CN114618363A - 一种纳米油品的分散装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纳米油品的分散装置，包括搅拌机构、超声波发生机构和冷却系统；所述搅拌机构用于搅拌纳米油品；所述超声波发生机构包括超声波振子和超声波分散室，所述搅拌机构出口与超声波分散室连通，所述超声波分散室表面分布若干超声波振子，用于振动分散纳米油品；所述超声波分散室出口连通泵送系统，用于输出分散后的纳米油品。本发明既能保证添加纳米颗粒的分散油品溶液混合的均匀性，兼顾经超声波振动后油品温度的可控性调节，提高添加纳米颗粒油品分散性混合效率，有效降低人工成本。

Description

一种纳米油品的分散装置

技术领域

本发明涉及纳米油分散领域，特别涉及一种纳米油品的分散装置。

背景技术

添加纳米颗粒的柴油与润滑油，作为降低发动机排放，减少摩擦副表面摩擦磨损的重要技术手段，被广泛应用与研究。但是，由于纳米颗粒尺寸效应和分布不均匀的性质，如何将纳米颗粒与油品均匀混合，得到具有良好分散稳定性的混合溶液，已然成为行业内关注的焦点。这不仅与纳米粉末的性质有关，还与分散装置有关。一般常用的分散装置是搅拌机和超声波分散机交替使用，时间和人工成本高，可控性差，超声波振子分布不均匀，且超声波分散机连续工作，由于空化作用使得液体温度持续上升，造成纳米颗粒团聚加剧。因此，优化控制纳米颗粒分散混合的均匀性，兼顾控制超声波振动时的温度变化，提高纳米颗粒分散融合的效率显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种纳米油品的分散装置，既能保证添加纳米颗粒的分散油品溶液的均匀性，兼顾经超声波振动后油品温度的可控性调节，以及提高添加纳米颗粒油品分散性混合效率的新型纳米油品分散装置及其控制系统。在混合纳米颗粒的油品时，应用该套分散装置，能够根据超声波分散室中油品的液体高度，选择超声波振子的使用方式，使得纳米颗粒油品多层次振动，易于纳米颗粒稳定分散于油品中；同时，利用温度传感器实时监测超声波分散室中纳米颗粒油品的温升情况，以完备的温度控制系统来控制冷却系统的开闭状态，确保纳米油品在混合过程中不会因为温度的升高而导致其分散稳定性减弱；利用激光粒度仪装置测得的纳米油品粒径大小来监测纳米颗粒油品的分散稳定性，提高混合效率和减少人工成本。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种纳米油品的分散装置，包括搅拌机构、超声波发生机构和冷却系统；

所述搅拌机构用于搅拌纳米油品；所述超声波发生机构包括超声波振子和超声波分散室，所述搅拌机构出口与超声波分散室连通，所述超声波分散室表面分布若干超声波振子，用于振动分散纳米油品；所述超声波分散室出口连通泵送系统，用于输出分散后的纳米油品。

进一步，所述搅拌机构包括搅拌箱、搅拌棒和盖体；所述搅拌箱内侧有体积刻度线，所述搅拌箱上设有盖体，所述搅拌棒一端支撑在盖体上，所述搅拌棒另一端位于搅拌箱内，所述搅拌棒一端安装动力装置，用于驱动搅拌棒转动。

进一步，所述超声波分散室的形状为圆柱体，所述超声波分散室表面为金属材质，其金属厚度为1.5-3mm。

进一步，所述超声波振子分别均匀布置在超声波分散室的壁面和底部。

进一步，还包括冷却系统，所述冷却系统包括橡胶管道、金属管道、储液室、制冰机、调温室和第一循环泵；所述金属管道位于超声波分散室内，所述金属管道一端依次通过橡胶管道连通储液室、制冰机、调温室和第一循环泵和金属管道另一端；所述储液室与调温室连通。

进一步，所述金属管道为螺旋金属管道，所述螺旋金属管道的螺旋间距自上而下逐渐减小；所述制冰机出口处设置滤网。

进一步，还包括控制系统、温度传感器和激光粒度仪；所述温度传感器用于检测超声波分散室内的温度，所述激光粒度仪用于检测泵送系统出口处纳米油品的粒径大小；所述超声波分散室出口与泵送系统之间安装第一电磁阀，所述储液室与制冰机之间安装第二电磁阀，所述搅拌机构出口与超声波分散室之间安装第三电磁阀；所述控制系统根据温度传感器和激光粒度仪的检测值，选择性控制第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀动作。

