本發(fā)明屬于機械工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴及其系統(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液、水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)。水和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。在微量潤滑系統(tǒng)中，微量潤滑霧化噴嘴的設(shè)計對三相流切削液的供給效果起到了關(guān)鍵作用，這一直是微量潤滑技術(shù)的重要內(nèi)容。通過專利文獻檢索可知，雖然很多設(shè)計者設(shè)計了微量潤滑霧化噴嘴，然而在霧化效果、應(yīng)用范圍等方面依然存在繁多問題。

本公司設(shè)計的一種嵌套式節(jié)能噴嘴及包含該噴嘴的噴嘴系統(tǒng)(專利號201310446946.6)提供一種嵌套式噴嘴，包括噴嘴本體和嵌套環(huán)，其特征在于，噴嘴本體包括頭部、中部和底部；噴嘴本體的頭部為圓錐體，頂端設(shè)有噴射孔；噴嘴本體的中部為圓柱體，柱體上均勻的設(shè)置有至少兩個氣孔；噴嘴本體的底部為螺紋結(jié)構(gòu)；嵌套環(huán)與噴嘴本體的中部相匹配的形成間隙結(jié)構(gòu)；其中，噴嘴本體的內(nèi)部設(shè)有一頂部為錐體的內(nèi)腔室；內(nèi)腔室的頂部還有一條與噴射孔相通的流體通道。將本發(fā)明所提供的噴嘴安裝于金屬加工潤滑裝置中后，實現(xiàn)了點潤滑，解決了現(xiàn)有新型金屬準干式加工潤滑中氣體耗費大的問題，同時節(jié)約了電源，并具有節(jié)約潤滑油和更環(huán)保的特點。

微量潤滑系統(tǒng)的應(yīng)用，有效解決了磨削燒傷，提高了工件表面質(zhì)量，實現(xiàn)高效、低耗、環(huán)境友好、資源節(jié)約的低碳綠色清潔生產(chǎn)。青島理工大學李長河教授授權(quán)的發(fā)明專利：納米粒子射流微量潤滑磨削三相流供給系統(tǒng)(專利號201110221543.2)，提供了一種納米粒子射流微量潤滑磨削三相流供給系統(tǒng)。其特點是：將納米流體經(jīng)液路輸送至噴嘴處，同時高壓氣體經(jīng)氣路進入噴嘴，高壓氣體與納米流體在噴嘴混合室中充分混合霧化，經(jīng)加速室加速后進入渦流室，同時壓縮氣體經(jīng)渦流室通氣孔進入，使三相流進一步旋轉(zhuǎn)混合并加速，然后三相流以霧化液滴的形式經(jīng)噴嘴出口噴射至磨削區(qū)。噴嘴混合室的旋向通氣孔與混合室壁面相切，使納米流體與氣體混合更均勻。

然而，以上發(fā)明設(shè)計的微量潤滑噴嘴，僅針對加工形式為點接觸的機械加工(如車削、銑削、鉆削、點磨削等)。對于加工形式為線接觸的加工形式(如平面/外圓/內(nèi)圓磨削、銑齒、滾切等)，暴露了潤滑不均勻、甚至造成干加工這一致命缺陷，阻礙了微量潤滑技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，為了解決現(xiàn)有三相流微量潤滑噴嘴在應(yīng)用方面的不足，本發(fā)明的目的是提供一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴。

為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供的一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴，其特征在于，包括嵌套環(huán)、噴嘴體；

上述嵌套環(huán)嵌套于噴嘴體的外側(cè)，全部或部分的覆蓋噴嘴體的表面，與噴嘴體間隙配合；優(yōu)選地，該嵌套環(huán)的造型與噴嘴體相仿，兩者相互裝配后，形成間隙環(huán)，氣體可從環(huán)內(nèi)噴出。

上述噴嘴體的內(nèi)部設(shè)有氣腔和至少兩條流體通道；該流體通道的數(shù)量可根據(jù)使用的需要，或者噴嘴體的大小等因素進行設(shè)置。

上述噴嘴體的表面設(shè)有，與噴嘴體內(nèi)部貫通的氣孔和液孔；一般沿噴嘴口的方向來說，氣孔設(shè)置于下部，液孔設(shè)置于上部，從而能實現(xiàn)氣體將液體包裹的過程。

上述氣孔至少2個，優(yōu)選4或6個，均勻的布置于噴嘴體的表面，設(shè)置于氣腔相對應(yīng)的位置，并與其貫通；

上述液孔與流體通道一一對應(yīng)的設(shè)置，每條流體通道的一端部均與一個液孔相對設(shè)置；該結(jié)構(gòu)可以為流體通道的終點即為液孔，當流體通道內(nèi)設(shè)有液體噴射裝置時，液體可直接從液孔噴出；也可以為流體通道的終點為一個預留的液體存儲空間，液孔為該液體存儲空間的出口，當空間儲滿液體后，液體從液孔噴射出。

