CN101413867B - 磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于纳米液体功能材料测试仪器。磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，其主要由底座上并排安装有梯度磁场系统和测试系统，梯度磁场系统为下磁极通过隔磁柱固定在底座上，下磁极上装有电磁铁系统，电磁铁系统上装有杯座，下磁极通过四个磁轭条和上磁环之间连接，上磁环中心开有孔，测量系统为升降控制仪的仪器台上放置传感器和数据采集仪，传感器通过吊绳连接测球，测球置于待测磁性润滑油盛杯中，盛杯穿过上磁环孔中放置于杯座内。本发明仪器结构合理，操作简单，实验效果表观显著，观察性和科研性极强。

Description

磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪

一、技术领域：

本发明属于纳米液体功能材料测试仪器，特别是其处于磁场中性能的测试仪器。

二、背景技术：

“传统润滑油”在受到重力、磁力、离心力作用时会出现滴流、飞溅、泄漏、损耗、贫乏等现象，造成环境污染和经济浪费，“润滑油的保持”问题一直是国际上材料学家所关注的热点，而磁性润滑油中纳米磁性颗粒处于磁场中的分布规律对润滑油的保持起着决定性作用，磁性润滑油的开发应用，需要构建磁场环境，而构成磁性润滑油的核心组分----纳米磁性颗粒处于磁场中的分布是受磁场梯度控制，掌握和了解这种分布规律，就能根据不同润滑环境，给出不同的磁场条件，就能从根本上解决“润滑油的保持”问题，测量磁性润滑油中纳米磁性颗粒随磁场梯度变化的空间分布规律是有利于开发研究工作开展的前提，而目前此类实验设备仍处于空白状态。

三、发明内容

本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，结构合理，测试精确。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，主要由底座上并排安装有梯度磁场系统和测试系统，梯度磁场系统为下磁极通过隔磁柱固定在底座上，下磁极上装有电磁铁系统，电磁铁系统上装有杯座，下磁极通过四个磁轭条和上磁环之间连接，上磁环中心开有孔，测量系统为升降控制仪的仪器台上放置传感器和数据采集仪，传感器通过吊绳连接测球，测球置于待测磁性润滑油盛杯中，盛杯穿过上磁环孔中放置于杯座内。

所述升降控制仪由升降架下板上通过升降架立柱固定升降架上板，升降架上板上通过电机支架装有电机，电机输出轴与螺杆连接，螺杆上螺纹连接升降板，升降板通过平台支柱固定装有仪器平台，螺杆上端装有凸轮，电机支架上装有计数开关，凸轮上的凸起与计数开关上的凸起相触。

所述磁性润滑油是由纳米级磁性颗粒经具有极性的表面活性剂单分子层包覆，再与适当的润滑油充分混合而制成的一种超顺磁性固-液相溶的液体。

所述数据采集仪的信息输入计算机，计算机处理后连接打印机。

所述磁轭条内表面与电磁铁外表面的距离大于电磁铁上表面与上磁环下表面的距离。

所述升降架立柱上带有标尺。

所述升降架上板和升降架下板上分别装有上终端开关和下终端开关。

所述计算机装有数据处理软件系统，接收采集数据信息后进行数据处理，数据处理后绘制曲线和曲线数据的读取，保存，打印。

本发明结构简单合理，操作容易，主要是用来测试有梯度磁场情况下，盛杯中的磁性润滑油中纳米磁性颗粒各层面的分布，或者某一层面在不同磁场强度情况下纳米磁性颗粒的分布(简称纳米磁性颗粒分布)，采用流体静力称衡法，可以测出磁场中纳米磁性颗粒的分布。智能化测量磁性润滑油中纳米磁性颗粒随磁场梯度变化的空间分布规律，这种分布规律对“润滑油的保持”起着决定性作用。自制的磁性润滑油是由纳米级磁性颗粒经具有极性的表面活性剂单分子层包覆再与适当的润滑油充分混合而制成的一种特殊超顺磁性固-液相溶的液体，是一种对磁场敏感，可流动的纳米磁性润滑材料，在磁场中就可以避免滴流、飞溅、泄漏、损耗、贫乏等现象；将一个装有固-液相溶的纳米磁性润滑油的盛杯放在一个不均匀的磁场中，盛杯内不同层面磁性润滑油中纳米磁性颗粒的分布就不相同；当磁性润滑油表面处的磁场强度为零时，磁性润滑油中的纳米磁性颗粒的分布均匀、取向自由；当改变磁性润滑油表面处磁场强度时，磁性润滑油中的纳米磁性颗粒分布就不均匀，这就是处于磁场中纳米磁性润滑油所具有的特性。本发明仪器操作简单，实验效果表观显著，观察性和科研性极强。

四、附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明俯视图。

图3为本发明升降仪结构示意图。

图4为图3右视图。

五、具体实施方式：

如图1、2所示的磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，主要由底座2上并排安装有梯度磁场系统和测试系统，梯度磁场系统为下磁极4通过隔磁柱3固定在底座2上，下磁极上装有电磁铁系统5，电磁铁系统上装有杯座8，下磁极通过四个磁轭条6和上磁环10之间连接，上磁环中心开有孔，电磁铁磁场强度在以铁芯7为纵轴方向上的变化尽量均匀，即在纵轴方向上磁场梯度接近常数：纵轴方向上梯度磁场分布尽量长，首先根据磁场强度和范围确定铁芯尺寸(直径、长度)和线圈的安匝数；其次根据纵向磁场长度和梯度的要求，确定上磁环的高度位置和内径的大小，在下磁极和上磁环之间连接了四个磁轭条具有一定的截面积，磁轭条6内表面与铁芯外表面的距离大于铁芯上表面与上磁环10下表面的距离，避免从铁芯7出来的磁力线不经过上磁环10而直接进入磁轭条6。隔磁柱3隔断下磁极4和下底座系统2之间磁路。

