一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统，它解决了现有技术中微量润滑液的沉积率低的问题，具有改变雾滴群的雾化锥形态、沉积面积和形状的有益效果，其方案如下：一种纳米流体微量润滑液用喷嘴，包括气液混合、电晕放电和辅助电极聚焦部件；喷嘴与供液系统、供气系统连接；电晕放电部件与可调高压直流电源负极连接，正极与工件加电部件连接并接地，形成针‑板负电晕放电电场；辅助电极聚焦部件位于电晕区下方，与功率转换器负极连接，正极接地，形成附加电场；微量润滑液在喷嘴气液混合腔作用下雾化喷出形成雾滴群，在放电电场荷电并二次雾化，在辅助电极聚焦部件作用下向中心轴线收拢聚焦，可控运输至磨削区。

A nanofluid electrostatic atomization controlled transmission micro lubricating system with auxiliary electrode focusing

The utility model discloses a nanofluids electrostatic atomization controllable transport Micro-lubrication system with auxiliary electrode focusing, which solves the problem of low deposition rate of micro-lubricants in the prior art, and has the beneficial effect of changing the atomization cone shape, deposition area and shape of the droplet group. The scheme is as follows: The nozzles used for measuring lubricating fluid include gas-liquid mixing, corona discharge and auxiliary electrode focusing parts; the nozzles are connected with the liquid supply system and the gas supply system; the corona discharge parts are connected with the adjustable high-voltage DC power supply negative poles; the positive poles are connected with the workpiece charging parts and grounded to form the needle-plate negative corona discharge electric field; and the auxiliary electrode focusing part is connected with the adjustable high-voltage DC power supply negative poles. The part is located below the corona area, connected with the negative pole of the power converter and grounded with the positive pole to form an additional electric field; the micro-lubricant sprays out under the action of the gas-liquid mixing chamber of the nozzle to form a group of droplets, charges in the discharge electric field and atomizes twice, and converges to the central axis under the action of the auxiliary electrode focusing component, which can be transported controllably to grinding. Cut the area.

【技术实现步骤摘要】
一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统
本技术涉及磨削加工
，特别是涉及一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统。
