CN106116007A - 一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置及处理方法 - Google Patents

一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置及处理方法，属于磁性废液回收处理技术领域。该装置包括外桶体、内桶体、吸附管和过滤网，内桶体通过轴承转动安装在外桶体内且通过电机驱动，内桶体的侧壁上设置有连通其内外的过滤孔，吸附管设置在内桶体内的中间，吸附管内设置线圈，内桶体中设置加热电阻和冷却管，过滤网设在内桶体的内侧壁上，并覆盖住过滤孔，外桶体的外壁上设置有回收截止阀。本发明方法通过温变处理、离心破断和分离处理实现磁流变液的分离回收处理。本发明对磁流变液进行处理，分离回收主分散颗粒和载液，前期无需任何处理剂进行初步处理，回收效率高，同时回收的载液稍加处理即可作为新的载液使用。

Description

一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置及处理方法
技术领域
本发明属于磁性废液回收处理技术领域，更具体地说，涉及一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置及处理方法。
背景技术
磁流变液(Magnetorheological Fluid，简称MR流体)属可控流体，是一种新兴的智能材料，它主要由磁性颗粒、载液和稳定剂组成，是具有随外加磁场变化而有可控流变特征的非胶体性质的悬浮液体。磁流变液在磁场下能产生明显的磁流变效应，可在液体和固体或半固体之间实现快速可逆的转换，该过程中磁流变液的粘度保持连续变化，整个转化过程极快且可控，具有能耗极小、制备方便、温度适用范围宽、不易污染等特点，因而在汽车、机械、建筑、航空等领域获得了广泛应用，如各类可控阻尼减振器、离合器和光学器件智能抛光等，被认为最具前途的智能材料之一。
磁流变液主要由作为分散相的主分散颗粒、作为分散相载体的基础液，又称载液和为改善磁流变性能而加入的添加剂三部分组成。其中主分散颗粒主要由磁性颗粒组成，尺寸主要有微米和纳米级。长时间使用磁流变液后，其中磁性颗粒物质的耗损以及载液和添加剂的变性，会导致其力学性能、磁学性能、响应时间等指标急速下降。目前应对此种现象最常见的办法为更换磁流变液，将原有性能变差的磁流变液丢弃。
然而，因磁流变液中含有大量的铁磁物质、多种化合物质组成的载液，成分复杂，容易对环境造成危害。截至目前，很少有对磁流变液进行回收处理的装置或方法，经检索，中国专利申请号为：201511025405.1，申请公布日为：2016年3月23日的专利申请文件公开了一种磁流变液回收装置及其控制方法与部件制造方法，它包括入口截止阀、上壳体、下壳体、静电过滤板、上吸附管、下吸附管、肋管、线圈、加热器、搅拌器、泵、回流管、出口截止阀；所述的上壳体和下壳体通过螺栓连接，并在贴合处设置密封圈，所述的入口截止阀设置在上壳体上；同时该发明还提供了其控制方法和关键部件的制造方法，该发明通过静电过滤板的过滤、吸附作用完成对混合液的初步处理，再利用上吸附管、下吸附管与肋管吸附进一步来完成对混合液的处理，并增设加热器、搅拌器和循环系统，达到磁性物质和溶剂彻底分离的目的。但是该发明的回收装置在处理的过程中存在以下缺陷：(1)因其吸附管和肋管数量有限，不能保证溶液与其充分接触，造成处理效果低下；(2)同时因吸附管和肋管的形状复杂，不利于加工，也不利于收集吸附在表面的磁性物质；(3)溶液在装置中的流通速率较低，且流向可控型差，降低了处理效率。
