專利名稱：一種對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴嘴，特別是涉及一種適用于對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴。
背景技術(shù)：
磨削加工過(guò)程中，常常采用噴霧冷卻方法對(duì)磨削區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，以減少磨削熱的產(chǎn)生，并將產(chǎn)生的熱量及時(shí)帶走。其中，噴嘴的結(jié)構(gòu)對(duì)氣體與磨削液的混合方式、霧化效果、霧滴直徑及其分布均勻度、噴霧射流速度等會(huì)產(chǎn)生很大的影響，從而在很大程度上決定了磨削區(qū)的潤(rùn)滑、冷卻效果，因此，對(duì)噴嘴進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，其關(guān)鍵技術(shù)問題是要使霧化時(shí)磨削液與高壓氣體的接觸處于最佳狀態(tài)，以確保其具有良好的霧化效果和較高的噴霧射流速度。目前，噴嘴的結(jié)構(gòu)通?？煞譃閮?nèi)混式、外混式和Y型。其中，內(nèi)混式噴嘴是指氣體和磨削液在噴嘴的霧化室內(nèi)混合，再?gòu)膰娍谔幣蛎泧姵觯摻Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是噴霧射流速度低， 同時(shí)，磨削液是沿著其輸送管的軸向進(jìn)入霧化室，處于高壓氣體的“背風(fēng)處”，故其霧化效果較差。外混式噴嘴是指氣體和磨削液在噴嘴的噴口處外部混合，該結(jié)構(gòu)雖然具有一定的噴霧射流速度，但是因氣體與磨削液接觸時(shí)間很短，其霧化效果很不理想。Y型噴嘴為內(nèi)部混合與外部混合相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，此類噴嘴結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且只適宜于高粘度溶液和膏糊狀介質(zhì)的霧化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠使霧化時(shí)磨削液與高壓氣體的接觸處于最佳狀態(tài)，磨削液能霧化成直徑達(dá)到微米級(jí)且分布均勻的霧滴，以增大磨削區(qū)霧滴與工件及砂輪的接觸面積，及時(shí)帶走磨削熱的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的側(cè)混式噴嘴。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，包括有氣管和磨削液管，所述的氣管設(shè)有主噴口，所述的磨削液管的端面封閉，臨近所述的磨削液管的端面沿周向均勻設(shè)有徑向出液孔。所述的磨削液管臨近所述的磨削液管的端面一端設(shè)有管肩，所述的管肩后面具有第二圓柱面，所述的管肩與所述的徑向出液孔之間設(shè)有第一圓柱面。所述的磨削液管上加工有圓錐面，所述的圓錐面的小端與所述的徑向出液孔對(duì)接，所述的圓錐面的大端遠(yuǎn)離所述的磨削液管的封閉端面。所述的圓錐面的錐度為1/50 1/100。所述的徑向出液孔為4 6個(gè)。所述的氣管的出口內(nèi)前端加工有曲率半徑為30 40mm圓弧面。所述的氣管設(shè)有輔助噴口，所述的輔助噴口與所述的主噴口的軸線夾角為30° 60°。采用上述技術(shù)方案的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，將磨削液管的一端用封端板封閉，在其靠近封端板處徑向開有徑向出液孔，從另一端注入的磨削液經(jīng)徑向出液孔進(jìn)入氣管，與氣管內(nèi)的高壓氣體在磨削液管的外側(cè)混合，顯然徑向出液孔噴出的液滴處于迎風(fēng)面；同時(shí)，在徑向出液孔的前端磨削液管外表面加工一圓錐面，高壓氣體沿著圓錐面向前流動(dòng)，將徑向出液孔噴出的磨削液吹向徑向出液孔后端的圓柱面，粘附在徑向出液孔后端圓柱面上的磨削液在氣流作用下沿著管肩向外流動(dòng)，磨削液在圓柱面和管肩處會(huì)膜化，這樣，磨削液與高壓氣體的接觸面積大為增加，混合得更加充分；而且，磨削液與氣管內(nèi)高壓氣體有較長(zhǎng)的接觸時(shí)間，因此，磨削液滴可以散裂成直徑達(dá)到微米級(jí)且分布均勻的霧滴，霧滴在高壓氣體的作用下沿著氣管經(jīng)噴口注入磨削區(qū)，對(duì)磨削區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。封端板，可以與磨削液管分別加工后再焊接在一起，也可以整體加工。所述的徑向出液孔直徑為1 1. 