一種低溫冷風射流機的製作方法

2023-05-27 19:18:11 1

本實用新型涉及低溫冷風射流機。

背景技術：

低溫冷風冷卻切削技術是一種應用於機械加工中的新冷卻潤滑技術，其原理是，通過冷風射流機將壓縮空氣的溫度降低並混入微量潤滑劑，以此對切削點實施冷卻、潤滑和排屑的目的，實現了綠色、環保、高效的清潔加工，取代了傳統的油性或水溶性切削液。通過低溫冷風冷卻切削技術的原理可知，其技術的實現和效果優劣，主要取決於冷風射流機的結構設計。

目前，常見的冷風射流機主要由空氣製備系統、空氣製冷系統和PLC控制系統組成。由於此種冷風射流機通過單一的空氣製冷系統進行冷風製備，所製冷風的溫度範圍較為有限，通常在0～-25℃之間、不會低於-30℃。因而，此種冷風射流機的使用範圍有限，無法適用於高速和高精度的數控工具機使用。

中國專利文獻公開了名稱為「低溫冷風雙級製冷系統及其冷風射流機」 （公開號為：CN 102003823，公開日：2011年4月6日）的發明專利文獻，該專利文獻披露了一種將一級製冷系統和二級製冷系統聯機運行的冷風射流機技術。雖然該技術以一級製冷系統和二級製冷系統聯機運行的方式實現了最低可達-60℃的冷風製備，但其對0～-60℃範圍內的冷風製備只能通過單一的二級製冷系統實現，聯機的一級製冷系統僅用於對二級製冷系統的製冷劑進行再次冷凝。由此可見，該冷風雙級製冷技術存在以下主要技術問題：1.成型結構複雜，製造成本高；2.兩套聯機的製冷系統不管制備哪種溫度的冷風，均需同時運行，運行成本亦高；3.所製備冷風的溫度波動範圍大，導致冷風的調節可靠性和穩定性差。

技術實現要素：

本實用新型的技術目的在於：針對上述現有技術的不足，提供一種能夠實現不同溫度範圍靈活調整、調整穩定性和可靠性高、使用範圍廣、使用方便、經濟性好的低溫冷風射流機。

本實用新型實現其技術目的所採用的技術方案是：一種低溫冷風射流機，包括一級製冷系統、二級製冷系統和冷風排放總管，所述一級製冷系統的一級冷風排出管引出兩路，一級冷風排出管的一路通過一級冷風排放控制閥與冷風排放總管連接、另一路通過一/二級製冷系統協調控制閥與二級製冷系統的一級冷風引入管連接，所述二級製冷系統的二級冷風輸送管與一級冷風排放控制閥下遊的冷風排放總管連接。

作為優選方案，所述一級製冷系統主要由按製冷劑循環流程依次連通的一級製冷壓縮機、一級冷凝器、一級電子節流膨脹閥和一級蒸發器組成；

所述二級製冷系統主要由按製冷劑循環流程依次連通的二級製冷壓縮機、深冷凝結器、二級電子節流膨脹閥和二級蒸發器組成；

所述一級製冷系統的一級冷凝器和一級蒸發器之間的製冷劑管線上，通過第二截止閥引出有與二級製冷系統的深冷凝結器連通的再次冷凝輸出旁路，所述一級蒸發器和一級製冷壓縮機之間的製冷劑管線上通過混合器連接有與二級製冷系統的深冷凝結器連通的再次冷凝回收旁路。進一步的，所述第二截止閥與一級蒸發器之間的製冷劑管線上設有第一截止閥。

所述一級製冷系統的一級冷風排出管上設有溫度變送器，所述溫度變送器用於向射流機的PLC控制系統輸送所採集的溫度信號。

所述冷風排放總管上設有溫度變送器，所述溫度變送器用於向射流機的PLC控制系統輸送所採集的溫度信號。

所述冷風射流機還包括有空氣製備系統，所述空氣製備系統主要由按空氣輸送流程依次連接的進口流量計、過濾器、乾燥機和出口流量計組成，所述空氣製備系統的進風口通過壓縮空氣輸送管與壓縮空氣機連接、出風口通過淨化空氣輸送管與一級製冷系統連接。

