本發(fā)明屬于磁性廢液回收處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于溫變和離心作用的磁流變液回收裝置及處理方法。
背景技術(shù)：
磁流變液(Magnetorheological Fluid，簡(jiǎn)稱MR流體)屬可控流體，是一種新興的智能材料，它主要由磁性顆粒、載液和穩(wěn)定劑組成，是具有隨外加磁場(chǎng)變化而有可控流變特征的非膠體性質(zhì)的懸浮液體。磁流變液在磁場(chǎng)下能產(chǎn)生明顯的磁流變效應(yīng)，可在液體和固體或半固體之間實(shí)現(xiàn)快速可逆的轉(zhuǎn)換，該過程中磁流變液的粘度保持連續(xù)變化，整個(gè)轉(zhuǎn)化過程極快且可控，具有能耗極小、制備方便、溫度適用范圍寬、不易污染等特點(diǎn)，因而在汽車、機(jī)械、建筑、航空等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，如各類可控阻尼減振器、離合器和光學(xué)器件智能拋光等，被認(rèn)為最具前途的智能材料之一。
磁流變液主要由作為分散相的主分散顆粒、作為分散相載體的基礎(chǔ)液，又稱載液和為改善磁流變性能而加入的添加劑三部分組成。其中主分散顆粒主要由磁性顆粒組成，尺寸主要有微米和納米級(jí)。長(zhǎng)時(shí)間使用磁流變液后，其中磁性顆粒物質(zhì)的耗損以及載液和添加劑的變性，會(huì)導(dǎo)致其力學(xué)性能、磁學(xué)性能、響應(yīng)時(shí)間等指標(biāo)急速下降。目前應(yīng)對(duì)此種現(xiàn)象最常見的辦法為更換磁流變液，將原有性能變差的磁流變液丟棄。
然而，因磁流變液中含有大量的鐵磁物質(zhì)、多種化合物質(zhì)組成的載液，成分復(fù)雜，容易對(duì)環(huán)境造成危害。截至目前，很少有對(duì)磁流變液進(jìn)行回收處理的裝置或方法，經(jīng)檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?01511025405.1，申請(qǐng)公布日為：2016年3月23日的專利申請(qǐng)文件公開了一種磁流變液回收裝置及其控制方法與部件制造方法，它包括入口截止閥、上殼體、下殼體、靜電過濾板、上吸附管、下吸附管、肋管、線圈、加熱器、攪拌器、泵、回流管、出口截止閥；所述的上殼體和下殼體通過螺栓連接，并在貼合處設(shè)置密封圈，所述的入口截止閥設(shè)置在上殼體上；同時(shí)該發(fā)明還提供了其控制方法和關(guān)鍵部件的制造方法，該發(fā)明通過靜電過濾板的過濾、吸附作用完成對(duì)混合液的初步處理，再利用上吸附管、下吸附管與肋管吸附進(jìn)一步來完成對(duì)混合液的處理，并增設(shè)加熱器、攪拌器和循環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到磁性物質(zhì)和溶劑徹底分離的目的。但是該發(fā)明的回收裝置在處理的過程中存在以下缺陷：(1)因其吸附管和肋管數(shù)量有限，不能保證溶液與其充分接觸，造成處理效果低下；(2)同時(shí)因吸附管和肋管的形狀復(fù)雜，不利于加工，也不利于收集吸附在表面的磁性物質(zhì)；(3)溶液在裝置中的流通速率較低，且流向可控型差，降低了處理效率。
又如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?01511025384.3，申請(qǐng)公布日為2016年4月6日的專利申請(qǐng)文件公開了一種磁流變液多級(jí)處理裝置及其控制方法與部件制造方法，屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域。它包括前置活塞缸、中置活塞缸、后置活塞缸、前置活塞、中置活塞、后置活塞、前置過濾箱、中置過濾箱、后置過濾箱、前置過濾網(wǎng)、中置過濾網(wǎng)、后置過濾網(wǎng)，所述的前置活塞缸通過螺栓與前置活塞相連，所述的前置活塞與前置過濾箱的內(nèi)腔相配合，所述的前置過濾箱豎直放置，其軸線為豎直方向。該發(fā)明通過靜置、過濾的方式，來對(duì)混合液進(jìn)行過濾，以求達(dá)到分離磁性物質(zhì)和溶劑的目的，但是其不僅存在上述引用專利文獻(xiàn)所存在的缺陷，同時(shí)因其采用多級(jí)處理的方式，造成了裝置體積過大，操作不便，成本高的問題。
另外，上述兩個(gè)裝置在對(duì)磁流變液進(jìn)行處理時(shí)，都需要采用處理劑進(jìn)行初步處理，使主分散顆粒和載液失去粘結(jié)作用，其直接導(dǎo)致在載液中引入了新的成分，從而造成對(duì)分離后的載液的處理難度加大。因此急需研制相應(yīng)的設(shè)備，對(duì)廢棄的磁流變液進(jìn)行處理，不僅能夠降低對(duì)環(huán)境的污染，而且可以對(duì)其中的相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行回收利用，節(jié)約了能源。