5mm，數(shù)量為均布4 6個(gè)。所述的圓錐面，小端與徑向出液孔對(duì)接，大端遠(yuǎn)離磨削液管封閉端面，錐度為 1/50 1/100。所述的徑向出液孔的后端的第一圓柱面，直徑與圓錐面小端直徑相同，長(zhǎng)度為 0. 4 Imm0所述的第二圓柱面的外徑與磨削液管的外徑相同。將氣管的出口處加工成圓弧面，出口處直徑逐步變小，能夠確保有較高的噴霧射流速度，同時(shí)有兩個(gè)噴口，即輔助噴口和主噴口。所述的圓弧面，曲率半徑為30 40mm。所述的兩個(gè)噴口，其兩軸線夾角為30° 60°。采用上述技術(shù)方案的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其技術(shù)效果在于①將磨削液管的一端用封端板封閉，從另一端注入的磨削液流經(jīng)磨削液通道(相當(dāng)于總管)，再?gòu)钠渲芟蚓鶆蚍植嫉亩鄠€(gè)徑向出液孔(相當(dāng)于支管)進(jìn)入氣管，與氣管內(nèi)的高壓氣體在磨削液管的外側(cè)混合，顯然，徑向出液孔噴出的液滴處于迎風(fēng)面，同時(shí)，單個(gè)徑向出液孔磨削液的流量遠(yuǎn)小于磨削液通道的流量，這使得磨削液與高壓氣體混合得更加充分。②在徑向出液孔的前端磨削液管外表面加工一圓錐面，高壓氣體順著圓錐面將徑向出液孔流出的磨削液吹向徑向出液孔后端的圓柱面，粘附在徑向出液孔后端圓柱面上的磨削液在氣流作用下沿著管肩向外流動(dòng)，磨削液在圓柱面和管肩處會(huì)膜化，這樣，磨削液與高壓氣體的接觸面積大為增加，混合得更加充分，霧滴直徑將更小，且分布更加均勻。③氣管的出口處加工成圓弧面，霧滴與高壓氣體接觸時(shí)間延長(zhǎng)，進(jìn)一步將霧滴散裂得更細(xì)小，均勻分布程度也大增。④氣管的出口處加工成圓弧面，其直徑逐步變小，能夠確保出口有較高的噴霧射流速度。⑤噴嘴加工有兩個(gè)噴口，即輔助噴口和主噴口，其中主噴口主要是將霧滴噴射到磨削區(qū)；在主噴口的前端開有輔助噴口，輔助噴口噴出與砂輪徑向呈一定角度的霧滴，目的是迫使砂輪表面的圓周環(huán)流、徑向流等氣流轉(zhuǎn)變方向，從而擾亂了環(huán)繞砂輪表面的氣流，以確保主噴口噴出的霧滴能順利注入磨削區(qū)。綜上所述，本發(fā)明是將磨削液與高壓氣體充分混合，能夠使霧化時(shí)磨削液與高壓氣體的接觸處于最佳狀態(tài)，在高壓氣體的作用下將磨削液散裂成直徑達(dá)到微米級(jí)且分布均勻的霧滴，再以較高的射流速度經(jīng)噴口噴入磨削區(qū)，以增大磨削區(qū)霧滴與工件及砂輪的接觸面積，確保霧滴有較高的噴霧射流速度，能突破砂輪表面氣障層，有效地注入磨削區(qū)及時(shí)帶走磨削熱，對(duì)磨削區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻的噴嘴。本發(fā)明具有氣、液接觸時(shí)間長(zhǎng)，霧化效果好， 霧滴直徑小且分布均勻，射流速度高，制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適用于磨削加工噴霧冷卻系統(tǒng)。


圖1是側(cè)混式噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是側(cè)混式噴嘴結(jié)構(gòu)改進(jìn)示意圖。圖3是磨削液管結(jié)構(gòu)改進(jìn)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參見圖1，在管徑較大的氣管1內(nèi)安裝管徑較小的磨削液管2，兩管道的軸線重合， 高壓氣體在外部供氣系統(tǒng)的作用下進(jìn)入氣管1，兩管之間的間隙即為高壓氣體通道4。磨削液在外部供液裝置的作用下進(jìn)入磨削液管2，磨削液管2的內(nèi)孔即為磨削液通道3。將磨削液管2 —端用封端板10封閉，在靠近封端板10處徑向均勻開4 6個(gè)直徑為1 1. 5mm 的徑向出液孔6，從磨削液管2另一端注入的磨削液經(jīng)過(guò)磨削液通道3(相當(dāng)于總管)后，經(jīng)徑向均勻分布的4 6個(gè)徑向出液孔6 (相當(dāng)于支管)進(jìn)入氣管1，顯然單個(gè)徑向出液孔6 磨削液的流量遠(yuǎn)小于磨削液通道3的流量；外部供氣系統(tǒng)提供的高壓氣體在氣體通道4內(nèi)流動(dòng)，高壓氣體沿著磨削液管2外側(cè)向前流動(dòng)，與徑向出液孔6噴出的磨削液在磨削液管2 的外側(cè)混合，顯然，徑向出液孔6噴出的液滴處于迎風(fēng)面；由于徑向出液孔6噴出的磨削液與高壓氣體之間存在較大的相對(duì)速度，高速運(yùn)動(dòng)的氣體在磨削液面將產(chǎn)生很大的摩擦力， 會(huì)使磨削液散列成為霧滴；至此，磨削液霧化過(guò)程的第一階段已經(jīng)完成，即磨削液被撕裂成碎片及較小的霧滴。