CN111421476A - 一种光电协同催化胶体射流喷嘴 - Google Patents

一种光电协同催化胶体射流喷嘴 Download PDF

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Abstract

一种光电协同催化胶体射流喷嘴，属于射流加工超光滑表面技术领域，涉及包括上喷嘴体、下喷嘴体、高压密封圈、紧固螺栓、导电玻璃镜片、光纤准直器接头、阳极接线柱、阴极铜板及接线柱。导电玻璃镜片与高压密封圈安装在所述上喷嘴体与下喷嘴体之间，上喷嘴体与下喷嘴体通过紧固螺栓压紧高压密封圈实现密封。上喷嘴体中间有一螺纹通孔与所述光纤准直器接头进行螺纹连接。下喷嘴体包括内腔、两个胶体入口和一个胶体出口。阳极接线柱通过上喷嘴体上的偏心贯通口与导电玻璃镜片连接，阴极铜板及接线柱为一体。该光电协同催化胶体射流喷嘴可使胶体射流束中光催化产生的光生电子‑空穴对分别定向迁移、分离，大幅提高射流抛光中的光催化效果。

Description

一种光电协同催化胶体射流喷嘴
技术领域
本发明涉及射流加工超光滑表面技术，具体涉及光电协同催化胶体射流喷嘴结构。
背景技术
为满足现代高精尖领域关键零部件超光滑无损伤表面高效制造的需求，宋孝宗提出一种聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴（公开号CN202498453U，公开日：2012.10.24）。喷嘴作为胶体射流加工的关键部件，可将纳米颗粒胶体射流束与聚焦紫外光束耦合，形成高速紫外光耦合纳米颗粒胶体射流束，并喷射在工件表面的待加工区域对工件进行抛光加工，紫外光的光化学作用产生大量的光生电子-空穴，可提高胶体射流中纳米颗粒与工件表面的化学反应几率，从而提高工件的抛光效率。但是，在先技术中，聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴中紫外光诱导产生的大量的光生电子-空穴对在胶体射流束中会快速复合，因此，该喷嘴的光催化效果并不十分理想。
发明内容
本发明的目的是提供了一种光电协同催化胶体射流喷嘴。
本发明是一种光电协同催化胶体射流喷嘴，包括光纤准直器接头1、阳极接线柱2、上喷嘴体3、导电玻璃镜片4、高压密封圈5、下喷嘴体6、阴极铜板及接线柱7、紧固螺栓8，所述导电玻璃镜片4与高压密封圈5安装在上喷嘴体3与下喷嘴体6之间，通过紧固螺栓8压紧上喷嘴体3与下喷嘴体6间的高压密封圈5；所述上喷嘴体3中心有一螺纹通孔9与所述光纤准直器接头1通过螺纹连接，所述光纤准直器接头1外接光纤；所述上喷嘴体3中心螺纹通孔9旁有一偏心贯通口10，所述阳极接线柱2通过偏心贯通口10与导电玻璃镜片4连接，所述阳极接线柱2为偏心铜柱，阳极接线柱2的下底柱与偏心贯通口10过盈配合，阳极接线柱2下底柱底面与导电玻璃镜片4零间隙紧密接触；所述阳极接线柱2与催化电源的正极连接；所述下喷嘴体6包括内腔和两个胶体入口14和一个胶体出口17，其中内腔和胶体出口17与下喷嘴体6同轴，而两个胶体入口4则垂直偏心对置分布在下喷嘴体6侧面；所述下喷嘴体内腔分为基本段13、收缩段15及整流段16三部分，其中基本段13和整流段16为圆柱形，收缩段15锥形或余弦形，整流段16与胶体出口17连接；所述的阴极铜板及接线柱7为一体偏心结构，与催化电源的负极相连。
本发明的有益之处在于：该光电协同催化胶体射流喷嘴将胶体射流动压场、催化光场、催化电场有机耦合形成一个整体。在导电玻璃镜片和金属铜板间产生电场回路，电场作用使得胶体射流束中催化光场产生的光生电子-空穴对分别定向迁移，从而使得光生电子-空穴对分离，解决了光生电子-空穴对在胶体射流束中会快速复合的问题，可大幅提高光催化效果，从而提高被加工工件的材料去除率。
附图说明
图1为光电协同催化胶体射流喷嘴的结构示意图，图2为光电协同催化胶体射流喷嘴结构装配图，图3为光电协同催化胶体射流喷嘴的剖视图。
具体实施方式
