CN110181406A - 一种抛光液超声喷洒雾化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抛光液超声喷洒雾化装置，包括：抛光液预处理容器包括，所述超声激振机构固定于所述内壳外侧底面；所述抛光液预处理容器分别设置抛光液输出孔、气体输入孔、抛光液输入孔和气体排放孔；新式调压式气液混合三次雾化喷头包括，所述压电振子和所述变幅杆固定于所述喷头壳体内部；所述后盖板安装于所述喷头壳体后部；所述后盖板设置进液口和进气口Ⅰ，所述压电振子内部设置气液混合腔，所述变幅杆内部设置与所述气液混合腔相连通的抛光液孔，所述变幅杆前端设置半球形聚能壳体；所述前盖板安装于所述喷头壳体前部。本发明解决了现有的普通抛光液喷洒雾化装置难以达到很高的抛光磨粒喷洒均匀性以及无法避免抛光颗粒的团聚效应的问题。

Description

一种抛光液超声喷洒雾化装置

技术领域

本发明涉及先进制造，数控制造加工设备领域，具体而言，尤其涉及一种抛光液超声喷洒雾化装置。

背景技术

随着科学技术的发展与行业产业链的升级，社会各个领域的加工标准不断升高，光滑或者超光滑表面元器件的需求越来越大。在光学领域的标准中，复杂曲面原件的面型精度要求在几十分之一个波长，而其表面粗糙度更是要求在5纳米一下。针对抛光过程中对各个环节中的影响抛光质量的因素的把控，从而提高抛光工件表面的精度与降低表面粗糙度是一个重要的研究方向。而在进行抛光加工中，核心材料抛光液进行制备时因为工艺上的缺陷，与抛光液微粒间范德华力与团聚效应造成磨粒在抛光液制备后逐渐从单颗粒悬浮的状态变为发生沉淀与磨粒聚集的状态。

目前进行的抛光加工时，排除与减弱抛光液中的磨粒聚集与杂质磨粒对加工质量影响的问题已经是一个待解决的问题。当采用抛光液进行普通抛光或者是超声抛光时，不仅因为抛光液磨粒的聚集以及大直径磨粒或灰尘混入的原因导致工件加工的表面的明显加工划痕，还会在抛光液喷头的出口处形成堵塞。采用普通的未经预处理的抛光液与抛光液喷头进行抛光加工时，由与磨粒分布不均匀，获得理想的加工结果十分困难。尤其是针对低塑性、易脆性，表面层组织易损伤硬脆材料进行加工时，一直存在着加工效率低下、加工质量较差、产品合格率较低的问题。

普通抛光液喷洒雾化装置，其加工过程中容易出现因为团聚现象或抛光颗粒分散不均现象所导致的抛光表面划痕或者局部抛光去除程度不均匀。此类现象虽然可以会在后续的抛光过程中得到消除，但这极大的增加了抛光时间与抛光液的使用量，使得产品的生产成本得到提高，降低的整体的表面质量。

而在工厂大面积大批量材料的抛光加工过程中，由于较大的面积与抛光速率，易导致抛光液喷洒面积不足。雾化抛光液的喷洒流速与压力不能控制，从而导致抛光时的抛光液喷洒不及时，不均匀，面积过小等缺点。更重要的是，其表面精度难以得到有效的控制，很难得到具有高性能的产品零件。需要通过某种技术与方式来达到抛光液喷洒的压力与流速控制，从而改善工件表面的加工质量。

发明内容

根据上述提出现有的普通抛光液喷洒雾化装置难以达到很高的抛光磨粒喷洒均匀性以及无法避免抛光颗粒的团聚效应，且在抛光加工时容易在工件上产生大磨粒划痕，还会形成因为抛光液分布不均匀形成热应力而导致热损伤和微细龟裂的产生的技术问题，而提供一种抛光液超声喷洒雾化装置。本发明主要利用超声激振装置带动抛光液预处理容器进行超声振动的同时，通过搅拌机构进行搅拌，以及在预处理容器内输入气体加强空化作用，从而实现对抛光液的内聚集颗粒的分解与磨粒的分布均匀化，新式调压式气液混合三次雾化喷头，可以大大提高抛光液的雾化效率，调节喷洒压力，扩大喷洒面积从而极大的扩大了该装置的适用的加工情况，同时兼顾了抛光液的质量问题与加工成本问题。

