CN112476042B - 一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，包括管座、喷嘴外套体、环片导流体、喷嘴内套体和定量阀，管座的一端与外部的高压气体输气管道连通；喷嘴外套体的一端与管座的另一端固定连接，喷嘴内套体固定位于喷嘴外套体的内部，并与环片导流体固定连接。且喷嘴外套体的内壁和喷嘴内套体的外壁之间留有与管座内部和环片导流体均相通的腔体；定量阀包括进油口和出油口，进油口与外部的输油管道连通，出油口与腔体相通。定量阀提供了定量均匀稳定的供油，环片导流体表面粘附作用形成油气两相流，喷出压力高速度快的油滴细化均匀，流向集中，达到刀具的冷却润滑作用。本发明不造成环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及油气冷却润滑领域，具体涉及一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴。
背景技术
随着《中国制造2025》部署全面推进实施，给高速切削加工技术领域带来更多的机遇和挑战，新刀具、冷却技术、高完整性加工技术等方面的研究日益深入。切削过程中按冷却方式的不同将切削分为干切削、半干切削和湿切削三种切削方式。半干式切削主要包括微量润滑切削、超低温冷却切削和低温冷风切削。微量润滑切削是将压缩气体与微量液体润滑剂混合并雾化，喷射至切削区，改善切削过程中冷却润滑条件。虽然干切削、半干切削技术的研究推进了少、无切削液加工技术的发展，但是这些技术还未普及到企业实际加工生产中，湿切削仍然占有重要地位。这是因为1.现有的微量润滑技术将液体润滑剂雾化，造成环境污染，对工人的健康造成伤害，同时润滑剂沿直通道喷出，喷射处的润滑剂过于分散，导致部分润滑剂不能喷射至预设位置，造成润滑剂和压缩空气浪费；2.不能定量保持液体润滑剂的供给，高速切削过程中液体液体润滑剂供给的多少对加工表面的完整性和刀具寿命有很大影响，而且微量油气润滑配置复杂，成本较高，稳定性低，不适用于高压气体；3.刀具高速回转周围会产生离心高速、高压气流，低压低速油气液体液体润滑剂不易穿过离心高速、高压气流对刀具进行有效润滑。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，目的在于提供一种结构设计合理、结构简单、工作可靠、使用方便、冷却和润滑效果好的刀具切削用微量油气润滑冷却喷嘴。
为了实现上述发明目的，本发明提供一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，包括管座、喷嘴外套体、环片导流体、喷嘴内套体和定量阀，
所述管座的一端与外部的高压气体输气管道连通；
所述喷嘴外套体的一端与所述管座的另一端固定连接，另一端与所述环片导流体固定连接；
所述喷嘴内套体固定位于所述喷嘴外套体的内部，且所述喷嘴外套体的内壁和所述喷嘴内套体的外壁之间留有与所述管座内部和所述环片导流体均相通的腔体；
所述定量阀固定设置在所述喷嘴外套体上，所述定量阀包括进油口和出油口，所述进油口与外部的输油管道连通，所述出油口与所述腔体相通。
进一步地，还包括压紧套筒，所述高压气体输气管道通过所述压紧套筒与所述管座固定连通。
进一步地，所述压紧套筒内壁开设有内螺纹，所述喷嘴外套体外壁开设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述压紧套筒与所述喷嘴外套体螺纹连接以将所述高压气体输气管道压紧在所述管座上。
进一步地，所述管座外管壁且靠近所述喷嘴外套体处设置有防脱凸部，所述高压气体输气管道套设连通在所述管座上且伸到所述防脱凸部的外侧，当压紧套筒与所述喷嘴外套体螺纹连接时将所述高压气体输气管道通过所述防脱凸部压紧在所述管座上。通过设置防脱凸部，当压紧套筒和喷嘴外套体连接时可以更紧地将高压气体输气管道压紧在管座的外壁上，有效起到防脱作用。
