CN104308647B - 气体驱动恒压泵切削液供给装置及切削液供给方法 - Google Patents

气体驱动恒压泵切削液供给装置及切削液供给方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气体驱动恒压泵切削液供给装置及切削液供给方法，包括机床、盛有切削液的容器和气源；还包括气体驱动螺旋流恒压泵，气体驱动螺旋流恒压泵包括泵体、泵壳和叶轮，叶轮装配在叶轮旋转轴上，泵体设置在泵壳右端，泵体包括涡壳及设置在涡壳内的涡轮和涡轮旋转轴，涡轮装配在涡轮旋转轴上，涡轮旋转轴和叶轮旋转轴相连，涡壳上开设有进气口和出气口，并分别在进气口和出气口外加装进气口单向阀和出气口单向阀；进气口单向阀与电磁阀相连，电磁阀与气源和机床均相连。本发明的恒压泵与机床数控代码相连，能在程序执行时打开，程序结束时关闭，以方便装拆、查看工件。

Description

气体驱动恒压泵切削液供给装置及切削液供给方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体而言，涉及一种气体驱动恒压泵切削液供给装置和利用该气体驱动恒压泵切削液供给装置的切削液供给方法。
背景技术
在机械加工中，为了降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工性能，提高加工精度和刀具耐用度，以及清洗和防锈等多种作用。都会在金属切削中针对不同材质加入不同规格的切削液。
现有的切削液供给设备所使用的切削液供给装置，通常采用单台水泵单独设备使用，当某台机床设备工作范围比较大，需要对产品零件同时供液时，往往离的较远处的压力不够而不能满足其使用要求。现在市场上存在集中供给装置，该装置是利用压力罐中液体的压差进行供给，这样会造成靠近压力罐的压力大，但离压力罐较远的机床切削液压力就会较小，流量也会不足。另外使用该设备时在压力高时停止，压力低时再启动，导致整体管道压力不稳定，电机也随压力变化而频繁停止与启动，造成能源的消耗和本体寿命的减少。有时为了达到恒压目的而采用添加变频器，但变频装置不但浪费能源，而且使用容易坏，不能保证其工作稳定性。当某机床多工位加工***，需要同时对多工位、多方位进行冷却，传统的微型泵由于采用电机驱动，普通叶片泵不能恒压，不但浪费电能，还对供液不稳定，当铁屑或某些杂质进入泵的过滤网上，往往会引起泵不能正常供液冷却，影响了生产。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为了实现上述目的，根据本发明的实施例一方面提出一种气体驱动恒压泵切削液供给装置，包括机床、盛有切削液的容器和气源；还包括进口与所述切削液相连通、出口与所述机床相对应的气体驱动螺旋流恒压泵，所述气体驱动螺旋流恒压泵包括泵体、泵壳和叶轮，所述叶轮装配在叶轮旋转轴上，所述泵体设置在所述泵壳右端，泵体包括涡壳及设置在涡壳内的涡轮和涡轮旋转轴，所述涡轮装配在涡轮旋转轴上，所述涡轮旋转轴和叶轮旋转轴相连，所述涡壳上开设有进气口和出气口，并分别在所述进气口和出气口外加装进气口单向阀和出气口单向阀；所述进气口单向阀与电磁阀相连，所述电磁阀与所述气源和机床均相连。
根据本发明实施例的气体驱动恒压泵切削液供给装置通过压缩气体推动涡轮旋转，将旋转动力直接传递给叶轮，进行恒压输出液体。气体通过进气口单向阀进入涡壳内，在气压的作用下，推动涡轮旋转，涡轮带动叶轮工作后，将多余的气体通过开设在气体蜗壳上的出气口排出，同时高速涡轮在旋转时所产生的热量可直接通过气体排出，保证了泵运行的可靠性。同时，可直接从设备中取一压缩气源，气体接入泵体上的气体涡轮，采用该驱动方式可将泵体直接放入液体介质中，泵壳的进口与切削液相连通，泵壳的出口可通过管道连通至机床的切削设备。本发明采用新型气体驱动螺旋流恒压泵不但节约了能源，而且其恒压输出特性使得切削液供给更加稳定，叶轮不堵塞特性，使得能传送有一定杂质的切削液，同时与机床数控代码相连，能在程序执行时打开，程序结束时关闭，以方便装拆、查看工件。