上述噴嘴體的表面還設(shè)有導流槽單元；

上述導流槽單元為以液孔為起點，沿著噴嘴體的表面，呈發(fā)散型分布的若干對稱的導流槽體。優(yōu)選為扇形分布，從而便于液體從各角度的發(fā)散開來。

進一步地，本發(fā)明提供的一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述噴嘴體包括前端噴嘴部；

上述前端噴嘴部由兩個或兩個以上的，呈中心軸對稱的斜面構(gòu)成；

當該斜面為兩個時，為背向設(shè)置，形成橫截面為三角形的噴嘴造型。

上述導流槽單元設(shè)置于斜面上。

進一步地，本發(fā)明提供的一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述斜面與噴嘴體的中軸線的夾角為15°-30°；優(yōu)選15°

優(yōu)選地；

上述嵌套環(huán)與噴嘴體前端噴嘴部相對應(yīng)的一端，呈錐面結(jié)構(gòu)，該錐面結(jié)構(gòu)與其軸心線的夾角為15°-30°；優(yōu)選15°。

進一步地，本發(fā)明提供的一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述導流槽體為等距式導流槽或收縮式導流槽；

其中，上述等距式導流槽為起始端和尾端寬窄一致的結(jié)構(gòu)；

或者，上述收縮式導流槽為起始端寬、尾端窄的收縮式結(jié)構(gòu)。

進一步地，本發(fā)明提供的一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述各導流槽體之間，通過不同的深度或?qū)挾葋韺崿F(xiàn)導流量的一致性。

進一步地，本發(fā)明提供的一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述導流槽單元包括至少3條等距式導流槽；

上述導流槽單元優(yōu)選5條等距式導流槽；

上述各等距式導流槽的寬度相等，且以噴嘴體的中軸線為軸對稱、角度等分排列；優(yōu)選為0.8-1.5mm；

上述等距式導流槽的槽體深度優(yōu)選為0.4-1mm；

每條上述等距式導流槽之間的夾角優(yōu)選為15°-25°；

或上述導流槽單元包括至少3條收縮式導流槽；

上述導流槽單元優(yōu)選5條收縮式導流槽；

上述各收縮式導流槽的寬度相等，且以噴嘴體的中軸線為軸對稱、角度等分排列；優(yōu)選為0.8-1.5mm，

上述收縮式導流槽的槽體深度優(yōu)選為0.4-1mm；

每條上述收縮式導流槽之間的夾角優(yōu)選為15°-25°；

每條上述收縮式導流槽的收縮角度優(yōu)選為5°-10°。

進一步地，本發(fā)明提供的一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、上述噴嘴體的后端部設(shè)有連接固定單元，用于固定外接設(shè)備；

上述固定單元上設(shè)有定位平面；

上述嵌套環(huán)的端部設(shè)有定位凸臺；

上述定位凸臺與定位平面相匹配，上述嵌套環(huán)通過定位凸臺安裝于定位平面上。

進一步地，本發(fā)明提供的一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴，還可以具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、還包括一個混合室；

上述混合室安裝于噴嘴體內(nèi)部，設(shè)置于流體通道與液孔的交接位置，用于將每條流體通道的液體進行混合后，再通過液孔流出/噴射出噴嘴體外。

進一步地，本發(fā)明提供的一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴，還具有這樣的結(jié)構(gòu)特點：即、對應(yīng)于混合室的位置，上述噴嘴體的外表面上還有至少一個可拆卸的密封栓；

上述密封栓用于將液體密封于混合室內(nèi)，當完成工藝后，還可通過拔出密封栓來實現(xiàn)，將混合室內(nèi)的液體排盡的效果。

另外，本發(fā)明還提供了一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴系統(tǒng)，其特征在于：包括上述的微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴、至少兩條液體輸入導管；

上述液體輸入導管，通入噴嘴體的內(nèi)部，包括至少一條潤滑油輸入導管和至少一條水輸入導管，其數(shù)量與流體通道一致；

上述液體輸入導管，過盈配合的安裝于流體通道內(nèi)。

優(yōu)選地，在本發(fā)明中的一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴系統(tǒng)包括：嵌套環(huán)、噴嘴體、潤滑油輸入導管和水輸入導管，

噴嘴體包括：導流槽單元、水輸出孔、氣體輸出孔、連接固定單元、潤滑油輸出孔、水輸入孔、潤滑油輸入孔、前端圓柱面、中部圓柱面、定位平面。

2個導流槽單元以噴嘴體軸線成軸對稱分布，分別布置在噴嘴體的端部、前端圓柱面上。導流槽單元以工藝平面ⅰ為基準進行制造，工藝平面ⅰ與噴嘴體的軸線夾角為α。根據(jù)流體康達效應(yīng)進行實驗，結(jié)果表明當α角為15°～30°時，康達效應(yīng)明顯。在此發(fā)明中α角設(shè)置為15°-30°，優(yōu)選的，可設(shè)計為15°。