又如中国专利申请号为：201511025384.3，申请公布日为2016年4月6日的专利申请文件公开了一种磁流变液多级处理装置及其控制方法与部件制造方法，属于机械制造技术领域。它包括前置活塞缸、中置活塞缸、后置活塞缸、前置活塞、中置活塞、后置活塞、前置过滤箱、中置过滤箱、后置过滤箱、前置过滤网、中置过滤网、后置过滤网，所述的前置活塞缸通过螺栓与前置活塞相连，所述的前置活塞与前置过滤箱的内腔相配合，所述的前置过滤箱竖直放置，其轴线为竖直方向。该发明通过静置、过滤的方式，来对混合液进行过滤，以求达到分离磁性物质和溶剂的目的，但是其不仅存在上述引用专利文献所存在的缺陷，同时因其采用多级处理的方式，造成了装置体积过大，操作不便，成本高的问题。
另外，上述两个装置在对磁流变液进行处理时，都需要采用处理剂进行初步处理，使主分散颗粒和载液失去粘结作用，其直接导致在载液中引入了新的成分，从而造成对分离后的载液的处理难度加大。因此急需研制相应的设备，对废弃的磁流变液进行处理，不仅能够降低对环境的污染，而且可以对其中的相关物质进行回收利用，节约了能源。
乳状液破乳的研究可追溯到很久以前，早在《日用化学工业》1983年02期中刘光诚写的一篇文章，就记载几种破乳方法，包括搅拌过滤破乳、离心破乳、外加电场破乳、温变破乳，以及其它化学方法破乳。这些方法基本处于研究阶段，目前也很少用到磁流变液的处理上，还没有专门的处理设备和处理方法。上述引用的两篇文献是先通过降解剂达到破乳，破坏了表面活性剂的作用，使得主分散颗粒和载液得到分离，再利用过滤回收磁性物质。本发明力求研制出采用上述方法进行磁流变液回收处理的装置和方法。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有废弃的磁流变液难以回收，直接丢弃造成对环境污染，并造成能源浪费的问题，本发明提供一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置及处理方法，通过温变和离心作用能够磁流变液进行回收处理，分离回收主分散颗粒和载液，前期无需任何处理剂进行初步处理，磁性物质的回收效率高，同时，处理中未引入任何新的物质，回收的载液稍加处理即可作为新的载液使用。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，包括外桶体、内桶体、吸附管和过滤网；所述的内桶体通过轴承转动安装在外桶体内且通过电机驱动，内桶体的侧壁上设置有连通其内外的过滤孔；所述的吸附管设置在内桶体内的中间，吸附管内设置线圈；所述的内桶体中设置有加热电阻和冷却管；所述的过滤网设置在内桶体的内侧壁上，并覆盖住过滤孔；所述的外桶体的外壁上设置有回收截止阀。
进一步地，所述的内桶体的底部设有转轴；所述的电机安装在外桶体的底部，电机的输出轴穿过外桶体的底部后通过联轴器与内桶体的转轴连接。
进一步地，所述的内桶体的底部与外桶体之间通过推力轴承支撑连接，内桶体的外侧壁与外桶体的内侧壁之间安装侧向轴承。
进一步地，所述的过滤网的目数为2400-2500目，且过滤网上附着有烧结材料。
进一步地，所述的烧结材料由活性氧化铝、石墨、硬脂酸、酚醛树脂、沥青以质量比1：2：1：2.5：2组成。
进一步地，所述的外桶体设有外桶盖，内桶体设有内桶盖，内桶盖和外桶盖上均设有排气阀。
一种磁流变液回收处理方法，其步骤为：
步骤一、温变处理
先将待处理的磁流变液加入内桶体中；然后对加热电阻通入交流电，将溶液加热至90-95℃，保温5-10min；接着，向冷却管中通入冷却介质，使溶液冷却至零下15-20℃，冷却25-30min；最后，重复上述操作3-5次，完成温变处理；
步骤二、离心破断和分离处理
①通过电机控制内桶体的转速为3600-3650r/min，运转20min后进行下一步操作；
②对吸附管中的线圈通电产生磁场，并控制其磁场强度为6.5-6.7T，保持10-12min；
③调节内桶体的转速降为10r/min，保持2-3min；
④再将内桶体的转速提至3600-3650r/min，并重复步骤②和步骤③4-5次；
⑤将内桶体加速至3800-3850r/min，运行稳定后，调整线圈的磁场强度为7-7.2T，保持7-9min；
⑥将内桶体的转速降为10r/min，保持2-3min；
⑦重复步骤⑤和步骤⑥3-4次；
