CN211992078U - 一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器，风机将外界的空气经过高效过滤芯送入亚克力风道内，气溶胶采样仪在亚克力风道末端通过等速采样头对颗粒物进行采样，空压机、油水分离器、硅胶干燥管、空气质量流量控制仪和微量润滑冷却装置依次通过气管进行连接，形成微量润滑冷却系统；水泵入口处连接回油箱，出口处依次通过水管连接调节阀、流量显示仪和喷液喷嘴，形成喷液冷却系统；两种冷却系统将金属切削液施加在圆柱形金属工件上，并通过亚克力风道的下方回流到回油箱内。本实用新型通过模拟真实切削过程，能够发生更真实可靠的机加工油雾颗粒物，为工业通风的油雾污染的相关实验室研究提供条件。
Description
技术领域
本实用新型属于液态颗粒物发生领域，涉及一种模拟机加工油雾生成的颗粒物发生器。
背景技术
在机加工过程中，为了有效地润滑、冷却和清洗工件，会大量使用金属切削液。金属切削液经历与高速旋转的刀具激烈撞击和高温蒸发等过程，会不断产生油雾颗粒物，且颗粒物浓度远超一般民用建筑室内空气颗粒物浓度，其粒径主要分布在2.5μm以下，可以沉积到人体肺部，严重威胁工作人员健康。因此，控制金属加工车间的油雾浓度，对于生产企业的职业安全卫生非常重要。
但国内在工业车间油雾的发生和控制尚处于起步阶段，缺少针对机加工生成的油雾的颗粒物发生器。现有的液态颗粒物发生器的油雾发生机理与机加工的油雾生成机理相差甚远，因此生成的油雾颗粒的发生量和粒径分布也与机加工油雾差别很大，难以直接应用在与机加工油雾相关的研究中；而在实际加工中，车间加工工艺复杂多样，机床种类与结构多变，油雾挥发、沉降过程和结果难以预测估计，故难以测量到油雾的散发量和粒径变化。因此实用新型一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器，对于以后的机加工油雾的产生、扩散以及控制研究相当重要。
实用新型内容
本实用新型目的在于弥补现有液态颗粒物发生器的不足，提供能够产生真实机加工油雾的一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器。
本实用新型技术方案是：一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器，包括风机、气溶胶采样仪、空压机、油水分离器、硅胶干燥管、空气质量流量控制仪、微量润滑冷却装置、水泵、调节阀、流量显示仪、变频电机、变频器和PID控制仪。所述风机将外界的空气经过高效过滤芯送入亚克力风道内，所述气溶胶采样仪在亚克力风道末端通过等速采样头对颗粒物进行采样，所述空压机、油水分离器、硅胶干燥管、空气质量流量控制仪和微量润滑冷却装置依次通过气管进行连接，形成微量润滑冷却系统，压缩空气在微量润滑冷却装置内与金属切削液混合形成喷雾，经过微量润滑喷嘴喷出；所述水泵入口处连接回油箱，出口处依次通过水管连接调节阀、流量显示仪和喷液喷嘴，形成喷液冷却系统；两种冷却系统将金属切削液施加在圆柱形金属工件上，并通过亚克力风道的下方回流到回油箱内，所述变频器和变频电机能带动圆柱形金属工件旋转，圆柱形金属工件的两端通过变频电机和耐高温可调心轴承进行固定，圆柱形金属工件的内部空心，中间安装一个电加热棒，电加热棒通过电线连接所述PID温控仪，PID温控仪连接布置在圆柱形金属工件外部的热电偶，由此实现对工件表面温度的控制。
所述微量润滑喷嘴和喷液喷嘴均为竹节万向喷嘴。
所述微量润滑冷却装置弄够调节压缩空气的压力和金属切削液的流量。
所述喷液冷却系统的金属切削液流量可以通过调节阀进行控制。
本实用新型产生油雾颗粒物的过程如下：
根据机加工过程中油雾的生成机理，将油雾颗粒物分为三种，碰撞颗粒物、离心颗粒物和蒸发/冷凝颗粒物。
