CN111906268B - 一种定量控制的雾化冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸件制造冷却技术领域，具体为一种定量控制的雾化冷却装置，解决了背景技术中的技术问题，其包括液体输送管道、气体输送管道、冷却液定量控制单元、气体定量控制单元、阶梯形文丘里管、锥形文丘里管、雾化室、双套骨节软管、喷头和密闭箱体。本发明利用冷却液定量控制单元和气体定量控制单元能够对冷却液和压缩气体进行定量控制；通过阶梯形文丘里管和锥形文丘里管产生的负压效应自动将冷却液吸入管道，同时能够增加气流扰动，使雾化流更均匀、充分；通过双套骨节软管产生的扰动气流能够防止雾化流在传输过程中形成积液；双套骨节软管能够灵活弯曲，适用于不同环境、复杂工件的冷却；其成雾效果好，保证了铸坯质量。

Description

一种定量控制的雾化冷却装置

技术领域

本发明属于铸件制造冷却技术领域，具体为一种定量控制的雾化冷却装置。

背景技术

在铸件连铸生产过程中，由于生产节拍较快，使得从连铸机结晶器中拉出的铸坯温度较高，容易产生缩孔及裂纹，影响产品质量及寿命。为保证铸坯生产质量，需要在连铸二冷区使用雾化冷却工艺强制冷却。然而传统的雾化冷却器存在喷雾量、雾化不均匀以及雾化流传输过程中容易产生积液等问题，导致喷出的水滴较大，成雾效果较差，从而造成铸坯喷淋面冷却强度不一致，导致裂纹生成，同时由于内部存在积液，使得喷嘴处容易形成水滴，导致铸坯表面产生水冲击麻点，影响表面质量。

发明内容

本发明旨在解决传统雾化冷却器的喷雾量、雾化不均匀以及雾化流传输过程中容易产生积液的技术问题，提供了一种定量控制的雾化冷却装置。

本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种定量控制的雾化冷却装置，包括液体输送管道、气体输送管道、雾化室、双套骨节软管和设有冷却液进出口和通气口的密闭箱体，液体输送管道的一端伸入密闭箱体的底部，液体输送管道的另一端依次经过止回阀和冷却液定量控制单元后连接有第一三通接头，第一三通接头的另两端分别连接有第一管道和第二管道；气体输送管道沿气流方向依次连接有第一截止阀和气体定量控制单元，气体输送管道的出口依次经过阶梯形文丘里管和锥形文丘里管连接至雾化室，第一管道和第二管道分别连接至阶梯形文丘里管和锥形文丘里管的液体进口；雾化室出口通过第二三通接头连接至双套骨节软管的一端，第二三通接头的空余接头上连接有压缩气体接口，双套骨节软管的另一端连接有喷头，双套骨节软管由骨节软管以及固连在骨节软管内部并沿骨节软管长度方向铺设的细管组成，细管的一端从第二三通接头内部与压缩气体接口内端相连且另一端封闭，细管的管壁上均匀分布有数个出气孔。

密闭箱体内填充有冷却液，冷却液根据所适用的场合不同可以为水、专用冷却液等，冷却液定量控制单元能够实现冷却液的定量恒流控制，止回阀能够让冷却液单向流动防止直接回流进密闭箱体内，污染冷却液；气体定量控制单元能够实现压缩气体的定量恒流控制。阶梯形文丘里管和锥形文丘里管分别通过第一管道和第二管道与液体传输管道相连，压缩气体通过阶梯形文丘里管的喉颈时，由于气流通道变小，在喉颈处产生最大负压区域，利用此负压效应将冷却液吸入，并在阶梯形文丘里管的扩大腔内实现冷却液的第一次雾化，形成强扰动的雾化流及压缩气流，故阶梯形文丘里管能够增加气流扰动强化雾化效果；锥形文丘里管利用其喉颈处的负压效应将冷却液通过第二管道吸入，在锥形文丘里管的扩大腔内实现二次雾化，锥形文丘里管也能够增加气流扰动进一步强化雾化效果。锥形文丘里管将冷却液和压缩气体输送至雾化室充分雾化，雾化室将雾化流输送至双套骨节软管，骨节软管里的细管中单独输送有压缩气流，压缩气流从细管的出气孔上喷出形成扰动气流防止雾化流在双套骨节软管中传输过程中形成积液，起到再次雾化的作用，雾化流通过喷头形成均匀的冷却液喷雾，对工件进行冷却作用，并且双套骨节软管能够灵活弯曲，适用与不同环境、复杂工件形状的精准冷却。