在噴嘴體軸線兩側(cè)的工藝平面ⅰ上分別設(shè)置水輸出孔和潤滑油輸出孔，且軸心線和工藝平面ⅰ相互垂直。水輸出孔和潤滑油輸出孔為盲孔，一端貫通至工藝平面ⅰ。在噴嘴體內(nèi)部設(shè)置有與軸線平行的水輸入孔和潤滑油輸入孔。水輸入孔一端貫通至噴嘴體內(nèi)腔，另一端與水輸出孔相通；潤滑油輸入孔一端貫通至噴嘴體內(nèi)腔，另一端與潤滑油輸出孔相通。水輸入孔、潤滑油輸入孔、水輸出孔和潤滑油輸出孔具有相同的直徑，設(shè)置為d(1.5～2mm)。裝配時，潤滑油輸入導管插入潤滑油輸入孔，配合尺寸設(shè)置為過盈配合；水輸入導管插入水輸入孔，配合尺寸設(shè)置為過盈配合。

在噴嘴體的前端圓柱面上，沿周向等分設(shè)置4個氣體輸出孔。氣體輸出孔為通孔，一端貫通至噴嘴體內(nèi)腔，另一端貫通至噴嘴體外側(cè)。

在噴嘴體的后端設(shè)置有連接固定單元，其外形為六角棱柱體且外徑大于噴嘴體中部圓柱面的外徑。連接固定單元與中部圓柱面交界處形成了定位平面，定位平面垂直于噴嘴體軸線，在裝配過程中對嵌套環(huán)起到定位作用。連接固定單元的內(nèi)部為螺紋結(jié)構(gòu)，起到固定連接作用。

嵌套環(huán)包括以下結(jié)構(gòu)：前端面、前部內(nèi)圓柱面、后部內(nèi)圓柱面、嵌套肩、定位平面。嵌套環(huán)的前部為錐面結(jié)構(gòu)，錐面結(jié)構(gòu)長度為嵌套環(huán)長度的0.4至0.5倍，優(yōu)選的，設(shè)置為嵌套環(huán)長度的一半。錐面結(jié)構(gòu)與軸心線的夾角為β(β＝α)，優(yōu)選的，設(shè)置為β＝15°。

裝配時，嵌套環(huán)應(yīng)完全覆蓋氣體輸出孔，更優(yōu)的，嵌套環(huán)的前端面應(yīng)超過工藝平面ⅰ的左端。嵌套環(huán)的后部內(nèi)圓柱面與噴嘴體的中部圓柱面相配合，兩個配合面的尺寸設(shè)置為過盈配合，保證后部內(nèi)圓柱面與中部圓柱面之間的密封性。嵌套環(huán)的后端面與噴嘴體的定位平面相配合，實現(xiàn)嵌套環(huán)的軸向定位。嵌套環(huán)后部設(shè)置了嵌套肩，用于輔助嵌套環(huán)的安裝與拆卸。

當嵌套環(huán)與噴嘴體裝配完畢，完全契合后，嵌套環(huán)的后部內(nèi)圓柱面與噴嘴體的中部圓柱面之間形成密封。同時嵌套環(huán)的前部內(nèi)圓柱面與噴嘴體的前端圓柱面之間形成開口狀間隙環(huán)，間隙大小為h(0.05mm至0.2mm)。

導流槽單元包括以下兩種形式：等距式導流槽單元、收縮式導流槽單元。

等距式導流槽包括至少3條導流槽。根據(jù)實驗，5條導流效果最佳，5條導流槽寬度相等(設(shè)置為0.8～1.5mm)，且以噴嘴軸線為軸對稱、角度等分排列。導流槽ⅲ的長度方向與噴嘴體軸線夾角為0，進行加工，槽深度設(shè)置為0.4～0.6mm。

導流槽ⅰ和導流槽ⅴ與噴嘴體軸線的夾角為γ，γ角度的大小按加工工藝需求設(shè)置，一般設(shè)置在30°～45°之間。導流槽ⅰ和導流槽ⅴ深度相同，由于槽方向與氣流方向差異夾角γ，因此導流槽ⅰ和導流槽ⅴ的深度應(yīng)大于導流槽ⅲ以保證三條導流槽之間的液體流量相同，一般設(shè)置為0.8～1mm。

導流槽ⅱ和導流槽ⅳ與噴嘴體軸線的夾角為0.5γ，由于槽方向與氣流方向差異夾角0.5γ，因此導流槽ⅱ和導流槽ⅳ的深度應(yīng)大于導流槽ⅲ、小于導流槽ⅰ和導流槽ⅴ，以保證五條導流槽之間的液體流量相同，一般設(shè)置為0.6～0.8mm。

通過以上設(shè)置，實現(xiàn)了5條導流槽以相同液體流量供液，即保證了扇形噴霧的均勻性。

收縮式導流槽單元在導流槽的數(shù)量、位置、深度設(shè)置上與等距式導流槽單元相同。不同的是，5條倒流槽均設(shè)置為起始端寬、尾端窄的收縮式結(jié)構(gòu)。5條導流槽起始端寬度設(shè)置為0.8～1.5mm，收縮角θ設(shè)置在5°～10°之間。通過流體的小孔節(jié)流現(xiàn)象，將導流槽設(shè)置為收縮式結(jié)構(gòu)可增加油、水的噴射速度。同時，每條導流槽噴射出的油、水都呈現(xiàn)微扇形形狀，使整個噴嘴的扇形噴霧區(qū)油、水分布更加均勻。

