磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，通過(guò)在電暈區(qū)周?chē)黾哟艌?chǎng)，提高液滴的荷電量。它包括：外部設(shè)有高壓直流靜電發(fā)生器和磁場(chǎng)形成裝置的噴嘴；噴嘴與納米粒子供液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)連接；高壓直流靜電發(fā)生器與可調(diào)高壓直流電源的負(fù)極連接，可調(diào)高壓直流電源的正極則與用于附著在工件不加工表面的工件加電裝置連接，從而形成負(fù)電暈放電的形式；在靜電放電的電暈區(qū)周?chē)谴艌?chǎng)形成裝置；納米流體磨削液從噴嘴的噴頭噴出霧化成液滴的同時(shí)在高壓直流靜電發(fā)生器及磁場(chǎng)形成裝置的作用下對(duì)液滴荷電并被送入磨削區(qū)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械磨削加工微量潤(rùn)滑磨削液運(yùn)輸工藝方法與裝備，特別是一種磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]微量潤(rùn)滑技術(shù)又稱(chēng)MQL (Minimal Quantity Lubrication)技術(shù),他是將極微量的潤(rùn)滑液與具有一定壓力的壓縮空氣混合并霧化，噴射至磨削區(qū)，對(duì)砂輪與磨屑、砂輪與工件的接觸面進(jìn)行有效潤(rùn)滑。這一技術(shù)在保證有效潤(rùn)滑和冷卻效果的前提下，使用最小限度的磨削液(約為傳統(tǒng)澆注式潤(rùn)滑方式用量的千分之幾)，以降低成本和對(duì)環(huán)境的污染以及對(duì)人體的傷害。
[0003]納米射流微量潤(rùn)滑是基于強(qiáng)化換熱理論建立的，由強(qiáng)化換熱理論可知，固體的傳熱能力遠(yuǎn)大于液體和氣體。常溫下固體材料的導(dǎo)熱系數(shù)要比流體材料大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在微量潤(rùn)滑介質(zhì)中添加固體粒子，可顯著增加流體介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，提高對(duì)流熱傳遞的能力，極大彌補(bǔ)微量潤(rùn)滑冷卻能力不足的缺陷。此外，納米粒子(指尺寸為1-1OOnm的超細(xì)微小固體顆粒)在潤(rùn)滑與摩擦學(xué)方面還具有特殊的抗磨減摩和高承載能力等摩擦學(xué)特性。納米射流微量潤(rùn)滑就是將納米級(jí)固體粒子加入微量潤(rùn)滑流體介質(zhì)中制成納米流體，即納米粒子、潤(rùn)滑劑(油、或油水混合物)與高壓氣體混合霧化后以射流形式噴入磨削區(qū)。
[0004]發(fā)明人對(duì)微量潤(rùn)滑磨削供給系統(tǒng)進(jìn)行了深入的理論分析以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，研究成果已申請(qǐng)了相關(guān)的專(zhuān)利，由發(fā)明設(shè)計(jì)人申請(qǐng)的發(fā)明專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)?201210153801.2公開(kāi)了一種納米粒子射流微量潤(rùn)滑磨削潤(rùn)滑劑供給系統(tǒng)，它將納米級(jí)固體粒子加入可降解的磨削液中制成微量潤(rùn)滑磨削的潤(rùn)滑劑，由微量供給裝置將潤(rùn)滑劑變?yōu)榫哂泄潭▔毫Α⒚}沖頻率可變、液滴直徑不變的脈沖液滴，在高壓氣體產(chǎn)生的空氣隔離層作用下以射流形式噴入磨削區(qū)。但它不是采用磁增強(qiáng)靜電霧化的形成產(chǎn)生射流可控的微細(xì)液滴，霧化原理和液滴控制方式不同；申請(qǐng)?zhí)?201110221543.2的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種納米粒子射流微量潤(rùn)滑磨削三相流供給系統(tǒng)，將納米流體經(jīng)液路輸送至噴嘴處，同時(shí)高壓氣體經(jīng)氣路進(jìn)入噴嘴，高壓氣體與納米流體在噴嘴混合室中充分混合霧化，經(jīng)加速室加速后進(jìn)入渦流室，同時(shí)壓縮氣體經(jīng)渦流室通氣孔進(jìn)入，使三相流進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)混合并加速，然后三相流以霧化液滴的形式經(jīng)噴嘴出口噴射至磨削區(qū)。但公開(kāi)的技術(shù)方案中也不是采用磁增強(qiáng)靜電霧化的原理形成帶電荷的微細(xì)霧滴，更不能做到射流可控，霧化原理和液滴控制方式均不同。
[0005]申請(qǐng)?zhí)?201310042095.9公開(kāi)了一種納米流體靜電霧化可控射流微量潤(rùn)滑磨削系統(tǒng)，通過(guò)靜電學(xué)原理可以使噴射的霧滴實(shí)現(xiàn)可控分布，從而降低對(duì)環(huán)境的污染，為工作人員提供了更好的健康保障。其磨削系統(tǒng)安裝有電暈荷電噴嘴，電暈荷電噴嘴的噴嘴體與供液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)連接，噴嘴體下部的高壓直流靜電發(fā)生器與可調(diào)高壓直流電源的負(fù)極連接，可調(diào)高壓直流電源的正極與工件加電裝置連接，工件加電裝置附著于工件的不加工表面；納米流體磨削液通過(guò)供液系統(tǒng)送入電暈荷電噴嘴，同時(shí)供氣系統(tǒng)將壓縮空氣送入電暈荷電噴嘴，納米流體磨削液由壓縮空氣帶動(dòng)從噴嘴體出口噴出霧化的同時(shí)被高壓直流靜電發(fā)生器荷電為可控射流，在電場(chǎng)力及氣動(dòng)力的作用下可控的分布到加工工件的磨削區(qū)。公開(kāi)的技術(shù)方案不是采用磁場(chǎng)、電場(chǎng)以及霧化三者耦合作用下的納米粒子射流液滴荷電及霧滴可控有序輸運(yùn)實(shí)現(xiàn)的微量潤(rùn)滑磨削，產(chǎn)生射流可控的微細(xì)液滴，霧化原理和液滴控制方式不同。
[0006]微量潤(rùn)滑磨削中如果微量潤(rùn)滑劑在高壓氣體的攜帶作用下，不能有效可控的注入磨削區(qū)，即砂輪/工件界面的楔形區(qū)域，納米射流就會(huì)散發(fā)到周?chē)h(huán)境中?，F(xiàn)如今我們正高度關(guān)注著在使用微量潤(rùn)滑加工時(shí)潤(rùn)滑液與冷卻液對(duì)操作人員健康的影響，如，操作人員會(huì)得各種各樣的呼吸系統(tǒng)疾病，包括職業(yè)性氣喘、過(guò)敏性肺炎、肺功能喪失和皮膚病如過(guò)敏、油痤瘡、和皮膚癌等。微量潤(rùn)滑的工業(yè)關(guān)注點(diǎn)是以空氣為動(dòng)力的霧滴給操作人員帶來(lái)的潛在健康危害。在微量潤(rùn)滑以壓縮空氣為動(dòng)力的噴射中霧滴噴射出以后不再受到約束，其運(yùn)動(dòng)不再可控，會(huì)發(fā)生擴(kuò)散、漂移等一系列問(wèn)題。然而這些問(wèn)題的出現(xiàn)會(huì)使顆粒微小的霧滴擴(kuò)散到工作環(huán)境中，不僅對(duì)環(huán)境造成了極大的污染而且會(huì)對(duì)工作人員造成極大的健康危害。當(dāng)霧滴的大小小于4μπι甚至能引起各種各樣的職業(yè)病。根據(jù)實(shí)際報(bào)道即使短時(shí)間暴露在這種環(huán)境下也可能損壞肺功能。為此美國(guó)職業(yè)安全健康研究所建議礦物油霧滴的暴露極限濃度為0.5mg/m3。為了確保工作人員的健康，必須對(duì)微量潤(rùn)滑過(guò)程中微小液滴加以控制，減少擴(kuò)散量。然而從目前檢索的文獻(xiàn)來(lái)看，對(duì)于此方面的研究還未見(jiàn)報(bào)道，因此對(duì)于上述問(wèn)題的研究迫在眉睫。基于這樣的現(xiàn)狀我們進(jìn)行了對(duì)微量潤(rùn)滑過(guò)程中微小霧滴的可控分布進(jìn)行了探索。
