CN104786162B - 气液固三相组分可控磨粒流发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气液固三相组分可控磨粒流发生器，包括气液混合装置、微尺寸气泡发生装置、气液固三相混合装置和存储装置，所述气液混合装置通过第一输送管线与微尺寸气泡发生装置密封连接，所述微尺寸气泡发生装置通过第二输送管线连接气液固三相混合装置，所述气液固三相混合装置通过第三输送管线连接存储装置；本发明结构简单紧凑，生产成本低；通过本发明能够进行液固三相磨粒流的快速制造及存储，且气液固各相的组分基本可控；本发明采用的气源和液源均无毒无污染，采用增压溶解气体形成气泡，减压使气泡破裂成微尺寸气泡的方式，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及超光滑表面抛光加工技术，更具体的说，涉及一种气液固三相组分可控磨粒流发生器。
背景技术
在现代光学、电子信息及薄膜科学等高新科技领域，需要在精密光学零件和功能晶体材料表面实现超光滑表面加工。从超光滑表面加工的特殊要求看，流体抛光具有良好的柔性且流体驱动微细磨粒对工件表面能形成微切削或微撞击、其力度较小，特别是可对法向力具有缓冲作用，因此可有效避免加工层变质和亚表面损伤，是更为合理的超光滑表面加工方法。
然而，由于流体流速可达到很高，并且磨粒冲击方向仍基本一致，冲击流与工件直接接触的面积小，若法向冲击力力过小，则加工效率很低，法向冲击力力过大或作用力与工件表面的夹角不合理则可能导致表面损伤和新的不光滑表面出现，因此协调加工品质与加工效率有一定难度。
流体中若存在气泡，其在固体壁面附近溃灭时，将对壁面产生一定轰击作用，通过适当控制流体中气泡溃灭过程，使之产生一定力度的冲击作用，作用于流体中微细磨粒，以加速加力驱动磨粒对壁面的切削作用。
气液固三相磨粒流是通过对固液二相磨粒流引入微气泡，利用气泡溃灭和气流驱动流体加速大幅度提高磨粒产生加工作用的几率、力度和作用方向的随机性，有利于形成高效的原子级材料去除且表面纹理随机性的镜面效果。利用气液固三相磨粒流对工件表面进行超光滑表面抛光，可提高超光滑表面流体抛光效率，又可防止对壁面严重破坏，避免产生加工层变质和亚表面损伤。
发明内容
本发明的目的在于现有磨粒流仅有的二相磨粒流对超光滑表面进行抛光时效率不高的问题，提供了一种气液固三相组分可控磨粒流发生器。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：气液固三相组分可控磨粒流发生器，包括气液混合装置、微尺寸气泡发生装置、气液固三相混合装置和存储装置，所述气液混合装置通过第一输送管线与微尺寸气泡发生装置密封连接，所述微尺寸气泡发生装置通过第二输送管线连接气液固三相混合装置，所述气液固三相混合装置通过第三输送管线连接存储装置；
所述气液混合装置包括空气压缩机、气液腔和溶气室，空气压缩机通过输气管连接溶气室，气液腔置于溶气室内，所述输气管上设有气压计和入气阀；所述溶气室上还设有第一入水口，所述第一入水口上设有第一流量计和第一入水阀；所述气液腔上设有排气管，所述排气管上设有排气阀；
所述微尺寸气泡发生装置包括微尺寸气泡发生室，所述微尺寸气泡发生室通过第一输送管线连接气液腔，所述第一输送管线上设有第一输出阀和溶氧仪；所述微尺寸气泡发生室内还设有减压槽；
所述气液固三相混合装置包括三相磨粒流混合室、搅拌机构和电机，所述电机通过减速器连接搅拌机构，所述搅拌机构设置在三相磨粒流混合室内；所述三相磨粒流混合室通过第二输送管线连接微尺寸气泡发生室，所述第二输送管线上设有第二输出阀和第三流量计；所述三相磨粒流混合室上还设有磨粒入口和第二入水口，所述第二入水口上设有第二入水阀和第二流量计；
