本發(fā)明屬于潤滑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)機加工采用大量乳化液、切削油、冷卻劑等對加工區(qū)進(jìn)行冷卻潤滑，這種冷卻潤滑方式利用率低、增加了巨額加工生產(chǎn)成本，而且報廢的冷卻液如果處理不當(dāng)將對環(huán)境造成極大的傷害。干式加工技術(shù)是最早出現(xiàn)的一種綠色環(huán)保加工技術(shù)，它起源于汽車工業(yè)。已成功應(yīng)用于車削、銑削、鉆削和鏜削等機械加工中。它不是簡單的完全摒棄切削液，而是在保證零件加工精度和刀具使用壽命的前提下，廢除切削液的使用。然而干式加工并沒有解決切削區(qū)冷卻問題，造成了工件表面燒傷、表面完整性惡化等問題。

微量潤滑技術(shù)代替澆注乳化液、干式加工技術(shù)已經(jīng)成為必然趨勢，適應(yīng)了綠色制造和可持續(xù)發(fā)展的理念。它是指將微量的潤滑油液和具有一定壓力的氣體混合霧化后，噴射到切削區(qū)起到冷卻潤滑作用的一種技術(shù)。高壓氣體起到冷卻作用，油起到潤滑切削區(qū)、延長刀具壽命的作用。目前對微量潤滑技術(shù)的研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，對微量潤滑設(shè)備的設(shè)計研發(fā)成為微量潤滑技術(shù)實現(xiàn)的重要內(nèi)容。雖然很多設(shè)計者設(shè)計了微量潤滑系統(tǒng)，然而在實際應(yīng)用中依然存在繁多問題。在某些加工過程中，冷卻的效果往往有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服上述缺陷，提供一種能在加工過程中能實現(xiàn)冷卻效果的，且可使用于微量潤滑系統(tǒng)的設(shè)備。

具體地，本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，其特征在于：包括氣體發(fā)生器、至少一個液體發(fā)生器、氣體轉(zhuǎn)換器和微量潤滑噴射器；

其中，上述氣體發(fā)生器與氣體轉(zhuǎn)換器連通，向其輸送氣體；該氣體發(fā)生器一般包括氣源(如空氣壓縮機)等設(shè)備，能夠存儲和輸送本系統(tǒng)所需的壓縮氣體；

上述液體發(fā)生器與氣體轉(zhuǎn)換器連通，向其輸送液體；該液體發(fā)生器一般包含儲油罐/儲液罐和精密油泵/水泵等設(shè)備，能夠存儲和輸送本系統(tǒng)所需的各類液體，考慮到在使用的過程中，可能涉及多相(油水氣或油氣)混合或多相(油、水、氣或油、氣)分別輸送的需求，故而，本系統(tǒng)同樣適用于多個液相發(fā)生器同時作用的環(huán)境和需求。

上述氣體轉(zhuǎn)換器，將氣體轉(zhuǎn)換為冷氣和熱氣；該轉(zhuǎn)換的過程為：壓縮氣體進(jìn)入氣體轉(zhuǎn)換器，通過該轉(zhuǎn)換器的特定結(jié)構(gòu)，氣體通過熱轉(zhuǎn)換的過程，被轉(zhuǎn)換為冷氣和熱氣兩部分，一般情況下，由于熱氣并不適用于工件加工的場合，故而通過設(shè)備的末端直接排放，冷氣則通過該氣體轉(zhuǎn)換器后進(jìn)行后續(xù)工件進(jìn)行繼續(xù)利用。

上述微量潤滑噴射器安裝于氣體轉(zhuǎn)換器的冷氣輸出端，冷氣和液體分別或混合后，通過微量潤滑噴射器噴射出。即、根據(jù)使用的需要可對冷氣和液體進(jìn)行混合后進(jìn)入噴射器或分別進(jìn)入噴射器內(nèi)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述氣體轉(zhuǎn)換器包括氣體流入部、渦流發(fā)生部、熱氣流通部和冷氣流通部；

上述氣體發(fā)生器內(nèi)的氣體通過氣體流入部流入氣體轉(zhuǎn)換器內(nèi)，經(jīng)渦流發(fā)生部被轉(zhuǎn)化為熱氣和冷氣后，分別經(jīng)熱氣流通部和冷氣流通部流出；