乳狀液破乳的研究可追溯到很久以前，早在《日用化學(xué)工業(yè)》1983年02期中劉光誠(chéng)寫的一篇文章，就記載幾種破乳方法，包括攪拌過濾破乳、離心破乳、外加電場(chǎng)破乳、溫變破乳，以及其它化學(xué)方法破乳。這些方法基本處于研究階段，目前也很少用到磁流變液的處理上，還沒有專門的處理設(shè)備和處理方法。上述引用的兩篇文獻(xiàn)是先通過降解劑達(dá)到破乳，破壞了表面活性劑的作用，使得主分散顆粒和載液得到分離，再利用過濾回收磁性物質(zhì)。本發(fā)明力求研制出采用上述方法進(jìn)行磁流變液回收處理的裝置和方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
1、要解決的問題
針對(duì)現(xiàn)有廢棄的磁流變液難以回收，直接丟棄造成對(duì)環(huán)境污染，并造成能源浪費(fèi)的問題，本發(fā)明提供一種基于溫變和離心作用的磁流變液回收裝置及處理方法，通過溫變和離心作用能夠磁流變液進(jìn)行回收處理，分離回收主分散顆粒和載液，前期無需任何處理劑進(jìn)行初步處理，磁性物質(zhì)的回收效率高，同時(shí)，處理中未引入任何新的物質(zhì)，回收的載液稍加處理即可作為新的載液使用。
2、技術(shù)方案
為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。
一種基于溫變和離心作用的磁流變液回收裝置，包括外桶體、內(nèi)桶體、吸附管和過濾網(wǎng)；所述的內(nèi)桶體通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在外桶體內(nèi)且通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，內(nèi)桶體的側(cè)壁上設(shè)置有連通其內(nèi)外的過濾孔；所述的吸附管設(shè)置在內(nèi)桶體內(nèi)的中間，吸附管內(nèi)設(shè)置線圈；所述的內(nèi)桶體中設(shè)置有加熱電阻和冷卻管；所述的過濾網(wǎng)設(shè)置在內(nèi)桶體的內(nèi)側(cè)壁上，并覆蓋住過濾孔；所述的外桶體的外壁上設(shè)置有回收截止閥。
進(jìn)一步地，所述的內(nèi)桶體的底部設(shè)有轉(zhuǎn)軸；所述的電機(jī)安裝在外桶體的底部，電機(jī)的輸出軸穿過外桶體的底部后通過聯(lián)軸器與內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)軸連接。
進(jìn)一步地，所述的內(nèi)桶體的底部與外桶體之間通過推力軸承支撐連接，內(nèi)桶體的外側(cè)壁與外桶體的內(nèi)側(cè)壁之間安裝側(cè)向軸承。
進(jìn)一步地，所述的過濾網(wǎng)的目數(shù)為2400-2500目，且過濾網(wǎng)上附著有燒結(jié)材料。
進(jìn)一步地，所述的燒結(jié)材料由活性氧化鋁、石墨、硬脂酸、酚醛樹脂、瀝青以質(zhì)量比1：2：1：2.5：2組成。
進(jìn)一步地，所述的外桶體設(shè)有外桶蓋，內(nèi)桶體設(shè)有內(nèi)桶蓋，內(nèi)桶蓋和外桶蓋上均設(shè)有排氣閥。
一種磁流變液回收處理方法，其步驟為：
步驟一、溫變處理
先將待處理的磁流變液加入內(nèi)桶體中；然后對(duì)加熱電阻通入交流電，將溶液加熱至90-95℃，保溫5-10min；接著，向冷卻管中通入冷卻介質(zhì)，使溶液冷卻至零下15-20℃，冷卻25-30min；最后，重復(fù)上述操作3-5次，完成溫變處理；
步驟二、離心破斷和分離處理
①通過電機(jī)控制內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)速為3600-3650r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)20min后進(jìn)行下一步操作；
②對(duì)吸附管中的線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，并控制其磁場(chǎng)強(qiáng)度為6.5-6.7T，保持10-12min；
③調(diào)節(jié)內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持2-3min；
④再將內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)速提至3600-3650r/min，并重復(fù)步驟②和步驟③4-5次；
⑤將內(nèi)桶體加速至3800-3850r/min，運(yùn)行穩(wěn)定后，調(diào)整線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度為7-7.2T，保持7-9min；
⑥將內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持2-3min；
⑦重復(fù)步驟⑤和步驟⑥3-4次；
⑧將內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)速調(diào)整至3900-3920r/min，運(yùn)行穩(wěn)定后，調(diào)整線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度為8.3-8.5T，保持5-6min；
⑨再將內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持2-3min；
