CN113041373B - 一种切削液紫外线消毒装置及其消毒效率的确定方法 - Google Patents

Abstract

一种切削液紫外线消毒装置，包括金属长管，玻璃管，紫外线灯管，消毒管进液口，消毒管出液口和消毒管底座；紫外线灯管的外径小于玻璃管的内径，玻璃管的外径小于金属长管的内径；玻璃管套设于紫外线灯管的外部，金属长管套设于玻璃管外部，金属长管与玻璃管之间形成切削液通道，消毒管进液口和消毒管出液口分别与金属长管与玻璃管之间形成的切削液通道连通。本发明的切削液紫外线消毒装置，采用紫外线杀菌消毒技术，紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。

Description

一种切削液紫外线消毒装置及其消毒效率的确定方法

技术领域

本发明属于环保行业中机械加工节能环保领域中的切削液处理技术领域，具体涉及一种切削液紫外线消毒装置备及其消毒效率的确定方法。

背景技术

目前，国内外切削加工方法对环境造成的污染仍然很大。非传统的干切削、喷气冷却和液氮冷却等干式加工方法已经出现，但干加工方式目前也有其难以解决的缺点，因此离全面取代水基切削液的湿式加工还相对遥远，高性能绿色环保型水基金属切削液的开发仍具有重要意义。金属切削液在机械加工过程中普遍使用，起到冷却、润滑、清洗和防锈等作用。

尽管研究处理金属加工液废液的方法有很多并逐渐成熟，但这些方法无一例外地造成金属切削液中大量有效成分的损失，现有技术中，大多采用臭氧除菌技术，臭氧气体容易泄露，如果浓度偏高时是温室效应气体之一，也会对人体产生危害，对人体细胞构成损伤。因此，提供一种对处理成本低、节能减排且对人类无害、对环境友好的切削液紫外线消毒装置具有重要意义。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种切削液紫外线消毒装置备及其消毒效率的确定方法。

本发明的技术解决方案是：

一种切削液紫外线消毒装置，包括金属长管，玻璃管，紫外线灯管，消毒管进液口和消毒管出液口；紫外线灯管的外径小于玻璃管的内径，玻璃管的外径小于金属长管的内径；玻璃管套设于紫外线灯管的外部，金属长管套设于玻璃管外部，金属长管与玻璃管之间形成切削液通道，消毒管进液口和消毒管出液口分别与金属长管与玻璃管之间形成的切削液通道连通。

进一步的，消毒装置包括紫外线灯管清洁装置，紫外线灯管清洁装置包括清洁活塞，丝杠和清洁电机，清洁活塞中心设置有中心通孔玻璃管穿过清洁活塞中心设置的中心通孔，清洁活塞的外缘与金属长管的内壁抵接；清洁电机与丝杠连接，清洁活塞套设于丝杠上。

进一步的，清洁活塞包括第一磁体，第二磁体和清洁活塞螺纹孔；清洁活塞中心设置的中心通孔设置有清洁用的橡胶圈，清洁用的橡胶圈的内壁与玻璃管外壁抵接，第一磁体和第二磁体置于清洁活塞内，丝杠穿过清洁活塞螺纹孔与清洁活塞螺纹孔配合连接。

进一步的，紫外线灯管清洁装置包括限位装置，限位装置包括第一位置开关和第二位置开关，第一位置开关和第二位置开关分别设置于紫外线灯管两端。

进一步的，紫外线灯管清洁装置包括第一弹簧和第二弹簧，丝杠两端设置有光杆部，第一弹簧和第二弹簧分别穿过丝杠两端设置的光杆部。

进一步的，所述切削液紫外线消毒装置包括密封装置，密封装置包括上堵头和下堵头，上堵头和下堵头分别设置于紫外线灯管两端，上堵头和下堵头外型均呈“凹”字型，且上堵头和下堵头均在中心设置有中心通孔，上堵头和下堵头的“凹”字型的内壁套设于金属长管的外壁，上堵头和下堵头中心设置的中心通孔套设于紫外线灯管，上堵头和下堵头的“凹”字型的内壁与金属长管的外壁之间，以及上堵头和下堵头中心设置的中心通孔与紫外线灯管之间设置有密封圈。

一种上述切削液紫外线消毒装置的消毒效率的确定方法，包括如下步骤：

S100)、根据公式(1)计算待处理的切削液自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的时间，

上式中，

t₁为待处理切削液全部自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的时间，单位为s；

V为待处理切削液的体积，其为已知量，单位为mm³；

L为紫外线灯管的长度，其为已知量，单位为mm；

S为金属长管与玻璃管之间形成的切削液通道的面积，其为已知量，单位为mm²；

Q为待处理切削液通过切削液紫外线消毒装置的流量，其为已知量，单位为mm³/s；

S200)、根据公式(2)计算待处理切削液每次自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的时间，