⑧将内桶体的转速调整至3900-3920r/min，运行稳定后，调整线圈的磁场强度为8.3-8.5T，保持5-6min；
⑨再将内桶体的转速降为10r/min，保持2-3min；
⑩重复步骤⑧和步骤⑨2-3次；
步骤三、中间溶液的再处理
停机，打开回收截止阀，从外桶体中排出经步骤二处理后的溶液，并将得到的溶液重新加入内桶体中，重复步骤一；
步骤四、完成回收处理
从外桶体中回收经步骤三处理后的溶液，以及从内桶体回收分离出的物质，即完成磁流变液的回收处理。
进一步地，所述的步骤一中加热电阻通入交流电的电压为220V，电流为0.5-0.8A，频率为50Hz。
进一步地，所述的步骤一中冷却介质是纯度为98.5％的工业级液氮。
进一步地，在所述的步骤一的温变处理过程中，通过电机控制内桶体的转速为20-25r/min。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，通过温变和离心配合作用，先将磁流变液中的主分散颗粒与载液的粘结作用断绝，然后再将已经断绝粘结作用的主分散液和载液分离并回收，相比于现有的处理装置，其结构得到大大简化，缩小设备体积；且本装置采用物理处理方法处理，避免对废旧磁流变液中引入新的成分，从而避免因新加入成分的影响而使得分离后对载液的回收处理难度加大，同时由于没有引入新的物质，对回收后的载液只要稍加处理就可以作为新的载液来使用；另外，由于内桶体的转动，对溶液的搅拌作用，磁流变液内主分散颗粒不易沉降、团聚和板结，在内桶体内分散较为均匀，有利于主分散颗粒的吸附收集；
(2)本发明基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，内外桶体之间通过轴承连接，内桶体的底部与外桶体之间通过推力轴承连接，支撑内桶体的转动，内桶体的外侧壁与外桶体的内侧壁之间也安装侧向轴承，保证内桶体转动稳定性，有效减小因内桶体抖动而造成的整机震动和噪音，也提高整机结构强度；
(3)本发明基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，根据主分散颗粒大小、结构强度设置过滤网的目数在2400-2500目之间，同时过滤网附着烧结材料，且烧结材料由活性氧化铝、石墨、硬脂酸、酚醛树脂、沥青以质量比1：2：1：2.5：2组成，提高过滤网整体结构强度，空隙率高，孔径较为均匀，采用特定比例原料制成的烧结材料，能很牢固地附着在过滤网上，即使过滤网卷成圆柱状也不易脱落，而且在处理过程中也不会因内桶体的转动产生的震动而脱落；它的纳污容量大，过滤精度高，具有良好的渗透率，流量大，更换周期长，抗腐蚀能力强，同时清洗再生简单，可以多次使用；
(4)本发明基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，外桶体设有外桶盖，内桶体设有内桶盖，避免内外桶体内液体飞溅相互影响或溅出桶体外，提高回收率及操作安全性，同时，内外桶盖上的排气阀是方便在温变处理过程中对内桶体的急速降温处理；
(5)本发明磁流变液回收处理方法，首先利用温变处理的作用，将主分散颗粒与载液之间的粘结关系初步断绝；再利用离心破断作用，将在温变处理中未处理完全的磁流变液中的主分散颗粒与载液之间的粘结关系彻底断绝；最后利用离心分离的作用，将主分散颗粒与载液分离开，此时主分散颗粒停留在内桶体中，而载液位于外桶体中并可以通过回收截止阀中放出，从而达到磁流变液分离回收的目的；采用本发明的方法对磁流变液进行回收处理，用时短，回收率高，是现有技术所无法比拟的，是在发明人刻苦钻研，不厌其烦的尝试、更正中化繁为简，所总结出的成果，具有很高的原创性；
(6)本发明磁流变液回收处理方法，温变过程中采用液氮来冷却，冷却速率快，同时由于氮气为惰性气体，不会与溶液发生化学发生，从而避免在溶液中引入新的物质而造成后期处理不便；
(7)本发明磁流变液回收处理方法，在温变过程中，保持内桶体的转速为20-25r/min，以使得溶液能够不停地流动，避免溶液流动不畅而造成部分溶液加热或冷却不足，以提高加热和冷却效率，增强温变处理效率和效果。
