CN113093846A - 一种控制液氮温度、压力以及添加剂浓度供给系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于低温切削的液氮温度、压力及添加剂浓度智能调控系统。包括在线温度计，在线浓度计、限压阀、电动阀、单向阀、安全阀、压力表、连接件、液氮罐、混合腔、储气罐、上位机、空压机、干燥设备和保温管道。上位机根据用户设定压力、温度和添加剂浓度参数调节电动阀，限压阀控制主输出处的参数，实现对液氮压力和温度以及添加剂浓度的智能调控。

Description

一种控制液氮温度、压力以及添加剂浓度供给系统
技术领域
本发明属于低温切削加工相关领域，具体涉及一种适用于液氮低温切削的温度、压力和添加剂浓度智能调控系统。
背景技术
镍基高温合金和钛铝合金等难加工材料在航空航天中广泛应用，难加工材料的高硬度、高强度在切削过程中，刀具的快速磨损，使其成为制约航空制造业发展的瓶颈之一。在其切削的过程中会产生大量的切削热，使得刀具快速磨损和工件热弹性较严重，最终无法得到较为满意的工件表面完整性。传统低速切削使用切削液与冷风，冷却效果能够满足要求，但是难加工材料使用常规冷却剂达到的效果不理想。液氮低温可达-196℃，可以带走切削区域较多的热量，而且其在使用过程中对环境无污染，这符合“绿色制造”的概念。目前低温切削技术中存在问题是对液氮温度、压力以及添加剂浓度有效监控，这不但会影响液氮在切削加工过程使用效果，而且会造成切削加工的成本急剧提高。
发明内容
本发明目的针对于低温切削过程提供一种绿色、高效、可控、节约和环保的液氮压力、温度和添加剂浓度智能调控系统。
为达到上述目标，本发明的技术方案是：该系统依次包括增压阀（1）、排空阀（2）、安全阀（3）、压力表（4）、液相单向阀（5）、气相单向阀（6）、空压机（7）、干燥设备（8）、电动阀（9）、单向阀（10）、压力表（11）、安全阀（12）、压力罐（13）、单向阀（14）、电动阀（15）、压力罐（16）、上位机（17）、双喷嘴（18）、在线浓度计（19）、限压阀（20）、压力表（21）、安全阀（22）、混合腔（23）、保温装置（24）、在线温度计（25）、电动阀（26）、安全阀（27）、压力表（28）、储气罐（29）、保温装置（30）、液氮罐（31）和连接保温管路。可在上位机中设定双喷嘴（18）出口处液氮压力、混合腔（23）温度和润滑剂浓度，在线浓度计（19）可以测定添加剂浓度；在线温度计（25）可以测量输出管路液氮温度；限压阀（20）可以控制出口处液氮压力。电动阀（9）、电动阀（15）、在线浓度计（19）、限压阀（20）、在线温度计（25）、电动阀（26）与上位机（17）主控单元相连，根据用户外部设定数据，上位机进行模拟计算控制电动阀（9）、电动阀（15）、限压阀（20）、电动阀（26）阀门开合大小实现对温度、压力与添加剂浓度主动控制。
作为本方案的优化方案：在线温度计（25）可以检测输出主管路中液氮温度，并将其以电信号的形式反馈给上位机，上位机传达信号给电动阀（9）调节液氮温度。
作为本方案的优化方案：限压阀（20）可以限制出口管路处的液氮压力，并且可以反馈电信号给上位机，上位机传达信号给电动阀（26）调节液氮压力。
作为本方案的优化方案：在线浓度计（19）可监测出口管路中添加剂浓度，并将其以电信号的形式反馈给上位机，上位机传达信号给电动阀（15）调节添加剂浓度。
本发明的有益成果在于：不同难加工材料所需要的冷却温度不同，如果不对液氮温度加以控制，既是对液氮的浪费，也不利于切削加工；电动低温调压阀、智能温度计、在线浓度计和电动阀，相对于手动阀和普通浓度计，可以在上位机中设定要求，既实现了自动化控制，又避免了被液氮冻伤的危险；在液氮中添加了如添加剂（润滑剂和极压添加剂）可以使液氮可以更好渗透到切屑与前刀面接触区，有利于提高刀具服役寿命。
附图说明
图1本发明的整体图。
图2添加剂压力罐。
图3添加剂混合腔。
图4调温储气罐。
图5电动阀。
图6在线浓度计。
图7在线温度计。
图8液氮罐。
图9控制原理图。