测量系统为升降控制仪的仪器台上放置传感器和数据采集仪，传感器13通过吊绳12连接测球1，测球1置于盛装纳米磁性润滑油9盛杯11中，盛杯穿过上磁环孔中放置于杯座8内，纳米磁性润滑油9是纳米级磁性颗粒经具有极性的表面活性剂单分子层包覆，再与适当的润滑油充分混合而制成的一种超顺磁性固-液相溶的液体。升降控制仪由升降架下板14上通过升降架立柱16固定升降架上板17，其中一个升降架立柱上带有标尺18，升降架上板上通过电机支架19装有电机20，电机输出轴与螺杆21连接，螺杆上螺纹连接升降板15，升降板通过平台支柱22固定装有仪器平台23，螺杆上端装有凸轮24，电机支架19上装有计数开关25，凸轮24上的凸起与计数开关25上的凸起相触进行计数。

数据采集仪26接通传感器13，将采集的信息输入计算机27，计算机装有数据处理软件系统，接收采集数据信息后进行数据处理，数据处理后绘制曲线和曲线数据的读取，保存，打印。

在测试中要借助一个非铁磁性物质如图一中测球1，在测纳米磁性颗粒的分布之前，要分别测出测球1在空气中的电压值U，在蒸馏水中的电压值U_w，在磁性润滑油中的电压值U_s，根据测量公式有：

${\mathrm{\ρ}}_s=\frac{U-U_s}{U-U_w}{\mathrm{\ρ}}_w$

例如要测试盛杯中某一层面上纳米磁性颗粒的分布，可将测球移到此处，通过测试系统可测出该处测球1电压值U_s测出，其余的U、U_w、ρ_w可事先测出和查表求得，再通过上式就可得到出该处纳米磁性颗粒的分布ρ_s，式中ρ_w为蒸馏水的密度。

测球升降到某一位置，就可以利用数据测试系统通过上边公式给出该位置的纳米磁性颗粒的分布。

实验时，当激磁线圈通电后，铁芯中就会产生高密度的磁力线，假如这些磁力线是从铁芯下端传出，就会顺利地进入下磁轭4、磁轭条6、上磁环10，再穿过上磁环10和铁芯7之间的空间，进入铁芯回到铁芯，形成一个封闭回环。在整个回环中，磁势在磁的良导体铁的回路中损失很小，主要降在上磁环10和铁芯7之间即我们需要的空间，这对提高磁场利用率、降低激磁功率损耗是有好处的。

当电机9通电转动时会带动螺杆21转动，通过和螺母28偶合，将带动升降板15、平台支柱22、仪器平台23上下移动，再通过传感器13、吊绳12及测球1上下移动，测出盛杯11中磁性润滑油各层面纳米磁性颗粒的分布，上终端开关29、下终端开关30对升降板上下移动限位。当电机20带动螺杆21转动时，凸轮24上的凸起会不断地碰撞计数开关25上的凸起，这样可计录螺杆旋转次数，通过螺距也可给出测球移动的距离。

计算机数据处理系统接收传感器、数据采集仪、数码升降控制仪将采集的数据信息，经过计算机处理再经过打印机打印出纳米磁性颗粒的分布与轴向高度的关系曲线(激磁电流不变，只改变测球高度)，或者盛杯中某一层面处纳米磁性颗粒的分布与磁场强度的关系(层面高度不变，只改变激磁电流)。

Claims (7)

1.磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，其特征是：其主要由底座上并排安装有梯度磁场系统和测量系统，梯度磁场系统为下磁极通过隔磁柱固定在底座上，下磁极上装有电磁铁系统，电磁铁系统上装有杯座，下磁极通过四个磁轭条和上磁环之间连接，上磁环中心开有孔，测量系统为升降控制仪的仪器台上放置传感器和数据采集仪，传感器通过吊绳连接测球，测球置于待测磁性润滑油盛杯中，盛杯穿过上磁环孔中放置于杯座内；升降控制仪由升降架下板上通过升降架立柱固定升降架上板，升降架上板上通过电机支架装有电机，电机输出轴与螺杆连接，螺杆上螺纹连接升降板，升降板通过平台支柱固定装有仪器平台，螺杆上端装有凸轮，电机支架上装有计数开关，凸轮上的凸起与计数开关上的凸起相触。

2.根据权利要求1所述的磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，其特征是：磁性润滑油是纳米级磁性颗粒经具有极性的表面活性剂单分子层包覆，再与适当的润滑油充分混合而制成的一种超顺磁性固-液相溶的液体。

3.根据权利要求1所述的磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，其特征是：数据采集仪的信息输入计算机，计算机处理后连接打印机。

4.根据权利要求1所述的磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，其特征是：磁轭条内表面与电磁铁外表面的距离大于电磁铁上表面与上磁环下表面的距离。

5.根据权利要求1所述的磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，其特征是：升降架立柱上带有标尺。

6.根据权利要求1所述的磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，其特征是：升降架上板和升降架下板上分别装有上终端开关和下终端开关。

7.根据权利要求3所述的磁性润滑油纳米颗粒空间分布规律智能测试仪，其特征是：计算机装有数据处理软件系统，接收采集数据信息后进行数据处理，数据处理后绘制曲线和曲线数据的读取，保存，打印。

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