Устройство для охлаждения зоны резания

 

Использование: обработка влажного воздуха с помощью вихревого энергоносителя, в частности охлаждение зоны резания металлорежущего станка. Сущность изобретения: устройство содержит соединенный с сопловым вводом 1 вихревой трубы 2 источник 3 сжатого воздуха, патрубок 4 вывода холодного потока из диэлектрического материала, ионизатор в виде кожуха, размещенного вокруг патрубка вывода холодного потока с пазом, выполненного по касательной к вихревой трубе в направлении соплового ввода 1, два электрода - положительный 7, соединенный с кожухом, и отрицательный игольчатый 8, расположенный по оси патрубка вывода холодного потока и направленный острием к его выходу 9, диафрагму, установленную с возможностью поворота вокруг оси, на одном из торцов корпуса которой выполнена спиральная канавка, образующая с пазом тангенциально-спиральный сопловой ввод, при этом началом тангенциально-спирального соплового ввода является срез, выполненный на цилиндрической поверхности корпуса диафрагмы. 4 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к установкам для обработки влажного воздуха с помощью вихревого энергоносителя, и может быть использовано для охлаждения зоны резания металлорежущего станка.

Известно устройство для обработки влажного воздуха [1], содержащее источник сжатого воздуха, соединенный с сопловым вводом вихревой трубы, патрубок вывода холодного потока, который подключен к ионизатору, выполненному в виде защитного кожуха с положительным и отрицательным электродами внутри. Защитный кожух размещен вокруг патрубка вывода холодного потока и соединен с положительным электродом, а отрицательный электрод выполнен игольчатым и расположен по оси патрубка холодного потока с размещением острия иглы в направлении движения потока, причем патрубок вывода холодного потока вихревой трубы выполнен из диэлектрического материала.

Недостатком известного устройства является ограничение, наложенное на степень расширения воздуха в вихревой трубе 1,7 ˙10^-3Р < n < 3 ˙10^-3Р, где n - степень расширения воздуха в вихревой трубе, Р - парциальное давление паров воды на входе в вихревую трубу, что резко снижает эффективность работы устройства при изменении влажности подаваемого в вихревую трубу сжатого воздуха.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения.

На фиг. 1 изображено устройство в общем виде, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3 - диафрагма, вид сбоку, на фиг. 4 - то же, вид спереди.

Устройство содержит соединенный с сопловым вводом 1 вихревой трубы 2 источник 3 сжатого воздуха, патрубок 4 вывода холодного потока из диэлектрического материала, ионизатор в виде кожуха 5, размещенного вокруг патрубка вывода холодного потока, с пазом 6, выполненного по касательной к вихревой трубе в направлении соплового ввода 1, два электрода - положительный 7, соединенный с кожухом, и отрицательный игольчатый 8, расположенный по оси патрубка вывода холодного потока 4 и направленный острием к его выходу 9, диафрагму 10, установленную с возможностью поворота вокруг оси, на одном из торцов корпуса которой выполнена спиральная канавка 11, образующая с пазом 6 тангенциально-спиральный сопловой ввод, началом которого является срез 12, выполненный на цилиндрической поверхности корпуса диафрагмы.

Устройство работает следующим образом.

От источника 3 сжатого воздуха влажный воздух через патрубок подвода подается на тангенциально-спиральный сопловой ввод 1. Нагретый в вихревой трубе 2 воздух выходит через систему отверстий дросселя 13 в атмосферу, а охлаждаемый воздух с образовавшимся в нем туманом выходит через патрубок 4 вывода холодного потока, обтекая отрицательный игольчатый электрод 8, и через выходное сопло 9 направляется в зону резания металлорежущих станков.

Вокруг острия отрицательного электрода 8 под действием высокого напряжения возникает короткий разряд. В электрическом поле коронного разряда из воздуха формируются электроотрицательные ионы кислорода, атомарный кислород, молекулы озона, электроположительные ионы азота, а также свободные электроны. Уменьшение или увеличение доли холодного потока, его температуры, давления, расхода и степени ионизации осуществляется за счет поворота диафрагмы 10 при помощи маховика 14 вокруг оси и изменения положения среза 12 на цилиндрической поверхности корпуса диафрагмы и спиральной канавки 11 относительно паза 6.

За счет поворота диафрагмы происходит изменение длины пути воздушного потока по спирали при изменении ее положения, а также изменение высоты выходного потока из прямоугольного паза на кожухе при изменении положения среза на цилиндрической поверхности корпуса диафрагмы относительно прямоугольного паза. Изменение высоты выходящих потоков приводит к изменению давления воздуха на входе, его расхода и температуры, т.е. определяет температурный эффект вихревой трубы. Площадь сопла при прочих равных условиях определяет количество газа, поступающего в трубу. При слишком малом сопле будет недостаток, а при большом - избыток газа для трубы данного диаметра.

Следовательно, для каждой вихревой трубы оптимальное сопло должно иметь строго определенную площадь сечения. Процесс наиболее интенсивного охлаждения центральных частей вихря происходит в непосредственной близости к диафрагме - в сопловом сечении. С соплового ввода и начинается процесс в вихревой трубе, поэтому форма сопла и геометрия соплового ввода во многом определяет работу трубы. Предложенный тангенциально-спиральный сопловой ввод прямоугольного сечения прост в изготовлении и обладает высокой эффективностью, так как обеспечивает ленточный ввод квазитвердого вихря по касательной к стенке и закручивание далее по спирали, не нарушая его структуры.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЗОНЫ РЕЗАНИЯ, содержащее соединенный с сопловым вводом вихревой трубы источник сжатого воздуха, патрубок вывода холодного потока из диэлектрического материала, ионизатор в виде кожуха, размещенного вокруг патрубка вывода холодного потока, и два электрода - положительный, соединенный с кожухом, и отрицательный игольчатый, расположенный по оси патрубка вывода холодного потока и направленный острием к его выходу, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, на входе вихревой трубы установлена с возможностью поворота вокруг оси введенная в устройство диафрагма со спиральной канавкой на одном из ее торцов и срезом на цилиндрической поверхности, которые с пазом прямоугольного сечения, выполненным в кожухе по касательной к вихревой трубе, образуют тангенциально-спиральный сопловой ввод.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4