进一步，当所述温度传感器检测超声波分散室内的温度低于第一设定值a时，所述控制系统控制第二电磁阀关闭；当所述温度传感器检测超声波分散室内的温度超过第一设定值a时，所述控制系统控制第二电磁阀使储液室与制冰机连通；当所述温度传感器检测超声波分散室内的温度超过第二设定值b时，所述控制系统控制第二电磁阀使储液室与制冰机连通，且控制超声波振子停止工作；第二设定值b大于第一设定值a。

进一步，当所述激光粒度仪检测纳米油品粒径大小大于第三设定值c时，所述控制系统控制第一电磁阀和泵送系统，使超声波分散室出口与搅拌机构进口连通，所述控制系统控制第三电磁阀，使搅拌机构出口与超声波分散室进口连通，通过周期性的交替开启第一电磁阀和第三电磁阀，用于对纳米油品连续的搅拌和分散；当所述激光粒度仪检测纳米油品粒径大小小于第三设定值c时，所述控制系统控制泵送系统，使超声波分散室出口与储油设备连通。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的纳米油品的分散装置，既能保证添加纳米颗粒的分散油品溶液的均匀性，兼顾经超声波振动后油品温度的可控性调节，以及提高添加纳米颗粒油品分散性混合效率，有效降低人工成本。

2.本发明所述的纳米油品的分散装置，超声波分散室采用圆柱形分散室表面为金属材质，其金属厚度为1.5-3mm，并在其周向和底部均匀布置超声波振子，能够有效降低超声波能量的衰弱，提高纳米颗粒油品的分散稳定性。

3.本发明所述的纳米油品的分散装置，在分散装置中设置冷却系统，能够有效避免纳米颗粒油品在超声波分散室中因温度升高而导致油品分散稳定性弱的影响，同时强化纳米油品的散热能力，加快热量散失达到合适温度。

4.本发明所述的纳米油品的分散装置，一方面能够实现实时监测超声分散室中纳米颗粒混合液体的温度数据，经温度控制系统处理，控制冷却系统的工作状态以达到超声波分散室中温度可控性的目的；另一方面，通过搅拌转速控制系统合理控制搅拌箱中搅拌棒转速的大小，从而在保证纳米颗粒油品分散稳定性的前提下，实现纳米颗粒油品混合装置的自动化进程。

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作简单地介绍，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的前提下，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的纳米油品的分散装置原理图。

图2为本发明所述的搅拌叶片实施例1示意图。

图3为本发明所述的搅拌叶片实施例2示意图。

图4是本发明所述的超声波分散室底部振子分布图。

图中：

1-搅拌机构；11-搅拌箱；12-搅拌棒；13-盖体；2-超声波发生机构；21-超声波振子；22-超声波分散室；3-冷却系统；31-橡胶管道；32-金属管道；33-储液室；34-1-第一电磁阀；34-2-第二电磁阀；34-3-第三电磁阀；35-制冰机；36-调温室；37-第一循环泵；38-温度传感器；39-激光粒度仪；4-第二循环泵。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

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”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明所述的纳米油品的分散装置，包括搅拌机构1、冷却系统3和超声波发生机构2；所述搅拌机构1用于搅拌纳米油品；所述超声波发生机构2包括超声波振子21和超声波分散室22，所述搅拌机构1出口与超声波分散室22连通，所述超声波分散室22表面分布若干超声波振子21，用于振动分散纳米油品；所述超声波分散室22出口连通泵送系统，用于输出分散后的纳米油品。如图4所示，为进一步降低超声波能量的衰弱，提高纳米颗粒油品的分散稳定性，所述超声波分散室22的形状为圆柱体，所述超声波分散室22表面为金属材质，其金属厚度为1.5-3mm。所述超声波振子21分别均匀布置在超声波分散室22的壁面和底部。一般超声波分散室22的壁面设有上下两圈周向超声波振子，为了减少能量损耗，更好的促进纳米油品的分散稳定性，所述上和下两圈周向超声波振子可根据超声波分散室中纳米颗粒油品的体积大小和粘度选择性开启。