碰撞颗粒物：圆柱形金属工件不旋转、不被加热，开启喷液冷却系统或者微量润滑冷却系统，并将喷嘴位置调整到圆柱形金属工件的上方，被喷出的有一定速度的金属切削液碰撞到圆柱形金属工件表面会形成油雾颗粒物；
离心颗粒物：圆柱形金属工件旋转但是不被加热，开启喷液冷却系统或者微量润滑冷却系统，并将喷嘴位置调整到圆柱形金属工件的上方，金属切削液由于圆柱形金属工件旋转产生的离心力生成微小的油雾颗粒物；
蒸发/冷凝颗粒物：圆柱形金属工件不旋转只对工件进行加热，将喷嘴位置调整到圆柱形金属工件的上方，当圆柱形金属工件的表面温度被加热到指定温度时开启喷液冷却系统或者微量润滑冷却系统，金属切削液被喷射到圆柱形金属工件的表面吸热蒸发形成蒸汽，蒸汽与亚克力风道里面温度较低的空气混合之后，发生冷凝现象，形成蒸发/冷凝颗粒物。
本实用新型的操作参数推荐值如下：采样段平均风速1～3m3s,压缩空气的压力0.4Mpa～0.6Mpa,喷射靶距视研究需求而定，微量润滑冷却系统的切削油流量10mL/h～100mL/h,喷液冷却系统的切削油流量1L/min～15L/min。
有益效果
1、本实用新型设计了一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器，通过模拟真实车削过程，从机加工过程中油雾的生成机理出发，通过单因素控制的手段，实现了产生碰撞颗粒物、离心颗粒物以及蒸发/冷凝颗粒物；
2.利用本实用新型进行工业通风油雾污染的相关研究时，可以避免现场采样的环境误差，避免工艺流程产生的干扰，克服了现场采样中机床外壳的多样性对油雾的散发和沉降过程的影响，为量化研究油雾的特性提供可能行；
3.利用本实用新型进行工业通风油雾污染的相关研究时，相比在实验室安装机床，本实用新型的成本低、占地小、易控制、操作难度低。
附图说明
图1为本实用新型装置结构示意图；
图2为俯视视角的工件细节图。
附图标记：1-空压机、2-油水分离器、3-硅胶干燥管、4-气管、5-空气质量流量控制仪、 6-微量润滑冷却装置、7-微量润滑冷却喷嘴、8-回油箱、9-水泵、10-调节阀、11-流量显示仪、12-水管、13-喷液喷嘴、14-风机、15-高效过滤芯(HEPA)、16-圆柱形金属工件、17- 亚克力风道、18-等速采样头、19-气溶胶采样仪、20-变频电机、21-变频器、22-耐高温可调心轴承、23-电加热棒、24-电线、25-热电偶、26-PID温控仪。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施方式用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型提供一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器，包括风机 14、气溶胶采样仪19、空压机1、油水分离器2、硅胶干燥管3、空气质量流量控制仪5、微量润滑冷却装置6、水泵9、调节阀10、流量显示仪11、变频电机20、变频器21和PID控制仪26。所述14风机将外界的空气经过高效过滤芯(HEPA)15送入亚克力风道17内，所述气溶胶采样仪19在亚克力风道17末端通过等速采样头18对颗粒物进行采样，所述空压机 1、油水分离器2、硅胶干燥管3、空气质量流量控制仪5和微量润滑冷却装置6依次通过气管4进行连接，形成微量润滑冷却系统，压缩空气在微量润滑冷却装置6内与金属切削液混合形成喷雾，经过微量润滑喷嘴7喷出；所述水泵9入口处连接回油箱8，出口处依次通过水管12连接调节阀10、流量显示仪11和喷液喷嘴13，形成喷液冷却系统；两种冷却系统将金属切削液施加在圆柱形金属工件16上，并通过亚克力风道17的下方回流到回油箱8内，所述变频器21和变频电机20能带动圆柱形金属工件16旋转，圆柱形金属工件16的两端通过变频电机20和耐高温可调心轴承22进行固定，圆柱形金属工件16的内部空心，中间安装一个电加热棒23，电加热棒23通过电线24连接所述PID温控仪26，PID温控仪26连接布置在圆柱形金属工件16外部的热电偶25，由此实现对圆柱形金属工件16的表面温度进行控制。