附图说明
图1为本发明一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置的结构示意图。
图中：1、外桶体；2、内桶体；201、过滤孔；3、吸附管；4、过滤网；5、推力轴承；6、侧向轴承；7、回收截止阀；8、电机；9、内桶盖；10、外桶盖；11、加热电阻；12、冷却管；13、排气阀。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，包括外桶体1、内桶体2、吸附管3和过滤网4。其中，所述的内桶体2通过轴承转动安装在外桶体1内，具体到本实施例中，内桶体2的底部与外桶体1之间通过推力轴承5支撑连接，内桶体2的外侧壁与外桶体1的内侧壁之间安装侧向轴承，推力轴承5支撑内桶体2的转动，侧向轴承保证内桶体2转动稳定性，有效减小因内桶体2受力不均、抖动而造成的整机震动和噪音，也提高整机结构强度。内桶体2通过电机8驱动，具体地，在内桶体2的底部设有转轴，电机8安装在外桶体1的底部，且电机8的输出轴穿过外桶体1的底部后通过联轴器与内桶体2的转轴连接，此种安装方式较为紧凑。所述的内桶体2中设置有加热电阻11和冷却管12。所述的外桶体1的外壁上设置有回收截止阀7。
内桶体2的侧壁上设置有连通其内外的过滤孔201，孔直径为2-8mm，过滤网4的目数在2400目到2500目之间，它设置在内桶体2的内侧壁上，并覆盖住过滤孔201，过滤网4对磁性物质其阻隔作用，防止磁性物质从过滤孔201进入外桶体1内。所述的吸附管3设置在内桶体2内的中间，吸附管3内设置线圈。
值得一提的是，本实施例中，在过滤网4上附着有烧结材料，烧结材料由活性氧化铝、石墨、硬脂酸、酚醛树脂、沥青以质量比1：2：1：2.5：2组成。过滤网4的此种设计，提高其整体结构强度，采用特定比例原料制成的烧结材料，空隙率高，孔径较为均匀，能很牢固地附着在过滤网4上，即使过滤网4卷成圆柱状也不易脱落，而且在处理过程中也不会因内桶体2的转动产生的震动而脱落；它的纳污容量大，过滤精度高，具有良的渗透率，流量大，压力上升慢，更换周期长，抗腐蚀能力强，同时清洗再生简单，可以多次使用。
另外，在本实施例中，外桶体1设有外桶盖10，内桶体2设有内桶盖9，避免在内桶体2转动过程中，内外桶体内液体飞溅相互影响或溅出桶体外，提高回收率及操作安全性，内桶盖9和外桶盖10上均设有排气阀13，方便在温变处理过程中对内桶体2的急速降温处理。
值得说明的是，因内桶体2旋转过程中，在离心力作用下磁性物质具有向过滤网4靠近的趋势，从而在磁场力作用下，磁性物质需要克服离心力向吸附管3靠近，所以必须保证磁性物质受到的磁场力大于离心力，磁性物质才不会粘结到过滤网4上，而限于磁场大小的限制、转速小磁性物质与载液不能有效分离、磁性物质的磁饱和度以及处理效率等的综合考虑，它们之间的相互关系是非常重要的。申请人对上述关系进行深入研究，根据回收处理时内桶体2的转速、所需磁场强度，经过长期试验总结得到内桶体2的旋转直径应不大于2m，超过此范围，在实际操作过程中，磁性物质向吸附管3的移动受到很大限制，分离回收效率低、效果差。
后续实施例将对本装置工作过程原理做详细说明，在此不再赘述。
本发明基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，通过温变和离心配合作用，先将磁流变液中的主分散颗粒与载液的粘结作用断绝，然后再将已经断绝粘结作用的主分散液和载液分离并回收，相比于现有的处理装置，其结构得到大大简化，缩小设备体积；且本装置采用物理处理方法处理，避免对废旧磁流变液中引入新的成分，从而避免因新加入成分的影响而使得分离后对载液的回收处理难度加大，同时由于没有引入新的物质，对回收后的载液只要稍加处理就可以作为新的载液来使用；另外，由于内桶体2的转动，对溶液的搅拌作用，磁流变液内主分散颗粒不易沉降、团聚和板结，在内桶体2内分散较为均匀，有利于主分散颗粒的吸附收集。
