一种电磁场雾化的金刚石磨粒均匀喷射装置及方法与流程

本发明属于静电雾化及磁场辅助控制技术领域，涉及一种电磁场雾化的金刚石磨粒均匀喷射装置及方法。

背景技术：

常规的喷雾方法目前已广泛应用于农药喷洒、材料制备、干燥、除尘等方面。目前采用的喷雾方法沉积率高、覆盖面积大，在流量、喷嘴直径等参数一定的情况下，通过改变喷雾压力能对雾化流场起到一定的调控作用。但是常规的喷雾方法存在液滴易产生漂移、雾化效率不高等问题。主要原因在于喷嘴附近流场分布不均匀，而且不同种类的液体所需要的雾化条件也不一样。如果待雾化液滴在喷嘴中的流量过大，也会影响到待雾化物质的分散性，导致液滴雾化不均匀，而影响喷雾效果。另一方面，在制备金刚石砂轮，特别是小直径砂轮的过程中，存在金刚石磨粒分布不均匀的情况，会严重影响砂轮的磨削性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决小口径金刚石砂轮制备中磨粒分布不均匀的问题，提供一种电磁场雾化的金刚石磨粒均匀喷射装置及方法。该装置利用两个相对放置的永磁体及一对喷雾电极，在金刚石磨粒喷射区域内形成稳定强度的电场和梯度磁场，由喷嘴体喷出的金刚石磨粒液滴受到电磁场作用，向接收板喷射过程中按场线排布的方向运动，可以减小液滴的漂移和增大喷射的雾化角，从而使金刚石磨粒分布均匀。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电磁场雾化的金刚石磨粒均匀喷射装置及方法，装置包括工作台、支撑柱、圆柱形永磁体、接收板、金刚石磨粒、电极环、环形永磁体、固定块、紧固螺钉、喷嘴体、喷嘴顶盖、接口、针电极、绝缘套、输液导管Ⅰ、计量泵、输液导管Ⅱ、搅拌器、储液箱、高压静电发生器、电极环支撑杆。所述储液箱中含有金刚石磨粒与油脂及乳化剂的混合液体。所述计量泵的吸入端通过所述输液导管Ⅱ与所述储液箱相连，所述计量泵的输出端通过所述输液导管Ⅰ与所述喷嘴顶盖相连。所述输液导管Ⅰ与所述喷嘴顶盖是通过所述接口相连的。所述针电极通过所述喷嘴顶盖插入到含有金刚石磨粒的液体中，其外侧被所述绝缘套包裹，只露出针尖部分。所述环形永磁体通过所述固定块安装在所述喷嘴体下端。所述固定块通过圆周上均布的四个紧固螺钉连接在所述喷嘴体上。所述电极环通过所述电极环支撑杆固定在所述工作台上。所述接收板通过所述支撑柱固定于所述工作台上。所述圆柱形永磁体安装在所述工作台上，且位于所述接收板的下方。所述高压静电发生器负极接所述针电极，正极接所述电极环，且正极接地。

所述一种电磁场雾化的金刚石磨粒均匀喷射装置及方法，包括一种如下步骤：

(1)将含有所述金刚石磨粒的液体存储在所述储液箱中，启动所述搅拌器，将所述储液箱中的液体搅拌均匀。

(2)启动所述计量泵，通过所述输液导管Ⅱ将含有所述金刚石磨粒的液体吸入。

(3)经过所述输液导管Ⅰ将含有所述金刚石磨粒的液体输送到所述喷嘴体中。

(4)在所述计量泵的压力及电极电压的作用下，含有所述金刚石磨粒的液体由所述喷嘴体出口喷出，向所述接收板运动。

(5)同时，在所述环形永磁体和所述圆柱形永磁体之间产生的稳定梯度磁场作用下，所述金刚石磨粒沿着磁力线的方向迅速分散排布，在所述接收板上呈均匀分布。

所述喷嘴体和所述喷嘴顶盖为非导磁材料(铜、铝、工程塑料等)。

所述喷嘴体出口为一圆形通孔，该圆形通孔的直径为1mm～3mm，深度为2mm～6mm。

所述电极环材质为铜，直径为20mm～60mm。

所述电极环与所述喷嘴体出口的距离为10mm～30mm。

所述电极环与所述针电极为同轴布置。

所述高压静电发生器调节电压为5KV～15KV的负高压。

所述圆柱形永磁体与所述接收板的距离为20mm～40mm。

所述圆柱形永磁体与所述环形永磁体为同轴布置。

所述金刚石磨粒为镀镍或镀钴金刚石磨粒。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种电磁场雾化的金刚石磨粒均匀喷射装置及方法，该装置的针电极通过喷嘴顶盖插入到含有金刚石磨粒的液体中，其外侧被绝缘套包裹，只露出针尖部分，使其与电极环之间产生更强的稳定电场。喷嘴体下侧安装有环形永磁体，圆柱形永磁体安装在工作台上，其上方的接收板与环形永磁体有一定的距离，在环形永磁体和圆柱形永磁体之间产生稳定梯度的磁场。由于受到电场力和磁力作用，金刚石磨粒液滴从喷嘴体喷出时可以减小液滴的漂移和增大喷射的雾化角，从而提高液滴分布的均匀性，改善系统的雾化效果。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1为电磁场雾化的金刚石磨粒均匀喷射装置结构示意图；