[0007]發(fā)明人對(duì)微量潤(rùn)滑磨削供給系統(tǒng)的射流可控性進(jìn)行了深入的理論分析以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，研究成果已申請(qǐng)了相關(guān)的專(zhuān)利，由發(fā)明設(shè)計(jì)人申請(qǐng)的發(fā)明專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)?201310042095.9公開(kāi)了以一種納米流體靜電霧化可控射流微量潤(rùn)滑磨削系統(tǒng)，利用靜電霧化原理在氣動(dòng)霧化的基礎(chǔ)上對(duì)納米射流微量潤(rùn)滑液進(jìn)一步霧化，同時(shí)利用靜電荷電原理將噴出的微量潤(rùn)滑液液滴荷電，被荷電的液滴在電場(chǎng)力的作用下定向的向工件移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)納米粒子射流的可控。雖然這種方案實(shí)現(xiàn)了納米粒子射流定向可控，但在這種情況下若想進(jìn)一步增大液滴的荷電量，就需要不斷的增加直流電源的電壓，但是由于擊穿電壓的限制，不能無(wú)限制的增加靜電電壓，如何在不增大靜電電壓的情況下增加液滴的荷電量，成為研究的主要方向基于這樣的現(xiàn)狀，我們進(jìn)行了對(duì)靜電霧化荷電過(guò)程中如何在不增加靜電電壓的基礎(chǔ)上增加霧滴的荷電量進(jìn)行了探索。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型為解決上述問(wèn)題，提供了一種磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，通過(guò)在電暈區(qū)周?chē)黾哟艌?chǎng)，提高液滴的荷電量。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，它包括:
[0011]外部設(shè)有高壓直流靜電發(fā)生器和磁場(chǎng)形成裝置的噴嘴；
[0012]噴嘴與納米粒子供液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)連接；
[0013]高壓直流靜電發(fā)生器與可調(diào)高壓直流電源的負(fù)極連接，可調(diào)高壓直流電源的正極則與用于附著在工件不加工表面的工件加電裝置連接，從而形成負(fù)電暈放電的形式；
[0014]在靜電放電的電暈區(qū)周?chē)谴艌?chǎng)形成裝置；[0015]納米流體磨削液從噴嘴的噴頭噴出霧化成液滴的同時(shí)在高壓直流靜電發(fā)生器及磁場(chǎng)形成裝置的作用下對(duì)液滴荷電并被送入磨削區(qū)。
[0016]所述高壓直流靜電發(fā)生器安裝在磁場(chǎng)形成裝置上，磁場(chǎng)形成裝置安裝在噴嘴上。
[0017]所述高壓直流靜電發(fā)生器為噴頭的一部分組成，磁場(chǎng)形成裝置安裝在噴嘴上。
[0018]所述磁場(chǎng)形成裝置由兩套相同的結(jié)構(gòu),通過(guò)各自的中部為半圓弧的固定板固定在噴嘴靠近噴頭位置外周的卡槽內(nèi)，兩固定板則連接在一起；每套結(jié)構(gòu)均包括:
[0019]一個(gè)定板，一個(gè)動(dòng)板，兩者鉸接，定板上部設(shè)有T形滑槽，角度調(diào)節(jié)固定機(jī)構(gòu)一端固定在動(dòng)板上，另一端則與T形滑槽活動(dòng)連接，進(jìn)行角度調(diào)整并固定；
[0020]在動(dòng)板上設(shè)有磁盒，磁盒內(nèi)設(shè)有磁性元件，磁盒頂部設(shè)有電極卡盤(pán)，高壓直流靜電發(fā)生器安裝在電極卡盤(pán)上。
[0021]所述高壓直流靜電發(fā)生器為若干L形針狀電極I，所述L形針狀電極I中部設(shè)有橡膠塞，尾部設(shè)有導(dǎo)線接口 ；在磁場(chǎng)形成裝置的電極卡盤(pán)一側(cè)設(shè)有多個(gè)電極插槽，在電極卡盤(pán)相對(duì)側(cè)設(shè)有導(dǎo)線通槽，所述電極插槽與所述導(dǎo)線通槽連通，導(dǎo)線接口位于所述導(dǎo)線通槽內(nèi)并與電極高壓導(dǎo)線連接。
[0022]所述噴頭為扁平扇形，在扁平扇形噴頭內(nèi)表面為半橢球或半球面；在半橢球的頂端開(kāi)一個(gè)V形槽，V形槽兩斜面關(guān)于噴嘴軸線對(duì)稱(chēng)且和半橢圓球相貫形成狹長(zhǎng)噴口。
[0023]所述磁場(chǎng)形成裝置由兩套相同的結(jié)構(gòu)，通過(guò)各自的中部為半圓弧的固定板固定在噴嘴靠近噴頭位置外周的卡槽內(nèi)，兩固定板則連接在一起；每套結(jié)構(gòu)均包括:
[0024]一個(gè)定板，一個(gè)動(dòng)板，兩者鉸接，定板上部設(shè)有T形滑槽，角度調(diào)節(jié)固定機(jī)構(gòu)一端固定在動(dòng)板上，另一端則與T形滑槽活動(dòng)連接，進(jìn)行角度調(diào)整并固定；
[0025]在動(dòng)板上設(shè)有磁盒，磁盒內(nèi)設(shè)有磁性元件，磁盒頂部設(shè)有電極卡盤(pán)。
[0026]所述噴頭分成兩部分噴頭體和電極噴嘴I，噴頭體和電極噴嘴I螺紋連接，噴頭體由陶瓷材料制成，電極噴嘴I由放電電極的材料制成作為高壓直流靜電發(fā)生器，且電極噴嘴I的出口處較薄為0.3-1.2_，在電極噴嘴I上設(shè)置有導(dǎo)線連接環(huán)I用于連接電極高壓導(dǎo)線。
[0027]所述角度調(diào)節(jié)固定裝置包括一個(gè)角度定位環(huán)，它上面設(shè)有弧形滑槽，角度定位環(huán)與動(dòng)板固定連接，弧形滑槽則通過(guò)滑塊螺桿和螺母組成的定位機(jī)構(gòu)與定板活動(dòng)連接，進(jìn)行角度調(diào)整和固定。
[0028]所述磁性元件為永磁鐵或電磁鐵；在采用電磁鐵時(shí)，磁盒后側(cè)面設(shè)有電磁鐵導(dǎo)線槽，電磁鐵與通過(guò)電磁鐵導(dǎo)線與電磁鐵可調(diào)供電電源連接。
[0029]所述噴嘴包括混合腔體，混合腔體兩端分別與注氣管和噴頭密封連接；在混合腔體內(nèi)分為進(jìn)液腔和混合腔，兩者間由盤(pán)形進(jìn)液塞分隔，在進(jìn)液塞上設(shè)有多個(gè)進(jìn)液孔；位于混合腔的注氣管前部設(shè)有多個(gè)注氣孔，注氣孔以相對(duì)的兩組螺旋線形式分布排列；混合腔與噴頭間設(shè)有錐形加速段。
[0030]一種磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，它包括:
[0031]內(nèi)部設(shè)有高壓直流靜電發(fā)生器和磁場(chǎng)形成裝置從而形成一體噴嘴；
[0032]一體噴嘴與納米粒子供液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)連接；
[0033]高壓直流靜電發(fā)生器與可調(diào)高壓直流電源的負(fù)極連接，可調(diào)高壓直流電源的正極則與用于附著在工件不加工表面的工件加電裝置連接，從而形成負(fù)電暈放電的形式；[0034]在靜電放電的電暈區(qū)周?chē)O(shè)置磁場(chǎng)形成裝置；
[0035]納米流體磨削液從一體噴嘴噴出霧化成液滴的同時(shí)在高壓直流靜電發(fā)生器及磁場(chǎng)形成裝置的作用下對(duì)液滴荷電并被送入磨削區(qū)。
[0036]所述一體噴嘴包括一體噴嘴體，它的內(nèi)部設(shè)有一體噴嘴注氣通道，一體噴嘴注氣通道的一體噴嘴注氣管壁下部設(shè)有若干注氣孔，并與一體噴嘴混合腔連通；
[0037]所述一體噴嘴體還有與一體噴嘴注液通道連通的一體噴嘴注液腔；所述一體噴嘴注液腔通過(guò)一體噴嘴節(jié)流孔與一體噴嘴混合腔連通；在一體噴嘴混合腔底部是一體噴嘴扇形噴嘴出口；
[0038]在所述一體噴嘴扇形噴嘴出口下部是一體噴嘴電極槽，一體噴嘴電極槽下部是一體噴嘴磁盒)；高壓直流靜電發(fā)生器和磁場(chǎng)形成裝置分別置于一體噴嘴電極槽和一體噴嘴磁盒內(nèi)。