实施例2
本实施例提供一种磁流变液回收处理方法，采用实施例1的装置对废弃磁流变液进行处理，并具体限定过滤孔201的孔径为2mm，过滤网4的目数在2400目，内桶体2的旋转直径为1.8m。所处理的磁流变液是以油酸为表面活性剂主要成分的磁流变液，主分散颗粒为羟基铁粉，磁饱和度为2.5T，载液为二甲基硅油；且本实施例中待处理的该磁流变液废液是在其使用超过其剪切疲劳寿命后的溶液，此时其零剪切粘度和可调倍数的变化量在检验过程中均超过±10％。具体操作步骤如下：
步骤一、温变处理
先将待处理的磁流变液加入内桶体2中；然后对加热电阻11通入电压为220V，电流为0.5A，频率为50Hz的交流电，将溶液加热至90℃，保温10min；接着，打开内桶盖9和外桶盖10上的排气阀13，并向冷却管12中以速率为3ml/s通入纯度为98.5％的工业级液氮作为冷却介质，使溶液冷却至零下15℃，冷却30min后关闭排气阀13；最后，重复上述操作5次，完成温变处理。
本步骤中需要说明的是，在温变处理过程中，通过电机8控制内桶体2的转速为20r/min，以使得溶液能够不停地流动，避免溶液流动不畅而造成部分溶液加热或冷却不足，以提高加热和冷却效率，增强温变处理效率和效果。
在本步骤中，需要特别注意的是冷却速率对于磁流变液中主分散颗粒和载液的分离率至关重要，冷却速度过快或过慢都会导致分离率的下降，也会影响后续的离心处理，从而导致最终的分离率偏低。经过长期不断摸索和试验，我们发现，在温变处理中当冷却速率ν满足：时(式中：ν的单位为℃/min，T1为以单位为℃的冷却前温度的数值，T2为以单位为℃的冷却前温度的数值，κ为以单位为ml/s的冷却介质通入速率的数值)，温变处理分离率达到最好。在本实例中，T1＝90，T2＝-15，κ＝3，从而得到即以20.2℃/min的速率将内桶体2中液体从90℃降低到-15℃，其温变处理分离率效果达到最好，经一次冷却处理分离率达到36％，经过本步骤的5次重复处理，分离率达到48.2％。
本步骤先将磁流变液加热，因其颗粒之间的激烈碰撞和溶液的粘度降低，导致其不稳定；再快速冷却，使得磁流变液中连接主分散颗粒和载液的表面活性剂的亲水基与主分散颗粒连接性降低或分开；并通过多次的急速加热和冷却，温度的剧变导致磁流变液失去稳定性而使得部分主分散颗粒和载液分离，同时也有利于下一步的处理。
步骤二、离心破断和分离处理
①通过电机8控制内桶体2的转速为3600r/min，保持20min；
②对吸附管3中的线圈通电产生磁场，并控制其磁场强度为6.5T，保持12min；
③调节内桶体2的转速降为10r/min，保持3min；
④再将内桶体2的转速提至3600r/min，并重复步骤②和步骤③4次；
⑤将内桶体2加速至3800r/min，运行稳定后，调整线圈的磁场强度为7T，保持9min；
⑥将内桶体2的转速降为10r/min，保持3min；
⑦重复步骤⑤和步骤⑥3次；
⑧将内桶体2的转速调整至3900r/min，运行稳定后，调整线圈的磁场强度为8.3T，保持6min；
⑨再将内桶体2的转速降为10r/min，保持3min；
⑩重复步骤⑧和步骤⑨3次。
本步骤基于离心破断和分离作用，将在步骤一的温变处理中未处理完全的磁流变液中的主分散颗粒与载液之间的粘结关系彻底断绝并分离。此步骤的过程原理为：首先利用内桶体2的高速旋转，使得主分散颗粒和载液因所受离心力作用的不同而产生拉拽作用，从而使得部分主分散颗粒和载液之间的粘结作用断绝，造成分离，分离的载液因其颗粒较磁性物质小而从过滤网中脱离出去；此后将吸附管3中线圈通电，利用外加磁场的作用，使得磁性物质受磁场的外加作用力而降低运动速度，进而加大了磁性物质和载液之间的拉拽作用，进一步地使得剩余的磁性物质和载液断绝粘结作用，并通过离心作用将载液从过滤网4中脱离出去。值得一提的是，由于部分磁性物质与载液的粘结作用较为紧密，不容易将其分离，因此本步骤中分步骤地加大磁场强度和内桶体2的旋转速度，将磁性物质分步骤地与载液分离开来，直至彻底分离。