導流槽數(shù)量的可根據(jù)工程需求設(shè)置。

噴嘴或噴嘴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中涉及的嵌套環(huán)、噴嘴體均采用不銹鋼或黃銅等不易被潤滑劑等物質(zhì)腐蝕的金屬材料。

潤滑油輸入導管和氣體輸入管均采用耐腐、耐壓塑料或金屬材料。

另外，為了使節(jié)能噴嘴噴出的w/o液滴更均勻，霧滴更小，也可以進行以下設(shè)計。

包括：嵌套環(huán)、潤滑油輸入導管和水輸入導管、內(nèi)混式噴嘴體、封閉螺釘。嵌套環(huán)與內(nèi)混式噴嘴體的裝配關(guān)系與上述相同，潤滑油輸入導管、水輸入導管與內(nèi)混式噴嘴體的裝配關(guān)系和上述相同。

內(nèi)混式噴嘴體前端設(shè)置有內(nèi)混式噴嘴-導流槽單元，其特征與導流槽單元相同。2個內(nèi)混式噴嘴-導流槽單元以工藝平面ⅱ為基準進行制造，工藝平面ⅱ與內(nèi)混式噴嘴體的軸線呈角度α。沿噴嘴前端外圓面母線、垂直于工藝平面ⅱ、設(shè)計了2個工藝平面ⅲ。2個工藝平面ⅲ以軸線為基準呈軸對稱分布。在工藝平面ⅲ加工混合通孔，貫通至另一側(cè)，混合通孔直徑為d?；旌贤變啥嗽O(shè)計有內(nèi)螺紋，帶有一字槽的封閉螺釘旋入混合通孔兩端后，通過膠封實現(xiàn)密封，形成了封閉的混合腔。

內(nèi)混式噴嘴體內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)混式噴嘴-水輸入孔、內(nèi)混式噴嘴-潤滑油輸入孔，兩孔一端貫通至內(nèi)混式噴嘴體的內(nèi)腔，另一端貫通至混合通孔。

內(nèi)混式噴嘴-水輸入孔、內(nèi)混式噴嘴-潤滑油輸入孔的孔徑與混合通孔相同。

混合液體輸出孔ⅰ、混合液體輸出孔ⅱ以工藝平面ⅱ為基準進行加工，一端貫通至工藝平面ⅱ，即內(nèi)混式噴嘴-導流槽單元的前端；另一端貫通至混合通孔中間位置。

混合液體輸出孔ⅰ、混合液體輸出孔ⅱ的孔徑與混合通孔相同。

內(nèi)混式噴嘴-氣體輸出孔、內(nèi)混式噴嘴-連接固定單元的特征與氣體輸出孔、連接固定單元相同。

封閉螺釘設(shè)置為外螺紋結(jié)構(gòu)，并在斷面設(shè)置有一字槽，用于封閉螺釘?shù)男氚惭b。封閉螺釘可采用耐腐的非金屬材料。

發(fā)明的有益效果

本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生扇形噴霧噴向切削區(qū)，很好解決了加工形式為線接觸的(如平面/外圓/內(nèi)圓磨削、銑齒、鋸切等)微量潤滑油、水供給問題，對切削區(qū)供液均勻、提高了微量潤滑的冷卻潤滑性能。

微量潤滑噴嘴采用的結(jié)構(gòu)使混合后的三相流，以扇形噴霧的形式噴射至切削區(qū)；噴嘴體前端具有導流槽，而且導流槽根據(jù)與氣流主運動的方向夾角不同，深度也不同，使扇形噴霧在角度方向上的三相流濃度相同，有利于均勻的噴霧形成；導流槽的形式可設(shè)置為等距槽和收縮槽兩種形式，收縮槽利用了流體的小孔節(jié)流原理，使三相流噴霧以更快的流速噴射至切削區(qū)。

微量潤滑噴嘴利用了流體康達效應(yīng)，有利于三相流的充分混合，并通過噴嘴結(jié)構(gòu)約束了三相流的噴射方向。

內(nèi)混式噴嘴體使油、水外混合方式改變?yōu)橛?、水?nèi)混合方式，充分混合了油水兩相流，保證了三相流的均勻性。

噴嘴工作過程中拉動周圍的大量空氣ga一起工作的節(jié)氣原理能將壓縮空氣流放大20倍以上，平均能減少90％的壓縮空氣消耗量，從而實現(xiàn)輸出能力增強20倍以上的效果。它通過開放的空氣線路，能消耗極少的壓縮空氣而產(chǎn)生強大的噴射氣流，大大地減少壓縮空氣消耗量，從而實現(xiàn)節(jié)能減耗的優(yōu)異效果。