本发明采用的技术手段如下：

一种抛光液超声喷洒雾化装置，包括：抛光液预处理容器，所述抛光液预处理容器包括外壳、内壳和超声激振机构；所述内壳位于所述外壳内部；所述超声激振机构固定于所述内壳外侧底面；所述内壳内侧底面设置抛光液搅拌机构；所述抛光液预处理容器下部分别设置抛光液输出孔和气体输入孔，所述抛光液预处理容器上部分别设置抛光液输入孔和气体排放孔，所述抛光液输出孔、所述气体输入孔、所述抛光液输入孔和所述气体排放孔均与所述内壳内部相连通；新式调压式气液混合三次雾化喷头，所述新式调压式气液混合三次雾化喷头包括前盖板、后盖板、压电振子、变幅杆、喷头壳体、喷嘴、超声雾化球、弹簧和涡流齿轮；所述压电振子和所述变幅杆固定于所述喷头壳体内部；所述压电振子安装于所述变幅杆的后部；所述后盖板安装于所述喷头壳体后部，用于固定所述变幅杆的位置；所述后盖板设置进液口和进气口Ⅰ，所述压电振子内部设置气液混合腔，所述进液口和所述进气口Ⅰ与所述气液混合腔相连通，所述变幅杆内部设置与所述气液混合腔相连通的抛光液孔，所述变幅杆前端设置半球形聚能壳体，所述抛光液孔的出液口位于所述聚能壳体中部；所述前盖板安装于所述喷头壳体前部，所述喷嘴安装于所述前盖板；所述超声雾化球位于所述抛光夜孔的出液口；所述超声雾化球通过所述弹簧连接于所述喷嘴；所述涡流齿轮安装于所述喷嘴；所述喷头壳体侧面设置进气口Ⅱ；所述抛光液输出孔通过软管连接于液压变量泵，所述液压变量泵的另一端通过软管连接于所述进液口。

进一步地，所述抛光液预处理容器还包括上盖，所述上盖盖合于所述抛光液预处理容器顶部，所述抛光液输入孔和所述气体排放孔均设置于所述上盖，所述抛光液输入孔设置密封盖。

进一步地，所述内壳内部由上至下依次固定设置一次滤网和二次滤网，所述一次滤网和所述二次滤网位于所述内壳上部。

进一步地，所述抛光液搅拌机构包括搅拌叶片、搅拌轴和电机，所述搅拌叶片安装于所述搅拌轴，所述搅拌轴连接于所述电机，所述电机固定于所述内壳底面。

进一步地，所述压电振子和所述变幅杆与所述喷头壳体之间通过橡胶密封垫进行密封。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的抛光液超声喷洒雾化装置，在抛光液预处理容器中，对容器内腔加入超声振动，可以使抛光液在振动的情况下产生空穴现象，在气泡爆裂时对团聚的抛光液颗粒进行强烈冲击，从而使得团聚的抛光颗粒重新分散开，从而减少或避免抛光加工时大磨粒产生的大划痕，与大颗粒冲击工件所造成的亚表面损伤。

2、本发明提供的抛光液超声喷洒雾化装置，在进行抛光液预处理时，抛光液搅拌机构可以对有沉淀效应的抛光液溶液内的颗粒进行重新分配，从而减少在抛光时，抛光颗粒分布不均而造成的抛光效率不均等、工件表面形貌不均匀、表面质量的下降等问题。

3、本发明提供的抛光液超声喷洒雾化装置，新式调压式气液混合三次雾化喷头的结构中，采用的是调压式设计，可根据实际工作情况需要调节雾化气体喷出压力，从而加强了雾化喷头的使用能力；同时喷头采用了气液混合雾化模式，大大加强了喷头的雾化能力，气液混合状态下，在冲击振动雾化时有着更好的雾化效果，设计了三次雾化效果，这比常见的雾化喷头有着更好的雾化效果，可以提高极大的雾化率。