本實用新型的有益技術效果是：

1. 本實用新型將兩套能夠製備不同冷風溫度的空氣製冷系統進行既能單機運行、又能聯機運行的結構布局，從而在使用過程中能夠實現不同溫度範圍（通常一級製冷系統用於製備0～-25℃溫度的冷風，二級製冷系統用於製備-25℃～-60℃溫度的冷風）的靈活調整製備，每一溫度範圍的波動範圍較小，其調整的穩定性和可靠性高，使用範圍廣；相較公開號為CN 102003823的技術而言，在實現冷風可製備範圍較大的基礎上，使其結構簡單化，製造成本低，在服役時可以根據不同的切削使用要求而進行靈活的空氣製冷運行，運行成本低，使用靈活、方便、可靠，從而其整體經濟性好，實用性強；

2. 本實用新型的一級製冷系統的製冷劑二級製冷系統的製冷劑，能夠通過二級製冷系統內的深冷凝結器進行彼此熱交換的再次冷凝，從而使製冷劑的製冷效果得以高效且優異的實現，使製冷劑的剩餘能源得到有效地、高效利用，進一步增強了其經濟性。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種原理結構示意圖。

圖中代號含義：1—空氣製備系統；11—過濾器；12—乾燥機；13—進口流量計；14—出口流量計；2—一級製冷系統；21—一級蒸發器；22—一級製冷壓縮機；23—一級冷凝器；24—一級電子節流膨脹閥；25—混合器；26—第一截止閥；27—第二截止閥；28—溫度變送器；29—一級冷風排放控制閥；210—一級冷風排出管；211—再次冷凝輸出旁路；212—再次冷凝回收旁路；3—二級製冷系統；31—二級蒸發器；32—二級製冷壓縮機；33—深冷凝結器；34—二級電子節流膨脹閥；35—一級冷風引入管；36—二級冷風輸送管；4—壓縮空氣輸送管；5—淨化空氣輸送管；6—冷風排放總管；61—溫度變送器；7—一/二級製冷系統協調控制閥。

具體實施方式

本實用新型為低溫冷風切削技術用的低溫冷風射流機，現對照附圖對本實用新型的技術方案內容作進一步的詳細說明。

參見圖1所示，本實用新型包括PLC控制系統和按冷風製備流程連接的壓縮空氣輸送管4、空氣製備系統1、淨化空氣輸送管5、一級製冷系統2、二級製冷系統3、冷風排放總管6。

其中，壓縮空氣輸送管4的一端與壓縮空氣機連接，另一端與空氣製備系統1的進風口相連接。

空氣製備系統1主要由按空氣輸送流程依次連接的進口流量計13、過濾器11、乾燥機12和出口流量計14組成。空氣製備系統1的進風口與壓縮空氣輸送管4連接，空氣製備系統1的進口流量計13布置於壓縮空氣輸送管4上（或者，直接布置於空氣製備系統1的進風口上）；空氣製備系統1的出風口與淨化空氣輸送管5連接，空氣製備系統1的出口流量計14布置於淨化空氣輸送管5上（或者，直接布置於空氣製備系統1的出風口上）。

淨化空氣輸送管5的一端與空氣製備系統1連接，另一端與一級製冷系統2的進風口（即一級蒸發器21上的進風口）相連接。

一級製冷系統2主要由按製冷劑循環流程依次連通的一級製冷壓縮機22、一級冷凝器23和一級蒸發器21組成。一級冷凝器23和一級蒸發器21之間的製冷劑管線上依次設有一級電子節流膨脹閥24和第一截止閥26，一級電子節流膨脹閥24和第一截止閥26之間的製冷劑管線上，通過第二截止閥27再次冷凝輸出旁路211，該再次冷凝輸出旁路211與二級製冷系統3的製冷劑進口相連接。一級蒸發器21和一級製冷壓縮機22之間的製冷劑管線上設有混合器25，通過混合器25連接有再次冷凝回收旁路212，該再次冷凝回收旁路212與二級製冷系統3的製冷劑出口相連接。前述一級蒸發器21的進風口與淨化空氣輸送管5相連接，一級蒸發器21的出風口連接有一級冷風排出管210，在一級冷風排出管210上設有監測其內部所輸送冷風溫度的溫度變送器28；溫度變送器28下遊的一級冷風排出管210引出有兩路，其中一路通過一級冷風排放控制閥29（具體為電磁磁止閥）與冷風排放總管6連接，另一路通過一/二級製冷系統協調控制閥7（具體為電磁磁止閥）與二級製冷系統3進風口上的一級冷風引入管35相連接。一般的，一級製冷系統2內的製冷劑採用R410A冷媒（當然，僅為優選，不排除其它冷媒的使用），採用此冷媒的一級製冷系統2的冷風輸出溫度範圍為0～-25℃。

