油气混合物的生成与观测装置及方法

1.本发明涉及微气泡生成技术领域，尤其是一种油气混合物的生成与观测装置及方法。


背景技术：

2.油气混合润滑是以含微气泡的油气混合物作为润滑介质的新型润滑方式。与纯油相比，油气混合物的粘度低，且油气混合物的含气率方便调节，在高速摩擦副上具有很好的应用前景。然而，如何高效地生成油气混合物，并实时地测试油气混合物的含气率，是研发油气混合润滑技术的重要环节。
3.根据生成原理的不同，微气泡生成技术可分为分散气体法、加压溶气法、电解法、化学反应法和超声空化法。然而，上述方法在生成高含气率油气混合物并实现含气率可控尚存在以下问题：电解法只能在水中产生微气泡；化学反应法的副产物会对润滑油造成污染；超声空化法和分散气体法难以生成高含气率的油气混合物，其中分散气体法不便于控制含气率；加压溶气法适用于油润滑介质，但是单一的加压溶气法生成气泡的效率低。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种油气混合物的生成与观测装置及方法，目的是高效生成高含气率的油气混合物，实现含气率的可控调节、实时便捷观测。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.本发明一方面提供一种油气混合物的生成与观测装置，包括气泡油罐、漩涡泵、空气压缩机、储油罐、观测样槽、显微镜、计算机和废液回收罐，所述气泡油罐上设有进油口、进气口和出油口，所述漩涡泵的出口与所述进油口连接，所述漩涡泵的进口分别与所述储油罐的出口、所述出油口、所述空气压缩机的出口连接，所述空气压缩机的出口还与所述进气口连接，所述出油口还与所述观测样槽的进口连接，并在相连的管路上设置减压阀，观测样槽的出口与回收罐相连，所述显微镜用于对观测样槽内的油气混合物进行观测，并与所述计算机连接。
7.进一步技术方案为：
8.所述观测样槽呈透明扁平状的通道。
9.气泡油罐上安装压力表和调压阀。
10.空气压缩机的出口管路上安装气体流量计。
11.所述显微镜带光源，安装在观测样槽上方。
12.本发明第二方面提供一种油气混合物的生成方法，利用所述的油气混合物的生成与观测装置，包括：开启漩涡泵，向气泡油罐里注入给定量的润滑油后，关闭漩涡泵；开启空气压缩机，打开气泡油罐的进气口，向气泡油罐注入高压空气，关闭进气口，再将气泡油罐内气体压力调节至设定值；打开气泡油罐的出油口和进油口，开启漩涡泵，润滑油从气泡油罐的出油口被抽出后经漩涡泵泵回至气泡油罐，打开进气口，使来自于空气压缩机的压缩
空气注入漩涡泵，空气在漩涡泵叶轮处剪切碎化，并随润滑油泵入气泡油罐；关闭漩涡泵、进油口、进气口，开启减压阀，润滑油被气泡油罐内的压缩空气推出，同时润滑油内溶解的空气以微气泡形式析出，形成油气混合物，进入观测样槽。
13.本发明第三方面提供一种油气混合物的观测方法，利用所述的油气混合物的生成与观测装置，包括：
14.标定像素尺寸：
15.将透明刻度尺放置在观测样槽上方，利用显微镜上的摄像仪拍摄带有刻度的观测样槽的图像，统计图像内一个刻度单位内的像素点数量，建立像素与实际尺寸之间的对应关系；
16.图像采集：开启观测样槽的进、出口，让形成的油气混合物充满观测样槽，然后关闭观测样槽的进、出口，利用显微镜观测观测样槽内油气混合物的气泡分布并通过摄像仪采集油气混合物的图像；
17.图像处理及计算：通过计算机对图像进行处理，根据所述像素与实际尺寸之间的对应关系，提取气泡几何特征，获得气泡总体积，将气泡总体积除以观测区域体积，即得到油气混合物含气率。
18.本发明的有益效果如下：
19.本发明实现了油气混合润滑介质的高效生成与气泡分布的快捷测试。可以生成高含气率油气混合物，实现油气混合物含气率的实时测定，方便对油气混合物的气泡分布进行观测与记录。
20.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
21.图1为本发明实施例的装置结构示意图。
22.图中：1、气体流量计；2、球阀一；3、止回阀；4、漩涡泵；5、球阀二；6、空气压缩机；7、球阀三；8、球阀四；9、球阀五；10、压力表；11、气泡油罐；12、球阀六；13、储油罐；14、减压阀；15、球阀七；16、显微镜；17、观测样槽；18、光源；19、球阀八；20、计算机；21、回收罐；22、三通阀。
具体实施方式
23.以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
24.如图1所示，本实施例的一种油气混合物的生成与观测装置，包括气泡油罐11、漩涡泵4、空气压缩机6、储油罐13、观测样槽17、显微镜16、计算机20和废液回收罐21，气泡油罐11上设有进油口、进气口和出油口，漩涡泵4的出口与进油口连接，漩涡泵4的进口分别与储油罐13的出口、出油口、空气压缩机6的出口连接，空气压缩机6的出口还与进气口连接，出油口还与观测样槽17的进口连接，并在相连的管路上设置减压阀14，观测样槽17的出口与回收罐21相连，显微镜16用于对观测样槽17内的油气混合物进行观测，并与计算机20连接。