综上，应用本发明的技术方案利用超声激振装置带动抛光液预处理容器进行超声振动的同时，通过搅拌机构进行搅拌，以及在预处理容器内输入气体加强空化作用，从而实现对抛光液的内聚集颗粒的分解与磨粒的分布均匀化，新式调压式气液混合三次雾化喷头，可以大大提高抛光液的雾化效率，调节喷洒压力，扩大喷洒面积从而极大的扩大了该装置的适用的加工情况，同时兼顾了抛光液的质量问题与加工成本问题。因此，本发明的技术方案解决了现有的普通抛光液喷洒雾化装置难以达到很高的抛光磨粒喷洒均匀性以及无法避免抛光颗粒的团聚效应的问题。

基于上述理由本发明可在抛光液的预处理与雾化喷洒等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述抛光液超声喷洒雾化装置结构示意图。

图2为本发明所述抛光液预处理容器内部结构示意图。

图3为本发明所述新式调压式气液混合三次雾化喷头结构示意图。

图4为图3中C部放大图。

图5为本发明所述涡流齿轮结构示意图。

图6为本发明所述新式调压式气液混合三次雾化喷头外部结构示意图。

图7为本发明所述抛光液搅拌机构结构示意图。

图中：1、外壳；2、内壳；3、二次滤网；4、一次滤网；5、上盖；6、搅拌叶片；7、搅拌轴；8、电机；9、超声激振机构；10、新式调压式气液混合三次雾化喷头；101、后盖板；102、喷头壳体；103、前盖板；104、变幅杆；105、喷嘴；106、107、108：橡胶密封垫；109、压电振子；1010、进液口；1011、进气口Ⅰ；1012、气液混合腔；1013、进气口Ⅱ；1014、超声雾化球；1015、弹簧；1016、涡流齿轮；1017、抛光液孔；1018、聚能壳体；11、软管；12、密封盖；13、气体排放孔；15、气体输入孔；16、液压变量泵；17、抛光液输入孔；18、抛光液输出孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1-6所示，本发明提供了一种抛光液超声喷洒雾化装置，包括：抛光液预处理容器，所述抛光液预处理容器包括外壳1、内壳2和超声激振机构9；所述内壳2位于所述外壳1内部；所述超声激振机构9固定于所述内壳2外侧底面；所述内壳2内侧底面设置抛光液搅拌机构；所述抛光液预处理容器下部分别设置抛光液输出孔18和气体输入孔15，所述抛光液预处理容器上部分别设置抛光液输入孔17和气体排放孔13，所述抛光液输出孔18、所述气体输入孔15、所述抛光液输入孔17和所述气体排放孔13均与所述内壳2内部相连通；

新式调压式气液混合三次雾化喷头10，所述新式调压式气液混合三次雾化喷头10包括前盖板103、后盖板101、压电振子109、变幅杆104、喷头壳体102、喷嘴105、超声雾化球1014、弹簧1015和涡流齿轮1016；所述压电振子109和所述变幅杆104固定于所述喷头壳体102内部；所述压电振子109安装于所述变幅杆104的后部；所述后盖板101安装于所述喷头壳体102后部，用于固定所述变幅杆104的位置；所述后盖板101设置进液口1010和进气口Ⅰ1011，所述压电振子109内部设置气液混合腔1012，所述进液口1010和所述进气口Ⅰ1011与所述气液混合腔1012相连通，所述变幅杆104内部设置与所述气液混合腔1012相连通的抛光液孔1017，所述变幅杆104前端设置半球形聚能壳体1018，所述抛光液孔1017的出液口位于所述聚能壳体1018中部；所述前盖板103安装于所述喷头壳体102前部，所述喷嘴105安装于所述前盖板103；所述超声雾化球1014位于所述抛光夜孔1017的出液口；所述超声雾化球1014通过所述弹簧1015连接于所述喷嘴105；所述涡流齿轮1016安装于所述喷嘴105；所述喷头壳体102侧面设置进气口Ⅱ1013；所述抛光液输出孔18通过软管11连接于液压变量泵16，所述液压变量泵16的另一端通过软管11连接于所述进液口1010。

进一步地，所述抛光液预处理容器还包括上盖5，所述上盖5盖合于所述抛光液预处理容器顶部，所述抛光液输入孔17和所述气体排放孔13均设置于所述上盖5，所述抛光液输入孔17设置密封盖12。