如图1~图3所示，本发明是一种光电协同催化胶体射流喷嘴，包括光纤准直器接头1、阳极接线柱2、上喷嘴体3、导电玻璃镜片4、高压密封圈5、下喷嘴体6、阴极铜板及接线柱7、紧固螺栓8，所述导电玻璃镜片4与高压密封圈5安装在上喷嘴体3与下喷嘴体6之间，通过紧固螺栓8压紧上喷嘴体3与下喷嘴体6间的高压密封圈5；所述上喷嘴体3中心有一螺纹通孔9与所述光纤准直器接头1通过螺纹连接，所述光纤准直器接头1外接光纤；所述上喷嘴体3中心螺纹通孔9旁有一偏心贯通口10，所述阳极接线柱2通过偏心贯通口10与导电玻璃镜片4连接，所述阳极接线柱2为偏心铜柱，阳极接线柱2的下底柱与偏心贯通口10过盈配合，阳极接线柱2下底柱底面与导电玻璃镜片4零间隙紧密接触；所述阳极接线柱2与催化电源的正极连接；所述下喷嘴体6包括内腔和两个胶体入口14和一个胶体出口17，其中内腔和胶体出口17与下喷嘴体6同轴，而两个胶体入口4则垂直偏心对置分布在下喷嘴体6侧面；所述下喷嘴体内腔分为基本段13、收缩段15及整流段16三部分，其中基本段13和整流段16为圆柱形，收缩段15锥形或余弦形，整流段16与胶体出口17连接；所述的阴极铜板及接线柱7为一体偏心结构，与催化电源的负极相连。
该光电协同催化胶体射流喷嘴通过阳极接线柱、阴极铜板及接线柱与电源正极和负极连接，在导电玻璃镜片和金属铜板间产生回路，电场作用使得胶体射流束中光催化产生的光生电子-空穴对分别定向迁移，从而使得光生电子-空穴对分离，解决了光生电子-空穴对在胶体射流束中会快速复合的问题，可大幅提高光催化效果。
如图1、图2所示，导电玻璃镜片4既具有良好导光特性，又具有良好导电特性，所述的上喷嘴体3与下喷嘴体6要求不导电为绝缘体，所述光电协同催化胶体射流喷嘴采用可见光作为催化光源，要求胶体射流在喷嘴型腔内与可见催化光发生充分耦合，产生光生电子-空穴对，且光生电子空穴对分离。
所述导电玻璃镜片4材料为表面导电层玻璃（氧化铟锡透明导电膜玻璃）和体积导电玻璃（含碱性氧化物、钛氧化物），优选氧化铟锡透明导电膜玻璃。镜片为凸透镜和平面透镜，优选凸透镜。
所述上喷嘴体3与下喷嘴体6材料为陶瓷材料和经表面处理的不锈钢材料，优选经表面处理的不锈钢材料。当选经表面处理的不锈钢材料时，其表面处理方法为：用电泳涂装、静电喷涂、激光涂覆、化学气相沉积、氧化、钝化及磷化方法在不锈钢上喷嘴体3与下喷嘴体6的内外表面生成A12O3、MgO、ZnO、NiO、AlN、Si3N4、BN及SiC 绝缘层。
光纤准直器接头1将从催化光源传输来的可见光以近似平行光引入到导电玻璃镜片4后进入光电协同催化喷嘴型腔内。
胶体通过两个偏心对置的胶体入口14进入喷嘴型腔内的基本段13，形成胶体涡旋，以螺旋轨迹运动经过收缩段15加速后到达整流段16，在喷嘴型腔内胶体与可见催化光发生充分耦合，产生光生电子-空穴对，最终经胶体出口17喷射在工件表面。
接通催化电源后在导电玻璃镜片4和金属铜板7间产生电场回路，电场作用使得胶体射流束中催化光场产生的光生电子-空穴对分别定向迁移，从而使得光生电子-空穴对分离。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1~3所示，光电协同催化胶体射流喷嘴实体包括光纤准直器接头1、阳极接线柱2、上喷嘴体3、导电玻璃镜片4、高压密封圈5、下喷嘴体6、阴极铜板及接线柱7、紧固螺栓8；此外相关结构特征还包括上喷嘴体中心螺纹通孔9、上喷嘴体偏心贯通口10、上喷嘴体螺栓通孔11、下喷嘴体螺纹通孔12、下喷嘴体型腔基本段13、胶体入口14、下喷嘴体型腔收缩段15、下喷嘴体型腔整流段16、胶体出口17等。
本发明的光电协同催化胶体射流喷嘴的导电玻璃镜片4与高压密封圈5安装在上喷嘴体3与下喷嘴体6之间，且导电玻璃镜片4与高压密封圈5之上。上喷嘴体3上均布六个螺栓通孔11，下喷嘴体上均布六个螺纹通孔12，上喷嘴体螺栓通孔11与下喷嘴体螺纹通孔12配合，通过六个紧固螺栓8压紧上喷嘴体3与下喷嘴体4间的高压密封圈5从而实现喷嘴的密封。
上喷嘴体3中心有一螺纹通孔9与光纤准直器接头1通过螺纹连接。光纤准直器接头1外接光纤将从催化光源传输来的可见光以近似平行光引入导电玻璃镜片4后进入光电协同催化喷嘴型腔内。上喷嘴体3中心螺纹通孔9旁有一偏心贯通口10，阳极接线柱2通过此偏心贯通口10与导电玻璃镜片4连接。
下喷嘴体6包括内腔和两个胶体入口14和一个胶体出口17，其中内腔和胶体出口17与下喷嘴体6同心，而两个胶体入口14垂直偏心对置分布在下喷嘴体侧面。下喷嘴体6内腔分为基本段13、收缩段15及整流段16三部分，其中基本段13和整流段16为圆柱形，收缩段15为锥形或其他曲面形，整流段16与胶体出口17连接。阴极铜板及接线柱7为一体偏心结构。

