[实用新型]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

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型涉及磨削加工技术领域，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。

背景技术

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实用新型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实用新型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。