[0039]所述一體噴嘴包括一體噴嘴體，它的內(nèi)部設(shè)有一體噴嘴注氣通道，一體噴嘴注氣通道的一體噴嘴注氣管壁下部設(shè)有若干注氣孔，并與一體噴嘴混合腔連通；
[0040]所述一體噴嘴體還有與一體噴嘴注液通道連通的一體噴嘴注液腔；所述一體噴嘴注液腔通過(guò)一體噴嘴節(jié)流孔與一體噴嘴混合腔連通；在一體噴嘴混合腔底部是噴頭體和電極噴嘴II，噴頭體和電極噴嘴II螺紋連接；在電極噴嘴II上設(shè)置有導(dǎo)線連接環(huán)II與電極高壓導(dǎo)線連接，作為高壓直流靜電發(fā)生器；
[0041]在所述電極噴嘴II下部是一體噴嘴磁盒；磁場(chǎng)形成裝置置于一體噴嘴磁盒內(nèi)。
[0042]所述高壓直流靜電發(fā)生器包括:
[0043]圓形電極盤(pán)，在圓形電極盤(pán)上設(shè)置有環(huán)形的電極導(dǎo)線放置槽，以及間隔設(shè)置的多個(gè)針狀電極卡槽；
[0044]在電極導(dǎo)線放置槽內(nèi)還設(shè)置有電極導(dǎo)線通孔，電極高壓導(dǎo)線接出后經(jīng)一體噴嘴電極導(dǎo)線通道接出到一體噴嘴外部；
[0045]L形針狀電極II則插放在針狀電極卡槽內(nèi)。
[0046]所述磁場(chǎng)形成裝置包括:
[0047]磁鐵,它放置在一體噴嘴磁盒內(nèi)，由定位卡盤(pán)定位，在定位卡盤(pán)上設(shè)置有磁體擋板；
[0048]所述磁體為永磁鐵或電磁鐵，若為電磁鐵則電磁鐵導(dǎo)線經(jīng)由一體噴嘴電磁鐵導(dǎo)線通道接出。
[0049]所述工件加電裝置由工件加電裝置絕緣殼體、壓鐵、壓緊永磁鐵、壓緊彈簧組成；壓緊永磁鐵安裝在工件加電裝置絕緣殼體上，壓鐵通過(guò)壓緊彈簧穿透安裝在工件加電裝置絕緣殼體中部，露出工件加電裝置絕緣殼體的端部則設(shè)有導(dǎo)線連接環(huán)和開(kāi)口銷(xiāo)插槽。
[0050]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0051]提供了一種磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，通過(guò)在電暈區(qū)周?chē)黾哟艌?chǎng)，提高液滴的荷電量。在磁增強(qiáng)電暈放電的情況下，在庫(kù)侖力和洛倫茲力的共同作用下，自由電子形成了拉莫運(yùn)動(dòng)，自由電子的運(yùn)動(dòng)軌跡被延長(zhǎng)了。也就是說(shuō)由于自由電子做了拉莫運(yùn)動(dòng)，自由電子與空氣分子和微量潤(rùn)滑磨削液微粒碰撞的幾率明顯增加，從而使電子雪崩更加劇烈，空氣電離增強(qiáng)，使微粒荷電更加充分。同時(shí)由于磁場(chǎng)的存在，電暈放電的起暈電壓也有所降低。通過(guò)磁場(chǎng)、電場(chǎng)以及霧化三者耦合作用下，實(shí)現(xiàn)納米粒子射流 液滴荷電及霧滴可控有序輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0052]圖1是第一種和第三種實(shí)施例的裝配軸測(cè)圖；
[0053]圖2是第二種和第四種實(shí)施例的裝配軸測(cè)圖；
[0054]圖3是第一種、第二種、第三種和第四種實(shí)施例的液路和氣路系統(tǒng)簡(jiǎn)圖；
[0055]圖4是第一種、第二種、第三種和第四種實(shí)施例的電路系統(tǒng)框圖；
[0056]圖5a、b是第一種、第二種、第三種和第四種實(shí)施例的工件加電裝置剖視圖和俯視圖；
[0057]圖6是第一種和第二種實(shí)施例的噴嘴體剖視圖；
[0058]圖7是第一種和第三種實(shí)施例的注氣管的局部軸測(cè)圖；
[0059]圖8是第一種實(shí)施例的噴頭剖視圖；
[0060]圖9是第一種和第三種實(shí)施例的電磁裝置裝配軸測(cè)圖；
[0061]圖10是第一種和第三種實(shí)施例的噴嘴和電磁裝置裝配示意圖；
[0062]圖11是第一種和第三種實(shí)施例的定板軸測(cè)圖；
[0063]圖12是第一種和第三種實(shí)施例的動(dòng)板軸測(cè)圖；
[0064]圖13是第一種和第三種實(shí)施例的磁盒軸測(cè)圖；
[0065]圖14是第一種和第三種實(shí)施例的電極卡盤(pán)軸測(cè)圖；
[0066]圖15是第一種和第三種實(shí)施例的固定板軸測(cè)圖；
[0067]圖16是第一種和第三種實(shí)施例的角度定位環(huán)俯視圖；
[0068]圖17是第一種實(shí)施例的L形針狀電極和橡膠塞軸測(cè)圖；
[0069]圖18是第二種實(shí)施例的一體噴嘴的剖視圖；
[0070]圖19是第二種和第四種實(shí)施例的一體噴嘴的俯視圖；
[0071]圖20是第二種實(shí)施例的一體噴嘴和電磁裝置裝配剖視圖；
[0072]圖21a、b是第二種實(shí)施例的圓形電極槽的俯視圖和旋轉(zhuǎn)剖視圖；
[0073]圖22是第二種和第四種實(shí)施例的定位卡盤(pán)的俯視圖；
[0074]圖23是第三種實(shí)施例的電極噴頭的剖視圖；
[0075]圖24是第四種實(shí)施例的一體噴嘴的剖視圖；
[0076]其中，1-砂輪，2-磨床部分工作臺(tái)，3-絕緣板材，4-工件，5-磁力吸盤(pán)，6-砂輪罩，7-壓縮空氣輸送蛇形管，8-納米流體輸送蛇形管，9-可調(diào)高壓直流電源，10-電極高壓導(dǎo)線，11-工件加電裝置，12-噴嘴，13-電磁裝置，14-電磁鐵導(dǎo)線，15-電磁鐵可調(diào)供電電源，16-混合腔體，17-注氣管，18-噴頭，19-噴嘴左螺母，20-進(jìn)液螺紋管，21-噴嘴右螺母，22-進(jìn)液塞，23-密封墊圈I，24-密封墊圈II，25-進(jìn)液腔，26-混合腔，27-加速段，28-扇形噴嘴出口，29-卡槽，30-定位螺紋孔，31-空氣壓縮機(jī)，32-納米流體儲(chǔ)液罐，33-儲(chǔ)氣罐，34-液壓泵，35-過(guò)濾器，36-壓力表，37-節(jié)流閥I，38-渦輪流量計(jì)I，39-渦輪流量計(jì)II，40-節(jié)流閥II, 41-調(diào)壓閥I , 42-調(diào)壓閥II, 43-溢流閥,44-納米流體回收箱，45-定板，46-動(dòng)板，47-角度定位環(huán)，48-螺桿I，49-螺桿II，50-滑塊螺桿，51-電極卡盤(pán)，52-磁盒，53-螺母，54-螺桿III，55-螺桿IV，56-T形滑槽，57-通孔I，58-定位塊，59-固定板插口，60-磁盒固定塊，61-通孔II，62-螺紋孔I，63- TK角沉孔，64-通孔III，65-螺紋通孔，66-螺紋孔II，67-電磁鐵導(dǎo)線槽，68-電極插槽，69-通孔IV，70-導(dǎo)線通槽，71-固定板，72-通孔V，73-通孔VI，74-通孔VL 75-弧形滑槽，76-開(kāi)口銷(xiāo)插槽，77-工件加電裝置絕緣殼體，78-壓鐵，79-壓緊永磁鐵，80-壓緊彈簧，81-導(dǎo)線連接環(huán)，82-橡膠塞，83-L形針狀電極I，84-導(dǎo)線接口，85- 一體噴嘴體，86- 一體噴嘴注氣通道，87- 一體噴嘴注氣通道接頭，88- —體噴嘴注液通道，89- —體噴嘴注液通道接頭，90- —體噴嘴注液腔，91- 一體噴嘴節(jié)流孔，92- 一體噴嘴混合腔，93- —體噴嘴加速段，94- 一體噴嘴扇形噴嘴出口，95- —體噴嘴電極導(dǎo)線通道，96- 一體噴嘴電極槽,97- —體噴嘴磁盒,98- —體噴嘴電磁鐵導(dǎo)線通道,99- 一體噴嘴固定螺紋孔，100- 一體噴嘴注氣管壁，101-圓形電極盤(pán)，102-L形針狀電極II，103-磁鐵，104-定位卡盤(pán)，105-電極導(dǎo)線通孔，106-針狀電極卡槽，107-電極導(dǎo)線放置槽，108-定位通孔,109-磁體擋板，110-—體噴嘴，111-噴頭體，112-電極噴嘴I，113-導(dǎo)線連接環(huán)I，114-電極噴嘴II，115-電極接線空間，116-導(dǎo)線連接環(huán)II。
【具體實(shí)施方式】