所述搅拌机构1包括搅拌箱11、搅拌棒12和盖体13；所述搅拌箱11内侧有体积刻度线，所述搅拌箱11上设有盖体13，所述搅拌棒12一端支撑在盖体13上，所述搅拌棒12另一端位于搅拌箱11内，所述搅拌棒12一端安装动力装置，用于驱动搅拌棒12转动。所述搅拌棒12上的轴线均布若干叶片，叶片直径沿轴向渐变。如图2所示，叶片直径沿轴向由上向下递减；如图3所示，所述叶片直径沿轴向由上向下递增。根据搅拌箱内纳米颗粒油品的体积大小和粘度，防止其搅拌过程中因转速变化而导致纳米颗粒油品的溅出。

所述冷却系统包括橡胶管道31、金属管道32、储液室33、制冰机35、调温室36和第一循环泵37；所述金属管道32位于超声波分散室22内，所述金属管道32一端依次通过橡胶管道31连通储液室33、制冰机35、调温室36和第一循环泵37和金属管道32另一端；所述储液室33与调温室36连通。为强化超声波分散室纳米颗粒油品的散热速度，所述金属管道32为螺旋金属管道，所述螺旋金属管道的螺旋间距自上而下逐渐减小；所述制冰机35出口处设置滤网。所述泵送系统包括第二循环泵4，所述第二循环泵4进口与超声波分散室22出口连通，所述第二循环泵4出口通过切换阀与搅拌箱11进口或储油设备连通。

还包括控制系统、温度传感器38和激光粒度仪39；所述温度传感器38用于检测超声波分散室22内的温度，所述激光粒度仪39用于检测泵送系统出口处纳米油品的粒径大小；所述超声波分散室22出口与泵送系统之间安装第一电磁阀34-1，所述储液室33与制冰机35之间安装第二电磁阀34-2，所述搅拌机构1出口与超声波分散室22之间安装第三电磁阀34-3；所述控制系统根据温度传感器38和激光粒度仪39的检测值，选择性控制第一电磁阀34-1、第二电磁阀34-2和第三电磁阀34-3动作。

当所述温度传感器38检测超声波分散室22内的温度低于第一设定值a时，所述控制系统控制第二电磁阀34-2关闭；当所述温度传感器38检测超声波分散室22内的温度超过第一设定值a时，所述控制系统控制第二电磁阀34-2使储液室33与制冰机35连通；当所述温度传感器38检测超声波分散室22内的温度超过第二设定值b时，所述控制系统控制第二电磁阀34-2使储液室33与制冰机35连通，且控制超声波振子21停止工作；第二设定值b大于第一设定值a。

当所述激光粒度仪39检测纳米油品粒径大小大于第三设定值c时，所述控制系统控制第一电磁阀34-1和泵送系统，使超声波分散室22出口与搅拌机构1进口连通，所述控制系统控制第三电磁阀34-3，使搅拌机构1出口与超声波分散室22进口连通，通过周期性的交替开启第一电磁阀34-1和第三电磁阀34-3，用于对纳米油品连续的搅拌和分散，且所述控制系统加速搅拌机构1的转速；当所述激光粒度仪39检测纳米油品粒径大小小于第三设定值c时，所述控制系统控制泵送系统，使超声波分散室22出口与储油设备连通。

采用本发明的纳米颗粒油品分散装置，根据纳米颗粒油品分散稳定混合是在增强油品分散稳定性的同时，加快油品混合进程，减少人工成本以提高混合效率的多重功能性需求，利用圆柱状超声波分散室及超声波振子的均匀布置，能够有效降低超声波能量的衰弱，提高纳米颗粒油品的分散稳定性；在分散装置中设置冷却系统，能够有效避免纳米颗粒油品在超声波分散室中因温度升高而导致油品分散稳定性弱的影响，同时强化纳米油品的散热能力，加快热量散失达到合适温度；应用了温度控制系统和搅拌转速控制系统的纳米油品分散装置，一方面能够实现实时监测超声分散室中纳米颗粒混合液体的温度数据，经温度控制系统处理，控制冷却系统的工作状态以达到超声波分散室中温度可控性的目的；另一方面，通过搅拌转速控制系统合理控制搅拌箱中搅拌棒转速的大小，从而在保证纳米颗粒油品分散稳定性的前提下，实现纳米颗粒油品混合装置的自动化进程。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纳米油品的分散装置，其特征在于，包括搅拌机构(1)和超声波发生机构(2)；

