CN100434918C

CN100434918C - 油雾特性测试设备

Info

Publication number: CN100434918C
Application number: CNB2005100239757A
Authority: CN
Inventors: 傅树琴; 严丽珍; 张志东; 邹红雨
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2025-02-22
Also published as: CN1702458A

Abstract

本发明涉及一种油雾特性测试设备。主要解决以往技术中存在油雾测试设备或系统仅采用机械成雾方式，不能有效模拟金属加工过程的成雾方式，因此不能准确评价加工液油雾特性的问题。本发明通过采用在雾化室中先让喷气喷嘴将油和空气喷到旋转物件上，碰撞后的液滴再在加热物件上形成烟雾，然后细小的油雾在油雾测试室中测定油雾特性的技术方案，较好地解决了该问题，可用于试验室评价金属加工润滑剂的油雾特性。

Description

油雾特性测试设备

技术领域

本发明涉及一种油雾特性测试设备。

背景技术

在金属加工过程中，需要使用金属加工润滑剂来实现有效的润滑、冷却和清洗作用。由于金属加工润滑剂在使用过程中要经历泵循环、喷雾、射流与高速旋转的刀具激烈撞击和高温蒸发等过程，因此会产生大量油雾，这些油雾以很小的颗粒悬浮在空气中，其中直径小于5微米的油雾颗粒能够伴随操作工人的呼吸过程顺利到达人体肺泡，并在肺部沉淀，从而造成对人类健康的危害。因此，金属加工润滑剂的油雾控制一直受到世界各国职业安全与健康管理机构的密切关注。美国政府工业卫生学家协会(ACGIH)于60年代初就提出了金属加工车间油雾最高限值为5毫克/米³的控制标准。其他一些国家如英国、澳大利亚、比利时、民主德国、意大利、荷兰、瑞士也都相继制订了5毫克/米³的金属加工润滑油车间油雾限值。日本、芬兰、瑞典制订了3毫克/米³的油雾限值。1998年，美国国家职业安全与健康协会又提出了金属加工润滑剂油雾控制限值为0.5毫克/米³的控制标准。

我国近年来也相继出台了一些环保和职业保护的法定标准，GBZ2-2002“工作场所有害因素职业接触限值”标准中规定了329种化学物质的最高限量，其中抽余油总量为300毫克/米³；各种烷烃总量300～500毫克/米³。JB/T 9879-89“金属切削机床油雾浓度测量方法”规定了切削机床工作中产生油雾的测试方法，并且建议切削机床周围的油雾浓度最大值不应超过5毫克/米³。但由于缺少强制性法规，目前我国金属加工工作车间的油雾浓度并未受到有效的控制，因此低油雾型金属加工润滑剂的研究也处于起步阶段。

降低金属加工车间空气中的油雾含量通常有两种方法，一种是尽量减少已经形成的油雾，如使用排风泵、油雾捕集器等进行机械降雾；另一种则是使用低油雾型金属加工润滑剂。事实上，使用油雾捕集器的设备成本是非常惊人的。1998年有人基于福特汽车公司变速器和底盘的生产程序进行了研究，认为如果在全美范围内将加工车间油雾从5毫克/米³降至0.5毫克/米³，需增加投资100亿美元。而且有试验数据证明，仅仅依靠机械降雾也很难将车间油雾浓度控制在令人满意的水平。因此使用低油雾型金属加工润滑剂则成为有效降低车间油雾浓度的必要条件。

在金属加工过程中，产生油雾通常有三种方式：A.因泵循环较高的压力，使部分油液雾化；B.因油液与高速旋转的刀具激烈撞击产生油雾；C.因加工界面极高的的温度，使油液产生烟雾。

在实际加工操作中，因供油条件和加工点的产热量有很大区别，因此产生的油雾和烟雾的量也有所不同。在高速加工过程中，因喷油压力高、刀具旋转速度快，机械产雾量较大；而在另外一些加工过程中，切削力较大，而切削速度和喷油压力并不高，此时产生的油雾中高温烟雾占很大的比例。

