一种切削液循环池出口湍流-层流转换装置的制作方法

本发明涉及一种切削液循环池出口湍流-层流转换装置。

背景技术

在机床对工件加工过程中，刀具和工件之间因高速摩擦将会产生磨损和高温，为了减少摩擦和降低摩擦产生的高温，在加工工件时，需要对刀具和工件的接触部位不间断的喷洒切削液，切削液是通过切削液循环系统循环使用的，由于渗漏等原因不可避免的会将一些机床润滑油、液压油混入到切削液循环系统当中，随着切削液循环使用时间不断增长，切削液中的废油(机床润滑油和液压油)含量会越来越多，使切削液的使用功能降低，使润滑作用减弱，将会产生机械磨蚀、磨损，使加工出的工件精度达不到设计要求，同时刀具和工件之间的摩擦产生的高温会使切削液温度升高，从而滋生厌氧菌，导致切削液变质发臭，污染周围环境影响工人健康。

我公司研制的切削液净化处理设备具有过滤除渣、除废油、臭氧杀菌等功能，采用了隔膜泵作为液体的传输动力，过滤除渣、除废油装置安装在隔膜泵的前端，臭氧杀菌装置安装在隔膜泵出口端，臭氧杀菌即是把臭氧气体混入处理过的切削液中，起到杀菌的作用。

隔膜泵由于其自身工作原理，可以对具有颗粒(金属屑)的液体进行输送，在其出口有较大的脉动冲击性，形成湍流，泵入切削液-废油分离池时四处飞溅，对切削液和废油分离造成影响。

为了解决这一问题我们设计研发了一种切削液循环池出口湍流-层流转换装置。这个装置安装在排液口的末端，设备工作是放到机床切削液池底部。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种切削液循环池出口湍流-层流转换装置，它具有体积小、工作可靠、制作成本低等特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种切削液循环池出口湍流-层流转换装置，脉动缓冲器为消能、阻尼、强制导流通道，其包括矩形管、出液口、进液口、一组向下导流阻尼片和一组向上导流阻尼片，矩形管的内腔长度为其高度的三倍以上，矩形管内腔截面的宽度值＞矩形管内腔截面的高度值，出液口设置在矩形管的前端，进液口设置在矩形管的后端，出液口的截面积为进液口截面积的三倍以上，各向下导流阻尼片与各向上导流阻尼片交替间隔设置，且平行于矩形管的横截面设置，各向下导流阻尼片间隔设置在矩形管内的上腔部：各向下导流阻尼片的上端沿与矩形管上腔壁连接，各向下导流阻尼片的左端沿和右端沿分别与矩形管的左侧壁上部和右侧壁上部连接；各向上导流阻尼片间隔设置在矩形管内的下腔部：各向上导流阻尼片的下端沿与矩形管下腔壁连接，各向上导流阻尼片的左端沿和右端沿分别与矩形管的左侧壁下部和右侧壁下部连接；各向下导流阻尼片的下端沿与矩形管的内腔下部形成强制向上导流口，各向上导流阻尼片的上端沿与矩形管的内腔上部形成强制向下导流口。

本发明进一步改进在于：

各向下导流阻尼片与各向上导流阻尼片高度相等，其高度为矩形管内腔高度的3/5～4/5；向下导流阻尼片与向上导流阻尼片至少为三个。

矩形管前端设有前端板，前端板将矩形管的管壁前端面封闭，在前端板的中部设有方形口，方形口为出液口；矩形管的后端设有后端板，后端板将矩形管的管壁后端面封闭，在后端板的中部设有出水管接头，出水管接头的出口为进液口。

各向下导流阻尼片、各向上导流阻尼片由弹簧钢片制成。

流体的流动形态及分析：

流体的流动形态分为层流和湍流(紊流)两种基本形态。

层流：流体分层流动，相邻两层流体间只作相对滑动，流层间没有横向混杂。

湍流：当流体流速超过某一数值时，流体不再保持分层流动，而可能向各个方向运动，有垂直于管轴方向的分速度，各流层将混淆起来，并有可能出现涡旋，这种流动状态叫湍流。

流体处于层流或湍流状态一般用雷诺数判定。雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道雷诺数re＜2000为层流状态，re＞4000为紊流状态，re＝2000～4000为过渡状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律.流速的分布等都是不同的，因而管道内流体的平均流速与最大流速的比值也是不同的。因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。

雷诺数的计算公式：

re＝ρvl/μ

式中：

re为雷诺数；ρ为流体密度；μ为流体粘度；v为流场的特征速度；l为流场的特征长度。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