进一步地，还包括第一金属滤网，所述第一金属滤网固定设置在所述管座的内部。设置第一金属滤网可以对空气起到过滤的作用。
进一步地，所述喷嘴内套体的左端与所述第一金属滤网螺纹连接，右端与所述环片导流体螺纹连接。第一金属滤网还对喷嘴内套体起到支撑作用。
进一步地，还包括密封圈，所述密封圈设置在所述管座和所述所述喷嘴外套体之间。通过设置密封圈进行密封，以防止高压气体泄漏。
进一步地，所述喷嘴外套体的内壁和所述喷嘴内套体的外壁之间的距离为1±0.1mm。小的距离可以提高气体的压力和速度，高压气体吹动有利于油滴在壁面的分散，同时节省气体降低能耗。
进一步地，所述定量阀包括橡胶单向阀芯、第一弹簧、内部中空的导杆、第二密封圈和第二弹簧，橡胶单向阀芯、第一弹簧、内部中空的导杆、第二密封圈和第二弹簧均设置在所述定量阀的阀腔内，
所述橡胶单向阀芯靠近所述进油口设置，所述第一弹簧的顶端连接所述橡胶单向阀芯，
所述导杆位于所述橡胶单向阀芯的下方，通过所述第一弹簧连接，所述导杆的下端开口与所述腔体相通；
所述第二密封圈位于所述导杆的外侧；
所述第二弹簧的顶部与所述第二密封圈连接，底部与定量阀的阀壁连接。
进一步地，所述环片导流体包括第二金属滤网和若干不同直径的薄壁环片，
不同直径的薄壁环片通过支架固定嵌入所述第二金属滤网，所述第二金属滤网固定位于所述喷嘴外套体的内侧。薄壁环片主要是起到引流作用，润滑流向集中，同时使得小的油滴凝聚在管壁上，防止油液浪费和空气污染。
与现有技术相比，本发明可以实现的有益效果至少如下：
(1)本喷嘴与输气管道连接是借助压紧套筒特殊的设计结构，通过压紧套筒与喷嘴外套体螺纹连接预紧，使得输气管道与喷嘴连接，其具有结构简单，拆卸方便，连接紧固等优点。
(2)现有的微量润滑技术是通过气体将液体液体润滑剂雾化通过针孔式喷嘴喷出，喷射处的液体液体润滑剂过于分散，导致部分润滑剂不能喷射至预设位置，对工人的健康造成伤害，造成液体润滑剂和压缩空气浪费。本发明利用高压高速气体将通过定量阀流入的液体润滑剂切碎雾化，雾化液滴通过环片导流体凝结并到达环片导流体表面，形成油气两相流，在高速高压气体的推动下液体润滑剂沿环片导流体表面高速流动，最后准确的将液体润滑剂喷射到润滑点，同时高速高压气体将切屑带出，达到刀具精确润滑冷却的效果。本发明液体润滑剂的利用率高，喷嘴喷射流集中且速度快，可以打破离心高速、高压气流，润滑冷却效率高，高速高压气体可以防止硬质颗粒进入加工区域，对刀具加工区域有一定的保护作用。
(4)本发明只需连接气源和油剂管路便可进入工作，结构简单，实用性强，当停止工作时关闭供油不会有油滴滴落。
附图说明
图1为本发明的剖面结构原理示意图。
图2为定量阀的剖面结构原理示意图。
图3为环片导流体的剖面结构原理示意图。
图4为环片导流体的截面结构原理示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1-图4，本实施例提供的一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，包括压紧套筒1、管座2、第一金属滤网3、喷嘴外套体6、环片导流体13、喷嘴内套体12和定量阀。
管座2的一端与外部的高压气体输气管道通过压紧套筒固定连通，具体的，压紧套筒1内壁开设有内螺纹，喷嘴外套体6外壁开设有与内螺纹配合的外螺纹，压紧套筒1与喷嘴外套体6螺纹连接以将高压高速气体输气管道压紧在管座2上。通过高压高速气体输气管道往管座2内输送高压高速气体，高压高速气体的压力为6～12bar。
喷嘴外套体6的一端与管座2的另一端固定连接，喷嘴外套体6的另一端与环片导流体13固定连接。具体的，喷嘴外套体6与管座2之间通过螺栓4固定连接，且喷嘴外套体6与管座2之间设置有第一密封圈5，该第一密封圈5为O形密封圈。通过设置第一密封圈5进行封闭，以防止高压高速气体从两者的连接处泄露。
