УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ОХЛАЖДЕННЫМ ИОНИЗИРОВАННЫМ ВОЗДУХОМ

Полезная модель относится к устройствам для охлаждения режущего инструмента и зоны резания охлажденным ионизированным воздухом при механической обработке конструкционных материалов и может быть использовано при точении, сверлении, фрезеровании, шлифовании и других операциях.
Известно устройство по патенту №2045381 (МПК B23Q 11/10, заявка 5026856/08 от 11.02.1992), предназначенное для охлаждения зоны резания металлорежущего станка. Устройство содержит вихревую трубу, соединенную с источником сжатого воздуха, патрубки вывода горячего и холодного потоков, ионизатор с подключенными к источнику питания электродами, а также эжектор для подачи жидкой составляющей СОТС. Недостатками известного устройства являются отсутствие конструктивной возможности для установки устройства на оборудование для обработки конструкционных материалов, а также высокие энергетические затраты на ионизацию за счет коронного разряда и опасность поражения электрическим током.
Известен способ охлаждения зоны резания и устройство для его осуществления по патенту №2324582 (МПК B23Q 11/10, заявка 2006115974/02 от 10.05.2006). Согласно изобретению устройство содержит две последовательно соединенных вихревых трубы, отверстие для ввода воздуха, патрубок для подачи жидкого компонента СОТС, патрубок для смешения сред и подачи их в зону резания. Способ включает подачу воздуха под избыточным давлением разделение на холодную и горячую составляющие в вихревой трубе, подачу и диспергирование жидкого компонента СОТС, смешение его с холодной составляющей и подачу смеси в зону резания. Недостатками технического решения являются сложность и громоздкость конструкции, а также отсутствие конструктивной возможности для установки устройства на оборудование для обработки конструкционных материалов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство по патенту №2016738 (МПК B23Q 11/10, Заявка: 4839399/08 от 15.06.1990).
Согласно изобретению повышение эффективности охлаждения режущего инструмента достигается за счет установки на входе вихревой трубы диафрагмы со спиральной канавкой с возможностью поворота вокруг оси и срезом на цилиндрической поверхности, которые с пазом прямоугольного сечения, выполненным в кожухе по касательной к вихревой трубе, образуют тангенциально-спиральный сопловой ввод, а для ионизации холодного потока имеется отрицательный игольчатый электрод, выполненный в сопле и направленный в зону резания металлорежущих станков.
Известное изобретение имеет ряд недостатков:
- неудобство использования, так как не предусмотрено конструктивное исполнение держателя устройства на оборудовании для обработки конструкционных материалов и подведение сжатого воздуха;
- сложность и громоздкость конструкции из-за большого количества деталей устройства;
- высокие энергетические затраты на ионизацию за счет коронного разряда;
- опасность поражения электрическим током.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание компактного и удобного в использовании устройства охлаждения режущего инструмента и зоны резания охлажденным ионизированным воздухом для оснащения оборудования для обработки конструкционных материалов.
Поставленная задача решена тем, что в устройстве для охлаждения режущего инструмента и зоны резания охлажденным ионизированным воздухом, включающего вихревую трубу с выходным соплом, связанную с магистралью подвода сжатого воздуха, вихревая труба, состоящая из завихрителя воздуха с тангенциальным каналом и каналом вывода охлажденного ионизированного воздуха, развихрителя потока с каналами подвода воздуха и вывода горячего воздуха, внутренней трубки, соединенной с завихрителем и развихрителем, установлена в трубке, являющейся корпусом для элементов вихревой трубы и каналом подачи сжатого воздуха, а трубка с вихревой трубой установлена на гибкой подводке, являющейся держателем устройства и магистралью подвода сжатого воздуха, причем длина внутренней трубки составляет не менее семи ее диаметров, а отношение размеров выходных отверстий для холодного и горячего воздуха составляет 3/2. При этом магистраль подвода сжатого воздуха выполнена в виде гибкой подводки с возможностью использования ее в качестве держателя устройства.
Полезная модель иллюстрируется графическими материалами, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - устройство для охлаждения режущего инструмента охлажденным ионизированным воздухом.
Устройство (Фиг. 1) состоит из полой трубки 1, являющейся корпусом для элементов вихревой трубы 2, установленной на гибкой подводке 3, являющейся держателем устройства и магистралью подвода сжатого воздуха. Вихревая труба 2 состоит из завихрителя воздуха 4 с тангенциальным каналом 5 и каналом вывода охлажденного ионизированного воздуха 6, оснащенного соплом 7, развихрителя потока 8 с каналами подвода воздуха 9 и вывода горячего воздуха 10, внутренней трубки 11, соединенной с завихрителем и развихрителем.
Устройство работает следующим образом: сжатый воздух по гибкой подводке 3 подается по каналам подвода воздуха 9, а затем через тангенциальный канал 5 в завихритель воздуха 4, который формирует закрученный поток, перемещающийся по внутренней трубке 11 к развехрителю потока 8. При взаимодействии с развехрителем 8 закрученный поток разделяется на две части, одна из которых (охлажденная) движется вдоль оси внутренней трубки 11 и выводится через канал вывода охлажденного ионизированного воздуха 6, оснащенного соплом 7, в зону резания, а второй поток (нагретый) выводится через канал вывода горячего воздуха 10 в окружающую среду. В результате баллоэлектрического эффекта от конденсации и диспергирования жидкости происходит перераспределение заряженных частиц и ионизация воздуха. Для регулировки параметров охлаждения устройство содержит запорно-регулирующую арматуру, позволяющую оптимизировать количество и температуру охлажденного ионизированного воздуха. В зависимости от требований эксплуатации устройство может быть смонтировано на технологическом оборудовании стационарно или с помощью магнитного основания.
Выбор длины внутренней трубки в составе вихревой трубы не менее семи ее диаметров обеспечивает максимальную холодопроизводительность и степень ионизации, а отношение размеров выходных отверстий для холодного и горячего воздуха, составляющие 3/2 - необходимой интенсивности охлаждения режущего инструмента и зоны резания потоком охлажденного ионизированного воздуха.
Таким образом, устройство позволяет обеспечить подачу охлажденного ионизированного воздуха в зону обработки для охлаждения режущего инструмента и зоны резания при компактном расположении составных частей вихревой трубы и удобной для использования на требуемом расстоянии от инструмента в составе технологического оборудования для обработки конструкционных материалов.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с ближайшим аналогом позволяет:
- повысить компактность вихревой трубы с ионизацией за счет отказа от громоздких устройств ионизации и монтажа вихревой трубы в полой трубке, что позволяет ее использование в непосредственной близости от инструмента;
- обеспечить удобство использования, так как предусматривает объединение держателя устройства на оборудовании для обработки конструкционных материалов и магистрали для подведения сжатого воздуха;
- уменьшить энергетические затраты на ионизацию воздуха и исключить опасность поражения электрическим током благодаря отказу от использования коронного разряда;
- упростить конструкцию за счет уменьшения количества элементов устройства.
Полезная модель может быть использована на оборудовании для обработки конструкционных материалов при механической обработке (точении, сверлении, фрезеровании, шлифовании и других операциях).