一般来说，机械方式产生的油雾颗粒直径相对较大，沉降速度也较快，而高温烟雾的颗粒相对较小，凝聚成大颗粒需要一定时间，沉降速度相对较慢。

美国专利US6290024中介绍了一种油雾生成系统。它是将空气和油输送到一个汽雾生成器，在汽雾生成器中空气和油混合形成油雾。它的特点在于，油由各带一个汽雾生成器的一个主油槽及一个辅油槽交替供应。通过一个控制设备将每个汽雾生成器有效相连，通过该控制设备在停转某个油雾生成器的时候启动另一个汽雾生成器。该文献中只采用了机械成雾方式。美国专利US6230843中介绍了一种产生细小油雾的设备。它包括一个喷气室，受压的油和空气通过输送管线进入该室。油和空气通过喷气喷嘴喷入喷气室，形成细雾。细雾通过接头从喷气室进入位于喷气室内的第二室，喷气室位于一端，喷气喷嘴位于相对的另一端。细雾经过第二室，进入出口管线，又从设备中被喷到该润滑的部位。但该文献中同样只采用了机械成雾方式而未关注高温油雾。如前所述，在许多加工过程中，高温油雾在一些加工过程中也是非常重要的产雾方式。因此要达到有效模拟金属加工过程的成雾方式和准确评价加工液的油雾特性，必须能全面使用各种产雾方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往技术中介绍的油雾测试设备或系统仅采用机械成雾方式，不能有效模拟金属加工过程的成雾方式，因此不能准确评价加工液油雾特性的问题，提供一种新的油雾特性测试设备。该设备具有能有效模拟金属加工过程的成雾方式，从而达到准确评价加工液油雾特性的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种油雾特性测试设备，包括：一个雾化室，受压的油和空气通过输送管线被送往该雾化室；一个喷气喷嘴，安装在输送管线一端并且位于雾化室内，喷气喷嘴喷出的油及油雾直接射向旋转物件，与旋转物件撞击；一个加热物件，撞击后的大颗粒油滴在加热物件上被加热；一个油雾测试室，喷气喷嘴喷出的过程中、撞击过程中及加热过程中产生的油雾进入油雾测试室，通过油雾浓度测试仪的显示窗显示出油雾测试室中的瞬时油雾值；其中雾化室和油雾测试室之间有连接通道相通。

上述技术方案中在加热物件与旋转物件间优选方案设置有集液物件，集液物件的出口能保证将集液物件中的收集液流到加热物件上；加热物件优选方案为可以上下调节，与水平面形成一个倾斜角度，该角度在5°～60°范围内可调。喷气喷嘴优选方案位于雾化室的上端，喷气喷嘴、旋转物件、集液物件和加热物件都位于雾化室内；雾化室和油雾测试室优选方案为雾化室和油雾测试室尺寸相同，位置相接或上下放置，组成一个整体设备。

本发明的油雾特性测试设备，首先受压的油和空气通过喷气喷嘴的机械方式可产生油雾，油雾输送到旋转物件上，通过油雾流与旋转物件的撞击可产生油雾，撞击后的大颗粒油滴在加热物件上被加热也可产生油雾(高温烟雾)，因此能完全模拟各种金属加工过程的产雾方式。另外本发明的油雾特性测试设备具有以下特点：

a)可以用来评价油品的最大产雾量；也可以在产雾过程结束后，停止进样和搅拌，测试油雾的沉降速度。b)可以根据需要采用不同的进样方法，当需要大进样量和长时间试验时可以由进样口一次进样，由集液物件将油液送到加热物件以产生高温油雾；当需要快速试验时，也可以选择从进样口进样和直接向加热物件进样的两种进样程序。c)可以利用分别进样的方式，单独评价机械产雾和高温烟雾的油雾行为。d)本发明的雾化喷射量是可调的，试验时可根据所需模拟的加工条件调整喷雾量和油雾颗粒大小。e)本发明的加热物件的温度是可调的，可以根据要求设定不同的加热温度以模拟不同加工条件时的烟雾量。f)本发明的加热物件是可以上下调节的，可与水平面形成一个倾斜角度，该角度是可调的，当需要油液流速较快，产烟雾量较少时，可以设置加热物件倾斜角较大，使油液能迅速流过加热物件进入后面的收集油容器；当需要油液流速慢，产烟雾量较大时，可以设置倾斜角较小，甚至可以采取与地面平行的状态，使油样具有充分的加热时间。g)本发明的雾化室和油雾测试室的温度是可调的，可以根据加工车间的室温情况，用温度控制器设置不同的测试温度，以研究不同温度下的油雾行为。h)本发明的旋转物件的转速是可调的，用以调整对油气流的撞击力和油雾室的气流搅拌，使油雾室的油雾分布相对均匀。i)本发明的油雾浓度测试窗口可设置多个，以评价不同高度的油雾浓度。j)本发明的油雾测试室顶部根据各检测窗口的密封状态设定压力平衡口(11)，使油雾室保持平衡气压状态。