[0077]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0078]實(shí)施例1:
[0079]本實(shí)用新型的第一種實(shí)施例如圖1和圖3至17所示，是關(guān)于一種磁增強(qiáng)電場(chǎng)誘導(dǎo)納米粒子射流液滴荷電機(jī)理及霧滴可控有序輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削工藝方法與裝備。
[0080]如圖1所示，在第一種實(shí)施例中，在磨床部分工作臺(tái)2上覆上絕緣板材3 (這種新型材料可以導(dǎo)磁但不導(dǎo)電，從而既可以保證工件4的安裝又可以保證噴嘴12與工件4間形成穩(wěn)定電場(chǎng))。將工件4放置在絕緣板材3上，磨床加磁時(shí)夾緊定位工件4，將磁力吸盤(pán)5吸附在砂輪罩6的側(cè)面，用來(lái)固定納米流體輸送蛇形管8、壓縮空氣輸送蛇形管7和電極高壓導(dǎo)線10中的負(fù)極導(dǎo)線。納米流體輸送蛇形管8—端與進(jìn)液螺紋管20相連，另一端與渦輪流量計(jì)II 39相連。壓縮空氣輸送蛇形管7 —端與注氣管17相連，另一端與渦輪流量計(jì)
I38相連。電極高壓導(dǎo)線10中的負(fù)極導(dǎo)線一端穿過(guò)導(dǎo)線通槽70，依次與各針狀電極尾端相連接，另一端與可調(diào)高壓直流電源9的負(fù)極輸出端相連。電極高壓導(dǎo)線10中的正極導(dǎo)線一端與導(dǎo)線連接環(huán)81相連另一端與可調(diào)高壓直流電源9的正極輸出端相連接，并進(jìn)行接地處理。將工件加電裝置11吸附于工件不加工表面，從而使工件4與可調(diào)高壓直流電源9正極接通，電磁鐵線圈通過(guò)電磁鐵導(dǎo)線14與電磁鐵可調(diào)供電電源15相連，電磁裝置通過(guò)固定板71固定在噴嘴12上。
[0081]如圖3所示，在第一種實(shí)施例中所述的噴嘴12為氣動(dòng)霧化噴嘴，壓縮空氣和納米流體在噴嘴12內(nèi)部混合。所述噴嘴12的氣路由空氣壓縮機(jī)31、過(guò)濾器35、儲(chǔ)氣罐33、調(diào)壓閥I 41、節(jié)流閥I 37、渦輪流量計(jì)I 38依次連接組成。所述噴嘴12的液路由納米流體儲(chǔ)液罐32、液壓泵34、調(diào)壓閥II 42、節(jié)流閥II 40、渦輪流量計(jì)II 39依次連接組成。由空氣壓縮機(jī)31產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)過(guò)濾器35進(jìn)入儲(chǔ)氣罐33，再經(jīng)調(diào)壓閥I 41和節(jié)流閥I 37，流經(jīng)渦輪流量計(jì)I 38進(jìn)入注氣管17 ;液壓泵34將納米流體儲(chǔ)液罐32中的納米流體抽出，再經(jīng)調(diào)壓閥II 42和節(jié)流閥II 40，流經(jīng)渦輪流量計(jì)II 39進(jìn)入進(jìn)液螺紋管20。其中溢流閥43和納米流體回收箱44形成保護(hù)回路，壓力表36用來(lái)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)氣罐33的氣壓。
[0082]如圖4所示，在第一種實(shí)施例中，可調(diào)高壓直流電源9由交流電源輸入單元、直流穩(wěn)壓?jiǎn)卧猇1、直流穩(wěn)壓?jiǎn)卧猇2、自激振蕩電路、功率放大電路、高頻脈沖升壓器、倍壓整流電路和恒流自動(dòng)控制電路組成。
[0083]如圖5a、b所示，在第一種實(shí)施例中，工件加電裝置11由工件加電裝置絕緣殼體77、壓鐵78、壓緊永磁鐵79、壓緊彈簧80組成。將其靠近工件不加工表面時(shí)，壓緊永磁鐵79會(huì)與工件4產(chǎn)生吸引力壓縮壓緊彈簧80，同時(shí)壓緊彈簧80提供反作用力，保證壓鐵78與工件4緊密相連。在壓鐵78上開(kāi)有開(kāi)口銷(xiāo)插槽76，其作用是插入開(kāi)口銷(xiāo)，以保證工件加電裝置11未與工件4吸附時(shí)，壓鐵78和壓緊彈簧80不會(huì)從工件加電裝置絕緣殼體77中脫落。壓鐵78尾端設(shè)置有導(dǎo)線連接環(huán)81方便導(dǎo)線連接。
[0084]如圖6、7和8這種實(shí)施例的噴嘴體剖視圖、注氣管17的局部軸測(cè)圖及噴頭剖視圖所示，在第一種實(shí)施例中可以看出該實(shí)施例中所設(shè)計(jì)使用的噴嘴12為微量潤(rùn)滑霧化噴嘴由噴嘴左螺母19、注氣管17、密封墊圈I 23、進(jìn)液螺紋管20、進(jìn)液塞22、噴嘴右螺母21、密封墊圈II 24、噴頭18和混合腔體16構(gòu)成，其裝配如圖6所示。從圖中可以看出噴嘴12還包括進(jìn)液腔25、混合腔26、加速段27和扇形噴嘴出口 28。壓縮空氣和納米流體分別通過(guò)注氣管17和進(jìn)液腔25進(jìn)入混合腔26進(jìn)行混合，進(jìn)液塞22為圓盤(pán)形，可根據(jù)需要在周?chē)鷮?duì)稱(chēng)分布著4-8個(gè)進(jìn)液孔，其作用是限制納米流體進(jìn)入混合腔26內(nèi)的量，從而可以使壓縮空氣和納米流體在混合腔26內(nèi)有足夠的混合空間。壓縮空氣與納米流體在混合腔26內(nèi)充分混合形成亞音速三相(壓縮空氣、液態(tài)潤(rùn)滑基油和固態(tài)納米粒子)泡狀流。泡狀流進(jìn)入到加速段27后，由于加速段27為錐形結(jié)構(gòu)縮小了三相泡狀流的流動(dòng)空間，從而增大了三相泡狀流的壓力和流速，并減小了氣泡直徑。同時(shí)三相泡狀流經(jīng)過(guò)加速段27時(shí)受擠壓而失穩(wěn)，破裂成更小的氣泡和液滴，增加了霧滴的數(shù)量提高了霧化效果。同時(shí)三相泡狀流經(jīng)過(guò)加速后在扇形噴嘴口 28以近音速?lài)姵?，加大了射流速度，由于壓力突然降到大氣壓力，氣泡?huì)急劇膨脹而爆破形成了液體霧化的動(dòng)力，同時(shí)周?chē)鷼馀輹?huì)受到?jīng)_擊而爆炸并相互沖撞使霧化顆粒變得極其微小。注氣管17上開(kāi)有注氣孔，注氣孔以相對(duì)的兩組螺旋線形式分布排列，這更有利于三相泡狀流在混合腔26內(nèi)充分混合及碰撞，同時(shí)注氣管17軸向沿螺旋線分布的注氣孔的中心軸線和噴嘴注氣管的中心軸線成15至35度傾斜角，這樣有利于混合腔26內(nèi)的三相泡狀流向加速段27推進(jìn)，在注氣管17頂端設(shè)有軸向注氣孔，其作用是進(jìn)一步使三相泡狀流在加速段27內(nèi)加速?？ú?9和定位螺紋孔30用來(lái)連接固定板71，定位螺紋孔30在卡槽29內(nèi)沿圓周方向陣列多組。從圖6中可以看出該噴頭18為扁平扇形噴頭。扁平扇形噴頭內(nèi)表面通常為半橢球或半球面。在半橢球的頂端開(kāi)一個(gè)V形槽，V形槽兩斜面關(guān)于噴嘴軸線對(duì)稱(chēng)且和半橢圓球相貫形成狹長(zhǎng)噴口。這種噴頭能產(chǎn)生扇形的均勻扁平射流，這種射流沖擊力均勻，沖擊范圍大，擴(kuò)散角也可以在較大范圍內(nèi)調(diào)整，其清洗能力尤為突出。圖中a為橢圓長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度，b為橢圓中心到V型槽底長(zhǎng)度，c為噴嘴入射斷面直徑，α為V型槽角度的一半。