图2为喷嘴结构三维示意图；

在图中：

1—工作台，2—支撑柱，3—圆柱形永磁体，4—接收板，5—金刚石磨粒，6—电极环，7—环形永磁体，8—固定块，9—紧固螺钉，10—喷嘴体，11—喷嘴顶盖，12—接口，13—针电极，14—绝缘套，15—输液导管Ⅰ，16—计量泵，17—输液导管Ⅱ，18—搅拌器，19—储液箱，20—高压静电发生器，21—电极环支撑杆。

具体实施方式

如下图所示，本发明的一种具体实施方案，一种电磁场雾化的金刚石磨粒均匀喷射装置及方法，装置包括工作台(1)、支撑柱(2)、圆柱形永磁体(3)、接收板(4)、金刚石磨粒(5)，电极环(6)、环形永磁体(7)、固定块(8)、紧固螺钉(9)、喷嘴体(10)、喷嘴顶盖(11)、接口(12)、针电极(13)、、绝缘套(14)、输液导管Ⅰ(15)、计量泵(16)、输液导管Ⅱ(17)、搅拌器(18)、储液箱(19)、高压静电发生器(20)、电极环支撑杆(21)。所述储液箱(19)中含有金刚石磨粒与油脂及乳化剂的混合液体。所述计量泵(16)的吸入端通过所述输液导管Ⅱ(17)与所述储液箱(19)相连。所述计量泵(16)的输出端通过所述输液导管Ⅰ(15)与所述喷嘴顶盖(11)相连。所述输液导管Ⅰ(15)与所述喷嘴顶盖(11)是通过所述接口(12)相连的。所述针电极(13)通过所述喷嘴顶盖(11)插入到含有金刚石磨粒的液体中，其外侧被所述绝缘套(14)包裹，只露出针尖部分。所述环形永磁体(7)通过所述固定块(8)安装在所述喷嘴体(10)下端。所述固定块(8)通过圆周上均布的四个紧固螺钉(9)连接在所述喷嘴体(10)上。所述电极环(6)通过所述电极环支撑杆(21)固定在所述工作台(1)上。所述接收板(4)通过所述支撑柱(2)固定于所述工作台(1)上。所述圆柱形永磁体(3)安装在所述工作台(1)上，且位于所述接收板(4)的下方。所述高压静电发生器(20)负极接所述针电极(13)，正极接所述电极环(6)，且正极接地。

所述一种电磁场雾化的金刚石磨粒均匀喷射装置及方法，具体包括一种如下步骤：

(1)将含有所述金刚石磨粒(5)的液体存储在所述储液箱(19)中，启动所述搅拌器(18)，搅拌时间10～60分钟，直至液体呈悬浮液状态。

(2)启动所述计量泵(16)，通过所述输液导管Ⅱ(17)将含有所述金刚石磨粒(5)的液体吸入。

(3)经过所述输液导管Ⅰ(15)将含有所述金刚石磨粒(5)的液体输送到所述喷嘴体(10)中。

(4)在所述计量泵(16)0.1～0.4MPA的压力及5～15KV的负高压作用下，含有所述金刚石磨粒(5)的液体由所述喷嘴体(10)出口喷出，向所述接收板(4)运动。

(5)同时，在所述环形永磁体(7)及所述圆柱形永磁体(3)之间产生的稳定梯度磁场作用下，所述金刚石磨粒(5)沿着磁力线的方向迅速分散排布，在所述接收板(4)上呈均匀分布。

所述喷嘴体(10)和喷嘴顶盖(11)材料为工程塑料。

所述喷嘴体(10)出口为一圆形通孔，该圆形通孔的直径为2mm，深度为4mm。

所述电极环(6)材质为铜，直径选为30mm。

所述电极环(6)与所述喷嘴体(10)出口的距离选为20mm。

所述电极环(6)与所述针电极(13)为同轴布置。

所述高压静电发生器(20)调节电压为5KV～15KV的负高压。

所述圆柱形永磁体(3)与所述接收板(4)的距离为20mm。

所述圆柱形永磁体(3)与所述环形永磁体(7)为同轴布置。

所述金刚石磨粒(5)为镀镍金刚石磨粒。

这种由高压静电和磁场辅助作用的雾化方式使喷出物质离化更充分，提高了雾化效率，减小了液滴的漂移，使雾化更加均匀。由此方法制备的磨粒均匀分布的金刚石砂轮，磨削力减小，磨削热降低，磨削过程平稳，磨削表面精度提高。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本中请所附权利要求所限定的范围。