综上所述，本发明的油雾特性测试设备不仅能完全模拟金属加工过程的各种产雾方式，而且可以根据需要设计不同的检测程序，分别测试机械产雾过程和高温产雾过程；也可以任意调整机械产雾与高温产雾的比例，更有利于在实验室全面评价金属加工润滑剂的油雾特性，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明的油雾特性测试设备。

图1中1为雾化室，2为油雾测试室，3为油样计量器，4为喷气喷嘴，5为旋转物件，6为集液物件(如漏斗等)，7为加热物件，8为收集油容器(如烧杯等)，9为油雾浓度测试窗口，10为雾化室和油雾测试室的连接通道，11为压力平衡口。

本发明中的油雾特性测试设备的操作顺序如下：

1被检测油样由进样口注入油样计量器3。

2一定量的油样通过计量器3进入雾化喷气喷嘴4。

3由雾化喷气喷嘴4喷出的油雾直接射向旋转物件5，使油雾流与旋转物件5撞击产生油雾。

4撞击后产生的小颗粒油雾逸散在整个雾化室1中。

5撞击后的大颗粒油滴直接落入集液物件6中。

6集液物件6中的油液流入倾斜的加热物件7，并在缓慢通过加热盘的过程中被加热并产生烟雾。

7剩余的油液流入收集油容器8。

8在油雾浓度测试仪的显示窗上直接读出油雾测试室中的瞬时油雾值。

9根据需要，可安装移动式油雾测试仪，自动记录油雾浓度并记录油雾沉降曲线。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

【实施例1】

按图1中的油雾特性测试设备，测试油品在3种成雾方式共存下的油雾特性，其中雾化室和油雾测试室的尺寸相同，均为40×40×50厘米，加热物件与水平面的夹角为10°，雾化室和油雾测试室中的温度为25℃，压力为1MPa，加热盘的温度为150℃，所用的油样为在N15基础油中添加0.5％油雾抑制剂A后的油品，喷雾口进样量为10毫升，其油雾特性值见表1。

【比较例1】

按图1中的油雾特性测试设备，关闭加热物件的控制开关，测试油品在喷雾及撞击2种机械成雾方式下的油雾特性，其中雾化室和油雾测试室的尺寸相同，均为40×40×50厘米，加热物件与水平面的夹角为10°，雾化室和油雾测试室中的温度为25℃，压力为1MPa，所用的油样为在N15基础油中添加0.5％油雾抑制剂A后的油品，喷雾口进样量为10毫升，其油雾特性值见表1。

表1 油雾特性

Claims

1、一种油雾特性测试设备，包括：一个雾化室，受压的油和空气通过输送管线被送往该雾化室；一个喷气喷嘴，安装在输送管线一端并且位于雾化室内，喷气喷嘴喷出的油及油雾直接射向旋转物件，与旋转物件撞击；一个加热物件，撞击后的大颗粒油滴在加热物件上被加热；一个油雾测试室，喷气喷嘴喷出的过程中、撞击过程中及加热过程中产生的油雾进入油雾测试室，通过油雾浓度测试仪的显示窗显示出油雾测试室中的瞬时油雾值；其中雾化室和油雾测试室之间有连接通道相通。

2、根据权利要求1所述油雾特性测试设备，其特征在于加热物件与旋转物件间设置有集液物件，集液物件的出口能保证将集液物件中的收集液流到加热物件上。

3、根据权利要求1所述油雾特性测试设备，其特征在于加热物件可以上下调节，与水平面形成一个倾斜角度，该角度在5°～60°范围内可调。

4、根据权利要求1或2所述油雾特性测试设备，其特征在于喷气喷嘴位于雾化室的上端，喷气喷嘴、旋转物件、集液物件和加热物件都位于雾化室内。

5、根据权利要求1所述油雾特性测试设备，其特征在于雾化室和油雾测试室尺寸相同，位置相接或上下放置，组成一个整体设备。