上的面积，而且，能够进一步提高液体的回旋速度。而且，能够用少量的材料以低成本实现使液体通道的截面积变窄的结构。

而且，根据本实施方式的液体循环装置1，具备上层储存部213A和容量大于上层储存部213A的另一储存部(下层储存部213B和第2储存部214)，并在容量小的上层储存部213A中配置有热交换器23。并且，在上层储存部213A中设置有与下层储存部213B连通的贯穿孔211h。假设将热交换器23配置在一次储存需要调节温度的全部液体的大储存部中，则大储存部中会出现通过远离热交换器23的位置的液体，难以均匀地调节液体的温度。然而，如上所述，通过将热交换器23配置在容量小于需要调整温度的液体总量的上层储存部213A中，在远离热交换器的状态下通过上层储存部213A的液体减少，能够均匀地调节液体的温度。并且，在上层储存部213A中，因其容量较小因而能够相对提高流速，从而能够抑制金属屑堆积在热交换器23上。而且，另一储存部(下层储存部213B和第2储存部214)的一部分位于上层储存部213A的下方，从上层储存部213A向另一储存部输送液体的贯穿孔211h配置于上层储存部213A的下部(例如底部)。因此，在配置有热交换器23的上层储存部213A中，形成从上方朝向下方的液体流。由此，即使从导入管22导入的液体中含有金属屑，也容易使该金属屑通过贯穿孔211h流向下一个储存部(下层储存部213B)，能够抑制金属屑堆积在上层储存部213A中。并且，能够进一步抑制金属屑堆积在热交换器23上。

(变形例)

图4是表示调温部的第1变形例(A)和第2变形例(B)的图。在图4中(A)及(B)中，粗箭头线表示液体的流动。

液体循环装置1也可以具备第1变形例的调温部20A(图4中(A))或第2变形例的调温部20B(图4中(B))来代替上述调温部20。

第1变形例的调温部20A具有存在于第1储存部261与第2储存部262之间且直径或宽度较小的中介流路271作为在罐21A内使液体通道的截面积变窄的结构。并且，热交换器23的一部分配置于中介流路271内。第1储存部261和第2储存部262纵向排列配置。液体的导入部配置在比上层储存部213A的底部更高的位置。中介流路271开口于第1储存部261的下部，并使液体沿铅垂方向通过。第2储存部262在下部具有用于导出液体的导出部25A。与实施方式的调温部20相同地，采用这种结构也能够提高通过热交换器23附近的液体的流速，从而能够抑制金属屑堆积在热交换器23上，而且，还能够使液体均匀地通过热交换器23的附近，从而能够均匀地调节液体的温度。

如图4中(A)所示，在第1变形例的调温部20A中，也可以将导入管22的输送口22a设置成其朝向及配置与实施方式相同。通过追加这种结构，在第1变形例中也能够使液体在第1储存部261内回旋，从而抑制金属屑堆积在热交换器23上。

而且，在第1变形例的调温部20A中，第1储存部261的液体的容量小于第2储存部262的液体的容量，热交换器23配置于第1储存部261中。第2储存部262相当于本发明所涉及的另一储存部的一例，中介流路271相当于本发明所涉及的开口部的一例。根据这种结构，由于热交换器23配置在容量小于需要调整温度的液体总量的第1储存部261中，因此在远离热交换器的状态下通过第1储存部261的液体减少，能够均匀地调节液体的温度。并且，在第1储存部261中，因其容量较小因而能够相对提高流速，能够抑制金属屑堆积在热交换器23上。

而且，第2储存部262位于第1储存部261的下方，从第1储存部261向第2储存部262输送液体的中介流路271开口于第1储存部261的下部(例如底部)。因此，在配置有热交换器23的第1储存部261中，形成从上方朝向下方的液体流动，即使导入至第1储存部261的液体中含有金属屑，也容易使该金属屑通过中介流路271流向第2储存部262，能够抑制金属屑堆积在第1储存部261。由此，能够进一步抑制金属屑堆积在热交换器23上。