采用高壓氣體攜帶油水(即三相流)供液方法，高壓氣體與油水撞機的瞬間起到了液體霧化效果，并攜帶液態(tài)霧滴噴向切削區(qū)，減少了切削液飛濺擴散導致的冷卻潤滑性能下降，避免了潤滑油霧滴對工作環(huán)境的污染。

內(nèi)混式噴嘴體將潤滑油和水在噴出噴嘴瞬間混合，改為在噴嘴內(nèi)部混合。結(jié)構(gòu)的改變使?jié)櫥秃退幕旌细浞?，實現(xiàn)了更好的噴霧效果。

附圖說明

圖1是一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴的三維裝配示意圖。

圖2是噴嘴體的三視圖；

其中，圖2-1是噴嘴體的側(cè)視圖，圖2-2是噴嘴體的主視圖，圖2-3是噴嘴體的俯視圖。

圖3是一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴的剖視圖。

圖4是嵌套環(huán)的正視圖。

圖5是導流槽單元的示意圖；

其中，圖5-1是等距式導流槽的示意圖，圖5-2是收縮式導流槽的示意圖。

圖6是一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴的工作原理圖；

其中，圖6-1是a-a向的節(jié)能噴嘴的內(nèi)部工作原理圖，圖6-2是節(jié)能噴嘴的外部工作原理圖。

圖7是實施例二的三維裝配示意圖。

圖8是內(nèi)混式噴嘴體的正視圖和俯視圖；

其中，圖8-1是內(nèi)混式噴嘴體的正視圖，圖8-2是內(nèi)混式噴嘴體的俯視圖。

圖9是內(nèi)混式噴嘴體的剖視圖；

其中，圖9-1是c-c向內(nèi)混式噴嘴體的剖視圖；圖9-2是b-b向內(nèi)混式噴嘴體的剖視圖。

圖10是封閉螺釘?shù)娜S示意圖。

圖11是實施例二的工作原理圖；

其中，圖11-1是節(jié)能噴嘴的內(nèi)部工作原理圖，圖11-2是節(jié)能噴嘴的外部工作原理圖。

上述附圖中的標記說明如下：

嵌套環(huán)1前端面11

前部內(nèi)圓柱面12后部內(nèi)圓柱面13

嵌套肩14后端面15

錐面結(jié)構(gòu)16噴嘴體2

導流槽單元21等距式導流槽單元21-1

收縮式導流槽單元21-2導流槽ⅰ211

導流槽ⅱ212導流槽ⅲ213

導流槽ⅳ214導流槽ⅴ215

工藝平面ⅰ216水輸出孔22

氣體輸出孔23連接固定單元24

潤滑油輸出孔25水輸入孔26

潤滑油輸入孔27前端圓柱面28

中部圓柱面29定位平面210

潤滑油輸入導管3水輸入導管4

內(nèi)混式噴嘴體5內(nèi)混式噴嘴-導流槽單元51

工藝平面ⅱ511混合液體輸出孔ⅰ52

內(nèi)混式噴嘴-氣體輸出孔53內(nèi)混式噴嘴-連接固定單元54

工藝平面ⅲ55混合通孔56

內(nèi)混式噴嘴-水輸入孔57內(nèi)混式噴嘴-潤滑油輸入孔58

混合液體輸出孔ⅱ59封閉螺釘6

具體實施方式

實施例一如圖1至圖6所示，實施例二在實施例一基礎(chǔ)上進行改進，如圖7至圖11所示。

下面結(jié)合附圖對實施例一做進一步的描述。

圖1是一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴的三維裝配示意圖。

如圖1所示，一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴包括：嵌套環(huán)1、噴嘴體2、潤滑油輸入導管3和水輸入導管4。

圖2是噴嘴體的三視圖。

圖3是一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴的剖視圖。

結(jié)合圖2和圖3對噴嘴體2進行說明：

噴嘴體2包括：導流槽單元21、水輸出孔22、氣體輸出孔23、連接固定單元24、潤滑油輸出孔25、水輸入孔26、潤滑油輸入孔27、前端圓柱面28、中部圓柱面29、定位平面210。2個導流槽單元21以噴嘴體2軸線成軸對稱分布，分別布置在噴嘴體2的端部、前端圓柱面28上。導流槽單元21以工藝平面ⅰ216為基準進行制造，工藝平面ⅰ216與噴嘴體2的軸線夾角為α。根據(jù)流體康達效應(yīng)進行實驗，結(jié)果表明當α角為15°～30°時，康達效應(yīng)明顯。在此發(fā)明中α角設(shè)置為15°～30°，優(yōu)選的，可設(shè)計為15°。