[0085]如圖9至17所示，電磁裝置總裝軸測(cè)圖及各部件視圖，在第一種實(shí)施例中電磁裝置設(shè)置為相對(duì)的兩套，圖9中給出的是其中一組。如圖所示，螺桿II 49穿過(guò)設(shè)置在定板45上的通孔I 57和設(shè)置在動(dòng)板46上的兩個(gè)通孔III，且螺桿II 49的一端沉入到六角沉孔63中，螺桿II 49另一端旋有螺母，從而使動(dòng)板46和定板45相互連接，且可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。將滑塊螺桿50滑入到T形滑槽56內(nèi)，使滑塊螺桿50上方的螺桿穿過(guò)角度定位環(huán)47上的弧形滑槽75，滑塊螺桿50上方用螺母53旋合。螺桿I 48穿過(guò)角度定位環(huán)47上的通孔VII 74旋合在螺紋孔I 62上，調(diào)節(jié)螺桿I 48使角度定位環(huán)47可繞其旋轉(zhuǎn)，旋松螺母53可使滑塊螺桿50在T形滑槽56內(nèi)滑動(dòng)，從而調(diào)節(jié)定板45和動(dòng)板46的相對(duì)角度，然后旋緊螺桿I 48和螺母53鎖緊角度定位環(huán)47，是動(dòng)板46和定板45的角度固定，角度定位環(huán)47上有刻度，可實(shí)現(xiàn)方便的定量角度調(diào)整。將永磁鐵或電磁鐵放入到磁盒52中，將電極卡盤(pán)51置于磁盒52上方，使螺紋孔II 66和通孔IV 69對(duì)齊，再用螺桿III 54將磁盒52和電極卡盤(pán)51連接起來(lái)，若磁盒52內(nèi)裝有電磁鐵可將其線圈導(dǎo)線通過(guò)電磁鐵導(dǎo)線槽67引入到導(dǎo)線通槽70中，電極插槽68內(nèi)塞有橡膠塞82 (過(guò)盈配合)，L形針狀電極I 83插入到橡膠塞82中(過(guò)盈配合)，L形針狀電極I 83尾端延伸至導(dǎo)線通槽70，L形針狀電極I 83尾端設(shè)置有導(dǎo)線接口84。電磁鐵線圈導(dǎo)線和電極導(dǎo)線可經(jīng)導(dǎo)線通槽70引到裝置外與電源連接。將固定板71放置在卡槽29中，使通孔VI 73與定位螺紋孔30對(duì)齊并用螺釘連接。以上電磁裝置為相對(duì)兩組設(shè)置，將固定板71插入到定位塊58上的固定板插口 59中，利用螺桿插入到兩組固定板71上的通孔V 72中并用螺母鎖緊，實(shí)現(xiàn)整體電磁裝置的固定。由于定位螺紋孔30在卡槽29內(nèi)沿圓周方向陣列多組，并且定板45和動(dòng)板46的相對(duì)角度可調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了噴嘴前方多角度磁場(chǎng)的形成。
[0086]實(shí)施例2:
[0087]圖2至5和圖18至22為本實(shí)用新型的第二種實(shí)施例，在第二種實(shí)施中將第一種實(shí)施例中的噴嘴12和電磁裝置13替換為一體噴嘴110。
[0088]如圖2所示，在磨床部分工作臺(tái)2上覆上絕緣板材3 (這種新型材料可以導(dǎo)磁，但不導(dǎo)電，從而既可以保證工件的安裝又可以保證噴嘴與工件間形成穩(wěn)定電場(chǎng))。將工件4放置在絕緣板材3上，磨床加磁時(shí)夾緊定位工件4，將磁力吸盤(pán)5吸附在砂輪罩6的側(cè)面，用來(lái)固定納米流體輸送蛇形管8、壓縮空氣輸送蛇形管7和電極高壓導(dǎo)線10中的負(fù)極導(dǎo)線。納米流體輸送蛇形管8 —端與一體噴嘴注液通道接頭89相連，另一端與渦輪流量計(jì)II 39相連。壓縮空氣輸送蛇形管7 —端一體噴嘴注氣通道接頭87相連，另一端與渦輪流量計(jì)I 38相連。電極高壓導(dǎo)線10中的負(fù)極導(dǎo)線穿過(guò)一體噴嘴電極導(dǎo)線通道95，依次與各針狀電極尾端相連接，另一端與可調(diào)高壓直流電源9的負(fù)極輸出端相連。電極高壓導(dǎo)線10中的正極導(dǎo)線一端與導(dǎo)線連接環(huán)81相連另一端與可調(diào)高壓直流電源9的正極輸出端相連接，并進(jìn)行接地處理。將工件加電裝置11吸附于工件不加工表面，從而使工件4與可調(diào)高壓直流電源9正極接通，電磁鐵線圈通過(guò)電磁鐵導(dǎo)線14與電磁鐵可調(diào)供電電源15相連。
[0089]如圖3所示，在第二種實(shí)施例中所述的一體噴嘴110為氣動(dòng)霧化噴嘴，壓縮空氣和納米流體在一體噴嘴Iio內(nèi)部混合。所述一體噴嘴110的氣路由空氣壓縮機(jī)31、過(guò)濾器35、儲(chǔ)氣罐33、調(diào)壓閥I 41、節(jié)流閥I 37、渦輪流量計(jì)I 38依次連接組成。所述一體噴嘴110的液路由納米流體儲(chǔ)液罐32、液壓泵34、調(diào)壓閥II 42、節(jié)流閥II 40、渦輪流量計(jì)II 39依次連接組成。由空氣壓縮機(jī)31產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)過(guò)濾器35進(jìn)入儲(chǔ)氣罐33，再經(jīng)調(diào)壓閥I 41和節(jié)流閥I 37，流經(jīng)渦輪流量計(jì)I 38進(jìn)入一體噴嘴注氣通道86 ;液壓泵34將納米流體儲(chǔ)液罐32中的納米流體抽出，再經(jīng)調(diào)壓閥II 42和節(jié)流閥II 40，流經(jīng)渦輪流量計(jì)II 39進(jìn)入一體噴嘴注液通道88。其中溢流閥43和納米流體回收箱44形成保護(hù)回路，壓力表36用來(lái)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)氣罐33的氣壓。
[0090]如圖4所示，在第二種實(shí)施例中，可調(diào)高壓直流電源9由交流電源輸入單元、直流穩(wěn)壓?jiǎn)卧猇1、直流穩(wěn)壓?jiǎn)卧猇2、自激振蕩電路、功率放大電路、高頻脈沖升壓器、倍壓整流電路和恒流自動(dòng)控制電路組成。[0091]如圖5a、b所示，在第二種實(shí)施例中，工件加電裝置11由工件加電裝置絕緣殼體77、壓鐵78、壓緊永磁鐵79、壓緊彈簧80組成。將其靠近工件不加工表面時(shí)，壓緊永磁鐵79會(huì)與工件4產(chǎn)生吸引力壓縮壓緊彈簧80，同時(shí)壓緊彈簧80提供反作用力，保證壓鐵78與工件4緊密相連。在壓鐵78上開(kāi)有開(kāi)口銷(xiāo)插槽76，其作用是插入開(kāi)口銷(xiāo)，以保證工件加電裝置11未與工件4吸附時(shí)，壓鐵78和壓緊彈簧80不會(huì)從工件加電裝置絕緣殼體77中脫落。壓鐵78尾端設(shè)置有導(dǎo)線連接環(huán)81方便導(dǎo)線連接。
[0092]如圖18至22所示，在第二種實(shí)施例中所用噴嘴為一體噴嘴110，所述一體噴嘴110由陶瓷材料使用快速成型方法制成包括一體噴嘴體85，一體噴嘴注氣通道86，一體噴嘴注氣通道接頭87，一體噴嘴注液通道88，一體噴嘴注液通道接頭89，一體噴嘴注液腔90，一體噴嘴節(jié)流孔91，一體噴嘴混合腔92，一體噴嘴加速段93，一體噴嘴扇形噴嘴出口 94，一體噴嘴電極導(dǎo)線通道95，一體噴嘴電極槽96，一體噴嘴磁盒97，一體噴嘴電磁鐵導(dǎo)線通道98，一體噴嘴固定螺紋孔99，一體噴嘴注氣管壁100。壓縮空氣通過(guò)一體噴嘴注氣通道86進(jìn)入一體噴嘴混合腔92，同時(shí)納米流體經(jīng)過(guò)一體噴嘴注液通道88進(jìn)入到一體噴嘴注液腔90中，在通過(guò)一體噴嘴節(jié)流孔91節(jié)流后進(jìn)入到一體噴嘴混合腔92中與壓縮空氣混合。一體噴嘴節(jié)流孔91的作用是限制納米流體進(jìn)入到一體噴嘴混合腔92內(nèi)的量，從而可以使壓縮空氣和納米流體在一體噴嘴混合腔92內(nèi)有足夠的混合空間。壓縮空氣與納米流體在一體噴嘴混合腔92內(nèi)充分混合形成亞音速三相(壓縮空氣、液態(tài)潤(rùn)滑基油和固態(tài)納米粒子)泡狀流。泡狀流進(jìn)入到一體噴嘴加速段93后，由于一體噴嘴加速段93為錐形結(jié)構(gòu)縮小了三相泡狀流的流動(dòng)空間，從而增大了三相泡狀流的壓力和流速，并減小了氣泡直徑。同時(shí)三相泡狀流經(jīng)過(guò)一體噴嘴加速段93時(shí)受擠壓而失穩(wěn)，破裂成更小的氣泡和液滴，增加了霧滴的數(shù)量提高了霧化效果。同時(shí)三相泡狀流經(jīng)過(guò)加速后在一體噴嘴扇形噴嘴出口 94以近音速?lài)姵?，加大了射流速度，由于壓力突然降到大氣壓力，氣泡?huì)急劇膨脹而爆破形成了液體霧化的動(dòng)力，同時(shí)周?chē)鷼馀輹?huì)受到?jīng)_擊而爆炸并相互沖撞使霧化顆粒變得極其微小。