技术介绍
微量润滑技术是一种典型的环境友好绿色切削技术，将微量的润滑液与具有一定压力的压缩空气混合雾化，喷射至磨削区，对砂轮与磨屑、砂轮与工件的接触面进行冷却润滑。这一技术在保证有效润滑和冷却效果的前提下，使用最小限度的磨削液(约为传统浇注式润滑方式用量的千分之几)，能够降低成本和对环境的污染以及对人体的伤害。而雾滴的粒径分布与磨削区域的沉积量是影响冷却润滑性能的关键因素，因此提高雾化分布均匀性和磨削区的有效沉积率是很有必要的。纳米射流微量润滑就是将纳米级固体粒子加入微量润滑流体介质中制成纳米流体，即纳米粒子、润滑剂(油、或油水混合物)与高压气体混合雾化后以射流形式喷入磨削区。由强化换热理论可知，固体的传热能力远大于液体和气体。常温下固体材料的导热系数要比流体材料大几个数量级。在微量润滑介质中添加固体粒子，可显著增加流体介质的导热系数，提高对流热传递的能力，极大弥补微量润滑冷却能力不足的缺陷。此外，纳米粒子(指尺寸为1-100nm的超细微小固体颗粒)在润滑与摩擦学方面还具有特殊的抗磨减摩和高承载能力等摩擦学特性。静电雾化技术是在高压静电参与下液体破碎成带电液滴的过程。液体介质经过喷嘴时通过不同的方法使液体荷电，通过降低液滴的表面张力来加速液滴的破裂，形成荷电雾滴群，可有效提高雾滴分布的均匀性，增强雾滴目标物的吸附性，沉积效率及润湿渗透性，被广泛应用于农药喷雾、喷墨打印和静电涂油等领域。经检索，青岛理工大学李长河等技术了一种纳米粒子射流微量润滑磨削三相流供给系统(专利号：201110221543.2)，该系统将纳米流体经液路输送至喷嘴处，同时高压气体经气路进入喷嘴，高压气体与纳米流体在喷嘴混合室中充分混合雾化，经加速室加速后进入涡流室，同时压缩气体经涡流室通气孔进入，使三相流进一步旋转混合并加速，然后三相流以雾化液滴的形式经喷嘴出口喷射至磨削区。由于气动方式雾化过程不稳定，很难通过控制气动参数控制雾化结果。青岛理工大学李长河等技术了一种磁增强电场下纳米粒子射流可控输运微量润滑磨削装备(专利号：201310634991.4)，通过电晕区周围增加磁场，提高液滴荷电量。其包括外部设有高压直流静电发生器和磁场形成装置的喷嘴；喷嘴与纳米粒子供液系统、供气系统连接；高压直流静电发生器与可调高压直流电源的负极连接；可调高压直流电源的正极则与用于附着在工件不加工表面的工件加电装置连接，从而形成负电晕放电的形式；在静电放电的电晕区周围是磁场形成装置；纳米流体磨削液从喷嘴的喷头喷出雾化成液滴的同时在高压直流静电发生器及磁场形成装置的作用下对液滴荷电并被送入磨削区。此装备利用磁场增强电晕放电的情况下，库仑力与洛伦兹力共同作用使电子形成拉莫运动，增加了自由电子与空气分子的碰撞，电离增强，微粒荷电更加充分，但是无法做到控制荷电雾滴的沉积面积与形状，优化润滑液雾化效果与沉积效率。杨恩龙等公开了一种装有圆锥形辅助电极的多喷头静电纺丝装置(专利号：201110124305.X)，该装置通过具有圆锥形辅助电极、聚四氟乙烯喷丝板、聚四氟乙烯支架板、橡皮管、多喷头、储液槽等装置实现了静电纺丝的过程。在金属喷头附近安装两个完全相同的圆锥形辅助电极，同时固定在聚四氟乙烯喷丝板上。在静电纺丝过程中，辅助电极的存在降低了喷头间电场的相互干扰，改变原有电场，起到稳定射流改善电场分布的作用，从而制得的纳米纤维更细，纤网更均匀。但圆锥形辅助电极和喷头均固定在喷丝板上，形式固定不够灵活。李舟等技术了一种具有辅助电极的静电纺丝系统和静电纺丝方法(专利号：201310488427.6)，该装置包括料筒、喷嘴、第一高压电源、接受装置、第二高压电源、辅助电极和移动控制装置，其中，喷嘴与辅助电极分别位于接受装置的上方和下方；喷嘴固定不动，辅助电极能够在移动控制装置的控制下移动；第一高压电源用于在接受装置和料筒之间形成差值为V1的第一电压差，第二高压电源用于在接受装置和辅助电极之间形成差值为V2的第二电压差，使料筒与辅助电极之间的电压差值为V1与V2之和。该装置利用了辅助电极对纳米纤维的牵引作用，通过移动辅助电极，使静电纺织时喷射的纳米纤维能够按照辅助电极的移动路径沉积成相应的图案。但不能改变纳米纤维的形态，优化静电纺丝的效果。现有装置有利用两个相对放置的永磁体及一对喷雾电极，在金刚石磨粒喷射区域内形成稳定强度的电场和梯度磁场，金刚石磨粒液滴向接收板喷射过程中按场线排布的方向运动，可以减小液滴的漂移和增大喷射的雾化角，从而使金刚石磨粒分布均匀。由此制备的磨粒均匀分布的砂轮具有加工的表面质量高、磨削效率高等优点。该装置的放电电场局限在针电极和电极环之间，电极环位置固定不灵活，不能对雾滴在接收板上的沉积效果起到控制作用。因此，需要对一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统进行研究。