在噴嘴體2軸線兩側(cè)的工藝平面ⅰ216上分別設(shè)置水輸出孔22和潤滑油輸出孔25，且軸心線和工藝平面ⅰ216相互垂直。水輸出孔22和潤滑油輸出孔25為盲孔，一端貫通至工藝平面ⅰ216。在噴嘴體2內(nèi)部設(shè)置有與軸線平行的水輸入孔26和潤滑油輸入孔27。水輸入孔26一端貫通至噴嘴體2內(nèi)腔，另一端與水輸出孔22相通；潤滑油輸入孔27一端貫通至噴嘴體2內(nèi)腔，另一端與潤滑油輸出孔25相通。水輸入孔26、潤滑油輸入孔27、水輸出孔22和潤滑油輸出孔25具有相同的直徑，設(shè)置為d(1.5～2mm)。裝配時，潤滑油輸入導管3插入潤滑油輸入孔27，配合尺寸設(shè)置為過盈配合；水輸入導管4插入水輸入孔26，配合尺寸設(shè)置為過盈配合。

在噴嘴體2的前端圓柱面28上，沿周向等分設(shè)置4個氣體輸出孔23。氣體輸出孔23為通孔，一端貫通至噴嘴體2內(nèi)腔，另一端貫通至噴嘴體2外側(cè)。

在噴嘴體2的后端設(shè)置有連接固定單元24，其外形為六角棱柱體且外徑大于噴嘴體2中部圓柱面29的外徑。連接固定單元24與中部圓柱面29交界處形成了定位平面210，定位平面210垂直于噴嘴體2軸線，在裝配過程中對嵌套環(huán)1起到定位作用。連接固定單元24的內(nèi)部為螺紋結(jié)構(gòu)，起到固定連接作用。

圖4是嵌套環(huán)的正視圖。

如圖4，嵌套環(huán)1包括以下結(jié)構(gòu)：前端面11、前部內(nèi)圓柱面12、后部內(nèi)圓柱面13、嵌套肩14、定位平面15。嵌套環(huán)1的前部為錐面結(jié)構(gòu)16，錐面結(jié)構(gòu)16長度為嵌套環(huán)1長度的0.4至0.5倍，優(yōu)選的，設(shè)置為嵌套環(huán)1長度的一半。錐面結(jié)構(gòu)16與軸心線的夾角為β(β＝α)，優(yōu)選的，設(shè)置為β＝15°。

結(jié)合圖3和圖4，對噴嘴裝配關(guān)系進行說明：

嵌套環(huán)1應(yīng)完全覆蓋氣體輸出孔23，更優(yōu)的，嵌套環(huán)1的前端面11應(yīng)超過工藝平面ⅰ216的左端。裝配時，嵌套環(huán)1的后部內(nèi)圓柱面13與噴嘴體2的中部圓柱面29相配合，兩個配合面的尺寸設(shè)置為過盈配合，保證后部內(nèi)圓柱面13與中部圓柱面29之間的密封性。嵌套環(huán)1的后端面15與噴嘴體2的定位平面210相配合，實現(xiàn)嵌套環(huán)的軸向定位。嵌套環(huán)1后部設(shè)置了嵌套肩15，用于輔助嵌套環(huán)1的安裝與拆卸。當嵌套環(huán)1與噴嘴體2裝配完畢，完全契合后，嵌套環(huán)1的后部內(nèi)圓柱面13與噴嘴體2的中部圓柱面29之間形成密封。同時嵌套環(huán)1的前部內(nèi)圓柱面12與噴嘴體2的前端圓柱面28之間形成開口狀間隙環(huán)，間隙大小為h(0.05mm至0.2mm)。

圖5是導流槽單元的示意圖。

如圖5，導流槽單元21包括以下兩種形式：等距式導流槽單元21-1、收縮式導流槽單元21-2。

等距式導流槽21-1包括5條導流槽：導流槽ⅰ211、導流槽ⅱ212、導流槽ⅲ213、導流槽ⅳ214、導流槽ⅴ215。5條導流槽寬度相等(設(shè)置為0.8～1.5mm)，且以噴嘴體2軸線為軸對稱、角度等分排列。導流槽ⅲ213的長度方向與噴嘴體2軸線夾角為0，進行加工，槽深度設(shè)置為0.4～0.6mm。導流槽ⅰ211和導流槽ⅴ215與噴嘴體2軸線的夾角為γ，γ角度的大小按加工工藝需求設(shè)置，一般設(shè)置在30°～45°之間。導流槽ⅰ211和導流槽ⅴ215深度相同，由于槽方向與氣流方向差異夾角γ，因此導流槽ⅰ211和導流槽ⅴ215的深度應(yīng)大于導流槽ⅲ213以保證三條導流槽之間的液體流量相同，一般設(shè)置為0.8～1mm。導流槽ⅱ212和導流槽ⅳ214與噴嘴體2軸線的夾角為0.5γ，由于槽方向與氣流方向差異夾角0.5γ，因此導流槽ⅱ212和導流槽ⅳ214的深度應(yīng)大于導流槽ⅲ213、小于導流槽ⅰ211和導流槽ⅴ215，以保證五條導流槽之間的液體流量相同，一般設(shè)置為0.6～0.8mm。通過以上設(shè)置，實現(xiàn)了五條導流槽以相同液體流量供液，即保證了扇形噴霧的均勻性。