一體噴嘴注氣管壁100上開(kāi)有注氣孔,注氣孔與實(shí)施例一中的排列布置相同,這的布置更有利于三相泡狀流在一體噴嘴混合腔92內(nèi)充分混合及碰撞，同時(shí)注氣孔的中心軸線和噴嘴注氣管的中心軸線成15至35度傾斜角，這樣有利于一體噴嘴混合腔92內(nèi)的三相泡狀流向一體噴嘴加速段93推進(jìn)，在一體噴嘴注氣管壁100頂端設(shè)有軸向注氣孔，其作用是進(jìn)一步使三相泡狀流在一體噴嘴加速段93內(nèi)加速，一體噴嘴扇形噴嘴出口 94的設(shè)計(jì)與第一種實(shí)施例中相同。圖中所述的圓形電極盤(pán)101為橡膠材質(zhì)具有一定的彈性，在其圓周上陣列有4-8個(gè)針狀電極卡槽106，在圓形電極盤(pán)101上設(shè)置有電極導(dǎo)線放置槽107，在電極導(dǎo)線放置槽107內(nèi)設(shè)置有電極導(dǎo)線通孔105方便電極導(dǎo)線接出，電極導(dǎo)線接出后經(jīng)一體噴嘴電極導(dǎo)線通道95接出到一體噴嘴100外部。L形針狀電極II 102插放在針狀電極卡槽106內(nèi)(過(guò)盈配合)。將連接好電極的圓形電極盤(pán)101放入到一體噴嘴電極槽96內(nèi)，將磁鐵103放置在一體噴嘴磁盒97內(nèi)，由定位卡盤(pán)104進(jìn)行如圖20所示的定位，在定位卡盤(pán)104上設(shè)置有磁體擋板109用來(lái)限制磁鐵的。將螺釘穿過(guò)定位通孔108后連接在一體噴嘴固定螺紋孔99上，從而固定定位卡盤(pán)104。所述磁體103可以為永磁鐵也可以為電磁鐵，若為電磁鐵則電磁鐵導(dǎo)線經(jīng)由一體噴嘴電磁鐵導(dǎo)線通道98接出。
[0093]實(shí)施例3:
[0094]本實(shí)用新型的第三種實(shí)施例如圖1、圖3至5、圖6、圖7、圖9至16和圖23所示，在本發(fā)明的第三種實(shí)施例中，除電極的布置和噴頭的設(shè)計(jì)與第一種實(shí)施例不同外，其它設(shè)計(jì)均與第一種實(shí)施例相同。在實(shí)施例三中改變了放電電極的添加方式，原第一種實(shí)施例中的電極卡盤(pán)51上的電極插槽68內(nèi)不再布置L形針狀電極I 83，在第三種實(shí)施例中電極卡盤(pán)51僅作為磁盒52的盒蓋使用。在實(shí)施例三中將實(shí)施例一中的噴頭18進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案如圖23所7^，將原第一種實(shí)施例中的噴頭18,拆分成兩部分噴頭體111和電極噴嘴I 112，噴頭體111和電極噴嘴I 112通過(guò)螺紋連接，噴頭體111由陶瓷材料制成，電極噴嘴I 112由可做放電電極的材料制成，且電極噴嘴I 112的出口處較薄為0.3-1.2mm，在電極噴嘴I 112上設(shè)置有導(dǎo)線連接環(huán)I 113，便于連接導(dǎo)線。
[0095]實(shí)施例4:
[0096]本實(shí)用新型的第四種實(shí)施例如圖2至5、圖19、圖22、圖24所示，在本發(fā)明的第四種實(shí)施例中，除電極的布置和噴嘴出口的設(shè)計(jì)與第二種實(shí)施例不同外，其它設(shè)計(jì)均與第二種實(shí)施例相同。在實(shí)施例四中去掉了原第二種實(shí)施例中一體噴嘴電極槽96這一部分,從而在第四種實(shí)施例中也不再使用圓形電極盤(pán)101和L形針狀電極II 102。將原第二種實(shí)施例中的一體噴嘴扇形噴嘴出口 94制作成圖24所示的形狀并帶有內(nèi)螺紋，與帶有外螺紋的電極噴嘴II 114通過(guò)螺紋連接，在一體成型的噴嘴內(nèi)部設(shè)置有如圖24所示的電極接線空間115，同時(shí)在電極噴嘴II 114上設(shè)置有導(dǎo)線連接環(huán)II 116，方便電極導(dǎo)線的連接。
[0097]本方案具體工作過(guò)程如下:
[0098]以第一種實(shí)施例為例，納米流體經(jīng)由液路:納米流體儲(chǔ)液罐32、液壓泵34、調(diào)壓閥
II42、節(jié)流閥II 40、渦輪流量計(jì)II 39進(jìn)入到進(jìn)液螺紋管20，壓縮空氣經(jīng)由氣路:空氣壓縮機(jī)31、過(guò)濾器35、儲(chǔ)氣罐33、調(diào)壓閥I 41、節(jié)流閥I 37、渦輪流量計(jì)I 38進(jìn)入到注氣管17。在進(jìn)液腔25和混合腔26之間設(shè)置進(jìn)液塞22，目的是保證混合腔26內(nèi)有充分的混合空間。納米流體與壓縮氣體同時(shí)進(jìn)入到混合腔26內(nèi)，由于注氣管17上開(kāi)有以相對(duì)的兩組螺旋線形式分布排列的注氣孔，這導(dǎo)致三相泡狀流在混合腔26內(nèi)充分混合及碰撞形成渦流。同時(shí)注氣管17軸向沿螺旋線分布的注氣孔的中心軸線和噴嘴注氣管的中心軸線成15至85度傾斜角，這樣有利于混合腔26內(nèi)的三相泡狀流向加速段27推進(jìn)，在注氣管17頂端設(shè)有軸向注氣孔，其作用是進(jìn)一步使三相泡狀流在加速段27內(nèi)加速，三相泡狀流經(jīng)加速后進(jìn)入到扇形噴嘴出口 28后噴出，由于壓力突然降到大氣壓力，氣泡會(huì)急劇膨脹而爆破形成了液體霧化的動(dòng)力，同時(shí)周?chē)鷼馀輹?huì)受到?jīng)_擊而爆炸并相互沖撞使霧化顆粒變得極其微小，從而實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)霧化。
[0099]在電極卡盤(pán)51的電極插槽上可以根據(jù)情況夾裝I至5個(gè)L形針狀電極I 83。L形針狀電極I 83放電尖端半徑約為0.3~1.5mm。L形針狀電極I 83尾端的導(dǎo)線接口 84接有電極高壓導(dǎo)線10，電極高壓導(dǎo)線10經(jīng)導(dǎo)線通槽70接出到電磁裝置外，并與可調(diào)高壓直流電源9負(fù)極輸出端相連接。由于在電暈放電時(shí)負(fù)電暈放電的起暈電壓低而擊穿電壓高，所以L形針狀電極I 83與電源負(fù)極相連，可調(diào)高壓直流電源9正極輸出端通過(guò)電極高壓導(dǎo)線10與工件加電裝置11相連并接地。
[0100]由于工件4面積較大，L形針狀電極I 83與工件4形成針對(duì)板的結(jié)構(gòu)。從而形成了極不均勻的電場(chǎng)(電暈放電的條件)。該靜電電暈噴霧采用的是多極針?lè)烹?，由于各極針尖端相對(duì)距離較大所以并不影響相互間的起暈電壓，但它們同時(shí)發(fā)生電暈放電會(huì)極大程度地增大電極與工件間的電子和離子濃度，從而可以增大霧滴的荷電效率，并且它們的電場(chǎng)復(fù)合后，霧滴所受的電場(chǎng)力也增強(qiáng)，更有利于霧滴的定向運(yùn)動(dòng)。由于可調(diào)高壓直流電源9的可調(diào)電壓范圍在IKV到150KV之間。由于工況條件中pd > 26.66kpa.cm (p為工況的外界氣壓，d為針板電極間距)所以我們使用流注理論分析而不使用湯遜理論。
[0101]當(dāng)在L形針狀電極I 83兩端加上較高但未達(dá)擊穿的電壓時(shí)，如果電極表面附近的電場(chǎng)(局部電場(chǎng))很強(qiáng)，則電極附近的氣體介質(zhì)會(huì)被局部擊穿而產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象。這里氣體的氣壓約為105Pa。當(dāng)電極的曲率半徑很小時(shí)，由于其附近的場(chǎng)強(qiáng)特別高，很容易發(fā)生電暈放電。
[0102]在極不均勻電場(chǎng)中，氣隙完全被擊穿以前，電極附近會(huì)發(fā)生電暈放電，產(chǎn)生暗藍(lán)色的暈光。這種特殊的暈光是電極表面電離區(qū)的放電過(guò)程造成的。電離區(qū)內(nèi)的分子，在外電離因素(如光源)和電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生了激發(fā)、電離，形成大量的電子崩。在此同時(shí)也產(chǎn)生
激發(fā)和電離的可逆過(guò)程-復(fù)合。在復(fù)合過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生光輻射，從而形成了暈光。這就