本步骤中，首先利用无磁场离心分离，再利用小磁场低转速，进而利用大磁场高转速，并重复使用，不仅能够避免一次分离物质太多而使得过滤不畅的发生，而且通过分步作用，针对磁性物质与载液之间粘结作用强弱的分布处理，能因地制宜，提高了效率，节省了处理成本。
步骤三、中间溶液的再处理
停机，打开回收截止阀7，从外桶体1中排出经步骤二处理后的溶液，并将得到的溶液重新加入内桶体2中，重复步骤一1次。
步骤四、完成回收处理
从外桶体1中回收经步骤三处理后的溶液，以及从内桶体2回收分离出的物质，即完成磁流变液的回收处理。
对经过步骤四处理后的溶液进行检测，主分散颗粒分离率达到了98.7％。由此可见，采用本发明的基于温变和离心作用相结合的方式对废旧磁流变液进行处理，不仅操作简单、效率高，而且分离回收率高，其原理与背景技术中的磁流变液回收装置(申请号201511025405.1)和磁流变液多级处理装置(申请号201511025384.3)完全不同，且相比它们，采用本发明的装置和方法，磁流变液的分离效果高出10％以上。
实施例3
本实施例提供一种磁流变液回收处理方法，采用实施例1的装置对废弃磁流变液进行处理，并具体限定过滤孔201的孔径为5mm，过滤网4的目数在2450目，内桶体2的旋转直径为2m。所处理的磁流变液是以油酸为表面活性剂主要成分的磁流变液，主分散颗粒为羟基铁粉，磁饱和度为3T，载液为二甲基硅油；且本实施例中待处理的该磁流变液废液是在其使用超过其剪切疲劳寿命后的溶液，此时其零剪切粘度和可调倍数的变化量在检验过程中均超过±10％。具体操作步骤如下：
步骤一、温变处理
先将待处理的磁流变液加入内桶体2中；然后对加热电阻11通入电压为220V，电流为0.6A，频率为50Hz的交流电，将溶液加热至93℃，保温7min；接着，打开内桶盖9和外桶盖10上的排气阀13，并向冷却管12中以速率为4ml/s通入纯度为98.5％的工业级液氮作为冷却介质，使溶液冷却至零下18℃，冷却28min后关闭排气阀13；最后，重复上述操作4次，完成温变处理。
本步骤中需要说明的是，在温变处理过程中，通过电机8控制内桶体2的转速为23r/min，以使得溶液能够不停地流动，避免溶液流动不畅而造成部分溶液加热或冷却不足，以提高加热和冷却效率，增强温变处理效率和效果。
在本步骤中，需要特别注意的是冷却速率对于磁流变液中主分散颗粒和载液的分离率至关重要，冷却速度过快或过慢都会导致分离率的下降，也会影响后续的离心处理，从而导致最终的分离率偏低。经过长期不断摸索和试验，我们发现，在温变处理中当冷却速率ν满足：时(式中：ν的单位为℃/min，T1为以单位为℃的冷却前温度的数值，T2为以单位为℃的冷却前温度的数值，κ为以单位为ml/s的冷却介质通入速率的数值)，温变处理分离率达到最好。在本实例中，T1＝93，T2＝-18，κ＝4，从而得到即以18.5℃/min的速率将内桶体2中液体从93℃降低到-18℃，其温变处理分离率效果达到最好，经一次冷却处理分离率达到39％，经过本步骤的4次重复处理，分离率达到49％。
步骤二、离心破断和分离处理
①通过电机8控制内桶体2的转速为3650r/min，保持20min；
②对吸附管3中的线圈通电产生磁场，并控制其磁场强度为6.7T，保持10min；
③调节内桶体2的转速降为10r/min，保持2min；
④再将内桶体2的转速提至3650r/min，并重复步骤②和步骤③5次；
⑤将内桶体2加速至3850r/min，运行稳定后，调整线圈的磁场强度为7.2T，保持7min；
⑥将内桶体2的转速降为10r/min，保持2min；
⑦重复步骤⑤和步骤⑥4次；
⑧将内桶体2的转速调整至3920r/min，运行稳定后，调整线圈的磁场强度为8.5T，保持5min；
⑨再将内桶体2的转速降为10r/min，保持2min；
⑩重复步骤⑧和步骤⑨2次。
步骤三、中间溶液的再处理
停机，打开回收截止阀7，从外桶体1中排出经步骤二处理后的溶液，并将得到的溶液重新加入内桶体2中，重复步骤一1次。
步骤四、完成回收处理
