一种用于ScCO2-MQL系统喷嘴的荷电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于ScCO2‑

【技术实现步骤摘要】
一种用于ScCO2‑
MQL系统喷嘴的荷电装置


[0001]本专利技术涉及了一种荷电装置，涉及微量润滑
，具体涉及一种用于ScCO2‑
MQL系统喷嘴的荷电装置。

技术介绍

[0002]在金属加工过程中，为了降低加工区域温度、延长刀具使用寿命以及提高工件表面质量，金属切削液被大量使用，但其大量使用产生了诸多不利因素。以干切削为代表的绿色切削技术是21世纪机械制造技术的一个发展方向，但是干式切削不适用于不锈钢、钛合金和高温合金等材料的加工。为此，微量润滑(MQL)技术作为典型的准绿色切削技术，将逐渐取代传统切削加工技术。
[0003]ScCO2‑
MQL技术利用的是超临界流体特有的溶剂特性。将ScCO2作为金属切削液的载体，当溶解了金属切削液的高压ScCO2‑
oil流体从喷嘴喷出后，ScCO2‑
oil流体由于压力迅速降低从而发生膨胀，使得溶解在ScCO2中的金属切削液由于过饱和而析出，形成润滑油雾雾滴，并且与低温的气态CO2和干冰颗粒形成低温状态下的气液固三相流，其温度可低至
‑
78.5℃，油雾颗粒的存在使其在加工区域形成润滑油膜。
[0004]由于喷嘴口的强节流效应引起的喷嘴周围空间温度急剧降低至CO2的三相点以下，在实际的CO2射流中，使大量微米级干冰和气态CO2的混合物。ScCO2‑
oil射流的整体轮廓类似实心圆锥体，其轴向切面会呈现出一定的锥角，称为雾化锥角。但在射流的初始阶段其轮廓类似于尖底锥形桶状，试验测得，射流整体的锥角大小在10
°
～30
°
之间。
[0005]中国专利CN201810193627.1中提出一种基于超临界二氧化碳冷却润滑的硬质合金切削方法，该方法适合于在硬质合金切削应用中送递切削液。中国专利CN202111677479.9中采用超临界二氧化碳低温冷却微量润滑技术，通过数控铣削加工对GH2132航空套管进行粗加工和精加工。
[0006]静电微量润滑(EMQL)技术是一项全新绿色冷却润滑技术，它结合了微量润滑(MQL)技术和静电喷雾(ES)技术。切削液在喷嘴处与充电电极接触，从而使切削液荷电，在压缩空气的作用下喷向切削加工区域，起到润滑冷却作用。
[0007]专利CN201910288992.5中提出了一种静电微量润滑装置，将气液电三路通道集成在一起。专利CN202010853150.2中提出了一种基于磨削加工的静电微量润滑方法。专利US2007/0164130A1中，将连接电源的电极设置在释放ScCO2复合流体喷嘴中的第一管道内并稍微延伸超过第一管道，当该电极被激活时，电极将在喷嘴出口处以电晕荷电的方式使电荷赋给ScCO2复合流体。
[0008]超临界二氧化碳复合流体由于自身较高的压力，其输送管道一般采用金属管，若使用接触荷电的方法对切削液喷雾进行荷电则需要解决输送管路和设备的绝缘问题，需采取的技术措施复杂，且安全防护要求较高。
[0009]但是，以上冷却润滑技术也存在些许不足之处：
[0010]就ScCO2‑
MQL技术而言：1、喷雾从喷嘴喷出后，其液滴只能在气动力的作用下运
动，这种情况下的液滴粒径分布不均匀。过大的液滴粒径会导致金属切削液的冷却性能变差，从而影响到工件整体的加工质量。2、喷雾液滴快速冲击到工件表面后，有一部分未参与冷却润滑的液滴会悬浮在空气当中，造成该区域空气中油雾浓度过大，极易对人的健康造成危害。
[0011]就EMQL技术而言：尚存在冷却性能不足等问题，在加工难加工材料时，切削区域的高温容易导致油膜破裂甚至氧化失效。

