CN103071409B - 乳化液自动配制装置及乳化液的配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及乳化液自动配制。为解决乳化液在配制过程中比例难以确定、乳化效果差且工人劳动强度大的问题，本发明提出一种乳化液自动配制装置，该装置包括乳化油工作腔体以及高压水工作腔体。乳化油工作腔体上设有乳化油进口，高压水工作腔体上设有高压水进口；乳化油工作腔体与高压水工作腔体共用一个中间体，中间体上设有乳化液出口；乳化油工作腔体由左端盖、油齿轮副、油腔体及中间体构成；高压水工作腔体由中间体、水腔体、水齿轮副及右端盖构成。主动水齿轮轴与主动油齿轮轴固定连接。本发明还提出一种乳化液的配制方法，将该装置中的齿轮副按公式计算规格。使用该装置，可实现定比例配制乳化效果较好的乳化液且工人劳动量小。

Description

乳化液自动配制装置及乳化液的配制方法

技术领域

本发明涉及乳化液的配制，特别是一种乳化液自动配制的装置及使用该装置进行配制乳化液的方法。

背景技术

乳化液是一种高性能的半合成金属加工液，专门用于解决金属及合金加工时出现的各种问题，例如切屑粘结、刀具磨损、工件表面精度差以及表面受到污染等；且能应用于包括绞孔在内的所有操作。乳化液亦能有效地防止加工工件生锈或受到化学腐蚀，还能有效的防止细菌侵蚀感染。

乳化液在作为煤矿综合机械化采煤工作面的单体液压支柱与液压支架的工作介质时，不仅需要起到动力传递作用，而且还要起到润滑、冷却、防腐以及防锈等作用。而煤矿上使用的乳化液多为水包油型，因此乳化液的浓度是否适当就会直接影响到液压支柱、液压支架以及其他液压元件的寿命周期，从而间接地影响到产品的生产成本，即如果乳化液的浓度过高，就会造成生产成本的增加；但乳化液的浓度过低，却又会降低各元件的使用寿命。

对于乳化液的配制，多数煤矿仍采用人工地面混合的方式进行配制的方法，即预先称量好一定体积比的水及乳化油，将它们混合，然后使用煤矿用配液阀进行手控搅拌配液。这种配制方法不仅工人的劳动强度很大，而且乳化液的乳化效果差，且人力搅拌会造成乳化不均匀或是溢出造成浪费的问题，使得乳化液的浓度难以保证。

发明内容

为解决采用现有乳化液在配制过程中比例难以确定、乳化效果差且工人劳动强度大的问题，本发明提出一种乳化液自动配制装置，该乳化液自动配制装置包括乳化油工作腔体以及高压水工作腔体。其中，所述乳化油工作腔体上设置有乳化油进口；所述高压水工作腔体上设置有高压水进口；所述乳化油工作腔体与所述高压水工作腔体共用一个中间体；所述中间体上设置有乳化液出口。所述乳化油工作腔体由左端盖、油齿轮副、油腔体以及所述中间体构成；所述高压水工作腔体由所述中间体、水腔体、水齿轮副以及右端盖构成。所述油齿轮副的主动油齿轮与所述水齿轮副中的主动水齿轮固定连接，使得水齿轮副在运转的同时带动油齿轮副进行运转。所述左、右端盖上均设置有齿轮轴轴孔，用以限制所述油齿轮及所述水齿轮在该乳化液自动配制装置中的相对位置，保证机构的稳定性。所述油腔体及所述水腔体均为中空结构，所述油齿轮及所述水齿轮的齿轮部分设置在该结构的中空部分，并能够自由转动进行工作。所述中间体的两侧分别设置有油齿轮轴轴孔及水齿轮轴轴孔，所述油齿轮副及所述水齿轮副中主动轮的齿轮轴轴孔的中心线位于同一直线上，且这两个轴孔相互连通，两组齿轮的主动齿轮在这个通道中被固定连接在一起，使两组齿轮可以同步转动。