使用时，先给密闭箱体填充冷却液，关闭冷却液进出口，将压缩气源连接至气体输送管道上，打开冷却液定量控制单元、气体定量控制单元和气体输送管道上的第一截止阀，本发明所述定量控制的雾化冷却装置开始运行，冷却液在阶梯形文丘里管和锥形文丘里管处由于负压效应被吸入雾化室，冷却液和压缩气体在雾化室中充分雾化，然后通过双套骨节软管能够防止雾化流在传输过程中形成积液，最终形成均匀、定量可控的雾化流，通过喷头喷出对工件进行冷却。

优选的，冷却液定量控制单元包括流量计、第一电液阀和第一控制器，流量计和第一电液阀连接在液体输送管道上，第一控制器接收流量计发送的反馈信号来控制第一电液阀的无极调控。具体的，冷却液定量控制单元尽量靠近三通接头处设置，当流量计检测到冷却液水流较大时，及时反馈给第一控制器，第一控制器控制第一电液阀进行无极调控，保证冷却液的流量定量并均匀，第一电液阀响应时间很短，能够实现快速调节。流量计与第一控制器信号输入端相连，第一电液阀与第一控制器的信号输出端相连，第一控制器可以设置成PLC控制器或单片机等，第一控制器中用于实现上述功能的程序是现有程序，为本领域技术人员所熟知的。

优选的，气体定量控制单元包括气压传感器、第二电液阀和第二控制器，气压传感器和第二电液阀连接在气体输送管道上，第二控制器接收气压传感器发送的反馈信号来控制第二电液阀的无极调控。具体的，气体定量控制单元尽量设置在气体输送管道的出口处，气压传感器检测到气体输送管路中的气压信号，然后将该信号传输至第二控制器上，第二控制器对第二电液阀进行无极调控，保证气体的流量定量并均匀，第二电液阀响应时间很短，能够实现快速调节。气压传感器与第二控制器信号输入端相连，第二电液阀与第二控制器的信号输出端相连，第二控制器可以设置成PLC控制器或单片机等，第二控制器中用于实现上述功能的程序是现有程序，为本领域技术人员所熟知的。

优选的，密闭箱体的通气口上安装有空气过滤压缩器；密闭箱体上还设置有第一压力表，雾化室上安装有第二压力表。空气过滤压缩器不仅能过滤进入密闭箱体中的空气，还能为密闭箱体提供压缩空气，便于后续冷却液的输出，第一压力表能实时监测密闭箱体中的压力，配合空气过滤压缩器对密闭箱体的压力进行实时调节，第二压力表用于检测雾化流的压力，保证从雾化室出来的雾化流压力充足。具体操作中，第二压力表设置在靠近雾化室的输出口的位置处。

优选的，雾化室通过回流管路与密闭箱体接通，回流管路上设有第二截止阀和单向阀。具体的，第二截止阀设置在回流管路的入口处，单向阀设置在回流管路的出口处。当雾化作业进行时，第二截止阀关闭，当停止雾化作业后，打开第二截止阀，使雾化室内部形成的积液进入回流管道，重新流回密闭箱体内，单向阀控制回流液单向流动，防止密闭箱体中的冷却液在加压下流出，设置回流管路能够让冷却液循环使用，减少资源浪费。