另外，根据本发明实施例的气体驱动恒压泵切削液供给装置可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述泵壳内壁为圆弧形，所述叶轮包括一具有一轮毂部分的后盖板、位于后盖板前侧与后盖板形成一体的多个前叶片和位于后盖板后侧与后盖板形成一体的多个副叶片，每个前叶片在靠近后盖板圆形边缘处向逆时针方向弯折并向顺时针方向倾斜，与后盖板的前表面形成一定夹角的弯折倾斜部分，副叶片直线延伸至叶轮外边缘。
根据本发明的一个实施例，所述进气口和出气口沿涡壳的圆周切线方向开设。
根据本发明的一个实施例，所述叶轮旋转轴与涡轮旋转轴为同一轴。
根据本发明的一个实施例，所述进气口和出气口的位置在涡壳上相隔90-360°，优选270°。
根据本发明的一个实施例，所述涡壳包括连接板和设置于连接板右端的泵后盖，所述泵壳位于所述连接板左端，所述泵壳、连接板和泵后盖之间用螺钉固定在一起。
根据本发明的一个实施例，所述涡轮旋转轴的两端通过轴承分别安装在所述连接板和泵后盖上。
根据本发明的一个实施例，所述涡轮通过传动键安装在所述涡轮旋转轴上。
根据本发明的一个实施例，所述气体驱动螺旋流恒压泵直接放入所述切削液中。
根据本发明的一个实施例，所述机床包括CNC***、机床动作***和信号转换***，所述CNC***与机床动作***和信号转换***相连，所述信号转换***与所述电磁阀相连。
根据本发明的一个实施例，所述涡轮包括若干均匀排布的叶片，所述叶片的外表面与所述涡壳的内壁相配合，每个叶片包括一个前表面和一个后表面，所述进气口对应所述前表面的中部，所述前表面为凹面，并在涡轮旋转轴轴向方向上前表面的中部凹于其两端。
本发明另一方面提供一种利用所述的气体驱动恒压泵切削液供给装置的切削液供给方法，步骤是：机床加工程序代码启动，CNC***启动，控制机床动作***执行动作，同时将电信号通过信号转换***转换成电信号，电磁阀得电，压缩空气通过电磁阀将气体传送到进气口单向阀上，从而气体驱动螺旋流恒压泵工作，实现切削液供给。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的气体驱动恒压泵切削液供给装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的气体驱动恒压泵切削液供给装置的涡轮部分的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的气体驱动恒压泵切削液供给装置的涡轮的结构示意图；
图4是根据本发明实施例的气体驱动恒压泵切削液供给装置的机床部分的电器原理图。
附图标记说明：
10、CNC***；20、机床动作***；30、信号转换***；40、电磁阀；101、泵壳；102、涡轮；103、泵后盖；104、出气口单向阀；105、进气口单向阀；106、连接板；200、叶轮；300、前轴承；400、中心轴；500、后轴承；600、传动键； 107、叶片；108、前表面；109、后表面。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照图1-3描述根据本发明实施例的气体驱动恒压泵切削液供给装置。如图1-3所示，根据本发明实施例的气体驱动恒压泵切削液供给装置包括机床、盛有切削液的容器和气源；还包括进口与切削液相连通、出口与所述机床相对应的气体驱动螺旋流恒压泵。
具体而言，气体驱动螺旋流恒压泵包括泵体、泵壳101和叶轮200，叶轮200装配在叶轮旋转轴上，泵体设置在泵壳101右端，泵体包括涡壳及设置在涡壳内的涡轮102和涡轮旋转轴，涡轮102装配在涡轮旋转轴上，涡轮旋转轴和叶轮旋转轴相连，涡壳上开设有进气口和出气口，并分别在进气口和出气口外加装进气口单向阀105和出气口单向阀104；进气口单向阀105与电磁阀40相连，电磁阀40与气源和机床均相连。其中，涡轮102可采用高速涡轮，轴承300、500可采用高速轴承。