使用这种乳化液自动配制装置，可以实现定比例配制乳化液，得到较为均匀的乳化液，且乳化液的乳化效果较好。

优选地，在所述乳化液自动配制装置的乳化油进口处设置调节阀，来根据不同要求，对进入混合器的乳化油的流量大小进行微调，从而对乳化液的浓度进行微量调整。

优选地，所述油齿轮副的主动油齿轮与所述水齿轮副中的主动水齿轮通过花键连接起来，使它们能够在工作中保证转动的同步性。

优选地，所述油齿轮副中的主动油齿轮，也可以按其规格，将该主动油齿轮加工在所述水齿轮副的主动水齿轮齿轮轴上，这样设置后，就可以不使用任何固定连接方式来将两个主动齿轮连接起来，使得在高压水驱动所述水齿轮副的主动水齿轮后，该主动油齿轮就可与所述水齿轮副的主动水齿轮同步转动了。或者将水齿轮副的主动齿轮与水齿轮副的主动齿轮的齿轮轴焊接在一起，也可以保证两组齿轮在运转过程中的同步性。

优选地，在所述油齿轮副及所述水齿轮副上设置高分子材料的摩擦片，防止齿轮旋转过程中与装置外壳内壁接触而咬合的情况发生。

优选地，在所述乳化液自动配制装置的乳化液出口处设置一个乳化器，所述乳化器包括外管，阻尼板，螺旋体。所述阻尼板的外径与所述外管内径相同，所述螺旋体外径与所述阻尼板中心孔孔径相同；所述阻尼板设置在所述外管内，所述螺旋体穿过所述阻尼板中心，所述螺旋体与所述阻尼板的轴线在同一直线上；所述阻尼板上设置有很多阻尼小孔，所述螺旋体上设有与轴线成一定夹角的导槽。设置所述乳化器，可以使从所述乳化液自动配制装置出口中流出的乳化液得到进一步乳化，增强乳化液的乳化效果。

优选地，所述导槽与所述螺旋体轴线的夹角范围在10°-45°之间，使得通过阻尼小孔的乳化液小滴获得径向速度，相互碰撞，更进一步的乳化。进一步优选地，所述导槽与所述螺旋体轴线的夹角为30°，使得通过螺旋体的乳化液获得最佳径向速度，乳化液小滴相互间的碰撞最为激烈。

优选地，所述导槽数目为12条，均匀地布满整个螺旋体，使得通过阻尼小孔的大多数乳化液小滴获得径向速度。当然，所述导槽数目也可以为其他任意数目，只要可以均匀地布满整个螺旋体即可。

优选地，所述螺旋体的尾部设计锥形，方便乳化液从所述导槽上旋转流出后排到所述乳化器外部。

优选地，所述乳化器中的螺旋体也可以设置成锥形中空的管状结构。该锥形中空的管状结构外径较大一端与所述阻尼板直径相同，并与之配合，由于锥管存在一定斜坡，使得通过阻尼板的乳化液小滴进入该锥形中空的管状结构后，在该锥形中空的管状结构内壁上相互碰撞，进一步进行乳化。更进一步地，在该锥形中空的管状结构的内壁上刻有与其轴线成一定夹角的螺旋槽，使得通过阻尼板的乳化液小滴进入该锥形中空的管状结构后，在该锥形中空的管状结构内壁上的螺旋槽中获得径向速度，加大了相互间的碰撞作用，使乳化液小滴的乳化效果更为彻底。

本发明还涉及一种应用该乳化液自动配制装置实现乳化液的定比例配制的乳化液的配制方法，将该装置中的油齿轮副与水齿轮副的单转排量按需要配制的乳化液中水与乳化油对应的比例值来设计，即乳化油与水的体积比等于所述油齿轮副与所述水齿轮副的单转排量的比值，计算公式为：

V_乳化油/V_水＝Q_乳化油/Q_水；

其中，V(mL)为乳化油或水的体积；

Q(mL/r)为齿轮副的单转排量，其计算公式为：

Q＝6.66×m²×Z×b

6.66为经验数据，通过实验得出；

m为齿轮副齿轮的模数；

Z为齿轮副齿轮的齿数；

b为齿轮副齿轮的宽度。

通过该公式计算出所需齿轮的规格，将选择好的齿轮副应用到该乳化液自动配制装置中，使该乳化液自动配制装置具有定比例配制乳化液的功能，且由于采用齿轮副结构，该装置稳定性较好。