上式中，

t₂为待处理切削液每次自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的时间，单位为s；

S300)、根据公式(3)计算要达到消毒目的需要循环待处理切削液自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的次数，

上式中，

n为要达到消毒目的需要循环待处理切削液自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的次数；

U为有效消毒所需能量U，其为已知量，单位为μW·s/cm²；

E为紫外线灯管的辐照强度，其为已知量，μW/cm²；

S400)、根据公式(4)确定切削液紫外线消毒装置的消毒效率，

上式中，

t为待处理切削液全部处理所需时间，其为已知量，单位为s；

η为切削液循环处理设备的处理效率。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明的切削液紫外线消毒装置，摒弃国内其它设备厂家普遍使用的臭氧除菌技术，采用紫外线杀菌消毒技术，紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。

2、本发明的切削液紫外线消毒装置，将第一磁体和第二磁体固定置于清洁活塞内，解决了现有技术中，磁体采用胶粘的方式固定在活塞上，活塞在液体中来回移动，时间久了磁体掉落，造成设备故障的问题。

3、本发明的切削液紫外线消毒装置，丝杠两端设置有光杆部，第一弹簧和第二弹簧分别穿过丝杠两端设置的光杆部，解决了现有技术中，采用全螺纹丝杠，位置开关损坏后，造成电机损坏的问题。

4、本发明的切削液紫外线消毒装置，消毒管内的铜管两端用密封圈密封。消毒管两端的堵头用密封圈密封，解决了现有技术中，采用灌胶的方式，不便于拆卸和维修，此外，不使用灌胶也更加环保。

5、本发明的切削液紫外线消毒装置的消毒效率的确定方法，为创造性的实现了切削液循环处理设备的处理效率的确定方法，为本领域首创。

附图说明

图1是本发明的切削液紫外线消毒装置的结构示意图；

图2是本发明的切削液紫外线消毒装置中，清洁活塞的结构示意图；

图3是本发明的切削液紫外线消毒装置中，消毒装置的底部局部图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明涉及的切削液紫外线消毒装置，摒弃国内其它设备厂家普遍使用的臭氧除菌技术，采用紫外线杀菌消毒技术。臭氧气体容易泄露，如果浓度偏高时是温室效应气体之一，也会对人体产生危害，对人体细胞构成损伤。紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。

一种切削液紫外线消毒装置100，包括金属长管110，玻璃管120，紫外线灯管130，消毒管进液口140，消毒管出液口150和消毒管底座180；所述紫外线灯管130的外径小于所述玻璃管120的内径，所述玻璃管120的外径小于所述金属长管110的内径；所述玻璃管120套设于所述紫外线灯管130的外部，所述金属长管110套设于所述玻璃管120外部，所述金属长管110与所述玻璃管120之间形成切削液通道，所述消毒管进液口140和消毒管出液口150分别与所述金属长管110与所述玻璃管120之间形成的切削液通道连通，所述紫外线灯管130置于所述消毒管底座180内。

本发明的切削液紫外线消毒装置，其紫外线灯管的工作原理为利用紫外线光子的能量破坏液体中各种病毒、细菌及其它致病体的DNA结构。主要使DNA中的各种结构键断裂或发生光化学聚合反应，如使DNA中THYMINE二聚，从而使病毒、细菌以及其它致病体丧失复制繁殖能力，达到灭菌杀毒的效果。紫外线杀菌波段主要介于200～300nm之间，253.7nm波长的杀菌能力最强。当水或空气中的各种细菌病毒经过紫外线(253.7nm波长)照射区域时，紫外线穿透微生物的细胞膜和细胞核，破坏核酸(DNA或RNA)的分子键，使其失去复制能力或失去活性而死亡，从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭水或空气中所有的细菌病毒。

切削液在不锈钢长管和玻璃管，优选石英玻璃管之间流动，紫外线灯管发射UVC光，透过石英玻璃管照射到切削液对其进行杀菌消毒，不锈钢长管内壁反射UVC光增强照射；切削液的流动会逐渐对石英玻璃管和不锈钢长管内壁附着污物，影响UVC光的穿透、反射效果；清洁电机带动丝杠转动驱动清洁活塞来回移动，将污物刮到长管两侧并由流动的切削液带走，降低了管壁污物对UVC照射的影响。

紫外线消毒管中心内置一根高强度紫外线灯管，灯管外面套有石英玻璃套管。液体进入消毒管后，经过紫外线照射，从而除去液体中的细菌和真菌。照射时间一定时，随水层厚度的增厚灭活效果明显下降。