从外桶体1中回收经步骤三处理后的溶液，以及从内桶体2回收分离出的物质，即完成磁流变液的回收处理。
对经过步骤四处理后的溶液进行检测，主分散颗粒分离率达到了98.3％。
实施例4
本实施例提供一种磁流变液回收处理方法，采用实施例1的装置对废弃磁流变液进行处理，并具体限定过滤孔201的孔径为8mm，过滤网4的目数在2500目，内桶体2的旋转直径为1.9m。所处理的磁流变液是以油酸为表面活性剂主要成分的磁流变液，主分散颗粒为羟基铁粉，磁饱和度为2.6T，载液为二甲基硅油；且本实施例中待处理的该磁流变液废液是在其使用超过其剪切疲劳寿命后的溶液，此时其零剪切粘度和可调倍数的变化量在检验过程中均超过±10％。具体操作步骤如下：
步骤一、温变处理
先将待处理的磁流变液加入内桶体2中；然后对加热电阻11通入电压为220V，电流为0.8A，频率为50Hz的交流电，将溶液加热至95℃，保温5min；接着，打开内桶盖9和外桶盖10上的排气阀13，并向冷却管12中以速率为5ml/s通入纯度为98.5％的工业级液氮作为冷却介质，使溶液冷却至零下20℃，冷却25min后关闭排气阀13；最后，重复上述操作3次，完成温变处理。
本步骤中需要说明的是，在温变处理过程中，通过电机8控制内桶体2的转速为25r/min，以使得溶液能够不停地流动，避免溶液流动不畅而造成部分溶液加热或冷却不足，以提高加热和冷却效率，增强温变处理效率和效果。
在本步骤中，需要特别注意的是冷却速率对于磁流变液中主分散颗粒和载液的分离率至关重要，冷却速度过快或过慢都会导致分离率的下降，也会影响后续的离心处理，从而导致最终的分离率偏低。经过长期不断摸索和试验，我们发现，在温变处理中当冷却速率ν满足：时(式中：ν的单位为℃/min，T1为以单位为℃的冷却前温度的数值，T2为以单位为℃的冷却前温度的数值，κ为以单位为ml/s的冷却介质通入速率的数值)，温变处理分离率达到最好。在本实例中，T1＝95，T2＝-20，κ＝5，从而得到即以17.2℃/min的速率将内桶体2中液体从95℃降低到-20℃，其温变处理分离率效果达到最好，经一次冷却处理分离率达到41％，经过本步骤的3次重复处理，分离率达到47.5％。
步骤二、离心破断和分离处理
①通过电机8控制内桶体2的转速为3620r/min，保持20min；
②对吸附管3中的线圈通电产生磁场，并控制其磁场强度为6.6T，保持11min；
③调节内桶体2的转速降为10r/min，保持2.5min；
④再将内桶体2的转速提至3620r/min，并重复步骤②和步骤③4次；
⑤将内桶体2加速至3830r/min，运行稳定后，调整线圈的磁场强度为7.1T，保持8min；
⑥将内桶体2的转速降为10r/min，保持2.5min；
⑦重复步骤⑤和步骤⑥4次；
⑧将内桶体2的转速调整至3910r/min，运行稳定后，调整线圈的磁场强度为8.4T，保持5.5min；
⑨再将内桶体2的转速降为10r/min，保持2.5min；
⑩重复步骤⑧和步骤⑨3次。
步骤三、中间溶液的再处理
停机，打开回收截止阀7，从外桶体1中排出经步骤二处理后的溶液，并将得到的溶液重新加入内桶体2中，重复步骤一1次；
步骤四、完成回收处理
从外桶体1中回收经步骤三处理后的溶液，以及从内桶体2回收分离出的物质，即完成磁流变液的回收处理。
对经过步骤四处理后的溶液进行检测，主分散颗粒分离率达到了99.1％。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，其特征在于：包括外桶体(1)、内桶体(2)、吸附管(3)和过滤网(4)；所述的内桶体(2)通过轴承转动安装在外桶体(1)内且通过电机(8)驱动，内桶体(2)的侧壁上设置有连通其内外的过滤孔(201)；所述的吸附管(3)设置在内桶体(2)内的中间，吸附管(3)内设置线圈；所述的内桶体(2)中设置有加热电阻(11)和冷却管(12)；所述的过滤网(4)设置在内桶体(2)的内侧壁上，并覆盖住过滤孔(201)；所述的外桶体(1)的外壁上设置有回收截止阀(7)。