本发明结构简单，使用方便，工人劳动强度低，且能够得到浓度固定的乳化液，调配出乳化效果比较好的乳化液。

附图说明

图1为本发明的乳化液自动配置装置的主视图；

图2为本发明的乳化液自动配置装置的俯视图；

图3为本发明的乳化液自动配制装置沿A-A方向的放大剖视图；

图4为本发明的乳化器结构示意图；

图5为本发明的乳化器阻尼板的结构示意图；

图6为本发明的乳化器的另一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

如图1，所述乳化液自动配制装置包括乳化油工作腔体1以及高压水工作腔体2。其中，乳化油工作腔体1上设置有乳化油进口11。

如图2所示，高压水工作腔体2上设置有高压水进口21；乳化油工作腔体1与高压水工作腔体2共用一个中间体3；中间体3上设置有乳化液出口31。

如图3所示，乳化油工作腔体1由左端盖12、油齿轮副13、油腔体14以及中间体3构成；高压水工作腔体2由中间体3、水腔体22、水齿轮副23以及右端盖24构成。花键32用以将油齿轮副13的主动油齿轮与水齿轮副23中的主动水齿轮联接起来，保证它们工作时转速的同步性。油齿轮副13中的主动油齿轮，也可以按照其规格加工在水齿轮副23的主动水齿轮的齿轮轴上。这样，在高压水驱动水齿轮副23的主动水齿轮后，加工在该水齿轮副23的主动水齿轮的齿轮轴上的主动油齿轮就可与水齿轮副23的主动水齿轮进行同步转动了。

如图1所示，将该乳化液自动配制装置设置在底座4上，使该乳化液自动配制装置具有较高的稳定性及安全可靠性。

如图1所示，在乳化油进口11处设置调节阀111，用于对进入乳化油工作腔体1的乳化油的流量大小进行微调，从而对配置的乳化液中乳化油的比例进行微量调整。

如图1所示，在乳化液出口31设置乳化器6，用以对从乳化液出口31处流出的乳化液进行进一步地乳化，使所制备的乳化液得到更好的乳化效果。

如图4所示，乳化器6包括外管61、阻尼板62以及螺旋体63，阻尼板62设置在外管61内，螺旋体63穿过阻尼板62的中心，且阻尼板62的直径与外管61内径相同，螺旋体63与阻尼板62的轴线在同一直线上，螺旋体63的尾部成锥形，方便乳化液在螺旋体63上获得径向速度后沿其尾旋转喷射流出。

如图5所示，阻尼板62上均布有很多阻尼小孔622，阻尼板62的中心设置有中心孔621，螺旋体63穿过该中心孔621。

优选地，在螺旋体63上设置与该螺旋体63的中心轴线成30°角的导槽631，使得通过阻尼小孔622的乳化液小滴获得最佳径向速度，乳化液小滴间的相互碰撞最为激烈，得到乳化效果更好的乳化液。

如图6所示，乳化器6中的螺旋体63也可以设置成锥形中空的管状结构64。该锥形中空的管状结构64外径较大一端与阻尼板62的直径相同，并紧靠在阻尼板62的一侧，此时采用中心部位无中心孔621的阻尼板，由于锥形中空的管状结构64的管壁存在一定斜坡，使得通过阻尼板62的乳化液小滴从另一侧进入该锥形中空的管状结构64后，可以在该锥形中空的管状结构64管壁的内壁上相互碰撞，进行进一步地乳化。更进一步地，在该锥形中空的管状结构64的内壁上刻有与其轴线成一定夹角的螺旋槽641，使得通过阻尼板62的乳化液小滴进入该锥形中空的管状结构64后，在该锥形中空的管状结构64的内壁上的螺旋槽641中获得径向速度，加大了相互间的碰撞作用，使乳化液小滴的乳化效果更为彻底。再进一步地，在锥形中空的管状结构64外径较小的一端加设一块可以与之配合的均布有阻尼小孔的阻尼板，更进一步地对流经此部分的乳化液进行乳化。

使用该乳化液自动配制装置来配制乳化液，不仅可以得到比例确定、乳化效果好的乳化液，且该装置不需要付出大量的人力劳动，工人的劳动强度很低，不会造成传统配制方法带来的乳化液乳化不均匀或是浪费等问题。