进一步地，所述内壳内部由上至下依次固定设置一次滤网4和二次滤网3，所述一次滤网4和所述二次滤网3位于所述内壳2上部；在抛光液进入预处理容器时，可以将溶液中混合的因为生产工艺缺陷产生的大颗粒或者混入的空气中大颗粒杂质过滤去除，以提高抛光液质量。

进一步地，如图7所示，所述抛光液搅拌机构包括搅拌叶片6、搅拌轴7和电机8，所述搅拌叶片6安装于所述搅拌轴7，所述搅拌轴7连接于所述电机8，所述电机8固定于所述内壳2底面。通过对所述电机8供电，带动所述搅拌轴7转动，进一步带动所述搅拌叶片6旋转，从而实现搅拌动作。

进一步地，所述压电振子109和所述变幅杆104与所述喷头壳体102之间通过橡胶密封垫106、107、108进行密封。

进一步地，所述涡流齿轮1016的齿向与轴向呈30度角度，用于当通过流体时，传递周向的转动力。

进一步地，所述超声激振机构9包括超声波换能器；优选地，本申请采用型号为DS-3528-45D的超声波换能器。

工作过程：当在进行工件的抛光加工时候，首先，开启抛光液预处理容器的上盖5，打开密封盖12，通过抛光液输入孔17加入抛光液，抛光液预处理容器上端的一次滤网4与二次滤网3将抛光液中的大颗粒杂质过滤掉；其次，通过开启容器底部电机8带动搅拌轴7进行转动，从而带动搅拌叶片6进行旋转，对抛光光液进行均匀搅拌，将抛光液中的分布不均的抛光颗粒进行重新分布；

再启动抛光液预处理容器的内壳2与抛光液预处理容器的外壳1之间的超声振动激振装置9，超声振动激振组件9会带动抛光液预处理容器的内壳2进行超声振动，从而带动溶液进行超声振动产生空化作用，使得团聚颗粒相互碰撞，从而分离；

然后通过气体输入孔15对抛光液预处理容器内部进行气体注入，使得抛光液内的气体含量增加，团聚颗粒受到冲击分离更加彻底，增加振动时的空化作用。

当抛光液经过抛光液预处理容器处理后，开启抛光液预处理容器底部的抛光液输出孔15，使用液压流量泵16对容器中的抛光液进行抽离输送到新式调压式气液混合三次雾化喷头10后端的进液孔1010；

通过压电振子109通电产生振动带动变幅杆104的振动；而后，进气口Ⅰ1011开始使用气泵通入气体，与抛光液同时进入气液混合腔1012，而后气液混合状态下的抛光液通过抛光液孔1017传递到变幅杆104的前端，与超声雾化小球1014进行高速撞击，从而产生雾化作用；

其次，雾化的液滴会向四周进行喷射，当液滴接触到变幅杆104前端的聚能壳体1018时，会经过超声振动的冲击进行再次雾化；同时新式调压式气液混合三次雾化喷头10的侧部的进气口Ⅱ1013通入高压可调节气体，使得雾化后的抛光液伴随着高压气流从超声雾化喷头喷嘴105喷出；同时雾化后的抛光液会通过涡流齿轮1016，并且气流穿过的同时会使涡流齿轮1016高速旋转，带动雾化抛光液在喷嘴处高速旋转，并在出口之后会向喷头四周扩散。

气体排放孔13用于放出由气体输入孔15通入的气体，以维持容器内外压强平衡。

在进行加工时，所述新式调压式气液混合三次雾化喷头10能够对抛光液进行三次雾化，与普通雾化具有如下区别：

当进行抛光作业时，对工件表面进行抛光液喷洒时，需要在进气口Ⅰ1011通入气体，在气液混合腔1012内进行气液混合，而后在进气口Ⅱ1013通入可调压式气流来控制抛光液的喷射距离与幅度。