上述液體發(fā)生器與氣體轉(zhuǎn)換器的連通位置設(shè)置于冷氣流通部的出氣口處?？芍苯訉⒗錃夂鸵后w分別導(dǎo)入噴射器，也可由冷氣推進(jìn)入噴射器并在該過程中完成混合。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述渦流發(fā)生部包括渦輪旋轉(zhuǎn)器和渦流發(fā)生管；

上述熱氣流通部、渦流發(fā)生管、渦輪旋轉(zhuǎn)器和冷氣流通部依次安裝；

其中，上述氣體流入部與渦流發(fā)生管互呈直角的導(dǎo)通，向內(nèi)輸送的氣體經(jīng)渦輪旋轉(zhuǎn)器后進(jìn)入渦流發(fā)生管內(nèi)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：

上述渦輪旋轉(zhuǎn)器上設(shè)有氣流導(dǎo)向器；

上述氣流導(dǎo)向器安裝于渦流發(fā)生管內(nèi)，其外徑小于渦流發(fā)生管的內(nèi)徑，形成氣流空隙；

上述氣流導(dǎo)向器為螺旋通道的造型。

在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)氣體通過氣體流入部進(jìn)入渦流發(fā)生管后，由于渦流發(fā)生管與氣流導(dǎo)向器之間的縫隙極小，對氣體產(chǎn)生極大的釋放壓力，該氣體之后通過擠壓入螺旋通道后被釋放，在該過程中，由于螺旋通道的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致，釋放出的氣流為漩渦的形狀，且在釋放壓力的作用下，能被快速的推進(jìn)入渦流發(fā)生管內(nèi)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述渦輪旋轉(zhuǎn)器內(nèi)設(shè)有流體通道；

上述流體通道為內(nèi)徑由小至大的漸變結(jié)構(gòu)。

為了加速氣體的流速，所述的渦輪旋轉(zhuǎn)器流體通道內(nèi)壁的加工時表面粗糙度盡可能小，一般不大于0.5μm。

該大端一般設(shè)置于與冷氣的出口端；該小端一般與渦流發(fā)生管對向設(shè)置。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述渦輪旋轉(zhuǎn)器與渦流發(fā)生管之間還導(dǎo)氣機構(gòu)，氣體經(jīng)渦輪旋轉(zhuǎn)器后，通過導(dǎo)氣機構(gòu)進(jìn)入渦流發(fā)生管內(nèi)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述導(dǎo)氣機構(gòu)內(nèi)設(shè)有氣體通道；

上述氣體通道為內(nèi)徑由小至大的漸變結(jié)構(gòu)。

該大端一般設(shè)置于從渦輪旋轉(zhuǎn)器內(nèi)氣體流出的一端；該大端一般與渦流管對向設(shè)置。通過該徑變的方式來實現(xiàn)將漩渦氣流進(jìn)行進(jìn)一步的釋放。

為了控制氣體流速，一般設(shè)計時導(dǎo)氣機構(gòu)內(nèi)的氣體通道內(nèi)壁設(shè)計一定的粗糙度，一般可設(shè)計為1.5～2.0μm，最好設(shè)計為1.6μm。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述氣體發(fā)生器與氣體轉(zhuǎn)換器相導(dǎo)通的氣體通路上還設(shè)有分支氣路；

上述分支氣路將氣體導(dǎo)入液體發(fā)生器內(nèi)，和/或?qū)肱c液體發(fā)生器和氣體轉(zhuǎn)換器相導(dǎo)通的液體通路內(nèi)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述分支氣路分為兩路副分支氣路；

在兩路或其中一路副分支氣路上設(shè)有頻率調(diào)節(jié)機構(gòu)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述氣體發(fā)生器與氣體轉(zhuǎn)換器相導(dǎo)通的氣體通路上還設(shè)有流量控制機構(gòu)；

和/或

上述液體發(fā)生器和氣體轉(zhuǎn)換器相導(dǎo)通的液體通路上還設(shè)有流量控制機構(gòu)；

和/或

上述氣體發(fā)生器通過轉(zhuǎn)接機構(gòu)與氣體轉(zhuǎn)換器連通；

和/或

上述液體發(fā)生器通過轉(zhuǎn)接機構(gòu)與氣體轉(zhuǎn)換器連通。

本發(fā)明的作用和效果：

本發(fā)明提供的一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，通過渦輪制冷方式使系統(tǒng)對工件加工的過程中，能釋放冷氣來冷卻加工件。與潤滑油液混合后可以實現(xiàn)微量潤滑冷卻的效果，延長刀具的使用和加工壽命。替代傳統(tǒng)的切削油液的潤滑冷卻方式，節(jié)能減排、環(huán)境保護效果顯著。