优选的，密闭箱体内设置有用于连接回流管路出口的回流过滤器。通过回流过滤器对回流液进行过滤，防止回流液污染密闭箱体中的冷却液。

优选的，液体输送管道的位于密闭箱体中的端部连接有油液过滤器；位于气体定量控制单元与第一截止阀之间的气体输送管道上连接有空气过滤器。油液过滤器和液体输送管道的底端相连，安装在密闭箱体的底部，对冷却液进行过滤，防止杂质等进入液体输送管道，预防堵塞。空气过滤器对压缩气体进行过滤，防止压缩气体中的杂质等进入气体输送管道中，保护后续各设备。

优选的，密闭箱体上连接有用于支撑液体输送管道和气体输送管道的支撑架，密闭箱体上设置有液位计，密闭箱体底部设置有滚轮组件，密闭箱体上还设置有把手。设置支撑架是为了整体结构更加合理，液位计能监测冷却液的实时用量，从而提醒操作人员及时补充冷却液。滚轮组件有两组，并且对称安装，密闭箱体上还设置有把手，把手和滚轮组件都是为了实现密闭箱体便携移动的目的。

优选的，压缩气体接口上设置有第三截止阀。通过控制第三截止阀闭合与开启，进行控制细管中压缩气体的输入或停止。

优选的，相邻管道之间均通过管道连接器相连接。管道连接器连接紧密，保证了整体结构的牢固性和稳定性。

本发明的有益效果是：结构简单，操作便捷，可靠性高；利用冷却液定量控制单元和气体定量控制单元能够对冷却液和压缩气体进行定量控制；通过阶梯形文丘里管和锥形文丘里管产生的负压效应自动将冷却液吸入管道，同时能够增加气流扰动，使雾化流更均匀、充分；通过双套骨节软管产生的扰动气流能够防止雾化流在传输过程中形成积液；双套骨节软管能够灵活弯曲，适用于不同环境、复杂工件的冷却；本发明所述雾化冷却装置喷出的水雾均匀，成雾效果较好，从而保证了铸坯喷淋面冷却强度一致，避免了铸坯裂纹生成，同时能有效避免在铸坯表面产生水冲击麻点，保证了铸坯表面质量，具有较高的经济效益。

附图说明

图1为本发明所述的一种定量控制的雾化冷却装置的结构示意图。

图2为本发明所述阶梯形文丘里管和锥形文丘里管处的放大结构示意图。

图3为本发明所述双套骨节软管的结构示意图。

图4为图3的侧视图。

图中：1-液体输送管道；2-气体输送管道；3-雾化室；4-双套骨节软管；5-冷却液进出口；6-通气口；7-密闭箱体；8-止回阀；9-冷却液定量控制单元；10-第一三通接头；11-第一管道；12-第二管道；13-第一截止阀；14-气体定量控制单元；15-阶梯形文丘里管；16-锥形文丘里管；17-第二三通接头；18-压缩气体接口；19-喷头；20-骨节软管；21-细管；22-出气孔；23-流量计；24-第一电液阀；25-第一控制器；26-气压传感器；27-第二电液阀；28-第二控制器；29-空气过滤压缩器；30-第一压力表；31-第二压力表；32-回流管路；33-第二截止阀；34-单向阀；35-回流过滤器；36-油液过滤器；37-空气过滤器；38-支撑架；39-液位计；40-滚轮组件；41-把手；42-第三截止阀；43-管道连接器。

具体实施方式

参照图1、图2和图3，对本发明所述的一种定量控制的雾化冷却装置进行详细说明。

一种定量控制的雾化冷却装置，包括液体输送管道1、气体输送管道2、雾化室3、双套骨节软管4和设有冷却液进出口5和通气口6的密闭箱体7，液体输送管道1的一端伸入密闭箱体7的底部，液体输送管道1的另一端依次经过止回阀8和冷却液定量控制单元9后连接有第一三通接头10，第一三通接头10的另两端分别连接有第一管道11和第二管道12；气体输送管道2沿气流方向依次连接有第一截止阀13和气体定量控制单元14，气体输送管道2的出口依次经过阶梯形文丘里管15和锥形文丘里管16连接至雾化室3，第一管道11和第二管道12分别连接至阶梯形文丘里管15和锥形文丘里管16的液体进口；雾化室3出口通过第二三通接头17连接至双套骨节软管4的一端，第二三通接头17的空余接头上连接有压缩气体接口18，双套骨节软管4的另一端连接有喷头19，双套骨节软管4由骨节软管20以及固连在骨节软管20内部并沿骨节软管20长度方向铺设的细管21组成，细管21的一端从第二三通接头17内部与压缩气体接口18内端相连且另一端封闭，细管21的管壁上均匀分布有数个出气孔22。