抛光液在加入抛光液预处理容器时需要进行过滤、搅拌、通入气体、超声振动等预处理操作，来对抛光液进行预处理，才可以通入新式调压式气液混合三次雾化喷头10中。

抛光液与气体在气液混合腔1012进行气液混合可以使得抛光液与气体相互混合，在由压电振子109带动的变幅杆104的振动下进行一次雾化；抛光液进行一次雾化后会在抛光夜孔1017的出口处与雾化小球1014进行撞击产生二次雾化；二次雾化后的抛光液与聚能壳体1018相互接触时候会产生冲击，从而产生三次雾化，且聚能壳体1018在其半球形结构内产生空气聚能振动，使得雾化后的抛光液能够活跃，减少其聚集效应。

聚能壳体1018呈半球形，主要作用包括：1、对于接触的液滴进行冲击振动的雾化作用；2、对于壳体内的空间，壳体会作用于空气，使能量聚集在壳体中间一小块区域，加强该区域雾滴的运动。

超声雾化球1014采用弹簧1015固定在喷嘴105上，相对于其它常见的无固定球雾化的雾化器不仅仅可以在喷头竖直方向上，还可以处于任意角度进行工作，相对于普通雾化球雾化喷头只能垂直使用，这大大的加强了雾化喷头的角度使用范围。

在进行抛光液喷洒时，喷头内部的振动以及通过进气口Ⅱ1013通入的高压气体能够避免团聚磨粒在喷嘴105和变幅杆104上抛光液孔1017的出口处的堵塞，大大增加了工作效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种抛光液超声喷洒雾化装置，其特征在于，包括：

抛光液预处理容器，所述抛光液预处理容器包括外壳、内壳和超声激振机构；所述内壳位于所述外壳内部；所述超声激振机构固定于所述内壳外侧底面；所述内壳内侧底面设置抛光液搅拌机构；所述抛光液预处理容器下部分别设置抛光液输出孔和气体输入孔，所述抛光液预处理容器上部分别设置抛光液输入孔和气体排放孔，所述抛光液输出孔、所述气体输入孔、所述抛光液输入孔和所述气体排放孔均与所述内壳内部相连通；

新式调压式气液混合三次雾化喷头，所述新式调压式气液混合三次雾化喷头包括前盖板、后盖板、压电振子、变幅杆、喷头壳体、喷嘴、超声雾化球、弹簧和涡流齿轮；所述压电振子和所述变幅杆固定于所述喷头壳体内部；所述压电振子安装于所述变幅杆的后部；所述后盖板安装于所述喷头壳体后部，用于固定所述变幅杆的位置；所述后盖板设置进液口和进气口Ⅰ，所述压电振子内部设置气液混合腔，所述进液口和所述进气口Ⅰ与所述气液混合腔相连通，所述变幅杆内部设置与所述气液混合腔相连通的抛光液孔，所述变幅杆前端设置半球形聚能壳体，所述抛光液孔的出液口位于所述聚能壳体中部；所述前盖板安装于所述喷头壳体前部，所述喷嘴安装于所述前盖板；所述超声雾化球位于所述抛光夜孔的出液口；所述超声雾化球通过所述弹簧连接于所述喷嘴；所述涡流齿轮安装于所述喷嘴；所述喷头壳体侧面设置进气口Ⅱ；所述抛光液输出孔通过软管连接于液压变量泵，所述液压变量泵的另一端通过软管连接于所述进液口。

2.根据权利要求1所述的抛光液超声喷洒雾化装置，其特征在于，所述抛光液预处理容器还包括上盖，所述上盖盖合于所述抛光液预处理容器顶部，所述抛光液输入孔和所述气体排放孔均设置于所述上盖，所述抛光液输入孔设置密封盖。

3.根据权利要求1所述的抛光液超声喷洒雾化装置，其特征在于，所述内壳内部由上至下依次固定设置一次滤网和二次滤网，所述一次滤网和所述二次滤网位于所述内壳上部。

4.根据权利要求1所述的抛光液超声喷洒雾化装置，其特征在于，所述抛光液搅拌机构包括搅拌叶片、搅拌轴和电机，所述搅拌叶片安装于所述搅拌轴，所述搅拌轴连接于所述电机，所述电机固定于所述内壳底面。

5.根据权利要求1所述的抛光液超声喷洒雾化装置，其特征在于，所述压电振子和所述变幅杆与所述喷头壳体之间通过橡胶密封垫进行密封。