[發明專利]一種液氮在線制備與在線切換式調控系統

有效

• 申請號: 202011616040.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112815232B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 劉闊;楊子健;王永青;姜少瑋;孔繁澤;王思琪
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F17D1/02
• 分類號: F17D1/02;F17D1/14;F17D3/01;F17D3/18
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于低溫加工技術領域，提供一種液氮在線制備與在線切換式調控系統，包括液氮制備單元、液氮存儲單元、液氮調控單元、監控單元。液氮制備單元負責液氮的制備；液氮存儲單元負責液氮的存儲和持續供給；液氮調控單元根據加工時切削用量對液氮的流量、壓力進行調控；監控單元通過低溫液位計對兩個自增壓液氮儲罐中液氮的儲量進行實時監測，并通過控制液氮制備單元及自增壓液氮儲罐的進、出液口低溫電磁閥控制液氮的在線制備及在線切換。本發明實現了超低溫冷卻加工過程中冷卻介質的長時間、穩定、按需供給，為超低溫冷卻加工提供了支持。

技術領域

本發明屬于低溫加工技術領域，具體涉及一種液氮在線制備與在線切換式調控系統。

背景技術

超低溫冷卻加工以液氮作為冷卻介質，利用液氮沸點低，汽化潛熱小等特性，實現刀具于加工區域強化冷卻，在提高加工質量與加工效率、延長刀具壽命、降低綜合加工成本、綠色環保等方面具有獨特的優勢。

要實現超低溫加工高質、高效進行，需要保證加工過程有大量液氮長時間穩定輸出，對加工區域持續冷卻。同時，液氮的流量、壓力和氣體質量分數等參數的變化關系著刀具-工件交互作用區域的冷卻強度，其傳輸調控也是影響超低溫加工效果的關鍵因素。目前多采用獨立式液氮罐的方式進行液氮供給，這種供給方式可用于少量單次的加工過程，無法實現液氮大量、長時間的穩定供給。因此，需要一種液氮供給長期穩定、制備過程智能化水平高和對液氮射流調控精準的調控系統。

2017年，華中科技大學在發明專利201710099659.0中公開了“一種自動化液氮流量控制的難加工材料深冷加工系統”，該系統采用氮氣杜瓦瓶及液氮杜瓦瓶供給冷卻介質并依靠主動調節氣液相分離器中液面上方氣壓值來實現液氮的自動化流量控制；2018年，濟南大學在發明專利201811181076.3中公開了“一種適用于低溫切削的液氮流量智能調控冷卻系統”，該系統通過液氮杜瓦瓶供給液氮，采用紅外測溫儀在線檢測前后刀面溫度并反饋給中央處理器，中央處理器再通過控制低溫電磁閥對管路液氮流量進行控制，最終達到設定溫度；2019年，大連理工大學在發明專利201910800798.0中公開了“一種面向超低溫冷卻加工的獨立式液氮供給與調控系統”，該方法同樣采用獨立式液氮罐進行液氮供給，并通過調節閥、減壓閥等執行單元實現壓力、流量、溫度的聯合控制。以上發明專利中，均采用獨立式液氮罐進行冷卻介質供給，由于液氮罐的容積有限，無法實現冷卻介質的持續輸出。

發明內容

本發明針對現有技術的缺陷和改進需求，發明了一種液氮在線制備與在線切換式調控系統，實現液氮的在線制備及長時間供給，同時對液氮實現多變量、大范圍、定量的調控。

本發明的技術方案：

一種液氮在線制備與在線切換式調控系統，包括液氮制備單元1、液氮存儲單元2、液氮調控單元3和監控單元5，其中液氮制備單元1負責液氮的制備，液氮存儲單元2負責液氮的存儲和持續供給，液氮調控單元3負責對液氮的壓力、流量進行調節，監控單元5負責傳感器數據的采集以及控制指令的傳遞；

所述液氮制備單元1出口連接液氮泵2-7入口；