密闭箱体7内填充有冷却液，冷却液根据所适用的场合不同可以为水、专用冷却液等，冷却液定量控制单元9能够实现冷却液的定量恒流控制，止回阀8能够让冷却液单向流动防止直接回流进密闭箱体7内，污染冷却液；气体定量控制单元14能够实现压缩气体的定量恒流控制。阶梯形文丘里管15和锥形文丘里管16分别通过第一管道11和第二管道12与液体传输管道相连，压缩气体通过阶梯形文丘里管15的喉颈时，由于气流通道变小，在喉颈处产生最大负压区域，利用此负压效应将冷却液吸入，并在阶梯形文丘里管15的扩大腔内实现冷却液的第一次雾化，形成强扰动的雾化流及压缩气流，故阶梯形文丘里管15能够增加气流扰动强化雾化效果；锥形文丘里管16利用其喉颈处的负压效应将冷却液通过第二管道12吸入，在锥形文丘里管16的扩大腔内实现二次雾化，锥形文丘里管16也能够增加气流扰动进一步强化雾化效果。锥形文丘里管16将冷却液和压缩气体输送至雾化室3充分雾化，雾化室3将雾化流输送至双套骨节软管4，骨节软管20里的细管21中单独输送有压缩气流，压缩气流从细管21的出气孔22上喷出形成扰动气流防止雾化流在双套骨节软管4中传输过程中形成积液，起到再次雾化的作用，雾化流通过喷头19形成均匀的冷却液喷雾，对工件进行冷却作用，并且双套骨节软管4能够灵活弯曲，适用与不同环境、复杂工件形状的精准冷却。具体实施中，密闭箱体7上的冷却液进出口5可分为冷却液进口和冷却液出口，冷却液进口用于补充冷却液，冷却液出口用于定期更换冷却液；为了便于进液或者出液，冷却液进口设置在密闭箱体7的上方，冷却液出口设置在密闭箱体7的底部。

进一步的，作为本发明所述一种定量控制的雾化冷却装置的一种具体实施方式，冷却液定量控制单元9包括流量计23、第一电液阀24和第一控制器25，流量计23和第一电液阀24连接在液体输送管道1上，第一控制器25接收流量计23发送的反馈信号来控制第一电液阀24的无极调控。具体的，冷却液定量控制单元9尽量靠近三通接头处设置，当流量计23检测到冷却液水流较大时，及时反馈给第一控制器25，第一控制器25控制第一电液阀24进行无极调控，保证冷却液的流量定量并均匀，第一电液阀24响应时间很短，能够实现快速调节。流量计23与第一控制器25信号输入端相连，第一电液阀24与第一控制器25的信号输出端相连，第一控制器25可以设置成PLC控制器或单片机等，第一控制器25中用于实现上述功能的程序是现有程序，为本领域技术人员所熟知的。

进一步的，作为本发明所述一种定量控制的雾化冷却装置的一种具体实施方式，气体定量控制单元14包括气压传感器26、第二电液阀27和第二控制器28，气压传感器26和第二电液阀27连接在气体输送管道2上，第二控制器28接收气压传感器26发送的反馈信号来控制第二电液阀27的无极调控。具体的，气体定量控制单元14尽量设置在气体输送管道2的出口处，气压传感器26检测到气体输送管路中的气压信号，然后将该信号传输至第二控制器28上，第二控制器28对第二电液阀27进行无极调控，保证气体的流量定量并均匀，第二电液阀27响应时间很短，能够实现快速调节。气压传感器26与第二控制器28信号输入端相连，第二电液阀27与第二控制器28的信号输出端相连，第二控制器28可以设置成PLC控制器或单片机等，第二控制器28中用于实现上述功能的程序是现有程序，为本领域技术人员所熟知的。