因此，优选的，所述切削液紫外线消毒装置100包括紫外线灯管清洁装置，所述紫外线灯管清洁装置包括清洁活塞161，丝杠162，清洁电机164和接线筒170，所述清洁活塞161中心设置有中心通孔所述玻璃管120穿过所述清洁活塞161中心设置的中心通孔，所述清洁活塞161的外缘与所述金属长管110的内壁抵接；所述清洁电机164与所述丝杠162连接，所述清洁活塞161套设于所述丝杠162上，所述清洁电机164置于所述接线筒170内。

所述清洁活塞161包括第一磁体1611，第二磁体1612，清洁活塞螺纹孔1613和清洁活塞通孔1614；所述清洁活塞161中心设置的中心通孔设置有清洁用的橡胶圈，所述清洁用的橡胶圈的内壁与所述玻璃管120外壁抵接，所述第一磁体1611和第二磁体1612置于所述清洁活塞161内，所述丝杠162穿过所述清洁活塞螺纹孔1613与所述清洁活塞螺纹孔1613配合连接。

优选的，所述紫外线灯管清洁装置包括限位装置，所述限位装置包括第一位置开关1651，第二位置开关1652和金属管1653，所述第一位置开关1651和第二位置开关1652分别设置于所述紫外线灯管130两端，用于连接所述第一位置开关1651和第二位置开关1652的电线穿过所述金属管1653，所述金属管1653穿过所述清洁活塞通孔1614。

优选的，所述紫外线灯管清洁装置包括第一弹簧1631和第二弹簧1632，所述丝杠162两端设置有光杆部，所述第一弹簧1631和第二弹簧1632分别穿过所述丝杠162两端设置的光杆部。

清洁活塞161沿着丝杠162来回移动从而清洁石英玻璃120管，保证紫外线的透光性。消毒管两端有磁性开关，清洁活塞内装有磁铁，活塞走到紫外线管两端的磁性开关处，程序控制电机反转，活塞反向运动。

丝杠120的两端有一小段光杆设计，两端均装有弹簧，假如磁性开关失去作用后，光杆可以防止活塞继续运动，弹簧可以让活塞反向运动时顺利入扣。

消毒管内有一根金属管1653贯穿，下端的磁性开关的连线从金属管1653穿过。

消毒管内的金属管1653两端用密封圈密封。消毒管两端的堵头用密封圈密封。便于拆卸和维修。

所述清洁活塞工作过程如下：

玻璃管120从清洁活塞161的中心圆孔穿过，活塞中心孔内有清洁用的橡胶圈，清洁活塞来回运动，通过橡胶圈刮擦玻璃管120外壁，起到清洁作用。

液体从清洁活塞上两个环形的孔流过。活塞上的清洁活塞螺纹孔1613穿过丝杠162，电机带动丝杠162旋转使得清洁活塞161来回移动。

清洁活塞161上装有磁体，设计固定磁体的方式，分别在清洁活塞161的两边设计两个圆柱形凹槽，放置两块圆柱形小磁铁，两个磁性不直接接触，通过磁体自身磁性吸附在活塞内。这种固定方式可以很好防止磁体脱落出活塞，引起清洁装置故障。

优选的，所述消毒装置100包括密封装置，所述密封装置包括上堵头191，下堵头192和铜管密封圈193，所述上堵头191和下堵头192分别设置于所述紫外线灯管130两端，所述上堵头191和下堵头192外型均呈“凹”字型，且所述上堵头191和下堵头192均在中心设置有中心通孔，所述上堵头191和下堵头192的“凹”字型的内壁套设于所述金属长管110的外壁，所述上堵头191和下堵头192中心设置的中心通孔套设于所述紫外线灯管130，所述上堵头191和下堵头192的“凹”字型的内壁与所述金属长管110的外壁之间，以及所述上堵头191和下堵头192中心设置的中心通孔与所述紫外线灯管130之间设置有密封圈，所述铜管与所述上堵头191和下堵头192之间设置有铜管密封圈193。消毒管内铜管采用密封圈密封装置，方便拆卸维护。