所述搅拌机构(1)用于搅拌纳米油品；所述超声波发生机构(2)包括超声波振子(21)和超声波分散室(22)，所述搅拌机构(1)出口与超声波分散室(22)连通，所述超声波分散室(22)表面分布若干超声波振子(21)，用于振动分散纳米油品；所述超声波分散室(22)出口连通泵送系统，用于输出分散后的纳米油品。

2.根据权利要求1所述的纳米油品的分散装置，其特征在于，所述搅拌机构(1)包括搅拌箱(11)、搅拌棒(12)和盖体(13)；所述搅拌箱(11)内侧有体积刻度线，所述搅拌箱(11)上设有盖体(13)，所述搅拌棒(12)一端支撑在盖体(13)上，所述搅拌棒(12)另一端位于搅拌箱(11)内，所述搅拌棒(12)一端安装动力装置，用于驱动搅拌棒(12)转动；所述搅拌棒(12)上的轴线均布若干叶片，叶片直径沿轴向渐变。

3.根据权利要求1所述的纳米油品的分散装置，其特征在于，所述超声波分散室(22)的形状为圆柱体，所述超声波分散室(22)表面为金属材质，其金属厚度为1.5-3mm。

4.根据权利要求1所述的纳米油品的分散装置，其特征在于，所述超声波振子(21)分别均匀布置在超声波分散室(22)的壁面和底部。

5.根据权利要求1所述的纳米油品的分散装置，其特征在于，还包括冷却系统(3)，所述冷却系统包括橡胶管道(31)、金属管道(32)、储液室(33)、制冰机(35)、调温室(36)和第一循环泵(37)；所述金属管道(32)位于超声波分散室(22)内，所述金属管道(32)一端依次通过橡胶管道(31)连通储液室(33)、制冰机(35)、调温室(36)和第一循环泵(37)和金属管道(32)另一端；所述储液室(33)与调温室(36)连通。

6.根据权利要求5所述的纳米油品的分散装置，其特征在于，所述金属管道(32)为螺旋金属管道，所述螺旋金属管道的螺旋间距自上而下逐渐减小；所述制冰机(35)出口处设置滤网。

7.根据权利要求5所述的纳米油品的分散装置，其特征在于，还包括控制系统、温度传感器(38)和激光粒度仪(39)；所述温度传感器(38)用于检测超声波分散室(22)内的温度，所述激光粒度仪(39)用于检测泵送系统出口处纳米油品的粒径大小；所述超声波分散室(22)出口与泵送系统之间安装第一电磁阀(34-1)，所述储液室(33)与制冰机(35)之间安装第二电磁阀(34-2)，所述搅拌机构(1)出口与超声波分散室(22)之间安装第三电磁阀(34-2)；所述控制系统根据温度传感器(38)和激光粒度仪(39)的检测值，选择性控制第一电磁阀(34-1)、第二电磁阀(34-2)和第三电磁阀(34-2)动作。

8.根据权利要求7所述的纳米油品的分散装置，其特征在于，当所述温度传感器(38)检测超声波分散室(22)内的温度低于第一设定值a时，所述控制系统控制第二电磁阀(34-2)关闭；当所述温度传感器(38)检测超声波分散室(22)内的温度超过第一设定值a时，所述控制系统控制第二电磁阀(34-2)使储液室(33)与制冰机(35)连通；当所述温度传感器(38)检测超声波分散室(22)内的温度超过第二设定值b时，所述控制系统控制第二电磁阀(34-2)使储液室(33)与制冰机(35)连通，且控制超声波振子(21)停止工作；第二设定值b大于第一设定值a。

9.根据权利要求7所述的纳米油品的分散装置，其特征在于，当所述激光粒度仪(39)检测纳米油品粒径大小大于第三设定值c时，所述控制系统控制第一电磁阀(34-1)和泵送系统，使超声波分散室(22)出口与搅拌机构(1)进口连通，所述控制系统控制第三电磁阀(34-3)，使搅拌机构(1)出口与超声波分散室(22)进口连通，通过周期性的交替开启第一电磁阀(34-1)和第三电磁阀(34-3)，用于对纳米油品连续的搅拌和分散，且所述控制系统加速搅拌机构(1)的转速；当所述激光粒度仪(39)检测纳米油品粒径大小小于第三设定值c时，所述控制系统控制泵送系统，使超声波分散室(22)出口与储油设备连通。

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