湍流是由于流体流速快，蕴含动能较大，使流体内部运动着的质点不仅沿着管轴方向的直线运动，还伴有横向扰动，质点之间彼此混杂，出现涡旋现象的流动状态。本装置对处于湍流状态的流体，通过采取消能、阻尼、强制导流的措施，在最短的距离内制约为层流状态。

本装置出液口的截面积为进液口截面积的三倍以上，整体上消耗流体的能量，降低流速v，各向下导流阻尼片与各向上导流阻尼片交替间隔设置，且平行于矩形管的横截面设置。流体在经过矩形管的内腔时，各阻尼片均对流体产生阻尼耗能作用，对处于矩形管内腔的流体整体上均匀进行能量消耗，避免因局部阻力过大发生束流现象而对流体流动状态产生干扰。

矩形管的内腔长度为其高度的三倍以上，满足流体由湍流转为层流对管道长度的要求。

各向下导流阻尼片的上端沿与矩形管上腔壁连接，各向下导流阻尼片的左端沿和右端沿分别与矩形管的左侧壁上部和右侧壁上部连接；各向上导流阻尼片的下端沿与矩形管下腔壁连接，各向上导流阻尼片的左端沿和右端沿分别与矩形管的左侧壁下部和右侧壁下部连接；各向下导流阻尼片的下端沿与矩形管的内腔下部形成强制向上导流口，各向上导流阻尼片的上端沿与矩形管的内腔上部形成强制向下导流口。使流体在矩形管内腔呈s型最长路径流动，在矩形管长度不变的情况下，最大程度地延长了流体的流动距离，即：增加了流场的特征长度l。

矩形管内腔截面的宽度值＞矩形管内腔截面的高度值，同样体积的流体在进入矩形管内腔后，其厚度相对减小，制约流体内部各质点的无序流动能力增强，从而增大雷诺数re由层流转为湍流的临界值。

各向下导流阻尼片、各向上导流阻尼片由弹簧钢片制成，在受到冲击时发生弹性变形，减缓了液体流动冲击。

本发明综合考虑形成湍流的各种因素，采用相应技术手段，以相对较小的体积(长度)，将形成湍流的各种因素化解，使流体由湍流状态转化为层流状态。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的b-b剖视图；

图4是图1的前视图。

在附图中：1.矩形管；2.前端板；3.向上导流阻尼片；4.向下导流阻尼片；5.向上导流阻尼片；6.强制向上导流口；7.强制向下导流口；8.进液口；9.出液口；10.出水管接头。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

由图1-3所示的实施例可知，本实施例包括矩形管1、出液口9、进液口8、一组向下导流阻尼片4和一组向上导流阻尼片5，矩形管1的内腔长度为其高度的三倍以上，矩形管1内腔截面的宽度值＞矩形管1内腔截面的高度值，出液口9设置在矩形管1的前端，进液口8设置在矩形管1的后端，出液口9的截面积为进液口8截面积的三倍以上，各向下导流阻尼片4与各向上导流阻尼片5交替间隔设置，且平行于矩形管1的横截面设置，各向下导流阻尼片4间隔设置在矩形管内1的上腔部：各向下导流阻尼片4的上端沿与矩形管1上腔壁连接，各向下导流阻尼片4的左端沿和右端沿分别与矩形管1的左侧壁上部和右侧壁上部连接；各向上导流阻尼片5间隔设置在矩形管1内的下腔部：各向上导流阻尼片5的下端沿与矩形管1下腔壁连接，各向上导流阻尼片5的左端沿和右端沿分别与矩形管1的左侧壁下部和右侧壁下部连接；各向下导流阻尼片4的下端沿与矩形管1的内腔下部形成强制向上导流口6，各向上导流阻尼片5的上端沿与矩形管1的内腔上部形成强制向下导流口7

各向下导流阻尼片4与各向上导流阻尼片5高度相等，其高度为矩形管1内腔高度的3/5～4/5；向下导流阻尼片4与向上导流阻尼片5至少为三个。

矩形管1前端设有前端板2，前端板2将矩形管1的管壁前端面封闭，在前端板1的中部设有方形口，方形口为出液口9；矩形管1的后端设有后端板3，后端板将矩形管的管壁后端面封闭，在后端板的中部设有出水管接头10，出水管接头10的出口为进液口8。

各向下导流阻尼片4、各向上导流阻尼片5由弹簧钢片制成。