第2变形例的调温部20B具有存在于第1储存部263与第2储存部264之间且直径或宽度较小的中介流路272作为在罐21B内使液体通道的截面积变窄的结构。并且，热交换器23的一部分配置于中介流路272内。第1储存部263和第2储存部264纵向排列配置，但也可以横向排列配置。中介流路272以使液体从第1储存部263沿水平方向流动的方式设置于第1储存部263的侧壁部。中介流路272还可以以在中途改变朝向而使液体沿铅垂方向流动的方式与第2储存部264的顶面部连通。第2储存部264具有用于导出液体的导出部25B。与实施方式的调温部20相同地，采用这种结构也能够提高通过热交换器23附近的液体的流速，从而抑制金属屑堆积在热交换器23上。而且，还能够使液体均匀地通过热交换器23的附近，从而能够均匀地调节液体的温度。

如图4中(B)所示，在第2变形例的调温部20B中，导入管22B的输送口22aB也可以配置在液体中的从第1储存部263的中央朝向一侧(-Z方向)偏离的位置，并且配置成其朝向与偏离的方向正交的方向(Y方向)。通过采用这种朝向及配置，能够在第1储存部263中产生沿着Y-Z面回旋的液体流。并且，通过将中介流路272配置在比第1储存部263的中央更靠与Y-Z面正交的方向(-X方向)侧，能够使液体从液体的回旋中央附近经由中介流路272移动至第2储存部264。由此，能够进一步提高通过热交换器23附近的液体的流速，从而抑制金属屑堆积在热交换器23上。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。然而，本发明并不只限于上述实施方式。例如，通过液体循环装置供应液体的机床并不只限于磨床，也可以是车床、铣床等各种机床。并且，在上述实施方式中，作为液体循环装置的构成要件，示出了除了调温部以外的要件作为一例，但是，除了调温部以外的要件能够进行各种变更。并且，在上述实施方式中，示出了热交换器的一部分配置于节流部的例子，但是，只要热交换器的一部分配置在节流部与比节流部更靠导入部侧的储存部的中央之间即可。由此，能够将热交换器简单地设置于罐中并且不让热交换器与节流部接触，从而能够抑制温度调节功能下降并且提高罐的组装性能。并且，在上述实施方式中，作为将液体导入到罐中的导入部及从罐中导出液体的导出部，示出了导入管的输送口和导出管的吸入口，但是，其并不只限于管体，例如也可以将设置于罐的壁体的孔用作导入部或导出部。此外，在不脱离本发明的主旨的情况下，能够适当改变实施方式中示出的细节。

Claims (6)

1.一种机床用的液体循环装置，其特征在于，具备：

罐，具有液体的导入部和导出部，并且储存在其与机床之间循环的液体；及

热交换器，配置于所述罐内，

所述罐具有配置在所述导入部与所述导出部之间且使液体通道的截面积变窄的节流部以及位于比所述节流部更靠所述导入部那侧的第1储存部，

所述热交换器的至少一部分配置于所述第1储存部的中央与所述节流部之间。

2.根据权利要求1所述的机床用的液体循环装置，其特征在于，

所述导入部在从所述第1储存部的中央沿X方向偏离的液体内的位置朝向与所述X方向交叉的Y方向送出液体。

3.根据权利要求2所述的机床用的液体循环装置，其特征在于，

所述节流部配置在比所述第1储存部的中央更靠与所述X方向和所述Y方向正交的方向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机床用的液体循环装置，其特征在于，

所述罐具备被隔板分隔成上层储存部和下层储存部的双层结构部，

在所述隔板的一部分上设置有贯穿孔作为所述节流部，

在所述贯穿孔的上方配置有所述热交换器。

5.一种罐，其用于储存在其与机床之间循环的液体，其特征在于，

所述罐具有配置在液体导入侧与液体导出侧之间且使液体通道的截面积变窄的节流部以及位于比所述节流部更靠液体导入侧的第1储存部，

热交换器的一部分配置于所述第1储存部的中央与所述节流部之间。

6.一种机床用的液体循环装置，其特征在于，具备：

第1储存部；

另一储存部，至少一部分配置于所述第1储存部的下方，并且液体的容量大于所述第1储存部的液体的容量；及

热交换器，配置于所述第1储存部的内部，

在所述第1储存部的下部设置有从所述第1储存部通往所述另一储存部的开口部。

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