图中增压阀（1）、排空阀（2）、安全阀（3）、压力表（4）、液相单向阀（5）、气相单向阀（6）、空压机（7）、干燥设备（8）、电动阀（9）、单向阀（10）、压力表（11）、安全阀（12）、压力罐（13）、单向阀（14）、电动阀（15）、压力罐（16）、上位机（17）、双喷嘴（18）、在线浓度计（19）、限压阀（20）、压力表（21）、安全阀（22）、混合腔（23）、保温装置（24）、在线温度计（25）、电动阀（26）、安全阀（27）、压力表（28）、储气罐（29）、保温装置（30）、液氮罐（31）和连接保温管路。
具体实施方式
下面结合附图及实施对本发明及其效果作进一步阐述。
如图1所示。该系统依次包括增压阀（1）、排空阀（2）、安全阀（3）、压力表（4）、液相单向阀（5）、气相单向阀（6）、空压机（7）、干燥设备（8）、电动阀（9）、单向阀（10）、压力表（11）、安全阀（12）、压力罐（13）、单向阀（14）、电动阀（15）、压力罐（16）、上位机（17）、双喷嘴（18）、在线浓度计（19）、限压阀（20）、压力表（21）、安全阀（22）、混合腔（23）、保温装置（24）、在线温度计（25）、电动阀（26）、安全阀（27）、压力表（28）、储气罐（29）、保温装置（30）、液氮罐（31）和连接保温管路。所述在线温度计（25）可以检测混合腔（23）的液氮温度，并将其以电信号的形式反馈给上位机。根据用户需求，上位机传达信号给电动阀（9）调节常温压缩空气进入储气罐（29）进行混合调节液氮温度直至在混合腔（23）上在线温度计（25）监测液氮温度符合即可。限压阀（20）可以限制出口管路处的液氮压力，并且可以反馈电信号给上位机。上位机传达信号给电动阀（26）改变进入混合腔（23）液氮压力，直至符合设定的液氮压力。在线浓度计（19）可监测出口管路中添加剂浓度，并将其以电信号的形式反馈给上位机。上位机传达信号给电动阀（15）调节压力罐（16）中添加剂进入混合腔（23）的阀门大小直至添加剂浓度符合即可。
如图2所示，压力罐（16）其内部分为上下两个内腔，中间有压力瓣膜用来分隔常温压缩空气与添加剂，避免提前对添加剂稀释，造成调节困难。
如图3所示，添加剂进入混合腔（23）的前空腔通过多个斜孔进入罐内，液氮气流冲击添加剂使得添加剂能更好的融入到液氮中，为浓度在线测量精准打下基础。
如图4所示，为使液氮与压缩空气充分混合，压缩空气进入储气罐（29）的前空腔通过多个斜孔进入罐内，液氮通过主管道进入一个类似蜂窝煤形状多孔结构，此种结构可以使混合效果更好，为以后温度调节精准，打下良好基础。
如图5所示，所述管路中的电动阀（9）、电动阀（15）、限压阀（20）和电动阀（26）都可以与上位机连接，接受上位机信号，控制温度、压力和添加剂浓度。
如图6所示，在线浓度计（19）可以监测主输出管道的添加剂浓度，并将信息传输给上位机。
如图7所示，在线温度计（25）可以监测混合腔的实时温度，并将信息传输给上位机。
如图8所示，在增压阀（1）、排空阀（2）、液相单向阀（5）、气相单向阀（6）关闭情况下，在液氮罐（31）内胆中液氮会进入增压管并由于受热汽化，打开增压阀（1），汽化后的液氮会充满液氮罐内胆上层空间，液氮持续汽化，会产生源源不断的压力，安全阀（3）和压力表（4）可以保护液氮罐的安全。
如图9所示，为本发明控制原理图。在线浓度计（19）可以监测主输出管道的添加剂浓度，并将信息传输给上位机（17）；限压阀（20）可以限制主输出管道的液氮压力，并将信息传输给上位机（17）；在线温度计（25）可以监测混合腔（23）的实时温度，并将信息传输给上位机（17）。上述上位机（17）（温度、压力、添加剂浓度）调节电动阀（9）、电动阀（15）、限压阀（20）和电动阀（26）阀门大小，以实现调节。
本发明的工作过程如下：打开空压机（7）与干燥设备（8）和单向阀（10）储存一定量的压缩空气，再打开单向阀（14）为添加剂压力罐产生一定初压力。在上位机设置用户参数，再打开单向阀（5）向储气罐（29）释放液氮，下面进入上位机程序主动控制阶段。上位机会采集在线浓度计（19）、在线温度计（25）和限压阀（20）数据与用户设定数据比对进而发出信号给电动阀（9）、电动阀（15）、限压阀（20）和电动阀（26）控制阀门大小，以实现对主输出管路中液氮压力，温度和添加剂浓度精准控制。解决对液氮的浪费和对液氮压力控制以及添加剂浓度有效监控。实现绿色、环保、节约、安全和高效的低温冷却。
以上所述为本发明优选的方案，应当指出，对本领域专业技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护领域。