如圖5，收縮式導流槽單元21-2在導流槽的數(shù)量、位置、深度設(shè)置上與等距式導流槽單元21-1相同。不同的是，5條倒流槽均設(shè)置為起始端寬、尾端窄的收縮式結(jié)構(gòu)。5條導流槽起始端寬度設(shè)置為0.8～1.5mm，收縮角θ設(shè)置在5°～10°之間。通過流體的小孔節(jié)流現(xiàn)象，將導流槽設(shè)置為收縮式結(jié)構(gòu)可增加油、水的噴射速度。同時，每條導流槽噴射出的油、水都呈現(xiàn)微扇形形狀，使整個噴嘴的扇形噴霧區(qū)油、水分布更加均勻。

導流槽數(shù)量的可根據(jù)工程需求設(shè)置，不局限于5。

上述噴嘴或噴嘴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中涉及的嵌套環(huán)1、噴嘴體2均采用不銹鋼或黃銅等不易被潤滑劑等物質(zhì)腐蝕的金屬材料。

上述潤滑油輸入導管3和氣體輸入管4均采用耐腐、耐壓塑料或金屬材料。

圖6是一種微量潤滑系統(tǒng)節(jié)能噴嘴的工作原理圖。

結(jié)合圖6，說明本實施例的工作

高壓氣體從微量潤滑裝置通過膠管輸送至噴嘴體2的內(nèi)腔，通過氣體輸出孔23流入噴嘴體2與嵌套環(huán)1形成的開口狀間隙環(huán)。由于開口狀間隙環(huán)左端密封，且其通流截面積小于噴嘴體2的內(nèi)腔，高壓氣體將以更高的壓力和速度向噴嘴體右端輸送。前端圓柱面28和工藝平面ⅰ216存在一定夾角α，夾角α已經(jīng)通過實驗設(shè)置為適合康達效應(yīng)發(fā)生的范圍。

本實施例的噴嘴體2的工藝平面ⅰ216和前端圓柱面28間具有一定夾角α，由于高壓氣體與它流過的噴嘴體2表面之間存在一定的表面摩擦，會導致氣流的流速減慢。依據(jù)流體力學伯努利原理，氣流流速的減緩會導致該氣流被吸附在物體表面上流動。因此，該急速氣體在流出開口狀間隙環(huán)的瞬間，會因為康達效應(yīng)而調(diào)整初始的直線前進，改為沿工藝平面ⅰ216的切面方向前進，流入導流槽單元21。

高壓氣體在開口狀間隙環(huán)內(nèi)加速，以達到接近音速的速度從環(huán)形噴嘴處噴出，束狀的高壓氣流會在噴嘴側(cè)面形成強真空區(qū)，從而拉動周圍空氣。將嵌套環(huán)1的錐面結(jié)構(gòu)16傾斜角度設(shè)置為β＝α，即和氣流運動方向相同，避免了周圍空氣進入高壓氣流時由于噴嘴結(jié)構(gòu)帶來的損耗，最大限度的提高了效率。

水從微量潤滑裝置通過膠管輸送至水輸入導管4，通過水輸入導管4進入噴嘴體2；通過水輸入孔26、水輸出孔22，水被輸送至導流槽單元21前端。潤滑油從微量潤滑裝置通過膠管輸送潤滑油輸入導管3，通過潤滑油輸入導管3進入噴嘴體2；通過潤滑油輸入孔27、潤滑油輸出孔25，潤滑油被輸送至噴嘴體2另一側(cè)的導流槽單元21前端。

在噴嘴體2的水輸出孔22一側(cè)，高壓氣體通過康達效應(yīng)流至水輸出孔22上方，攜帶水進入導流槽。進入導流槽之前，由于高壓氣體的流速遠大于水的流速，且高壓氣體與水的流動方向不同，水會在高壓氣體的作用下霧化，變?yōu)榱郊毿〉撵F滴。同時，形成了水氣兩相流的狀態(tài)(即水處于一種被氣體封鎖的大顆粒團聚狀態(tài))。高壓氣體攜帶水霧滴進入5條導流槽，水氣兩相流具有進入與運動方向相同導流槽的趨勢。因此，將和兩相流運用方向具有一定夾角的導流槽設(shè)置更大的深度，均衡了導流槽之間的兩相流流量。水氣兩相流進入導流槽后，沿導流槽的方向運輸，脫離導噴嘴后，形成了扇形噴霧區(qū)。

在噴嘴體2的潤滑油輸出孔25一側(cè)，高壓氣體通過康達效應(yīng)流至潤滑油輸出孔25上方，攜帶潤滑油進入導流槽。進入導流槽之前，由于高壓氣體的流速遠大于潤滑油的流速，且高壓氣體與潤滑油的流動方向不同，潤滑油會在高壓氣體的作用下霧化，變?yōu)榱郊毿〉撵F滴。同時，形成了油氣兩相流的狀態(tài)(即潤滑油處于一種被氣體封鎖的大顆粒團聚狀態(tài))。油氣兩相流進入導流槽后，沿導流槽的方向運輸，脫離噴嘴體2后，形成了扇形噴霧區(qū)。