喷嘴内套体12固定位于喷嘴外套体6的内部，且喷嘴外套体6的内壁和喷嘴内套体12的外壁之间留有与管座2内部和环片导流体13均相通的腔体。具体的，喷嘴内套体12的左端与第一金属滤网3螺纹连接，右端与环片导流体13螺纹连接。喷嘴外套体6的内壁和喷嘴内套体12的外壁之间的距离即间隙的宽度为1±0.1mm。高压高速气体通过管座2通入腔体中。通过设置第一金属滤网3，可以起到过滤空气以及支撑喷嘴内套体的作用。
定量阀固定设置在喷嘴外套体6上，定量阀包括进油口和出油口，进油口与外部的输油管道连通，出油口与腔体相通。本实施例中设置2个定量阀，显然，在其他的实施例中也可以根据需要设置成其他数量。具体的，请参阅图2，每个定量阀均包括橡胶单向阀芯7、第一弹簧8、内部中空的导杆11、第二密封圈9和第二弹簧10，橡胶单向阀芯7、第一弹簧8、内部中空的导杆11、第二密封圈9和第二弹簧10均设置在定量阀的阀腔内，橡胶单向阀芯7靠近进油口设置，第一弹簧8的顶端连接橡胶单向阀芯7，导杆11包括上端开口和下端开口，导杆11位于橡胶单向阀芯的下方，导杆11的上端与第一弹簧10的底端连接，且导杆11的下端开口与腔体相通；第二密封圈9位于导杆11的外侧；第二弹簧10的顶部与第二密封圈9连接，底部与定量阀的阀壁连接。当输油管道中液体润滑剂压力增大，橡胶单向阀芯7往导杆11方向运动，并封闭11导杆的上端开口，第一弹簧8压缩，液体润滑剂从定量阀的进油口流入定量阀的阀腔内，并推动第二密封圈9向出油口方向运动，压缩第二弹簧10，不断供油使得定量阀的阀腔内压力不断变大，阀腔液体润滑剂达到一定压力时停止供油，第一弹簧8复位，橡胶单向阀芯7向进油口方向运动，封闭进油口，打开导杆11的上端开口，且第二弹簧10复位，液体润滑剂从导杆上端开口流入导杆11内，并通过导杆11的下端开口流入喷嘴内套体12和喷嘴外套体6之间的腔体中，并在腔体中中与高压高速气体混合。
本实施例中的第二密封圈9为Y形密封圈，Y形密封圈在往复运动中，密封性能可靠，摩擦阻力小，运动平稳，结构简单。
请参阅图1、图3、图4，环片导流体13包括第二金属滤网131和若干不同直径的且同轴设置的薄壁环片132，不同直径的薄壁环片一端固定在支架上，支架固定嵌入第二金属滤网131，第二金属滤网131与喷嘴内套体12的右端螺纹连接。第二金属滤网131外圆面设有挡环，以对环片导流体以及喷嘴内套体起到定位作用。本实施例中的支架为金属制的十字架，支架将各薄壁环片132连接起来，起到支撑导流体作用。薄壁环片主要是引流作用，润滑流向集中，同时使得小的油滴凝聚在管壁上，防止油液浪费和空气污染。
具体的，压紧套筒1、管座2、喷嘴外套体6、导杆11、喷嘴内套体12、环片导流体13，均采用铁或铜制成。
本实施例提供的具有油的定量和油气混合功能的高压高速油气冷却润滑喷嘴在使用时，通过高压气体输气管道往管座2内输送高压高速气体，高压高速气体经管座2进入喷嘴外套体6和喷嘴内套体12之间的腔体中，在腔体中与从定量阀中流出的液体润滑剂混合，液体润滑剂由于表面粘附力沿着套体壁面移动，在腔体中形成小的液滴，液滴进入与腔体相通的环片导流体13中，沿薄壁环片表面向外喷出。同时部分被雾化的液滴通过环片导流体13的第二金属滤网131凝结，然后附着在薄壁环片表面并随高压高速气体喷出，形成油气两相流，在高压高速气体的推动下，准确地将液体润滑剂喷射到润滑点，达到刀具精确润滑冷却的效果，并且高压高速气体还可以将切屑带出。本实施例中，液体润滑剂在空隙中进行雾化，不仅可以避免环境污染，还可以避免对工人健康的伤害。
以上所述仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，其特征在于：包括管座(2)、喷嘴外套体(6)、环片导流体(13)、喷嘴内套体(12)和定量阀，
所述管座(2)的一端与外部的高压气体输气管道连通；
所述喷嘴外套体(6)的一端与所述管座(2)的另一端固定连接，所述环片导流体(13)固定位于所述喷嘴外套体(6)另一端的内部；