是電暈。電暈放電的電流強(qiáng)度取決于外加電壓、電極形狀、極間距離、氣體性質(zhì)和密度等。
[0103]當(dāng)兩電極間的電位差由零逐漸增大時(shí)，最初發(fā)生無(wú)聲的非自持放電，這時(shí)的電流很微弱，當(dāng)電壓增加到一定數(shù)值Vs，時(shí)，電暈放電發(fā)生了。該電壓Vs，稱(chēng)為起暈電壓或電暈放電的闌值電壓，它的大小數(shù)值由電極間電流的突然增大(從大約10_14到10_6A)和在曲率半徑較小的電極處朦朧的輝光的出現(xiàn)所表征。
[0104]閥值場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算公式為:
[0105](Er)s = E0m δ [1+Κ/( δ r)1/2] (I)
[0106]式中(EJs為閥值場(chǎng)，EfSlOOkV/nK此值相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣中放電間隙為Icm時(shí)的均勻場(chǎng)中的火花場(chǎng)強(qiáng))，m是一`個(gè)描述導(dǎo)體表面狀態(tài)的系數(shù)(0.6〈m〈l), δ為空氣的相對(duì)密度:δ =2.94Χ10-3Ρ/(273+Τ) (P 以 Pa 為單位，當(dāng) P=101325Pa，T=25°C 時(shí)，δ =1)，Κ=3.08Χ 10_2m1/2，r是電極端的半徑。
[0107]對(duì)于不同曲率電極如針對(duì)板電極，計(jì)算公式為:
f \
[0108]{Er= E0 I + ——TTT (2)
I (r/2) J
[0109]這里Etl和K的數(shù)值與公式(I)中相同，m和δ為I。上式對(duì)曲率半徑小的陰極或陽(yáng)極都適用。
[0110]閥值電壓的計(jì)算:
[0111](3)拋物面的針一平面間隙，針頂端的半徑為r，間隙距離為d，V為針狀電極所加的實(shí)際電壓，則沿著間隙軸心離針頂端X距離處的電場(chǎng)強(qiáng)度為:
[0112]Ex~ (^r+ 2x)\n[{r +2d)Ir~\
[0113]閥值電壓為:
[0114]Vs = (Er) s (r/2) In [ (r+2d) /r] (4)
[0115]針對(duì)磨床加工工況，當(dāng)L形針狀電極I 83的尖端半徑為0.5mm，極間距為20—30cm (當(dāng)距離大于30cm時(shí)電場(chǎng)力的作用開(kāi)始衰退)。根據(jù)公式(4)計(jì)算得起暈電壓范圍為15.3 ~16.2KV。
[0116]進(jìn)行磨削加工時(shí)使噴嘴角度保持在30°噴嘴與工件距離為20cm時(shí)，可知噴嘴與工件最小距離為20sin30° =IOcm (噴嘴與工件垂直距離)。當(dāng)工作環(huán)境氣壓P為105pa的空氣時(shí)，查表可知當(dāng)d為IOcm時(shí)火花擊穿電壓為265KV，當(dāng)d為20cm時(shí)火花擊穿電壓為510KV?？梢?jiàn)其火花擊穿電壓非常高。
[0117]靜電液滴霧化機(jī)理:
[0118]靜電霧化是靜電力克服液體表面張力，從而導(dǎo)致液體破碎為微小霧滴的現(xiàn)象。由于電暈放電作用，在“集膚作用”下使液滴表面帶有大量的同性電荷，增加了液體表面活性，使表層分子產(chǎn)生顯著的定向排列，降低了表面張力。在液滴體積不變的情況下，隨著電荷電量增加,表面張力會(huì)逐漸減小,水面的不穩(wěn)定性增加,最后形成泰勒錐。當(dāng)表面張力的大小不足以束縛液體時(shí)，液體便會(huì)在表面同性電荷之間的相互排斥作用以及外力引起的液體表面擾動(dòng)下形成細(xì)水絲，細(xì)水絲不斷增多，最后破碎為細(xì)小霧滴。此間液滴表面形成的泰勒錐尖端的曲率半徑小于電極的尖端的曲率半徑，因此在泰勒錐尖端形成了更強(qiáng)的電場(chǎng)，同時(shí)由于液體分子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于空氣分子質(zhì)量，更易于在電暈區(qū)附近積累，形成與外加電場(chǎng)一致的空間電場(chǎng)，這對(duì)于電暈區(qū)的電離十分有利?？梢?jiàn)靜電霧化電暈荷電的荷電效果明顯比傳統(tǒng)靜電電暈放電荷電效果更好。
[0119]當(dāng)液滴與周?chē)臍怏w之間有較高的相對(duì)速度，則液滴的分裂是由氣動(dòng)壓力、表面張力和粘性力控制的。對(duì)于粘度較低的液體，液滴的破碎主要由氣動(dòng)壓力和表面張力決定。大液滴所受的氣動(dòng)壓力為0.5 P gA V2，其中Pg是氣體密度，Δ V是氣液相對(duì)速度。然而,表面張力產(chǎn)生的內(nèi)聚力將阻礙液滴發(fā)生變形破碎，內(nèi)聚力可以表示為4 σ/D，σ是液體固有的表面張力，D為初始液滴直徑。
[0120]液滴直徑減小時(shí)，內(nèi)聚力加大，當(dāng)內(nèi)聚力和氣動(dòng)壓力造成的拉應(yīng)力兩者平衡時(shí),液滴保持穩(wěn)定，若兩者不能互相抵消，液滴就會(huì)變形甚至破碎。根據(jù)作用在液滴上的氣動(dòng)力產(chǎn)生的拉應(yīng)力和表面張力產(chǎn)生的內(nèi)聚力兩者平衡這個(gè)原則，可以得出一個(gè)無(wú)量綱數(shù):
【權(quán)利要求】
1.一種磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，其特征是，它包括: 外部設(shè)有高壓直流靜電發(fā)生器和磁場(chǎng)形成裝置的噴嘴(12); 噴嘴(12)與納米粒子供液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)連接； 高壓直流靜電發(fā)生器與可調(diào)高壓直流電源(9)的負(fù)極連接，可調(diào)高壓直流電源(9)的正極則與用于附著在工件(4)不加工表面的工件加電裝置(11)連接，從而形成負(fù)電暈放電的形式； 在靜電放電的電暈區(qū)周?chē)谴艌?chǎng)形成裝置； 納米流體磨削液從噴嘴(12)的噴頭(18)噴出霧化成液滴的同時(shí)在高壓直流靜電發(fā)生器及磁場(chǎng)形成裝置的作用下對(duì)液滴荷電并被送入磨削區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，其特征是，所述高壓直流靜電發(fā)生器安裝在磁場(chǎng)形成裝置上，磁場(chǎng)形成裝置安裝在噴嘴(12)上。
3.如權(quán)利要求2所述的磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，其特征是，所述磁場(chǎng)形成裝置由兩套相同的結(jié)構(gòu)，通過(guò)各自的中部為半圓弧的固定板(71)固定在噴嘴(12)靠近噴頭(18)位置外周的卡槽(29)內(nèi)，兩固定板(71)則連接在一起；每套結(jié)構(gòu)均包括: 一個(gè)定板(45 )，一個(gè)動(dòng)板(46 )，兩者鉸接，定板(45 )上部設(shè)有T形滑槽(56 )，角度調(diào)節(jié)固定機(jī)構(gòu)一端固定在動(dòng)板(46)上，另一端則與T形滑槽(56)活動(dòng)連接，進(jìn)行角度調(diào)整并固定; 在動(dòng)板(46 )上設(shè)有磁盒(52 )，磁盒(52 )內(nèi)設(shè)有磁性元件，磁盒(52 )頂部設(shè)有電極卡盤(pán)(51)，高壓直流靜電發(fā)生器安裝在電極卡盤(pán)(51)上； 所述高壓直流靜電發(fā)生器為若干L形針狀電極I (8)，所述L形針狀電極I (83)中部設(shè)有橡膠塞(82)，尾部設(shè)有導(dǎo)線接口(84);在磁場(chǎng)形成裝置的電極卡盤(pán)(51)—側(cè)設(shè)有多個(gè)電極插槽(68 )，在電極卡盤(pán)(51)相對(duì)側(cè)設(shè)有導(dǎo)線通槽(70 )，所述電極插槽(68 )與所述導(dǎo)線通槽(70)連通，導(dǎo)線接口(84)位于所述導(dǎo)線通槽(70)內(nèi)并與電極高壓導(dǎo)線(10)連接； 所述噴頭(18)為扁平扇形，在扁平扇形噴頭(18)內(nèi)表面為半橢球或半球面；在半橢球的頂端開(kāi)一個(gè)V形槽，V形槽兩斜面關(guān)于噴嘴(12)軸線對(duì)稱(chēng)且和半橢圓球相貫形成狹長(zhǎng)噴□。