Claims (5)

1.一种控制液氮温度、压力以及添加剂浓度供给系统，该系统包括增压阀、排空阀、安全阀、压力表、液相单向阀、气相单向阀、空压机、干燥设备、电动阀、连接件、单向阀、压力罐、上位机、双喷嘴、在线浓度计、限压阀、混合腔、保温装置、在线温度计、储气罐、液氮罐和连接保温管路；
在线温度计可以检测混合腔中液氮温度，并将其以电信号的形式反馈给上位机，上位机传达信号给调温控制的电动阀调节常温压缩空气进入储气罐进行混合调节液氮温度直至在混合腔上在线温度计监测液氮温度符合即可；
限压阀可以限制出口管路处的液氮压力，并且可以反馈电信号给上位机，上位机传达信号给电动阀改变进入混合腔液氮的压力，直至符合设定的液氮压力；
在线浓度计可监测出口管路中添加剂浓度，并将其以电信号的形式反馈给上位机，上位机传达信号给电动阀调节压力罐中添加剂进入混合腔的阀门大小直至添加剂浓度符合即可，最终实现对液氮温度、压力以及添加剂浓度的智能调控。
2.根据权利要求1所述的一种控制液氮温度、压力以及添加剂浓度供给系统，其特征是为使液氮与压缩空气充分混合，压缩空气进入储气罐的前空腔通过多个斜孔进入罐内，液氮通过主管道进入一个类似蜂窝煤形状多孔结构，此种结构可以使液氮和压缩空气很好均匀的混合以便实现液氮温度范围从零下196℃到室温广泛调节。
3.根据权利要求1所述的一种控制液氮温度、压力以及添加剂浓度供给系统，其特征是如接液氮罐的液氮气相单向阀可以实现比液态二氧化碳更广范围，可以实现从零下196℃到室温的低温冷风。
4.根据权利要求1所述的一种控制液氮温度、压力以及添加剂浓度供给系统，其特征是压力罐其内部分为上下两个内腔，中间有压力瓣膜用来分隔常温压缩空气与添加剂，避免提前对添加剂稀释，造成调节困难。
5.根据权利要求1所述的一种控制液氮温度、压力以及添加剂浓度供给系统，其特征是添加剂进入混合腔的前空腔通过多个斜孔进入罐内，液氮气流冲击添加剂使得添加剂能更好的均匀融入到液氮中。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113623943A (zh) * 2021-08-22 2021-11-09 张家港市东南气体灌装有限公司 一种用于制造纯度不同的氮气的氮气制造系统及制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202158355U (zh) * 2011-07-20 2012-03-07 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 一种液氮转输系统
CN202876994U (zh) * 2012-11-07 2013-04-17 东莞市亚美精密机械配件有限公司 一种环保切削液喷雾设备
CN107327698A (zh) * 2017-06-25 2017-11-07 广州从化中燃城市燃气发展有限公司 Lng储罐的管道接驳方法
CN110058621A (zh) * 2019-04-17 2019-07-26 大连理工大学 一种用于超低温冷却加工的液氮喷射量在线控制方法
CN112129136A (zh) * 2020-09-04 2020-12-25 西北工业大学 一种稳温稳压的低温冷气产生装置及控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202158355U (zh) * 2011-07-20 2012-03-07 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 一种液氮转输系统
CN202876994U (zh) * 2012-11-07 2013-04-17 东莞市亚美精密机械配件有限公司 一种环保切削液喷雾设备
CN107327698A (zh) * 2017-06-25 2017-11-07 广州从化中燃城市燃气发展有限公司 Lng储罐的管道接驳方法
CN110058621A (zh) * 2019-04-17 2019-07-26 大连理工大学 一种用于超低温冷却加工的液氮喷射量在线控制方法
CN112129136A (zh) * 2020-09-04 2020-12-25 西北工业大学 一种稳温稳压的低温冷气产生装置及控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113623943A (zh) * 2021-08-22 2021-11-09 张家港市东南气体灌装有限公司 一种用于制造纯度不同的氮气的氮气制造系统及制造方法

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