霧滴在高壓氣體的作用下沿著氣管1的內(nèi)壁繼續(xù)朝著噴口處流動(dòng)，在氣管的出口處加工成圓弧面11，其直徑逐步變小，圓弧面的曲率半徑為30 40mm，能夠確保出口有較高的噴霧射流速度，同時(shí)，圓弧面11的距離比較長(zhǎng)，使得霧滴與高壓氣體接觸時(shí)間延長(zhǎng)，因此，磨削液滴可以散裂成直徑達(dá)到微米級(jí)且分布均勻的霧滴。霧滴在高壓氣體的作用下沿著氣管經(jīng)噴口注入磨削區(qū)，對(duì)磨削區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，噴嘴有兩個(gè)噴口，即輔助噴12和主噴13，兩個(gè)噴口軸線夾角為30° 60°，其中主噴13主要是將霧滴噴射到磨削區(qū)；在主噴口 13的前端加工有輔助噴12，輔助噴12噴出與砂輪徑向呈一定角度的霧滴，目的是迫使砂輪表面的圓周環(huán)流、徑向流等氣流轉(zhuǎn)變方向，從而擾亂了環(huán)繞砂輪表面的氣流， 以確保主噴13噴出的霧滴能順利注入磨削區(qū)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，如圖2和圖3所示，在管徑較大的氣管1內(nèi)安裝管徑較小的磨削液管2，兩管道的軸線重合，高壓氣體在外部供氣系統(tǒng)的作用下進(jìn)入氣管1，兩管之間的間隙即為高壓氣體通道4。磨削液在外部供液裝置的作用下進(jìn)入磨削液管2，磨削液管 2的內(nèi)孔即為磨削液通道3。將磨削液管2 —端用封端板10封閉，在靠近封端板10處徑向均勻開4 6個(gè)直徑為1 1. 5mm的徑向出液孔6，從磨削液管2另一端注入的磨削液經(jīng)過(guò)磨削液通道3(相當(dāng)于總管)后，經(jīng)徑向均勻分布的4 6個(gè)徑向出液孔6(相當(dāng)于支管) 進(jìn)入氣管1，顯然單個(gè)徑向出液孔6磨削液的流量遠(yuǎn)小于磨削液通道3的流量；外部供氣系統(tǒng)提供的高壓氣體在氣體通道4內(nèi)流動(dòng)。在徑向出液孔6的前端磨削液管2外表面加工有圓錐面5，圓錐面5的小端與徑向出液孔6對(duì)接，大端遠(yuǎn)離磨削液管2的封閉端面，錐度為 1/50 1/100，磨削液管2臨近磨削液管2的封閉端面一端設(shè)有管肩8，管肩8具有第二圓柱面9，第二圓柱面9的外徑與磨削液管2的外徑相同，管肩8與徑向出液孔6之間設(shè)有第一圓柱面7，第一圓柱面7的直徑與圓錐面5小端直徑相同，第一圓柱面7的長(zhǎng)度為0. 4 1mm。高壓氣體沿著圓錐面5向前流動(dòng)，與徑向出液孔6噴出的磨削液在磨削液管2的外側(cè)混合，顯然，徑向出液孔6噴出的液滴處于迎風(fēng)面；由于徑向出液孔6噴出的磨削液與高壓氣體之間存在較大的相對(duì)速度，高速運(yùn)動(dòng)的氣體在磨削液面將產(chǎn)生很大的摩擦力，會(huì)使磨削液散列成為霧滴；高壓氣體將進(jìn)一步將霧滴吹向徑向出液孔6的后端的第一圓柱面7，粘附在徑向出液孔6的后端的第一圓柱面7上的磨削液在氣流作用下沿著管肩8向外流動(dòng)， 在第二圓柱面9處與高壓氣體充分混合，顯然，磨削液在第一圓柱面7和管肩8處會(huì)膜化， 這使得高壓氣體與磨削液的接觸面積大為增加；至此，磨削液霧化過(guò)程的第一階段已經(jīng)完成，即磨削液被撕裂成碎片及較小的霧滴。霧滴在高壓氣體的作用下沿著氣管1的內(nèi)壁繼續(xù)朝著噴口處流動(dòng)，在氣管的出口處加工成圓弧面11，其直徑逐步變小，圓弧面的曲率半徑為30 40mm，能夠確保出口有較高的噴霧射流速度，同時(shí)，圓弧面11的距離比較長(zhǎng)，使得霧滴與高壓氣體接觸時(shí)間延長(zhǎng)，因此，磨削液滴可以散裂成直徑達(dá)到微米級(jí)且分布均勻的霧滴。霧滴在高壓氣體的作用下沿著氣管經(jīng)噴口注入磨削區(qū)，對(duì)磨削區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，噴嘴有兩個(gè)噴口，即輔助噴口 12和主噴口 13，兩個(gè)噴口軸線夾角為30° 60°，其中主噴口 13 主要是將霧滴噴射到磨削區(qū)；在主噴口的前端加工有輔助噴口 12，輔助噴口 12噴出與砂輪徑向呈一定角度的霧滴，目的是迫使砂輪表面的圓周環(huán)流、徑向流等氣流轉(zhuǎn)變方向，從而擾亂了環(huán)繞砂輪表面的氣流，以確保主噴口 13噴出的霧滴能順利注入磨削區(qū)。影響磨削液的霧化效果和噴霧射流速度的因素除了噴嘴結(jié)構(gòu)以外，還包括磨削液的性質(zhì)和氣流的性質(zhì)，如磨削液的表面張力、密度、粘度、壓力、流量等，氣體的壓力、密度、 流量等。