所述存储装置包括储存箱和增压泵，增压泵的增压口连接储存箱；所述储存箱通过第三输送管线连接三相磨粒流混合室，第三输送管线上设有第四流量计和第三输出阀；所述存储箱上还设有用于出料的三相磨粒流出口。
进一步的，所述第一入水口和第二入水口外接自来水管。
进一步的，所述第一输送管线、第二输送管线、第三输送管线两端均与其连接装备密封连接。
本发明的有益效果在于：本发明结构简单紧凑，生产成本低；通过本发明能够进行液固三相磨粒流的快速制造及存储，且气液固各相的组分基本可控；本发明采用的气源和液源均无毒无污染，采用增压溶解气体形成气泡，减压使气泡破裂成微尺寸气泡的方式，节能环保。
附图说明
图1是本发明气液固三相组分可控磨粒流发生器的结构示意图。
图中，1-底座、2-气液混合装置、3-微尺寸气泡发生装置、4-气液固三相混合装置、5-存储装置、6-空气压缩机、7-溶气室、8-气液腔、9-减压槽、10-微尺寸气泡发生室、11-电机、12-搅拌机构、13-增压泵、14-储存箱、15-气压计、16-溶氧仪、17-第一流量计、18-第二流量计、19-第三流量计、20-第四流量计、21-入气阀、22-排气阀、23-第一输出阀、24-第一入水阀、25-第二入水阀、26-第二输出阀、27-第三输出阀、28-磨粒入口、29-第二入水口、30-第一入水口、31-输气管、32-第一输送管线、33-第二输送管线、34-第三输气管线、35-三相磨粒流出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，气液固三相组分可控磨粒流发生器，包括气液混合装置2、微尺寸气泡发生装置3、气液固三相混合装置4和存储装置5，所述气液混合装置2通过第一输送管线32与微尺寸气泡发生装置3密封连接，所述微尺寸气泡发生装置3通过第二输送管线33连接气液固三相混合装置4，所述气液固三相混合装置4通过第三输送管线34连接存储装置5；所述气液混合装置2、微尺寸气泡发生装置3、气液固三相混合装置4和存储装置5，均设在底座1上。
所述气液混合装置2包括空气压缩机6、气液腔8和溶气室7，空气压缩机6通过输气管31连接溶气室7，气液腔8置于溶气室7内，所述输气管31上设有气压计15和入气阀21；所述溶气室7上还设有第一入水口30，所述第一入水口30上设有第一流量计17和第一入水阀24；所述气液腔8上设有排气管，所述排气管上设有排气阀22；
所述微尺寸气泡发生装置3包括微尺寸气泡发生室10，所述微尺寸气泡发生室10通过第一输送管线32连接气液腔8，所述第一输送管线32上设有第一输出阀23和溶氧仪16；所述微尺寸气泡发生室10内还设有减压槽9；
所述气液固三相混合装置4包括三相磨粒流混合室、搅拌机构12和电机11，所述电机11通过减速器连接搅拌机构12，所述搅拌机构12设置在三相磨粒流混合室内；所述三相磨粒流混合室通过第二输送管线33连接微尺寸气泡发生室10，所述第二输送管线33上设有第二输出阀26和第三流量计19；所述三相磨粒流混合室上还设有磨粒入口28和第二入水口29，所述第二入水口29上设有第二入水阀25和第二流量计18；
所述存储装置5包括储存箱14和增压泵13，增压泵13的增压口连接储存箱14；所述储存箱14通过第三输送管线34连接三相磨粒流混合室，第三输送管线34上设有第四流量计20和第三输出阀27；所述存储箱上还设有用于出料的三相磨粒流出口35。
所述第一入水口30和第二入水口29外接自来水管。
所述第一输送管线32、第二输送管线33、第三输送管线34两端均与其连接装备密封连接。
气液固三相组分可控磨粒流发生器的运行流程为：
步骤一：开启第一入水阀24，水源从通过第一入水口30流入溶气室7，启动空气压缩机6，开启入气阀21，将空气注入水中，溶气水满溢出至气液腔8内，开启第一输出阀23，溶气水经第一输送管线32输送至微尺寸气泡发生室10，溶气水经减压槽9挤出，生成的气液流流入第二输送管线33。
