[發明專利]一種輔助電極聚焦的納米流體靜電霧化可控輸運微量潤滑系統

在審

• 申請號: 201711447988.6
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108161750A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 張曉陽;李長河;賈東洲;楊敏;張彥彬;邴召榮;張乃慶;楊宜亮;侯亞麗
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B24B57/02
• 分類號: B24B57/02;B24B55/02;B05B5/053;B05B5/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

本發明公開了一種輔助電極聚焦的納米流體靜電霧化可控輸運微量潤滑系統，它解決了現有技術中微量潤滑液的沉積率低的問題，具有改變霧滴群的霧化錐形態、沉積面積和形狀的有益效果，其方案如下：一種納米流體微量潤滑液用噴嘴，包括氣液混合、電暈放電和輔助電極聚焦部件；噴嘴與供液系統、供氣系統連接；電暈放電部件與可調高壓直流電源負極連接，正極與工件加電部件連接并接地，形成針?板負電暈放電電場；輔助電極聚焦部件位于電暈區下方，與功率轉換器負極連接，正極接地，形成附加電場；微量潤滑液在噴嘴氣液混合腔作用下霧化噴出形成霧滴群，在放電電場荷電并二次霧化，在輔助電極聚焦部件作用下向中心軸線收攏聚焦，可控運輸至磨削區。

技術領域

本發明涉及磨削加工技術領域，特別是涉及一種輔助電極聚焦的納米流體靜電霧化可控輸運微量潤滑系統。

背景技術

微量潤滑技術是一種典型的環境友好綠色切削技術，將微量的潤滑液與具有一定壓力的壓縮空氣混合霧化，噴射至磨削區，對砂輪與磨屑、砂輪與工件的接觸面進行冷卻潤滑。這一技術在保證有效潤滑和冷卻效果的前提下，使用最小限度的磨削液(約為傳統澆注式潤滑方式用量的千分之幾)，能夠降低成本和對環境的污染以及對人體的傷害。而霧滴的粒徑分布與磨削區域的沉積量是影響冷卻潤滑性能的關鍵因素，因此提高霧化分布均勻性和磨削區的有效沉積率是很有必要的。

納米射流微量潤滑就是將納米級固體粒子加入微量潤滑流體介質中制成納米流體，即納米粒子、潤滑劑(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。由強化換熱理論可知，固體的傳熱能力遠大于液體和氣體。常溫下固體材料的導熱系數要比流體材料大幾個數量級。在微量潤滑介質中添加固體粒子，可顯著增加流體介質的導熱系數，提高對流熱傳遞的能力，極大彌補微量潤滑冷卻能力不足的缺陷。此外，納米粒子(指尺寸為1-100nm的超細微小固體顆粒)在潤滑與摩擦學方面還具有特殊的抗磨減摩和高承載能力等摩擦學特性。

靜電霧化技術是在高壓靜電參與下液體破碎成帶電液滴的過程。液體介質經過噴嘴時通過不同的方法使液體荷電，通過降低液滴的表面張力來加速液滴的破裂，形成荷電霧滴群，可有效提高霧滴分布的均勻性，增強霧滴目標物的吸附性，沉積效率及潤濕滲透性，被廣泛應用于農藥噴霧、噴墨打印和靜電涂油等領域。

經檢索，青島理工大學李長河等發明了一種納米粒子射流微量潤滑磨削三相流供給系統(專利號：201110221543.2)，該系統將納米流體經液路輸送至噴嘴處，同時高壓氣體經氣路進入噴嘴，高壓氣體與納米流體在噴嘴混合室中充分混合霧化，經加速室加速后進入渦流室，同時壓縮氣體經渦流室通氣孔進入，使三相流進一步旋轉混合并加速，然后三相流以霧化液滴的形式經噴嘴出口噴射至磨削區。由于氣動方式霧化過程不穩定，很難通過控制氣動參數控制霧化結果。

青島理工大學李長河等發明了一種磁增強電場下納米粒子射流可控輸運微量潤滑磨削裝備(專利號：201310634991.4)，通過電暈區周圍增加磁場，提高液滴荷電量。其包括外部設有高壓直流靜電發生器和磁場形成裝置的噴嘴；噴嘴與納米粒子供液系統、供氣系統連接；高壓直流靜電發生器與可調高壓直流電源的負極連接；可調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，從而形成負電暈放電的形式；在靜電放電的電暈區周圍是磁場形成裝置；納米流體磨削液從噴嘴的噴頭噴出霧化成液滴的同時在高壓直流靜電發生器及磁場形成裝置的作用下對液滴荷電并被送入磨削區。此裝備利用磁場增強電暈放電的情況下，庫侖力與洛倫茲力共同作用使電子形成拉莫運動，增加了自由電子與空氣分子的碰撞，電離增強，微粒荷電更加充分，但是無法做到控制荷電霧滴的沉積面積與形狀，優化潤滑液霧化效果與沉積效率。