本发明还提出一种所述的乳化液自动配制装置所使用的乳化液配制方法，将该乳化液自动配制装置中的油齿轮副13与水齿轮副23的单转排量按需要配制的乳化液中乳化油与水对应的比例值来设计，即使得乳化油与水的体积比等于所述油齿轮副与所述水齿轮副的单转排量的比值，计算公式为：

V_乳化油/V_水＝Q_乳化油/Q_水；

其中，V(mL)为乳化油或水的体积；

Q(mL/r)为齿轮副的单转排量，其计算公式为：

Q＝6.66×m²×Z×b

6.66为经验数据；

m为齿轮副齿轮的模数；

Z为齿轮副齿轮的齿数；

b为齿轮副齿轮的宽度。

例如，如需配制乳化油与水的体积比为1∶10的乳化液时，就需要使得Q_{乳 化油}/Q_水＝1∶10，代入公式Q＝6.66×m²×Z×b进行计算，然后根据得出的油齿轮副与水齿轮副间的比例关系，查表选出合适的标准齿轮，设置在该乳化液自动配制装置内，利用该乳化液自动配制装置进行乳化液的配制。

Claims (9)

1.一种乳化液自动配制装置，该乳化液自动配制装置包括乳化油工作腔体和高压水工作腔体；所述乳化油工作腔体上设置有乳化油进口，所述高压水工作腔体上设置有高压水进口；所述乳化油工作腔体与所述高压水工作腔体共用一个中间体，且所述中间体上设置有乳化液出口；

所述乳化油工作腔体由左端盖、油齿轮副、油腔体和所述中间体构成；所述高压水工作腔体由所述中间体、水腔体、水齿轮副以及右端盖构成；所述水齿轮副中的主动水齿轮的齿轮轴与所述油齿轮副中的主动油齿轮的齿轮轴固定连接；

在所述乳化液自动配制装置的乳化液出口处设置一个乳化器；所述乳化器包括外管、阻尼板以及螺旋体；所述阻尼板设置在所述外管的一端内；所述螺旋体穿过所述阻尼板中心并且与所述阻尼板的轴线在同一直线上；所述阻尼板上均布有很多阻尼小孔。

2.根据权利要求1所述的乳化液自动配制装置，其特征在于，所述乳化油进口处设置有调节阀。

3.根据权利要求1所述的乳化液自动配制装置，其特征在于，所述油齿轮副中的主动油齿轮的齿轮轴与所述水齿轮副中的主动水齿轮的齿轮轴通过花键连接成在一起。

4.根据权利要求1所述的乳化液自动配制装置，其特征在于，所述油齿轮副中的主动油齿轮加工在所述水齿轮副的主动水齿轮的齿轮轴上。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的乳化液自动配制装置，其特征在于，所述螺旋体上设置有与其轴线成一定夹角的导槽。

6.根据权利要求5所述的乳化液自动配制装置，其特征在于，所述导槽与所述螺旋体轴线的夹角范围在10°-45°之间。

7.根据权利要求1所述的乳化液自动配制装置，其特征在于，所述螺旋体也可以设置成锥形中空的管状结构。

8.根据权利要求7所述的乳化液自动配制装置，其特征在于，所述螺旋体的锥形中空的管状结构的内壁上刻有螺旋槽。

9.一种乳化液的配制方法，其特征在于，使用权利要求1-8中任意一项所述的乳化液自动配制装置进行配制，且所述乳化液自动配制装置中的油齿轮副与水齿轮副的单转排量按需要配制的乳化液中乳化油与水对应的比例值来设计，即乳化油与水的体积比等于所述油齿轮副与所述水齿轮副的单转排量的比值，计算公式为：

V_乳化油/V_水＝Q_乳化油/Q_水；

其中，V(mL)为乳化油或水的体积；

Q(mL/r)为齿轮副的单转排量，其计算公式为：

Q＝6.66×m²×Z×b

6.66为经验数据；

m为齿轮副齿轮的模数；

Z为齿轮副齿轮的齿数；

b为齿轮副齿轮的宽度。