所述喷嘴内套体(12)固定位于所述喷嘴外套体(6)的内部且位于所述管座(2)和所述环片导流体(13)之间，所述喷嘴外套体(6)的内壁和所述喷嘴内套体(12)的外壁之间形成有与所述管座(2)内部和所述环片导流体(13)均相通的腔体；
所述定量阀固定设置在所述喷嘴外套体(6)上，所述定量阀包括进油口和出油口，所述进油口与外部的输油管道连通，所述出油口与所述腔体相通；
所述环片导流体(13)包括第二金属滤网(131)和若干不同直径的薄壁环片(132)，
不同直径的薄壁环片(132)通过支架固定嵌入所述第二金属滤网(131)，所述第二金属滤网(131)固定位于所述喷嘴外套体(6)的内侧。
2.根据权利要求1所述的一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，其特征在于：还包括压紧套筒(1)，所述高压气体输气管道通过所述压紧套筒(1)与所述管座(2)固定连通。
3.根据权利要求2所述一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，其特征在于：所述压紧套筒(1)内壁开设有内螺纹，所述喷嘴外套体(6)外壁开设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述压紧套筒(1)与所述喷嘴外套体(6)螺纹连接以将所述高压气体输气管道压紧在所述管座(2)上。
4.根据权利要求3所述一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，其特征在于：在所述管座(2)外管壁且靠近所述喷嘴外套体(6)处设置有防脱凸部(21)，所述高压气体输气管道套设连通在所述管座(2)上且伸到所述防脱凸部(21)的外侧，当压紧套筒(1)与所述喷嘴外套体(6)螺纹连接时将所述高压气体输气管道通过所述防脱凸部(21)压紧在所述管座(2)上。
5.根据权利要求1所述一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，其特征在于：还包括第一金属滤网(3)，所述第一金属滤网(3)固定设置在所述管座(2)的内部。
6.根据权利要求5所述一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，其特征在于：所述喷嘴内套体(12)的左端与所述第一金属滤网(3)螺纹连接，右端与所述环片导流体(13)螺纹连接。
7.根据权利要求1所述一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，其特征在于：还包括第一密封圈(5)，所述第一密封圈(5)设置在所述管座(2)和所述喷嘴外套体(6)之间。
8.根据权利要求1所述一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，其特征在于：所述喷嘴外套体(6)的内壁和所述喷嘴内套体(12)的外壁之间的距离为1±0.1mm。
9.根据权利要求1所述一种定量高压高速油气冷却润滑喷嘴，其特征在于：所述定量阀包括橡胶单向阀芯(7)、第一弹簧(8)、内部中空的导杆(11)、第二密封圈(9)和第二弹簧(10)，橡胶单向阀芯(7)、第一弹簧(8)、内部中空的导杆(11)、第二密封圈(9)和第二弹簧(10)均设置在所述定量阀的阀腔内，
所述橡胶单向阀芯(7)靠近所述进油口设置，所述第一弹簧(8)的顶端连接所述橡胶单向阀芯(7)，
所述导杆(11)位于所述橡胶单向阀芯(7)的下方，通过所述第一弹簧(8)连接，所述导杆(11)的下端开口与所述腔体相通；
所述第二密封圈(9)位于所述导杆(11)的外侧；
所述第二弹簧(10)的顶部与所述第二密封圈(9)连接，底部与定量阀的阀壁连接。
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