水氣兩相流和油氣兩相流在脫離噴嘴體2的瞬間相撞，形成油包水、并由高壓氣體攜帶的三相流，噴入切削區(qū)。

下面結(jié)合圖7～11對實施例二進行描述：

圖7是實施例二的三維裝配示意圖。

如圖7所示，實施例二包括：嵌套環(huán)1、潤滑油輸入導管3和水輸入導管4、內(nèi)混式噴嘴體5、封閉螺釘6。嵌套環(huán)1與內(nèi)混式噴嘴體5的裝配關(guān)系與實施例一相同，潤滑油輸入導管3、水輸入導管4與內(nèi)混式噴嘴體5的裝配關(guān)系和實施例一相同。

圖8是實施例二的正視圖和俯視圖，圖9是內(nèi)混式噴嘴體的剖視圖。

下面結(jié)合圖8和圖9對內(nèi)混式噴嘴體5進行說明：

內(nèi)混式噴嘴體5前端設(shè)置有內(nèi)混式噴嘴-導流槽單元51，其特征與導流槽單元21相同。2個內(nèi)混式噴嘴-導流槽單元51以工藝平面ⅱ511為基準進行制造，工藝平面ⅱ511與內(nèi)混式噴嘴體5的軸線呈角度α。沿噴嘴前端外圓面母線、垂直于工藝平面ⅱ511、設(shè)計了2個工藝平面ⅲ55。2個工藝平面ⅲ55以軸線為基準呈軸對稱分布。在工藝平面ⅲ55加工混合通孔56，貫通至另一側(cè)，混合通孔56直徑為d?；旌贤?6兩端設(shè)計有內(nèi)螺紋，帶有一字槽的封閉螺釘6旋入混合通孔56兩端后，通過膠封實現(xiàn)密封，形成了封閉的混合腔。

對圖9中c-c剖視圖進行描述，內(nèi)混式噴嘴體5內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)混式噴嘴-水輸入孔57、內(nèi)混式噴嘴-潤滑油輸入孔58，兩孔一端貫通至內(nèi)混式噴嘴體5的內(nèi)腔，另一端貫通至混合通孔56。內(nèi)混式噴嘴-水輸入孔57、內(nèi)混式噴嘴-潤滑油輸入孔58的孔徑與混合通孔56相同，設(shè)置為d。

對圖9中b-b剖視圖進行描述，混合液體輸出孔ⅰ52、混合液體輸出孔ⅱ59以工藝平面ⅱ511為基準進行加工，一端貫通至工藝平面ⅱ511，即內(nèi)混式噴嘴-導流槽單元51的前端；另一端貫通至混合通孔56中間位置?；旌弦后w輸出孔ⅰ52、混合液體輸出孔ⅱ59的孔徑與混合通孔56相同，設(shè)置為d。

內(nèi)混式噴嘴-氣體輸出孔53、內(nèi)混式噴嘴-連接固定單元54的特征與氣體輸出孔23、連接固定單元24相同。

圖10是封閉螺釘?shù)娜S示意圖。封閉螺釘6設(shè)置為外螺紋結(jié)構(gòu)，并在斷面設(shè)置有一字槽，用于封閉螺釘6的旋入安裝。封閉螺釘6可采用耐腐的非金屬材料。

圖11是實施例二的工作原理圖。

結(jié)合圖6，說明實施例2的工作過程：

水從微量潤滑裝置通過膠管輸送至水輸入導管4，通過水輸入導管4進入內(nèi)混式噴嘴體5；通過內(nèi)混式噴嘴-水輸入孔57，水被輸送至導流槽混合通孔56。潤滑油從微量潤滑裝置通過膠管輸送潤滑油輸入導管3，通過潤滑油輸入導管3進入內(nèi)混式噴嘴體5；通過內(nèi)混式噴嘴-潤滑油輸入孔58，潤滑油被輸送至混合通孔56。水和潤滑油均向混合通孔56中間部位流動，在中間部位相遇后混合形成油水兩相流。油水兩相流通過混合液體輸出孔ⅰ52、混合液體輸出孔ⅱ59流至內(nèi)混式噴嘴-導流槽單元51前端。油水兩相流在內(nèi)混式噴嘴-導流槽單元51與流出的壓縮氣體相遇，并形成油水氣三相流、以扇形形狀輸送至切削區(qū)。

實施例二與實施例一相比，將潤滑油和水在噴出噴嘴瞬間混合，改為在噴嘴內(nèi)部混合。結(jié)構(gòu)的改變使?jié)櫥秃退幕旌细浞?，實現(xiàn)了更好的噴霧效果。

綜上上述，將本發(fā)明應(yīng)用于微量潤滑油水供給，實現(xiàn)了對線接觸加工形式的均勻潤滑，解決了現(xiàn)有噴嘴點潤滑的應(yīng)用瓶頸，同時提高了三相流油水氣供給效率，有效降低了對工作環(huán)境的污染問題，為微量潤滑的高效、低碳、節(jié)能應(yīng)用提供了新途徑。