所述微量润滑喷嘴7和喷液喷嘴13均为竹节万向喷嘴。
所述微量润滑冷却装置6能够调节压缩空气的压力和金属切削液的流量。
所述喷液冷却系统的金属切削液流量可以通过调节阀10进行控制。
本实用新型产生油雾颗粒物的过程如下：
根据机加工过程中油雾的生成机理，将油雾颗粒物分为三种，碰撞颗粒物、离心颗粒物和蒸发/冷凝颗粒物。
碰撞颗粒物：圆柱形金属工件16不旋转、不被加热，开启喷液冷却系统或者微量润滑冷却系统，并将喷嘴位置调整到圆柱形金属工件16的上方，被喷出的有一定速度的金属切削液碰撞到圆柱形金属工件16的表面会形成油雾颗粒物；
离心颗粒物：圆柱形金属工件16旋转但是不被加热，开启喷液冷却系统或者微量润滑冷却系统，并将喷嘴位置调整到圆柱形金属工件16的上方，金属切削液由于圆柱形金属工件 16旋转产生的离心力生成微小的油雾颗粒物；
蒸发/冷凝颗粒物：圆柱形金属工件16不旋转只对工件进行加热，将喷嘴位置调整到圆柱形金属工件16的上方，当圆柱形金属工件16的表面温度被加热到指定温度时开启喷液冷却系统或者微量润滑冷却系统，金属切削液被喷射到圆柱形金属工件16的表面吸热蒸发形成蒸汽，蒸汽与亚克力风道17里面温度较低的空气混合之后，发生冷凝现象，形成蒸发/冷凝颗粒物。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点，对于本领域的专业技术人员而言，完全可以在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对上述示范性实施例进行多种变化，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器，其特征在于，包括风机、气溶胶采样仪、空压机、油水分离器、硅胶干燥管、空气质量流量控制仪、微量润滑冷却装置、水泵、调节阀、流量显示仪、变频电机、变频器和PID控制仪；所述风机将外界的空气经过高效过滤芯送入亚克力风道内，所述气溶胶采样仪在亚克力风道末端通过等速采样头对颗粒物进行采样，所述空压机、油水分离器、硅胶干燥管、空气质量流量控制仪和微量润滑冷却装置依次通过气管进行连接，形成微量润滑冷却系统，压缩空气在微量润滑冷却装置内与金属切削液混合形成喷雾，经过微量润滑喷嘴喷出；所述水泵入口处连接回油箱，出口处依次通过水管连接调节阀、流量显示仪和喷液喷嘴，形成喷液冷却系统；两种冷却系统将金属切削液施加在圆柱形金属工件上，并通过亚克力风道的下方回流到回油箱内，所述变频器和变频电机能带动圆柱形金属工件旋转，圆柱形金属工件的
两端通过变频电机和耐高温可调心轴承进行固定。
2.根据权利要求1所述的一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器，其特征在于，所述微量润滑喷嘴和喷液喷嘴均为竹节万向喷嘴。
3.根据权利要求1所述的一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器，其特征在于，所述微量润滑冷却装置能够调节压缩空气的压力和金属切削液的流量。
4.根据权利要求1所述的一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器，其特征在于，所述喷液冷却系统的金属切削液流量可以通过调节阀进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种模拟机加工油雾生成的液态颗粒物发生器，其特征在于，所述圆柱形金属工件的内部空心，中间安装一个电加热棒，电加热棒通过电线连接PID温控仪，PID温控仪连接布置在圆柱形金属工件外部的热电偶。
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