步骤二：开启第二输出阀26和第二入水阀25，将水和气液流注入三相磨粒流混合室中，同时磨粒经磨粒入口28倒入三相磨粒流混合室中，打开电机11带动搅拌机构12进行搅拌；搅拌数分钟后，气液固三相磨粒流均匀混合。
步骤三：开启第三输出阀27，将气液固三相磨粒流注入储存箱14中，以备其进行下一工序的使用。
步骤四：开启增压泵，将制备的气液固三相磨粒流通过磨粒流出口35压出。
本发明气液固三相磨粒流各相组分控制过程为：首先通过气压计15、第一流量计17和溶氧仪16观测气液比，利用入气阀21、第一入水阀24和排气阀22调控气液比，然后通过第二流量计18观测气液流量和第三流量计19观测液体流量，利用第二入水阀25、第二输出阀26和磨粒送料达到调控气液固三相磨粒流各相组分的目的。
微尺寸气泡发生室内的工作原理：减压槽9为高为40mm、长为40mm、宽为1mm的缝隙溶气液流入减压槽9下部，当溶气液充满减压槽9下部挤入减压槽9中时，在减压槽9中生成微气泡，微气泡喷入减压槽9上部。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (3)
1.气液固三相组分可控磨粒流发生器，其特征在于：包括气液混合装置(2)、微尺寸气泡发生装置(3)、气液固三相混合装置(4)和存储装置(5)，所述气液混合装置(2)通过第一输送管线(32)与微尺寸气泡发生装置(3)密封连接，所述微尺寸气泡发生装置(3)通过第二输送管线(33)连接气液固三相混合装置(4)，所述气液固三相混合装置(4)通过第三输送管线(34)连接存储装置(5)；
所述气液混合装置(2)包括空气压缩机(6)、气液腔(8)和溶气室(7)，空气压缩机(6)通过输气管(31)连接溶气室(7)，气液腔(8)置于溶气室(7)内，所述输气管(31)上设有气压计(15)和入气阀(21)；所述溶气室(7)上还设有第一入水口(30)，所述第一入水口(30)上设有第一流量计(17)和第一入水阀(24)；所述气液腔(8)上设有排气管，所述排气管上设有排气阀(22)；
所述微尺寸气泡发生装置(3)包括微尺寸气泡发生室(10)，所述微尺寸气泡发生室(10)通过第一输送管线(32)连接气液腔(8)，所述第一输送管线(32)上设有第一输出阀(23)和溶氧仪(16)；所述微尺寸气泡发生室(10)内还设有减压槽(9)；
所述气液固三相混合装置(4)包括三相磨粒流混合室、搅拌机构(12)和电机(11)，所述电机(11)通过减速器连接搅拌机构(12)，所述搅拌机构(12)设置在三相磨粒流混合室内；所述三相磨粒流混合室通过第二输送管线(33)连接微尺寸气泡发生室(10)，所述第二输送管线(33)上设有第二输出阀(26)和第三流量计(19)；所述三相磨粒流混合室上还设有磨粒入口(28)和第二入水口(29)，所述第二入水口(29)上设有第二入水阀(25)和第二流量计(18)；
所述存储装置(5)包括储存箱(14)和增压泵(13)，增压泵(13)的增压口连接储存箱(14)；所述储存箱(14)通过第三输送管线(34)连接三相磨粒流混合室，第三输送管线(34)上设有第四流量计(20)和第三输出阀(27)；所述存储箱上还设有用于出料的三相磨粒流出口(35)。
2.根据权利要求1所述的气液固三相组分可控磨粒流发生器，其特征在于：所述第一入水口(30)和第二入水口(29)外接自来水管。
3.根据权利要求1所述的气液固三相组分可控磨粒流发生器，其特征在于：所述第一输送管线(32)、第二输送管线(33)、第三输送管线(34)两端均与其连接装备密封连接。
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