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供了一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统，通过设置辅助电极，从而改变雾滴群的雾化锥形态、沉积面积和形状，提高微量润滑液的沉积率和有效利用率。一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统的具体方案如下：一种纳米流体微量润滑液用喷嘴，包括：内部开有气液混合腔的内件；喷嘴外壁，套于内件外部，且内件与喷嘴外壁之间形成气腔，喷嘴外壁端部与气液混合腔相通，该端部开有凹槽以设置电晕放电部件，内件开有气孔以使气腔与气液混合腔相通；辅助电极部件，包括通过连接滑杆与喷嘴外壁固连且相对于喷嘴外壁可上下移动的电极环，和/或设于喷嘴外壁两侧角度可调的平板电极，辅助电极部件设于电晕放电部件下方，与功率转换器负极连接，功率转换器正极连接可调高压直流电源，形成附加电场。锥形电极环或平板电极作为辅助电极，与放电电极极性相同，电晕放电部件与可调直流高压电源负极连接，形成针-板负电晕放电电场，极性相同的荷电液滴在通过辅助电极时，受到指向中心轴线的附加电场力，从而改变雾滴群的雾化锥形态、沉积面积和形状，提高微量润滑液的沉积率和有效利用率。其中，所述气腔沿着内件的轴线方向设有两处，所述喷嘴外壁开有与气腔相通的气体入口，压缩气体通过气体入口进入气腔，再通过气孔进入气液混合腔。进一步地，靠近所述电晕放电部件设置的所述气腔为倒锥环缝形，另一气腔为环形，通过倒锥环缝形气腔的设置，将喷嘴出口的纳米流体磨削液携带出去，实现液体射流的多次破碎，可有效解决粘度较大润滑液难以破裂雾化的问题。进一步地，所述电晕放电部件包括电极，电极为L型针状电极，电极沿圆周方向设有多个，该电极通过电极托盘设于喷嘴外壁端部凹槽内；进一步地，电极托盘沿圆周方向开有用于固定电极的径向电极针插槽，电极托盘横截面中部沿圆周开有高压电线轴向通槽，沿径向开有高压电线径向通槽，电极针尾部设有L型针状电极接线孔，在高压电线轴向通槽内实现多个电极针串联。进一步地，凹槽端侧设置用于固定电极托盘的定位环，定位环沿圆周方向对称使用4个螺钉与喷嘴外壁固定连接对电极托盘进行定位。进一步地，，气液混合腔从一端到另一端以此为上直流段、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米流体微量润滑液用喷嘴，其特征在于，包括：内部开有气液混合腔的内件；喷嘴外壁，套于内件外部，且内件与喷嘴外壁之间形成气腔，喷嘴外壁端部与气液混合腔相通，该端部开有凹槽以设置电晕放电部件，内件开有气孔以使气腔与气液混合腔相通；辅助电极部件，包括通过连接滑杆与喷嘴外壁固连且相对于喷嘴外壁可上下移动的电极环，和/或设于喷嘴两侧角度可调的平板电极，辅助电极部件设于电晕放电部件下方。

【技术特征摘要】
1.一种纳米流体微量润滑液用喷嘴，其特征在于，包括：内部开有气液混合腔的内件；喷嘴外壁，套于内件外部，且内件与喷嘴外壁之间形成气腔，喷嘴外壁端部与气液混合腔相通，该端部开有凹槽以设置电晕放电部件，内件开有气孔以使气腔与气液混合腔相通；辅助电极部件，包括通过连接滑杆与喷嘴外壁固连且相对于喷嘴外壁可上下移动的电极环，和/或设于喷嘴两侧角度可调的平板电极，辅助电极部件设于电晕放电部件下方。2.根据权利要求1所述的一种纳米流体微量润滑液用喷嘴，其特征在于，所述气腔沿着内件的轴线方向设有两处，所述喷嘴外壁开有与气腔相通的气体入口；进一步地，靠近所述电晕放电部件设置的所述气腔为倒锥环缝形，另一气腔为环形。3.根据权利要求1所述的一种纳米流体微量润滑液用喷嘴，其特征在于，所述电晕放电部件包括电极，电极为L型针状电极，电极沿圆周方向设有多个，该电极通过电极托盘设于喷嘴外壁端部凹槽内；进一步地，电极托盘沿圆周方向开有用于固定电极的径向电极针插槽；进一步地，凹槽端侧设置用于固定电极托盘的定位环。4.根据权利要求1所述的一种纳米流体微量润滑液用喷嘴，其特征在于，所述气液混合腔从一端到另一端以此为上直流段、加速段、喉管段和渐扩段，在所述渐扩段端部设置下直流段，上直流段、喉管段和下直流段均为圆柱体，加速段为倒圆台体，渐扩段为圆台体；进一步地，内件上直流段开有顺时针旋向气孔Ⅰ，内件喉管段开有逆时针旋向气孔Ⅱ。5.根据权利要求1所述的一种纳米流体微量润滑液用喷嘴，其特征在于，所述内件一端部设置轴肩，轴肩与喷嘴外壁固连；进一步地，内件顶部突出喷嘴外壁设置。6.根据权利要求1所述的一种纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓阳，李长河，贾东洲，杨敏，张彦彬，隋孟华，武文涛，侯亚丽，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：山东,37