附圖說明

附圖1、本實施例所涉及的冷氣微量潤滑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2、本實施例所涉及的冷氣微量潤滑系統(tǒng)的氣體發(fā)生器的爆炸圖；

附圖3、本實施例所涉及的冷氣微量潤滑系統(tǒng)的氣體發(fā)生器的剖面圖；

附圖4、本實施例所涉及的冷氣微量潤滑系統(tǒng)的渦輪旋轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖5、本實施例所涉及的冷氣微量潤滑系統(tǒng)的渦流發(fā)生管的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖6、本實施例所涉及的冷氣微量潤滑系統(tǒng)的熱口的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖7、本實施例所涉及的冷氣微量潤滑系統(tǒng)的熱芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖8、本實施例所涉及的冷氣微量潤滑系統(tǒng)的氣流原理示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例提供了一種冷氣微量潤滑系統(tǒng)，包括氣體發(fā)生器100、液體發(fā)生器200、氣體轉(zhuǎn)換器300和微量潤滑噴嘴400；

該氣體發(fā)生器100包括氣源110、電磁閥120和氣體導(dǎo)管140；

其中，該氣源110內(nèi)存儲有壓縮空氣，通過壓縮空氣接口130與電磁閥120連通，電磁閥120通過壓縮空氣接口130與氣體導(dǎo)管140連通，該氣體導(dǎo)管140的輸送末端通過快插氣嘴150與氣體轉(zhuǎn)換器300連通，從而向氣體轉(zhuǎn)換器300內(nèi)輸送壓縮空氣。

該液體發(fā)生器200包括儲油器210、精密油泵220和液體導(dǎo)管230；

其中，該儲油器210內(nèi)存儲有微量潤滑油，與精密油泵220連通，通過精密油泵220將其內(nèi)的微量潤滑油泵入液體導(dǎo)管230內(nèi)，該液體導(dǎo)管230的輸送模塊通過快插接口240與氣體轉(zhuǎn)換器300連通，從而向氣體轉(zhuǎn)換器300內(nèi)或微量潤滑噴嘴400后端輸送微量潤滑油；

上述氣體導(dǎo)管140上還設(shè)有分路導(dǎo)管141，該分路導(dǎo)管141在其末端又分兩路進(jìn)入油泵，其中，i路導(dǎo)管1411直接將氣體通入精密油泵220的前端，ii路導(dǎo)管1412經(jīng)頻率調(diào)節(jié)器142后將氣體通路精密油泵220的末端。

該氣體轉(zhuǎn)換器300，具有制冷功能，能通過熱交換的方式將進(jìn)入的壓縮空氣轉(zhuǎn)換為熱氣和冷氣，其后端用于釋放熱氣，其前端釋放冷氣，其中冷氣能與通入的微量潤滑油進(jìn)行混合。

該氣體轉(zhuǎn)換器300的冷風(fēng)出氣端，通過接口410與微量潤滑噴嘴400相連通，微量潤滑油和具有一定壓力的氣體混合霧化后，能通過微量潤滑噴嘴400將其噴射到切削區(qū)起到冷卻潤滑的作用。

如圖2、3、8所示，該氣體轉(zhuǎn)換器300由氣體流入部310、渦流發(fā)生部320、熱氣流通部330和冷氣流通部340組成；氣體轉(zhuǎn)換器300內(nèi)的氣體通過氣體流入部310流入氣體轉(zhuǎn)換器300內(nèi)，經(jīng)渦流發(fā)生部320被轉(zhuǎn)化為熱氣和冷氣后，分別經(jīng)熱氣流通部330和冷氣流通部340流出。其中渦流發(fā)生部320和冷氣流通部340連接處用密封圈351密封，渦流發(fā)生部320和熱氣流通部330連接處用密封密封密封圈354密封。

該氣體流入部310由底座311、磁性固件312和連通件313組成；

其中，底座311的底部設(shè)有凹槽，磁性固件312安裝于該凹槽內(nèi)，通過磁力將整體設(shè)備固定于載體上，連通件313嵌套的設(shè)置于底座內(nèi)；底座311上設(shè)有通孔，快插氣嘴150通過通孔安裝于底座311上，向其內(nèi)注入氣體；該底座311為下部密封，上部為導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)，氣體進(jìn)入底座后，根據(jù)導(dǎo)管的導(dǎo)向向上運動；