技术实现思路

[0012]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术所提供一种用于ScCO2‑
MQL系统喷嘴的荷电装置。本专利技术结合ScCO2‑
MQL(超临界二氧化碳微量润滑(Supercritical carbon dioxide
‑
Minimal Quantity Lubrication))系统和静电微量润滑EMQL技术，对低温复合流体中的切削液进行荷电，欲达到更好的冷却润滑性能，同时避免资源的浪费和对工人健康造成危害。
[0013]本专利技术采用的技术方案是：
[0014]本专利技术的用于ScCO2‑
MQL系统喷嘴的荷电装置包括曲线型感应电极和电极
‑
喷嘴连接器，曲线型感应电极安装在电极
‑
喷嘴连接器的一端，电极
‑
喷嘴连接器的另一端连接外部的超临界二氧化碳微量润滑ScCO2‑
MQL系统；曲线型感应电极和外部的静电发生器电连接。
[0015]所述的电极
‑
喷嘴连接器包括连接外筒和连接内筒，连接外筒和连接内筒均为圆筒状，连接外筒同轴套装在连接内筒上；曲线型感应电极安装在连接外筒的一端并和连接内筒不相接触；连接内筒远离曲线型感应电极的一端中套装有超临界二氧化碳微润滑ScCO2‑
MQL系统的喷嘴，喷嘴出口朝向曲线型感应电极的中心，喷嘴和曲线型感应电极不相接触，喷嘴入口通过高压管道连通超临界二氧化碳微量润滑ScCO2‑
MQL系统；曲线型感应电极通过焊接在自身的输送电线电连接外部的静电发生器。
[0016]输送电线的输入端接入静电发生器，输出端焊接在曲线型感应电极上，焊接可以保证足够的连接强度，也不会减弱导电性能。曲线型感应电极则通过过盈配合固定在连接外筒端部，并通过电极
‑
喷嘴连接器固定在喷嘴前。
[0017]ScCO2‑
MQL系统产生的ScCO2‑
oil流体通过高压管道输送至喷嘴处喷出。电极
‑
喷嘴连接器的目的在于固定曲线型感应电极，同时避免固定曲线型感应电极将高压电传至喷嘴。输送电线最高约可承受30kv电压，高压管道最高约可承受15mpa压力。
[0018]所述的连接内筒的外壁面的对称两侧沿自身的长度方向开设有条形凹槽，连接外筒在自身的对称两侧开设有贯通自身内部的螺纹孔，连接外筒的两个螺纹孔位于靠近超临界二氧化碳微量润滑ScCO2‑
MQL系统的喷嘴的一端的侧面；连接外筒的两个螺纹孔分别正对连接内筒的两条条形凹槽，连接外筒通过两个螺纹孔中的第一定位螺钉和第三定位螺钉固定套装在连接内筒外；连接内筒在自身的另外对称两侧开设有贯通自身内部的螺纹孔，连接内筒通过两个螺纹孔中的第二定位螺钉和第四定位螺钉固定套装在超临界二氧化碳微量润滑ScCO2‑
MQL系统的喷嘴外。
[0019]连接内筒通过间隙配合直接套在喷嘴上，连接外筒亦通过间隙配合套在连接内筒上，同时使用定位螺钉进行固定，可以防止工作中发生脱落。
[0020]电极
‑
喷嘴连接器可以调节固定曲线型感应电极与喷嘴出口之间的距离，以便调节喷雾的荷电性能。由于未固定时内外筒之间可以滑动，可以通过连接内筒和连接外筒的相对滑动将曲线型感应电极的位置进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于ScCO2‑
MQL系统喷嘴的荷电装置，其特征在于：包括曲线型感应电极(31)和电极
‑
喷嘴连接器(32)，曲线型感应电极(31)安装在电极
‑
喷嘴连接器(32)的一端，电极
‑
喷嘴连接器(32)的另一端连接外部的超临界二氧化碳微量润滑ScCO2‑
MQL系统(1)；曲线型感应电极(31)和外部的静电发生器(2)电连接。2.根据权利要求1所述的用于ScCO2‑
MQL系统喷嘴的荷电装置，其特征在于：所述的电极
‑
喷嘴连接器(32)包括连接外筒(321)和连接内筒(322)，连接外筒(321)和连接内筒(322)均为圆筒状，连接外筒(321)同轴套装在连接内筒(322)上；曲线型感应电极(31)安装在连接外筒(321)的一端并和连接内筒(322)不相接触；连接内筒(322)远离曲线型感应电极(31)的一端中套装有超临界二氧化碳微量润滑ScCO2‑
MQL系统(1)的喷嘴(12)，喷嘴(12)出口朝向曲线型感应电极(31)的中心，喷嘴(12)和曲线型感应电极(31)不相接触，喷嘴(12)入口通过高压管道(11)连通超临界二氧化碳微量润滑ScCO2‑
MQL系统(1)；曲线型感应电极(31)通过焊接在自身的输送电线(21)电连接外部的静电发生器(2)。3.根据权利要求2所述的用于ScCO2‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：许雪峰，陈超，叶同乐，胡晓冬，张若冲，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：