根据本发明实施例的气体驱动恒压泵切削液供给装置气体驱动恒压泵切削液供给装置通过压缩空气经进气口单向阀105进入涡壳内，由气体驱动涡轮102旋转，涡轮102伴随着压缩气体高速旋转，多余的气体经出气口单向阀104排处，同时，带动叶轮200高速转动，在叶轮200和涡壳的作用下，实现恒压输出液体。其采用气体驱动叶轮200，由于省去了电机的密封装置，故可将本发明的泵体直接放入液体介质中，不仅省去了电机成本，还降低了泵的质量，降低了生产制造成本，节约了能源。同时，可直接从设备中取一压缩气源，气体接入泵体上的气体涡轮102，采用该驱动方式可将泵体直接放入液体介质中，泵壳101的进口与切削液相连通，泵壳101的出口可通过管道连通至机床的切削设备。本发明采用新型气体驱动螺旋流恒压泵不但节约了能源，而且其恒压输出特性使得切削液供给更加稳定，叶轮200不堵塞特性，使得能传送有一定杂质的切削液，同时与机床数控代码相连，能在程序执行时打开，程序结束时关闭，以方便装拆、查看工件。
在本发明的一些示例中，泵壳101内壁为圆弧形，叶轮200包括一具有一轮毂部分的后盖板、位于后盖板前侧与后盖板形成一体的多个前叶片和位于后盖板后侧与后盖板形成一体的多个副叶片，每个前叶片在靠近后盖板圆形边缘处向逆时针方向弯折并向顺时针方向倾斜，与后盖板的前表面形成一定夹角的弯折倾斜部分，副叶片直线延伸至叶轮200外边缘。此泵转动时弯折倾斜部分后根部的出口离心力大于弯折倾斜部分前自由边的出口离心力，后根部的液流压力也相应高于前自由边的液流压力，液流方向由后根部指向自由边，产生纵向流动，随着叶轮200转动产生旋转流动形成螺旋流，再进入叶轮200上多个前叶片之间的空间，再次加压，其作用类似多级离心泵，从而得到高扬程和恒压输出。
如图2所示，在本发明的一些示例中，进气口和出气口沿涡壳的圆周切线方向开设。切钱方向可以表示进气口和出气口在同一切线方向上，也可不在同一切钱方向上。进气口设在沿涡壳圆周切线方向上使压缩空气进入涡壳内后直接作用于涡轮102，使结构简单，并增加压缩空气对涡轮102的推动力；出气口设在沿涡壳圆周切线方向上以便于压缩空气直接排出涡壳，减少空气排出的阻力。
在本发明的一些示例中，叶轮旋转轴与涡轮旋转轴为同一轴，称为中心轴400。如图1所示，中心轴400的左端安装所述叶轮200，中部和右端分别通过前轴承300和后轴承500安装在涡壳上。
如图2所示，在本发明的一些示例中，进气口和出气口的位置在涡壳上相隔90-360°，优选270°-360°，可以为270°。此时，进气口和出气口相隔较远，压缩空气绕涡轮102圆周旋转大部分，高速涡轮102在旋转时所产生的热量能够充分与压缩空气进行热交换，有利于通过压缩空气将热量排出，保证了泵运行的可靠性。同时，由于压缩空气吸收大量热量，气体膨胀，压力变大，空气排出较为充分。
如图1所示，在本发明的一个具体示例中，涡壳包括连接板106和设置于连接板106右端的泵后盖103，泵壳101位于所述连接板106左端，泵壳101、连接板106和泵后盖103之间用螺钉固定在一起。所述连接板106在中部两端分别具有与叶轮200和涡轮102相配合的平面，连接板106边缘不一定是平的。泵壳101和连接板106之间形成容纳叶轮200的空间，泵后盖103与连接板106之间形成容纳涡轮102的空间。泵后盖103包裹大部分涡轮102，进气口和出气口开设在该泵后盖103上。涡轮旋转轴（或两轴为同轴时的中心轴400）的左右两端分别通过前轴承300和后轴承500分别安装在所述连接板106和泵后盖103上。
在本发明的一个具体示例中，涡轮102通过传动键600安装在涡轮旋转轴（或两轴为同轴时的中心轴400）上。
在本发明的一个具体示例中，气体驱动螺旋流恒压泵直接放入所述切削液中。
如图4所示，在本发明的一个具体示例中，机床包括CNC***10、机床动作***20和信号转换***30，CNC***10与机床动作***20和信号转换***30相连，信号转换***30与电磁阀40相连。当加工程序启动时，实现冷却液（切削液）供给。
