一种用于切削加工过程冷却的超音速低温气流发生装置

摘要

本发明公开了一种用于切削加工过程冷却的超音速低温气流发生装置，包括高压气瓶或空气压缩机，高压气瓶或空气压缩机的输出管路上依次连接有减压阀、电磁阀、流量阀、压力表、温度调节器、单向阀，单向阀通过金属软管与喷射组件相连接；喷射组件包括喷射转换接头、收缩扩张型喷嘴，收缩扩张型喷嘴包括喷嘴收缩段、喷嘴喉部、喷嘴扩张段三段。能够获得出口速度为超音速的低温气流，具有喷射速度高的特点，提高了切削热对流的效率，高速喷射对于材料的断屑排屑有较好的辅助作用。相对其他制冷方式本发明能够降低成本，消耗品是成本低廉的高压气体，获取方式简易。

主权项

一种用于切削加工过程冷却的超音速低温气流发生装置，其特征是，包括高压气瓶，所述高压气瓶出口通过输气管路与减压阀入口连接，所述减压阀出口通过输气管路连接控制整个气路通断的电磁阀，所述电磁阀通过输气管路与流量阀相接，所述流量阀出口通过输气管路连接压力表，所述压力表通过输气管路连接调节气流温度的温度调节器，所述温度调节器出口的输气管路上连接有单向阀，所述单向阀通过金属软管与喷射组件相连接；所述喷射组件包括喷射转换接头、收缩扩张型喷嘴，所述收缩扩张型喷嘴包括喷嘴收缩段、喷嘴喉部、喷嘴扩张段三段；所述喷嘴收缩段为直线型壁面锥形，所述喷嘴喉部为圆弧过渡、所述喷嘴扩张段为直线型壁面锥形；所述减压阀输出压力根据以下气体动力学公式计算得到，保证收缩扩张型喷嘴的出口为超音速气流，$({\mathrm{Ma}}^2-1)\frac{\mathrm{dV}}{V}=\frac{\mathrm{dA}}{A}$式中，Ma为气体马赫数，V为气体流速，A为管道面积；所述温度调节器保证收缩扩张型喷嘴入口气流温度可调，气流入口温度及出口温度满足以下气体动力学公式，根据所要求的超音速气流温度，将所要求的入口温度计算出来，并利用温度调节器调节，$\frac{T}{T_e}=1+\frac{k-1}{2}{\mathrm{Me}}^2$式中，k为气体的比热比,T为气体入口总温，T_e为气体出口静温，Me为收缩扩张型喷嘴出口马赫数，所述收缩扩张型喷嘴的出口压力为大气压时，收缩扩张型喷嘴入口压力和出口压力满足以下公式，由此公式计算出收缩扩张型喷嘴入口压力，$\frac{P}{P_e}={(1+\frac{k-1}{2}{\mathrm{Me}}^2)}^{\frac{k}{k-1}}$式中，P为收缩扩张型喷嘴入口总压力，P_e为喷嘴出口静压力，k为气体的比热比，Me为收缩扩张型喷嘴出口马赫数。