[发明专利]一种超临界二氧化碳供给调控系统

说明书

本发明公开了一种超临界二氧化碳供给调控系统，包括超临界二氧化碳生成装置和超临界二氧化碳输出装置，超临界二氧化碳生成装置和超临界二氧化碳输出装置之间还设有超临界二氧化碳流量调节装置，超临界二氧化碳输出装置包括出料管，超临界二氧化碳流量调节装置包括中转管路，超临界二氧化碳流量调节装置通过切换中转管路以调节流量，中转管路的内径小于出料管的内径，在输送超临界二氧化碳之前，通过切换中转管路至其符合超临界二氧化碳的流量加工要求，通过改变中转管路的内径值和长度值，即可实现系统的超临界二氧化碳流量调节，不仅输出稳定，而且成本低廉、容易维护，此发明用于金属加工领域。

技术领域

本发明涉及金属加工领域，特别是涉及一种超临界二氧化碳供给调控系统。

背景技术

随着现代先进制造技术的突飞猛进，各类新材料、新工艺应运而生，对机床切削速度，刀具寿命以及加工效率提出了更高的要求。清洁生产、绿色制造已成为发展先进制造技术的主题之一。采用低温冷却润滑切削技术，已被证实为解决高硬高强度材料强烈切削热冲击和振动以及塑性材料切削易产生加工毛刺等难加工特性有效方案。

目前常用的低温切削技术主要为：低温冷风(-30℃)冷却技术、液氮(-179℃)冷却技术、液态二氧化碳(-78.5℃)冷却技术等。其中液态二氧化碳冷却技术采用压力为5.0-6.5MPa的液态二氧化碳经管路输送并在喷嘴前端释放，可在喷嘴处迅速膨胀吸热产生-78.5℃(理论值)低温，被成功应用于难加工材料切削冷却。为尽可能接近其理论低温值，需严格控制输送管路内部的液态二氧化碳压降速率，并且需对输送管路进行有效保温，以避免液态二氧化碳在管路内部因快速压降而结冰堵塞管路。由于液态二氧化碳冷却技术上述缺点，目前该技术尚未实现大面积推广应用。

针对上述问题，近年来采用超临界二氧化碳流体进行切削加工的冷却润滑获得了关注。将低压的二氧化碳气体通过增压系统增压至7.4MPA以上并将其升温至31.7℃以上，二氧化碳即可处于超临界状态。将超临界状态的二氧化碳喷射出去，由于超临界二氧化碳流体的快速压降而瞬间吸热膨胀，从而使喷射区域达到瞬间低温(-78.5℃)的效果。

虽然超临界二氧化碳已在制药工业、化学工程和半导体工业萃取、蚀刻和清洁过程中广泛应用，但将超临界二氧化碳应用于加工冷却，实现加工过程高效降温尚处于深入开发阶段。专利ZL200680022912.2公布了一种基于超临界二氧化碳的金属加工润滑方法，该方法涉及在超临界二氧化碳流体中掺入润滑剂以及在金属加工过程施加超临界二氧化碳的系统组成。专利201710867324.9公布了一种超临界二氧化碳集中供液系统，并描述了集中供液系统组成及集中供液方式。不同于液态二氧化碳冷却技术，超临界二氧化碳在输送管路内部需始终维持压力大于或等于7.4MPa以及温度大于或等于31.7℃，以确保超临界二氧化碳流体快速压降形成低温介质。

现有超临界二氧化碳系统多涉及获得超临界二氧化碳流体方式，证实了超临界二氧化碳可有效应用于金属加工，对于如何控制超临界二氧化碳输出、如何确保管路中二氧化碳始终处于超临界状态以及如何控制超临界二氧化碳喷射流量等均未涉及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流量控制精准、输送稳定性强的超临界二氧化碳供给调控系统。

本发明所采取的技术方案是：

一种超临界二氧化碳供给调控系统，包括超临界二氧化碳生成装置和超临界二氧化碳输出装置，超临界二氧化碳生成装置和超临界二氧化碳输出装置之间还设有超临界二氧化碳流量调节装置，超临界二氧化碳输出装置包括用于输送超临界二氧化碳流体的出料管，超临界二氧化碳流量调节装置包括中转管路，超临界二氧化碳流量调节装置通过切换中转管路以调节流量，中转管路的内径小于出料管的内径。

进一步作为本发明技术方案的改进，超临界二氧化碳流量调节装置还包括进料转接模块和出料转接模块，进料转接模块连接超临界二氧化碳生成装置，出料转接模块连接超临界二氧化碳输出装置，还包括两端分别与进料转接模块和出料转接模块活动连接的中转管路。