如图3所示，在本发明的一些示例中，涡轮102包括若干均匀排布的叶片107，叶片107的外表面与所述涡壳的内壁相配合（留有一定空隙），每个叶片107包括一个前表面108和一个后表面109，进气口对应所述前表面108的中部，前表面108为凹面，并在涡轮旋转轴（或两轴为同轴时的中心轴400）轴向方向上前表面108的中部凹于其两端。在涡轮102旋转方向上，进气口的进气方向与涡壳内壁表面相切，使压缩空气直接正面作用于叶片107的前表面108，增加压缩空气的推动力。前表面108具有中部凹于涡轮旋转轴轴向方向的两端的凹面，一方面使压缩空气的作用力作用于凹面中部的一点，增加推动力；另一方面，当叶片107的前表面108旋转至进气口时，由于前表面108两端的面朝向前表面108的中部，因而前表面108两端的面具有对充入的压缩空气有朝向前表面108中部的反作用力，因而压缩空气的推动力更强，防止这个空间突然增大带来相对大的负压对压缩空气的吸能作用。
具体地，所述叶片107具有6个。
一种利用所述的气体驱动恒压泵切削液供给装置的切削液供给方法，步骤是：机床加工程序代码启动，CNC***10启动，控制机床动作***20执行动作，同时将电信号通过信号转换***30转换成电信号，电磁阀40得电，压缩空气通过电磁阀40将气体传送到进气口单向阀105上，从而气体驱动螺旋流恒压泵工作，实现切削液供给。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种气体驱动恒压泵切削液供给装置，其特征在于，包括机床、盛有切削液的容器和气源；还包括进口与所述切削液相连通、出口与所述机床相对应的气体驱动螺旋流恒压泵，所述气体驱动螺旋流恒压泵包括泵体、泵壳和叶轮，所述叶轮装配在叶轮旋转轴上，所述泵体设置在所述泵壳右端，泵体包括涡壳及设置在涡壳内的涡轮和涡轮旋转轴，所述涡轮装配在涡轮旋转轴上，所述涡轮旋转轴和叶轮旋转轴相连，所述涡壳上开设有进气口和出气口，并分别在所述进气口和出气口外加装进气口单向阀和出气口单向阀；所述进气口单向阀与电磁阀相连，所述电磁阀与所述气源和机床均相连，所述进气口和出气口的位置在涡壳上相隔90-360°，所述涡轮包括若干均匀排布的叶片，所述叶片的外表面与所述涡壳的内壁相配合，每个叶片包括一个前表面和一个后表面，所述进气口对应所述前表面的中部，所述前表面为凹面，并在涡轮旋转轴轴向方向上前表面的中部凹于其两端。
2.根据权利要求1所述的气体驱动恒压泵切削液供给装置，其特征在于，所述泵壳内壁为圆弧形，所述叶轮包括一具有一轮毂部分的后盖板、位于后盖板前侧与后盖板形成一体的多个前叶片和位于后盖板后侧与后盖板形成一体的多个副叶片，每个前叶片在靠近后盖板圆形边缘处向逆时针方向弯折并向顺时针方向倾斜，与后盖板的前表面形成一定夹角的弯折倾斜部分，副叶片直线延伸至叶轮外边缘。
3.根据权利要求1所述的气体驱动恒压泵切削液供给装置，其特征在于，所述进气口和出气口沿涡壳的圆周切线方向开设。
4.根据权利要求1所述的气体驱动恒压泵切削液供给装置，其特征在于，所述进气口和出气口的位置在涡壳上相隔270°。
5.根据权利要求1所述的气体驱动恒压泵切削液供给装置，其特征在于，所述叶轮旋转轴与涡轮旋转轴为同一轴。
6.根据权利要求1所述的气体驱动恒压泵切削液供给装置，其特征在于，所述涡壳包括连接板和设置于连接板右端的泵后盖，所述泵壳位于所述连接板左端，所述泵壳、连接板和泵后盖之间用螺钉固定在一起。
7.根据权利要求1所述的气体驱动恒压泵切削液供给装置，其特征在于，所述气体驱动螺旋流恒压泵直接放入所述切削液中。
8.根据权利要求1所述的气体驱动恒压泵切削液供给装置，其特征在于，所述机床包括CNC***、机床动作***和信号转换***，所述CNC***与机床动作***和信号转换***相连，所述信号转换***与所述电磁阀相连。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的气体驱动恒压泵切削液供给装置的切削液供给方法，其特征在于，机床加工程序代码启动，CNC***启动，控制机床动作***执行动作，同时将电信号通过信号转换***转换成电信号，电磁阀得电，压缩空气通过电磁阀将气体传送到进气口单向阀上，从而气体驱动螺旋流恒压泵工作，实现切削液供给。
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