Claims (7)

1.一种光电协同催化胶体射流喷嘴，包括光纤准直器接头（1）、阳极接线柱（2）、上喷嘴体（3）、导电玻璃镜片（4）、高压密封圈（5）、下喷嘴体（6）、阴极铜板及接线柱（7）、紧固螺栓（8），其特征在于所述导电玻璃镜片（4）与高压密封圈（5）安装在上喷嘴体（3）与下喷嘴体（6）之间，通过紧固螺栓（8）压紧上喷嘴体（3）与下喷嘴体（6）间的高压密封圈（5）；所述上喷嘴体（3）中心有一螺纹通孔（9）与所述光纤准直器接头（1）通过螺纹连接，所述光纤准直器接头（1）外接光纤；所述上喷嘴体（3）中心螺纹通孔（9）旁有一偏心贯通口（10），所述阳极接线柱（2）通过偏心贯通口（10）与导电玻璃镜片（4）连接，所述阳极接线柱（2）为偏心铜柱，阳极接线柱（2）的下底柱与偏心贯通口（10）过盈配合，阳极接线柱（2）下底柱底面与导电玻璃镜片（4）零间隙紧密接触；所述阳极接线柱（2）与催化电源的正极连接；所述下喷嘴体（6）包括内腔和两个胶体入口（14）和一个胶体出口（17），其中内腔和胶体出口（17）与下喷嘴体（6）同轴，而两个胶体入口（14）则垂直偏心对置分布在下喷嘴体（6）侧面；所述下喷嘴体内腔分为基本段（13）、收缩段（15）及整流段（16）三部分，其中基本段（13）和整流段（16）为圆柱形，收缩段（15）为锥形或余弦形，整流段（16）与胶体出口（17）连接；所述的阴极铜板及接线柱（7）为一体偏心结构，与催化电源的负极相连。
2.根据权利要求1所述的光电协同催化胶体射流喷嘴，其特征在于：导电玻璃镜片（4）既具有良好导光特性，又具有良好导电特性，所述的上喷嘴体（3）与下喷嘴体（6）要求不导电为绝缘体，所述光电协同催化胶体射流喷嘴采用可见光作为催化光源，要求胶体射流在喷嘴型腔内与可见催化光发生充分耦合，产生光生电子-空穴对，且光生电子空穴对分离。
3.根据权利要求2所述的光电协同催化胶体射流喷嘴，其特征在于，所述导电玻璃镜片（4）材料为表面导电层玻璃，即氧化铟锡透明导电膜玻璃和体积导电玻璃，即含碱性氧化物、钛氧化物，优选氧化铟锡透明导电膜玻璃；镜片为凸透镜和平面透镜，优选凸透镜。
4.根据权利要求2所述的光电协同催化胶体射流喷嘴，其特征在于，所述上喷嘴体（3）与下喷嘴体（6）材料为陶瓷材料和经表面处理的不锈钢材料，优选经表面处理的不锈钢材料；当选经表面处理的不锈钢材料时，其表面处理方法为：用电泳涂装、静电喷涂、激光涂覆、化学气相沉积、氧化、钝化及磷化方法在不锈钢上喷嘴体（3）与下喷嘴体（6）的内外表面生成A12O3、MgO、ZnO、NiO、AlN、Si3N4、BN及SiC 绝缘层。
5.根据权利要求2所述的光电协同催化胶体射流喷嘴，其特征在于，光纤准直器接头（1）将从催化光源传输来的可见光以近似平行光引入到导电玻璃镜片（4）后进入光电协同催化喷嘴型腔内。
6.根据权利要求2所述的光电协同催化胶体射流喷嘴，其特征在于，胶体通过两个偏心对置的胶体入口（14）进入喷嘴型腔内的基本段（13），形成胶体涡旋，以螺旋轨迹运动经过收缩段（15）加速后到达整流段（16），在喷嘴型腔内胶体与可见催化光发生充分耦合，产生光生电子-空穴对，最终经胶体出口（17）喷射在工件表面。
7.根据权利要求1与权利要求2所述的光电协同催化胶体射流喷嘴，其特征在于，接通催化电源后在导电玻璃镜片（4）和金属铜板（7）间产生电场回路，电场作用使得胶体射流束中催化光场产生的光生电子-空穴对分别定向迁移，从而使得光生电子-空穴对分离。
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