[发明专利]用于监控和调整低温冷却的设备和方法

说明书

【交叉引用】

本申请要求2007年8月28日提交的第60/968,479号临时申请的权益，通过引用视同于全面阐述将其全文结合于本文中。

【技术领域】

本发明涉及低温喷射冷却，其一般用于金属加工及其它需要冷却来保持最佳处理参数的工业应用。

【背景技术】

在金属加工应用中直接感测工件和工具表面温度富有挑战性。由于工件和工具二者均在运动的事实，基于接触的温度测量不是所希望的。常规的非接触式温度测量装置，诸如红外线(IR)传感器和温度计，常常由于工件和工具材料的反射率引起的测量误差以及低温范围中的低辐射水平而不准确。在其中使用低温冷却的应用中，准确的温度测量日益重要。因此，需要一种更准确的非接触式温度测量方法。

涉及的技术包括第5,517,842号美国专利和公布号为WO2006/074875A 1的PCT。

【发明内容】

本发明包含一种设备，其用于具有当操作时产生蒸气云的低温冷却构件的系统。该设备感测冷却并向控制器发送信号，该控制器被编程以设定和/或调节系统的至少一个操作参数。

在一方面，本发明包含一种设备，其供具有当操作时产生蒸气云的低温冷却构件的系统使用。该设备包括适合发射在第一强度处的第一光束的第一发射器。该设备还包括第一接收器，其具有适合探测第一感测强度的第一传感器。当第一光束被定向在第一传感器时，第一感测强度为第一光束在第一传感器处的强度。第一接收器适合产生第一传感器信号，该第一传感器信号为第一感测强度的函数，并且第一发射器和第一传感器具有第一操作位置，其中第一发射器和第一传感器定位和定向成使得第一光束被定向到第一传感器上并且第一光束在被第一传感器接收前经过蒸气云至少一次。还提供了控制器，且该控制器被编程以基于控制器数据设定和/或调节系统的至少一个操作参数。当第一发射器和第二传感器处于第一操作位置时，控制器数据包括第一传感器信号。

在另一方面，本发明包含一种设备，其供具有当操作时产生蒸气云的低温冷却构件的系统使用。该设备包括用于确定蒸气云的相对不透明度并产生涉及蒸气云的相对不透明度的数据的机构，以及与该用于确定的机构通信的控制器，该控制器适合基于该数据设定和/或调节系统的至少一个操作参数。

再在另一方面，本发明包含一种供具有低温冷却构件的系统使用的方法，该方法包括测量低温蒸气云的相对不透明度，以及基于测定的低温蒸气云的相对不透明度设定和/或调节系统的至少一个操作参数。

【附图说明】

当结合附图阅读时，将更好地理解以下对本发明的优选实施例的详细描述。为了示出本发明的目的，在附图中显示了目前优选的实施例。然而，应该理解的是，本发明并不局限于附图所示的精确的布置和手段：

图1是按照本发明的基本低温蒸气云不透明度测量设备的第一实施例；

图2是基本低温蒸气云不透明度测量设备的第二实施例，其中光束被反射；

图3是根据本发明的用于监控和调整工件和轧辊的低温冷却的设备的优选实施例的示意图示；以及

图4是用于监控和调整工件和轧辊的低温冷却的设备的第二实施例的示意图示。

【具体实施方式】

本发明为一种供具有当操作时产生蒸气云的低温冷却构件的系统使用的设备。具有低温冷却构件的系统可包括但不局限于金属轧制和加工操作，诸如车床车削、镗孔、铣削、热喷射涂覆应用以及食物冷冻应用。

“低温蒸气”为当环境空气中所含的水与诸如液态氮(下称“LIN”)、气态氮、氩气和二氧化碳或这些液体和/或气体的两种或多种的混合物的低温喷射接触时形成的微观水冰晶体的悬浮物。低温蒸气通常呈白色并且不透明或半透明。

在涉及本发明的开发的实验中，已观察到从其中低温喷射被定向到基板上的区域(例如，工件和/或工具区域和/或待冷却物体的零件表面和/或其它表面)演变来的“低温蒸气”的量与喷射应用在其上的表面的表面温度成反比。在所观察的所有情形中，当基板(例如，工件、零件和/或工具)表面低于希望的温度范围(即，过冷)时观察到大量的低温蒸气，而当工件和工具表面高于希望的温度范围(即，冷却不充分)时几乎看不到低温蒸气。已观察到大量的低温蒸气所产生的“云”比更少量的低温蒸气所产生的“云”更加不透明。申请人发现，可通过测量被定向通过蒸气云的光束的强度下降来以合理的准确度测量蒸气云的不透明度。强度下降是由于光束在形成一部分低温蒸气云的微观冰晶体的固体表面上的散射和吸收而引起的。这些概念形成本发明的基础。