該渦流發(fā)生部320由渦輪旋轉(zhuǎn)器321、渦流發(fā)生管322、導(dǎo)氣機構(gòu)323和套管324組成；

其中，渦輪旋轉(zhuǎn)器321、導(dǎo)氣機構(gòu)323和渦流發(fā)生管322依次嵌套安裝，套管324嵌套的安裝于整個管體部分的外部，兩端通過密封圈352和353進(jìn)行密封；

如圖3、4所示，該渦輪旋轉(zhuǎn)器321由氣流導(dǎo)向器3211和管體3212組合而成，其接合位置設(shè)有一圈凸臺3213，該氣流導(dǎo)向器3211與導(dǎo)氣機構(gòu)323相接，該凸臺3213卡設(shè)于渦輪發(fā)生管322內(nèi)，該氣流導(dǎo)向器3211其外徑小于渦流發(fā)生管322的內(nèi)徑，形成氣流空隙，該氣流導(dǎo)向器3211為由若干螺旋片3211a組成的的螺旋造型，各螺旋片3211a之間設(shè)有氣流通道3211b，用于通過螺旋片的曲徑導(dǎo)入氣流從而形成旋渦狀氣流，整個渦輪旋轉(zhuǎn)器321為筒狀結(jié)構(gòu)，該氣流導(dǎo)向器3211的中心設(shè)有冷氣流入口3211c，通過冷熱交換后的冷氣通過該入口3211c進(jìn)入管體3212內(nèi)，如圖3所示，該管體3212的內(nèi)徑為從窄a端到寬a’端的徑向變化；

為了加速氣體的流速，渦輪旋轉(zhuǎn)器流體通道內(nèi)壁的加工時表面粗糙設(shè)計為0.4μm。

如圖3、5所示，該渦流發(fā)生管322由入口端3221、發(fā)生管本體3222和熱氣流入端3223組成；該入口端3221上設(shè)有氣孔322l，底座311通過連通件313安裝于入口端3221上，該渦流發(fā)生管322為筒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑322g1部大于322g2部大于322g3部，322g3部小于322g4部，該322g4部與熱氣流通部330部相接；

如圖2所示，渦輪旋轉(zhuǎn)器321通過導(dǎo)氣機構(gòu)323安裝于渦輪發(fā)生管322內(nèi)，該導(dǎo)氣機構(gòu)323為筒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑為從窄b端到寬b’端的徑向變化；

為了控制氣體流速，設(shè)計時導(dǎo)氣機構(gòu)內(nèi)的氣體通道內(nèi)壁設(shè)計粗糙度為1.6μm。

如圖2所示，該熱氣流通部330由依次安裝的熱口331、熱芯332和套件333組成，其間設(shè)有墊片等密封結(jié)構(gòu)，用于實現(xiàn)密封；

如圖5、6所示，熱芯332上設(shè)有若干熱氣流出孔i3321和熱氣流出孔ii3321，當(dāng)熱氣通過322g4部后流入熱芯332內(nèi)，受擠壓后，通過其上的熱氣流出孔i3321和熱氣流出孔ii3321噴出；

如圖3、6、7所示，熱口331其內(nèi)徑大于熱芯332的外徑，熱芯332嵌套于熱口331外，其上設(shè)有熱氣口3311，從熱氣流出孔i3321和熱氣流出孔ii3321內(nèi)噴出的熱氣通過熱氣口3311噴出如圖3所示的熱氣出口325處，通過熱氣出口325將氣熱排往系統(tǒng)外，套件333設(shè)置于系統(tǒng)末端，用于封閉末端；

如圖3、4所示，快插氣嘴240的末端設(shè)置于管體3212與冷氣流通部340之間，輸送微量潤滑油。

本實施例的運行方式如如圖8所示，當(dāng)設(shè)備啟動后，壓縮空氣g從快插氣嘴流入，經(jīng)底座被導(dǎo)入氣流導(dǎo)向器的間隙處，通過氣流導(dǎo)向器上的旋轉(zhuǎn)片被壓縮為渦流裝的氣體h-g，被送入渦流發(fā)生管體內(nèi)，渦流氣體被不斷向前推進(jìn)至熱口處，氣流受阻的同時，氣體進(jìn)行冷熱交換，形成熱氣h-g和冷氣c-g，其中，熱氣h-g通過熱芯-熱口被送出系統(tǒng)外，冷氣經(jīng)發(fā)生器管體從冷氣出口處流出，與微量潤滑油混合后進(jìn)入冷氣流通部形成液體與氣體的混合物l+c-g，再經(jīng)噴嘴噴射出。