25.具体的，上述各部件之间的连接管路上设有阀门及测量部件，包括：
26.设置在空气压缩机6出口与所述进气口之间管路上的球阀二5、止回阀3和气体流量计1和球阀三7；球阀二5用于控制空气压缩机6出口启闭，止回阀3用于防止润滑油倒灌至空气压缩机内，气体流量计1用于测控供气的体积流量，球阀三7用于控制气体流量计1与所述进气口之间管路的通断；
27.设置在空气压缩机6出口与漩涡泵4的进口之间管路上的球阀一2和三通阀22，球阀一2用于控制气体流量计1与三通阀22之间管路的通断；
28.设置在储油罐13出口与所述进油口之间管路上的球阀六12、球阀五9和球阀四8，其中三通阀22分别与漩涡泵4进口、球阀五9出口和球阀一2出口连接，球阀六12用于控制储油罐13出口启闭，球阀五9用于控制球阀六12与三通阀22之间管路的通断，球阀四8用于控制漩涡泵4出口与所述进油口之间管路的通断；
29.设置在观测样槽17进、出口的球阀七15和球阀八19，分别用于控制减压阀14与观测样槽17进口之间管路的通断，控制观测样槽17出口与回收罐21入口之间管路的通断。
30.具体的，所述出油口处的管道可通过三通接头分成两路，其中一路和漩涡泵进口相连接，另一路上则安装减压阀。
31.具体的，气泡油罐11上安装压力表10和调压阀。
32.具体的，观测样槽17优选为呈透明扁平状的通道，可由透明的方孔管道夹将透明的塑料管道夹成扁平状的通道而成，一方面可用于承载尤其混合区，另一方面观测结束后方便供油气混合物流过。
33.具体的，显微镜16带光源18，安装在观测样槽17上方。
34.具体实施时，气泡油罐11的容积优选为30l，最高工作压力1.25mpa，漩涡泵4的型号优选为bjz150t，空气压缩机6的型号优选为lgfd18.5/003d；气体流量计1的量程：0-3l/min。显微镜16的型号优选为ph50-3m180。
35.本实施例的一种油气混合物的生成方法，利用所述的油气混合物的生成与观测装置，包括：
36.开启漩涡泵4，向气泡油罐11里注入给定量的润滑油后，关闭漩涡泵4；
37.开启空气压缩机6，打开气泡油罐11的进气口，向气泡油罐11注入高压空气，关闭进气口，再将气泡油罐11内气体压力(通过调压阀)调节至设定值；
38.打开气泡油罐11的出油口和进油口，开启漩涡泵4，润滑油从气泡油罐11的出油口被抽出后经漩涡泵4泵回至气泡油罐11，打开进气口，使来自于空气压缩机6的压缩空气注入漩涡泵4，空气在漩涡泵4叶轮处剪切碎化，并随润滑油泵入气泡油罐11；
39.关闭漩涡泵4、进油口、进气口，开启减压阀14，润滑油被气泡油罐11内的压缩空气推出，同时润滑油内溶解的空气以微气泡形式析出，形成油气混合物，进入观测样槽17。
40.具体的，可通过调节气泡油罐11内的压力和漩涡泵4注气时间，对油气混合物的含气率进行调节。
41.上述实施例的油气混合物的生成方法，利用气泡油罐储存油气混合物，气泡油罐中的油气混合物由漩涡泵抽出，在叶轮腔里与来自于空气压缩机的新鲜空气混合，经过叶轮的剪切再泵入气泡油罐，达到提高气体在润滑油中的溶解速度的目的。
42.为提高油气混合物的含气率，通过气泡油罐的进气口注入高压空气，在油气混合物液面的上部形成高压气腔。
43.实际应用时，可将气泡油罐的出油口与待润滑点相连，油气混合物从气泡油罐放出，通过减压阀减压后，溶解的气体析出生成微气泡，再将油气混合物输送至润滑点。本实施例中，油气混合物从气泡油罐放出，通过减压阀减压后，溶解的气体析出生成微气泡，再将油气混合物输送至观测样槽中，可通过显微镜观察和拍摄透明样槽内的油气混合物，测定油气混合物的含气率。
44.本实施例的一种油气混合物的观测方法，利用所述油气混合物的生成与观测装置，包括：
45.标定像素尺寸：将透明刻度尺放置在观测样槽17上方，利用显微镜16上的摄像仪拍摄带有刻度的观测样槽17的图像，统计图像内一个刻度单位内的像素点数量，建立像素与实际尺寸之间的对应关系；
46.图像采集：开启观测样槽17的进、出口，让形成的油气混合物充满观测样槽17，然后关闭观测样槽17的进、出口，便于气泡观测和图像采集，然后打开光源18从底部照射观测样槽17，利用显微镜16从上方对观测样槽17内油气混合物的气泡分布进行观测并通过摄像仪采集油气混合物的图像；
47.图像处理和计算：通过计算机20对图像进行处理，获得处理后的图像内气泡占据的像素点数量，并根据所述的像素与实际尺寸的对应关系，得到气泡几何特征(本实施例具体为气泡半径)，然后计算气泡体积，将气泡总体积除以观测区域体积，即得到油气混合物含气率。
48.具体的，所述对图像进行处理具体包括图像灰度化、背景去除、图像二值化、孔洞填充、重叠气泡分割等步骤。
49.本技术实现了油气混合润滑介质的高效生成与气泡分布的快捷测试。可以生成高含气率油气混合物，实现油气混合物含气率的实时测定，方便对油气混合物的气泡分布进行观测与记录。
50.本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。