筆者采用本發(fā)明的側(cè)混式噴嘴進(jìn)行了實(shí)施案例的霧化實(shí)驗(yàn)，采用三維粒子動(dòng)態(tài)分析儀和體視粒子圖像測(cè)速儀測(cè)量了噴霧射流速度和霧滴平均粒徑這兩個(gè)重要參數(shù)，并在相同的霧化條件下與傳統(tǒng)的內(nèi)混式和外混式噴嘴進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)側(cè)混式噴嘴的霧化效果、 噴霧射流速度都有了較大的提高。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，包括有氣管(1)和磨削液管O)，所述的氣管(1)設(shè)有主噴口(13)，其特征是所述的磨削液管O)的端面封閉，臨近所述的磨削液管 (2)的端面沿周向均勻設(shè)有多個(gè)徑向出液孔(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，其特征是所述的磨削液管(2)臨近所述的磨削液管( 的封閉端面一端設(shè)有管肩(8)，所述的管肩(8)具有第二圓柱面(9)，所述的管肩(8)與所述的徑向出液孔(6)之間設(shè)有第一圓柱面(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，其特征是所述的磨削液管(2)上加工有圓錐面(5)，所述的圓錐面(5)的小端與所述的徑向出液孔(6)對(duì)接， 所述的圓錐面(5)的大端遠(yuǎn)離所述的磨削液管O)的封閉端面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，其特征是所述的圓錐面 (5)的錐度為1/50 1/100。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，其特征是所述的徑向出液孔(6)的后端的第一圓柱面(7)的直徑與所述的圓錐面(5)的小端直徑相同，所述的第一圓柱面(7)的長(zhǎng)度為0. 4 1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，其特征是所述的徑向出液孔(6)為4 6個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，其特征是所述的徑向出液孔(6)的直徑為1 1. 5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，其特征是所述的第二圓柱面(9)的外徑與所述的磨削液管(2)的外徑相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，其特征是所述的氣管(1) 的出口內(nèi)前端加工有曲率半徑為30 40mm圓弧面(11)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，其特征是所述的氣管(1)設(shè)有輔助噴口(12)，所述的輔助噴口(12)與所述的主噴口(13)的軸線夾角為 30° 60° 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)磨削加工進(jìn)行噴霧冷卻的噴嘴，磨削液管(2)的端面封閉，臨近磨削液管(2)的端面沿周向均勻設(shè)有多個(gè)徑向出液孔(6)。外部注入的磨削液與氣管內(nèi)的高壓氣體在磨削液管的外側(cè)混合，徑向出液孔噴出的液滴處于迎風(fēng)面，且單個(gè)徑向出液孔內(nèi)磨削液的流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于磨削液管的流量，這使得磨削液滴會(huì)散裂成直徑達(dá)到微米級(jí)且分布均勻的霧滴，細(xì)小的霧滴在高壓氣體作用下在氣管圓弧面段進(jìn)一步的細(xì)化，然后沿經(jīng)噴口并保持較高的噴霧射流速度噴入磨削區(qū)，對(duì)磨削區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。本發(fā)明具有氣、液接觸時(shí)間長(zhǎng)，霧化效果好，霧滴直徑小且分布均勻，射流速度高，制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適用于磨削加工噴霧冷卻系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B24B55/02GK102274807SQ201110223819
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者周志雄, 張健, 張志勇, 毛聰, 湯小君, 胡宏偉, 邵毅敏, 鄒洪富 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)