二級製冷系統3主要由按製冷劑循環流程依次連通的二級製冷壓縮機32、深冷凝結器33和二級蒸發器31組成。深冷凝結器33與二級製冷壓縮機32之間的製冷劑管線上設有二級電子節流膨脹閥34。深冷凝結器33具有兩套凝結迴路-即凝結主迴路和凝結旁迴路；凝結主迴路的製冷劑進口通過製冷劑管線與二級製冷壓縮機32相通、製冷劑出口通過製冷劑管線與二級蒸發器31相通；凝結旁迴路的製冷劑進口與一級製冷系統2的再次冷凝輸出旁路211相連接，凝結旁迴路的製冷劑出口與一級製冷系統2的再次冷凝回收旁路212相連接。前述二級蒸發器31的進風口連接有一級冷風引入管35，通過該一級冷風引入管35與一級製冷系統2的冷風製備、輸送管路相連接，二級蒸發器31的出風口連接有二級冷風輸送管36，通過二級冷風輸送管36與一級冷風排放控制閥29下遊的冷風排放總管6相連接。二級製冷系統3是對一級製冷系統2所製備冷風的再次製冷，一般的，二級製冷系統3內的製冷劑採用R23冷媒（當然，僅為優選，不排除其它冷媒的使用），採用此冷媒的二級製冷系統3的冷風輸出溫度範圍為-25℃～-60℃（即對一級製冷系統2所輸出的溫度為0～-25℃範圍內冷風進行的再次製冷）。

冷風排放總管6用於向切削設備輸送冷風。在二級冷風輸送管36下遊的冷風排放總管6上一般至少設有溫度變送器61和微量油霧噴嘴，溫度變送器61用於監測冷風排放總管6內部所輸送的冷風溫度。

PLC控制系統用於控制並協調本實用新型的空氣壓縮機、空氣製備系統1、一級製冷系統2、二級製冷系統3和微量油霧噴射系統等設備的依序、正常運行，其控制動作根據外部指令進行相應信號數據的採集，這些信號數據包括但不限於進口流量計13、出口流量計14、溫度變送器28、溫度變送器61等的信號，根據所採集的數據進行動作協調、控制，這些具體控制動作包括但不限於對一級電子節流膨脹閥24、第一截止閥26、第二截止閥27、一級冷風排放控制閥29、二級電子節流膨脹閥34、一/二級製冷系統協調控制閥7等的動作控制。

具體的，本實用新型的工作原理過程簡述如下：

空氣壓縮機製備的壓縮空氣經空氣製備系統1的過濾器11和乾燥機12處理後，有效去除了壓縮空氣中所含的油霧、粉塵等雜質，並將壓縮空氣的露點降至-60℃以下；

若切削作業需要的冷風為溫度較高（通常溫度範圍為0～-25℃）的冷風，則PLC控制系統自動將一級製冷系統2和二級製冷系統3之間的一/二級製冷系統協調控制閥7關閉，將一級冷風排放控制閥29打開，此時的二級製冷系統3關閉、僅為一級製冷系統2啟動運行，壓縮空氣在一級製冷系統2內與製冷劑進行熱交換，得到最低至-25℃的冷風輸出，該冷風經一級冷風排放控制閥29和冷風排放總管6直接排出；

若切削作業需要的冷風為溫度較低（通常溫度範圍為-25～-60℃）的冷風，則PLC控制系統自動將一級冷風排放控制閥29關閉，將一/二級製冷系統協調控制閥7打開，此時的一級製冷系統2和二級製冷系統3聯機運行，經一級製冷系統2製備的較高溫度的冷風經二級製冷系統3進行再次冷卻後，得到最低至-60℃的冷風輸出；

一級製冷系統2和二級製冷系統3的製冷劑之間的熱交換，通過對第二截止閥27的動作實現，以提高製冷效率和能源再利用的經濟性。

以上具體技術方案僅用以說明本實用新型，而非對其限制；儘管參照上述具體技術方案對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：本實用新型依然可以對上述具體技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換，而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型的精神和範圍。