进一步的，作为本发明所述一种定量控制的雾化冷却装置的一种具体实施方式，密闭箱体7的通气口6上安装有空气过滤压缩器29；密闭箱体7上还设置有第一压力表30，雾化室3上安装有第二压力表31。空气过滤压缩器29不仅能过滤进入密闭箱体7中的空气，还能为密闭箱体7提供压缩空气，便于后续冷却液的输出，第一压力表30能实时监测密闭箱体7中的压力，配合空气过滤压缩器29对密闭箱体7的压力进行实时调节，第二压力表31用于检测雾化流的压力，保证从雾化室3出来的雾化流压力充足。具体操作中，第二压力表31设置在靠近雾化室3的输出口的位置处。

进一步的，作为本发明所述一种定量控制的雾化冷却装置的一种具体实施方式，雾化室3通过回流管路32与密闭箱体7接通，回流管路32上设有第二截止阀33和单向阀34。具体的，第二截止阀33设置在回流管路32的入口处，单向阀34设置在回流管路32的出口处。当雾化作业进行时，第二截止阀33关闭，当停止雾化作业后，打开第二截止阀33，使雾化室3内部形成的积液进入回流管道，重新流回密闭箱体7内，单向阀34控制回流液单向流动，防止密闭箱体7中的冷却液在加压下流出，设置回流管路32能够让冷却液循环使用，减少资源浪费。

进一步的，作为本发明所述一种定量控制的雾化冷却装置的一种具体实施方式，密闭箱体7内设置有用于连接回流管路32出口的回流过滤器35。通过回流过滤器35对回流液进行过滤，防止回流液污染密闭箱体7中的冷却液。

进一步的，作为本发明所述一种定量控制的雾化冷却装置的一种具体实施方式，液体输送管道1的位于密闭箱体7中的端部连接有油液过滤器36；位于气体定量控制单元14与第一截止阀13之间的气体输送管道2上连接有空气过滤器37。油液过滤器36和液体输送管道1的底端相连，安装在密闭箱体7的底部，对冷却液进行过滤，防止杂质等进入液体输送管道1，预防堵塞。空气过滤器37对压缩气体进行过滤，防止压缩气体中的杂质等进入气体输送管道2中，保护后续各设备。

进一步的，作为本发明所述一种定量控制的雾化冷却装置的一种具体实施方式，密闭箱体7上连接有用于支撑液体输送管道1和气体输送管道2的支撑架38，密闭箱体7上设置有液位计39，密闭箱体7底部设置有滚轮组件40，密闭箱体7上还设置有把手41。设置支撑架38是为了整体结构更加合理，液位计39能监测冷却液的实时用量，从而提醒操作人员及时补充冷却液。滚轮组件40有两组，并且对称安装，密闭箱体7上还设置有把手41，把手41和滚轮组件40都是为了实现密闭箱体7便携移动的目的。

进一步的，作为本发明所述一种定量控制的雾化冷却装置的一种具体实施方式，压缩气体接口18上设置有第三截止阀42。通过控制第三截止阀42闭合与开启，进行控制细管21中压缩气体的输入或停止。

进一步的，作为本发明所述一种定量控制的雾化冷却装置的一种具体实施方式，相邻管道之间均通过管道连接器43相连接。管道连接器43连接紧密，保证了整体结构的牢固性和稳定性。

具体使用时，先给通过冷却液进出口5给密闭箱体7填充冷却液，根据密闭箱体7上的液位计39观察冷却液的量，当冷却液达到目标量后，关闭冷却液进出口5，将压缩气源连接至气体输送管道2上，打开液体输送管道1上的流量计23和第一电液阀24、气体输送管道2上的气压传感器26和第二电液阀27，开启冷却液定量控制单元9、气体定量控制单元14以及气体输送管道2上的第一截止阀13，本发明所述定量控制的雾化冷却装置开始运行，冷却液在阶梯形文丘里管15和锥形文丘里管16处由于负压效应被吸入雾化室3，冷却液和压缩气体在雾化室3中充分雾化，然后通过双套骨节软管4经喷嘴喷出；双套骨节软管4能够防止雾化流在传输过程中形成积液，最终形成均匀、定量可控的雾化流，通过喷头19喷出对工件进行均匀冷却。