上述切削液紫外线消毒装置的消毒效率的确定方法，包括如下步骤：

S100)、根据公式(1)计算待处理的切削液自所述消毒管进液口140流入至所述消毒管出液口150流出的时间，

上式中，

t₁为待处理切削液全部自所述消毒管进液口140流入至所述消毒管出液口150流出的时间，单位为s；

V为待处理切削液的体积，其为已知量，单位为mm³；

L为所述紫外线灯管130的长度，其为已知量，单位为mm；

S为所述金属长管110与所述玻璃管120之间形成的切削液通道的面积，其为已知量，单位为mm²；

Q为待处理切削液通过所述切削液紫外线消毒装100的流量，其为已知量，单位为mm³/s；

S200)、根据公式(2)计算待处理切削液每次自所述消毒管进液口140流入至所述消毒管出液口150流出的时间，

上式中，

t₂为待处理切削液每次自所述消毒管进液口140流入至所述消毒管出液口150流出的时间，单位为s；

S300)、根据公式(3)计算要达到消毒目的需要循环待处理切削液自所述消毒管进液口140流入至所述消毒管出液口150流出的次数，

上式中，

n为要达到消毒目的需要循环待处理切削液自所述消毒管进液口140流入至所述消毒管出液口150流出的次数；

U为有效消毒所需能量U，其为已知量，单位为μW·s/cm²；

E为所述紫外线灯管130的辐照强度，其为已知量，μW/cm²；

S400)、根据公式(4)确定所述切削液循环处理设备的处理效率，

上式中，

t为待处理切削液全部处理所需时间，其为已知量，单位为s；

η为所述切削液循环处理设备的处理效率；

S400)、根据公式(4)计算待处理切削液全部处理所需时间，

上式中，

t为待处理切削液全部处理所需时间，单位为s

η为所述切削液循环处理设备的处理效率。

本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种消毒效率的确定方法，其特征在于，切削液紫外线消毒装置包括金属长管，玻璃管，紫外线灯管，消毒管进液口和消毒管出液口；

紫外线灯管的外径小于玻璃管的内径，玻璃管的外径小于金属长管的内径；玻璃管套设于紫外线灯管的外部，金属长管套设于玻璃管外部，金属长管与玻璃管之间形成切削液通道，消毒管进液口和消毒管出液口分别与金属长管与玻璃管之间形成的切削液通道连通；

消毒效率的确定方法包括如下步骤：

S100)、根据公式(1)计算待处理的切削液自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的时间，

……(1)

上式中，

t₁为待处理切削液全部自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的时间，单位为s；

V为待处理切削液的体积，其为已知量，单位为mm³;

L为紫外线灯管的长度，其为已知量，单位为mm；

S为金属长管与玻璃管之间形成的切削液通道的面积，其为已知量，单位为mm²；

Q为待处理切削液通过切削液紫外线消毒装置的流量，其为已知量，单位为mm³/s；

S200)、根据公式(2)计算待处理切削液每次自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的时间，

……(2)

上式中，

t₂:为待处理切削液每次自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的时间单位为s；

S300)、根据公式(3)计算要达到消毒目的需要循环待处理切削液自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的次数，

……(3)

上式中，

n为要达到消毒目的需要循环待处理切削液自消毒管进液口流入至消毒管出液口流出的次数；

U为有效消毒所需能量U，其为已知量，单位为μW·s/cm²；

E为紫外线灯管的辐照强度，其为已知量，μW/cm²；

S400)、根据公式(4)确定切削液紫外线消毒装置的消毒效率，

……(4)

上式中，

t为待处理切削液全部处理所需时间，其为已知量，单位为s；

η为切削液循环处理设备的处理效率。

2.根据权利要求1所述的一种消毒效率的确定方法，其特征在于，消毒装置包括紫外线灯管清洁装置，紫外线灯管清洁装置包括清洁活塞，丝杠和清洁电机，清洁活塞中心设置有中心通孔玻璃管穿过清洁活塞中心设置的中心通孔，清洁活塞的外缘与金属长管的内壁抵接；清洁电机与丝杠连接，清洁活塞套设于丝杠上。

3.根据权利要求2所述的一种消毒效率的确定方法，其特征在于，清洁活塞包括第一磁体，第二磁体和清洁活塞螺纹孔；清洁活塞中心设置的中心通孔设置有清洁用的橡胶圈，清洁用的橡胶圈的内壁与玻璃管外壁抵接，第一磁体和第二磁体置于清洁活塞内，丝杠穿过清洁活塞螺纹孔与清洁活塞螺纹孔配合连接。

4.根据权利要求2所述的一种消毒效率的确定方法，其特征在于，紫外线灯管清洁装置包括限位装置，限位装置包括第一位置开关和第二位置开关，第一位置开关和第二位置开关分别设置于紫外线灯管两端。

5.根据权利要求2所述的一种消毒效率的确定方法，其特征在于，紫外线灯管清洁装置包括第一弹簧和第二弹簧，丝杠两端设置有光杆部，第一弹簧和第二弹簧分别穿过丝杠两端设置的光杆部。

6.根据权利要求2所述的一种消毒效率的确定方法，其特征在于，包括密封装置，密封装置包括上堵头和下堵头，上堵头和下堵头分别设置于紫外线灯管两端，上堵头和下堵头外型均呈“凹”字型，且上堵头和下堵头均在中心设置有中心通孔，上堵头和下堵头的“凹”字型的内壁套设于金属长管的外壁，上堵头和下堵头中心设置的中心通孔套设于紫外线灯管，上堵头和下堵头的“凹”字型的内壁与金属长管的外壁之间，以及上堵头和下堵头中心设置的中心通孔与紫外线灯管之间设置有密封圈。