4.如權(quán)利要求1所述的磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，其特征是，所述高壓直流靜電發(fā)生器為噴頭(18)的一部分組成，磁場(chǎng)形成裝置安裝在噴嘴(12)上； 所述磁場(chǎng)形成裝置由兩套相同的結(jié)構(gòu)，通過(guò)各自的中部為半圓弧的固定板(71)固定在噴嘴(12)靠近噴頭(18)位置外周的卡槽(29)內(nèi)，兩固定板(71)則連接在一起；每套結(jié)構(gòu)均包括: 一個(gè)定板(45 )，一個(gè)動(dòng)板(46 )，兩者鉸接，定板(45 )上部設(shè)有T形滑槽(56 )，角度調(diào)節(jié)固定機(jī)構(gòu)一端固定在動(dòng)板(46)上，另一端則與T形滑槽(56)活動(dòng)連接，進(jìn)行角度調(diào)整并固定; 在動(dòng)板(46 )上設(shè)有磁盒(52 )，磁盒(52 )內(nèi)設(shè)有磁性元件，磁盒(52 )頂部設(shè)有電極卡盤(pán)(51)； 所述噴頭(18)分成兩部分噴頭體(111)和電極噴嘴I (112)，噴頭體(111)和電極噴嘴I (112)螺紋連接，噴頭體(111)由陶瓷材料制成，電極噴嘴I (112)由放電電極的材料制成作為高壓直流靜電發(fā)生器，且電極噴嘴I (112)的出口處較薄為0.3-1.2mm，在電極噴嘴I (112)上設(shè)置有導(dǎo)線連接環(huán)I (113)用于連接電極高壓導(dǎo)線(10)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，其特征是，所述角度調(diào)節(jié)固定裝置包括一個(gè)角度定位環(huán)(47)，它上面設(shè)有弧形滑槽(75)，角度定位環(huán)(47)與動(dòng)板(46)固定連接，弧形滑槽(75)則通過(guò)滑塊螺桿(50)和螺母(53)組成的定位機(jī)構(gòu)與定板(45)活動(dòng)連接，進(jìn)行角度調(diào)整和固定；所述磁性元件為永磁鐵或電磁鐵；在采用電磁鐵時(shí)，磁盒(52)后側(cè)面設(shè)有電磁鐵導(dǎo)線槽(67)，電磁鐵與通過(guò)電磁鐵導(dǎo)線(14 )與電磁鐵可調(diào)供電電源(15 )連接。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，其特征是，所述噴嘴(12)包括混合腔體(16)，混合腔體(16)兩端分別與注氣管(17)和噴頭(18)密封連接；在混合腔體(16)內(nèi)分為進(jìn)液腔(25)和混合腔(26)，兩者間由盤(pán)形進(jìn)液塞(22)分隔，在進(jìn)液塞(22)上設(shè)有多個(gè)進(jìn)液孔；位于混合腔(26)的注氣管(17)前部設(shè)有多個(gè)注氣孔，注氣孔以相對(duì)的兩組螺旋線形式分布排列；混合腔(26)與噴頭(18)間設(shè)有錐形加速段(27)。
7.—種磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，其特征是，它包括: 內(nèi)部設(shè)有高壓直流靜電發(fā)生器和磁場(chǎng)形成裝置從而形成一體噴嘴(I 10)； 一體噴嘴(110)與納米粒子供液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)連接； 高壓直流靜電發(fā)生器與可調(diào)高壓直流電源(9)的負(fù)極連接，可調(diào)高壓直流電源(9)的正極則與用于附著在工件(4)不加工表面的工件加電裝置(11)連接，從而形成負(fù)電暈放電的形式； 在靜電放電的電暈區(qū)周?chē)O(shè)置磁場(chǎng)形成裝置； 納米流體磨削液從一體噴嘴(110)噴出霧化成液滴的同時(shí)在高壓直流靜電發(fā)生器及磁場(chǎng)形成裝置的作用下對(duì)液滴荷電并被送入磨削區(qū)。
8.如權(quán)利要求7所述的磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，其特征是，所述一體噴嘴(110)包括一體噴嘴體(85)，它的內(nèi)部設(shè)有一體噴嘴注氣通道(86)，一體噴嘴注氣通道(86)的一體噴嘴注氣管壁(100)下部設(shè)有若干注氣孔，并與一體噴嘴混合腔(92)連通； 所述一體噴嘴體(85)還有與一體噴嘴注液通道(88)連通的一體噴嘴注液腔(90);所述一體噴嘴注液腔(90)通過(guò)一體噴嘴節(jié)流孔(91)與一體噴嘴混合腔(92)連通；在一體噴嘴混合腔(92)底部是一體噴嘴扇形噴嘴出口(94); 在所述一體噴嘴扇形噴嘴出口(94)下部是一體噴嘴電極槽(96)，一體噴嘴電極槽(96 )下部是一體噴嘴磁盒(97 );高壓直流靜電發(fā)生器和磁場(chǎng)形成裝置分別置于一體噴嘴電極槽(96)和一體噴嘴磁盒(97)內(nèi)。
9.如權(quán)利要求7所述的磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，其特征是，所述一體噴嘴(110)包括一體噴嘴體(85)，它的內(nèi)部設(shè)有一體噴嘴注氣通道(86)，一體噴嘴注氣通道(86)的一體噴嘴注氣管壁(100)下部設(shè)有若干注氣孔，并與一體噴嘴混合腔(92)連通； 所述一體噴嘴體(85)還有與 一體噴嘴注液通道(88)連通的一體噴嘴注液腔(90);所述一體噴嘴注液腔(90)通過(guò)一體噴嘴節(jié)流孔(91)與一體噴嘴混合腔(92)連通；在一體噴嘴混合腔(92)底部是噴頭體(111)和電極噴嘴II (114)，噴頭體(111)和電極噴嘴II (114)螺紋連接；在電極噴嘴II (114)上設(shè)置有導(dǎo)線連接環(huán)II (116)與電極高壓導(dǎo)線(10)連接，作為高壓直流靜電發(fā)生器；在所述電極噴嘴II (114)下部是一體噴嘴磁盒(97);磁場(chǎng)形成裝置置于一體噴嘴磁盒(97)內(nèi)； 所述高壓直流靜電發(fā)生器包括:圓形電極盤(pán)(101)，在圓形電極盤(pán)(101)上設(shè)置有環(huán)形的電極導(dǎo)線放置槽(107)，以及間隔設(shè)置的多個(gè)針狀電極卡槽(106); 在電極導(dǎo)線放置槽(107)內(nèi)還設(shè)置有電極導(dǎo)線通孔(105)，電極高壓導(dǎo)線(10)接出后經(jīng)一體噴嘴電極導(dǎo)線通道(95)接出到一體噴嘴(100)外部； L形針狀電極II (102)則插放在針狀電極卡槽(106)內(nèi)； 所述磁場(chǎng)形成裝置包括: 磁鐵(103),它放置在一體噴嘴磁盒(97)內(nèi)，由定位卡盤(pán)(104)定位,在定位卡盤(pán)(104)上設(shè)置有磁體擋板(109)； 所述磁體(103)為永磁鐵或電磁鐵，若為電磁鐵則電磁鐵導(dǎo)線(14)經(jīng)由一體噴嘴電磁鐵導(dǎo)線通道(98)接出。
10.如權(quán)利要求7所述的磁增強(qiáng)電場(chǎng)下納米粒子射流可控輸運(yùn)微量潤(rùn)滑磨削裝備，其特征是，所述工件加電裝置(11)由工件加電裝置絕緣殼體(77)、壓鐵(78)、壓緊永磁鐵(79)、壓緊彈簧(80)組成；壓緊永磁鐵(79)安裝在工件加電裝置絕緣殼體(77)上，壓鐵(78)通過(guò)壓緊彈簧(80)穿透安 裝在工件加電裝置絕緣殼體(77)中部，露出工件加電裝置絕緣殼體(77)的端部則設(shè)有導(dǎo)線連接環(huán)(81)和開(kāi)口銷(xiāo)插槽(76)。
【文檔編號(hào)】B24B57/02GK203579423SQ201320780434
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】賈東洲, 李長(zhǎng)河, 張東坤 申請(qǐng)人:青島理工大學(xué)