以上具体结构是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或者替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种定量控制的雾化冷却装置，其特征在于，包括液体输送管道（1）、气体输送管道（2）、雾化室（3）、双套骨节软管（4）和设有冷却液进出口（5）和通气口（6）的密闭箱体（7），液体输送管道（1）的一端伸入密闭箱体（7）的底部，液体输送管道（1）的另一端依次经过止回阀（8）和冷却液定量控制单元（9）后连接有第一三通接头（10），第一三通接头（10）的另两端分别连接有第一管道（11）和第二管道（12）；气体输送管道（2）沿气流方向依次连接有第一截止阀（13）和气体定量控制单元（14），气体输送管道（2）的出口依次经过阶梯形文丘里管（15）和锥形文丘里管（16）连接至雾化室（3），第一管道（11）连接至锥形文丘里管（16）的液体进口，第二管道（12）连接至阶梯形文丘里管（15）的液体进口；雾化室（3）出口通过第二三通接头（17）连接至双套骨节软管（4）的一端，第二三通接头（17）的空余接头上连接有压缩气体接口（18），双套骨节软管（4）的另一端连接有喷头（19），双套骨节软管（4）由骨节软管（20）以及固连在骨节软管（20）内部并沿骨节软管（20）长度方向铺设的细管（21）组成，细管（21）的一端从第二三通接头（17）内部与压缩气体接口（18）内端相连且另一端封闭，细管（21）的管壁上均匀分布有数个出气孔（22）。

2.根据权利要求1所述的一种定量控制的雾化冷却装置，其特征在于，冷却液定量控制单元（9）包括流量计（23）、第一电液阀（24）和第一控制器（25），流量计（23）和第一电液阀（24）连接在液体输送管道（1）上，第一控制器（25）接收流量计（23）发送的反馈信号来控制第一电液阀（24）的无极调控。

3.根据权利要求1所述的一种定量控制的雾化冷却装置，其特征在于，气体定量控制单元（14）包括气压传感器（26）、第二电液阀（27）和第二控制器（28），气压传感器（26）和第二电液阀（27）连接在气体输送管道（2）上，第二控制器（28）接收气压传感器（26）发送的反馈信号来控制第二电液阀（27）的无极调控。

4.根据权利要求1所述的一种定量控制的雾化冷却装置，其特征在于，密闭箱体（7）的通气口（6）上安装有空气过滤压缩器（29）；密闭箱体（7）上还设置有第一压力表（30），雾化室（3）上安装有第二压力表（31）。

5.根据权利要求1所述的一种定量控制的雾化冷却装置，其特征在于，雾化室（3）通过回流管路（32）与密闭箱体（7）接通，回流管路（32）上设有第二截止阀（33）和单向阀（34）。

6.根据权利要求5所述的一种定量控制的雾化冷却装置，其特征在于，密闭箱体（7）内设置有用于连接回流管路（32）出口的回流过滤器（35）。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种定量控制的雾化冷却装置，其特征在于，液体输送管道（1）的位于密闭箱体（7）中的端部连接有油液过滤器（36）；位于气体定量控制单元（14）与第一截止阀（13）之间的气体输送管道（2）上连接有空气过滤器（37）。

8.根据权利要求7所述的一种定量控制的雾化冷却装置，其特征在于，密闭箱体（7）上连接有用于支撑液体输送管道（1）和气体输送管道（2）的支撑架（38），密闭箱体（7）上设置有液位计（39），密闭箱体（7）底部设置有滚轮组件（40），密闭箱体（7）上还设置有把手（41）。

9.根据权利要求8所述的一种定量控制的雾化冷却装置，其特征在于，压缩气体接口（18）上设置有第三截止阀（42）。

10.根据权利要求9所述的一种定量控制的雾化冷却装置，其特征在于，相邻管道之间均通过管道连接器（43）相连接。

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