2.根据权利要求1所述的一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，其特征在于：所述的内桶体(2)的底部设有转轴；所述的电机(8)安装在外桶体(1)的底部，电机(8)的输出轴穿过外桶体(1)的底部后通过联轴器与内桶体(2)的转轴连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，其特征在于：所述的内桶体(2)的底部与外桶体(1)之间通过推力轴承(5)支撑连接，内桶体(2)的外侧壁与外桶体(1)的内侧壁之间安装侧向轴承。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，其特征在于：所述的过滤网(4)的目数为2400-2500目，且过滤网(4)上附着有烧结材料。
5.根据权利要求4所述的一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，其特征在于：所述的烧结材料由活性氧化铝、石墨、硬脂酸、酚醛树脂、沥青以质量比1：2：1：2.5：2组成。
6.根据权利要求1所述的一种基于温变和离心作用的磁流变液回收装置，其特征在于：所述的外桶体(1)设有外桶盖(10)，内桶体(2)设有内桶盖(9)，内桶盖(9)和外桶盖(10)上均设有排气阀(13)。
7.一种磁流变液回收处理方法，其步骤为：
步骤一、温变处理
先将待处理的磁流变液加入内桶体(2)中；然后对加热电阻(11)通入交流电，将溶液加热至90-95℃，保温5-10min；接着，向冷却管(12)中通入冷却介质，使溶液冷却至零下15-20℃，冷却25-30min；最后，重复上述操作3-5次，完成温变处理；
步骤二、离心破断和分离处理
①通过电机(8)控制内桶体(2)的转速为3600-3650r/min，运转20min后进行下一步操作；
②对吸附管(3)中的线圈通电产生磁场，并控制其磁场强度为6.5-6.7T，保持10-12min；
③调节内桶体(2)的转速降为10r/min，保持2-3min；
④再将内桶体(2)的转速提至3600-3650r/min，并重复步骤②和步骤③4-5次；
⑤将内桶体(2)加速至3800-3850r/min，运行稳定后，调整线圈的磁场强度为7-7.2T，保持7-9min；
⑥将内桶体(2)的转速降为10r/min，保持2-3min；
⑦重复步骤⑤和步骤⑥3-4次；
⑧将内桶体(2)的转速调整至3900-3920r/min，运行稳定后，调整线圈的磁场强度为8.3-8.5T，保持5-6min；
⑨再将内桶体(2)的转速降为10r/min，保持2-3min；
⑩重复步骤⑧和步骤⑨2-3次；
步骤三、中间溶液的再处理
停机，打开回收截止阀(7)，从外桶体(1)中排出经步骤二处理后的溶液，并将得到的溶液重新加入内桶体(2)中，重复步骤一；
步骤四、完成回收处理
从外桶体(1)中回收经步骤三处理后的溶液，以及从内桶体(2)回收分离出的物质，即完成磁流变液的回收处理。
8.根据权利要求7所述的一种磁流变液回收处理方法，其特征在于：所述的步骤一中加热电阻(11)通入交流电的电压为220V，电流为0.5-0.8A，频率为50Hz。
9.根据权利要求7所述的一种磁流变液回收处理方法，其特征在于：所述的步骤一中冷却介质是纯度为98.5％的工业级液氮。
10.根据权利要求7或8或9所述的一种磁流变液回收处理方法，其特征在于：在所述的步骤一的温变处理过程中，通过电机(8)控制内桶体(2)的转速为20-25r/min。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112321044A (zh) * 2020-09-01 2021-02-05 福建钰融科技有限公司 一种废剥离液的提纯液及其提纯方法和应用

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