⑩重復(fù)步驟⑧和步驟⑨2-3次；
步驟三、中間溶液的再處理
停機(jī)，打開回收截止閥，從外桶體中排出經(jīng)步驟二處理后的溶液，并將得到的溶液重新加入內(nèi)桶體中，重復(fù)步驟一；
步驟四、完成回收處理
從外桶體中回收經(jīng)步驟三處理后的溶液，以及從內(nèi)桶體回收分離出的物質(zhì)，即完成磁流變液的回收處理。
進(jìn)一步地，所述的步驟一中加熱電阻通入交流電的電壓為220V，電流為0.5-0.8A，頻率為50Hz。
進(jìn)一步地，所述的步驟一中冷卻介質(zhì)是純度為98.5％的工業(yè)級(jí)液氮。
進(jìn)一步地，在所述的步驟一的溫變處理過程中，通過電機(jī)控制內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)速為20-25r/min。
3、有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
(1)本發(fā)明基于溫變和離心作用的磁流變液回收裝置，通過溫變和離心配合作用，先將磁流變液中的主分散顆粒與載液的粘結(jié)作用斷絕，然后再將已經(jīng)斷絕粘結(jié)作用的主分散液和載液分離并回收，相比于現(xiàn)有的處理裝置，其結(jié)構(gòu)得到大大簡(jiǎn)化，縮小設(shè)備體積；且本裝置采用物理處理方法處理，避免對(duì)廢舊磁流變液中引入新的成分，從而避免因新加入成分的影響而使得分離后對(duì)載液的回收處理難度加大，同時(shí)由于沒有引入新的物質(zhì)，對(duì)回收后的載液只要稍加處理就可以作為新的載液來使用；另外，由于內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)溶液的攪拌作用，磁流變液內(nèi)主分散顆粒不易沉降、團(tuán)聚和板結(jié)，在內(nèi)桶體內(nèi)分散較為均勻，有利于主分散顆粒的吸附收集；
(2)本發(fā)明基于溫變和離心作用的磁流變液回收裝置，內(nèi)外桶體之間通過軸承連接，內(nèi)桶體的底部與外桶體之間通過推力軸承連接，支撐內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)桶體的外側(cè)壁與外桶體的內(nèi)側(cè)壁之間也安裝側(cè)向軸承，保證內(nèi)桶體轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性，有效減小因內(nèi)桶體抖動(dòng)而造成的整機(jī)震動(dòng)和噪音，也提高整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；
(3)本發(fā)明基于溫變和離心作用的磁流變液回收裝置，根據(jù)主分散顆粒大小、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)置過濾網(wǎng)的目數(shù)在2400-2500目之間，同時(shí)過濾網(wǎng)附著燒結(jié)材料，且燒結(jié)材料由活性氧化鋁、石墨、硬脂酸、酚醛樹脂、瀝青以質(zhì)量比1：2：1：2.5：2組成，提高過濾網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，空隙率高，孔徑較為均勻，采用特定比例原料制成的燒結(jié)材料，能很牢固地附著在過濾網(wǎng)上，即使過濾網(wǎng)卷成圓柱狀也不易脫落，而且在處理過程中也不會(huì)因內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的震動(dòng)而脫落；它的納污容量大，過濾精度高，具有良好的滲透率，流量大，更換周期長(zhǎng)，抗腐蝕能力強(qiáng)，同時(shí)清洗再生簡(jiǎn)單，可以多次使用；
(4)本發(fā)明基于溫變和離心作用的磁流變液回收裝置，外桶體設(shè)有外桶蓋，內(nèi)桶體設(shè)有內(nèi)桶蓋，避免內(nèi)外桶體內(nèi)液體飛濺相互影響或?yàn)R出桶體外，提高回收率及操作安全性，同時(shí)，內(nèi)外桶蓋上的排氣閥是方便在溫變處理過程中對(duì)內(nèi)桶體的急速降溫處理；
(5)本發(fā)明磁流變液回收處理方法，首先利用溫變處理的作用，將主分散顆粒與載液之間的粘結(jié)關(guān)系初步斷絕；再利用離心破斷作用，將在溫變處理中未處理完全的磁流變液中的主分散顆粒與載液之間的粘結(jié)關(guān)系徹底斷絕；最后利用離心分離的作用，將主分散顆粒與載液分離開，此時(shí)主分散顆粒停留在內(nèi)桶體中，而載液位于外桶體中并可以通過回收截止閥中放出，從而達(dá)到磁流變液分離回收的目的；采用本發(fā)明的方法對(duì)磁流變液進(jìn)行回收處理，用時(shí)短，回收率高，是現(xiàn)有技術(shù)所無法比擬的，是在發(fā)明人刻苦鉆研，不厭其煩的嘗試、更正中化繁為簡(jiǎn)，所總結(jié)出的成果，具有很高的原創(chuàng)性；
(6)本發(fā)明磁流變液回收處理方法，溫變過程中采用液氮來冷卻，冷卻速率快，同時(shí)由于氮?dú)鉃槎栊詺怏w，不會(huì)與溶液發(fā)生化學(xué)發(fā)生，從而避免在溶液中引入新的物質(zhì)而造成后期處理不便；
(7)本發(fā)明磁流變液回收處理方法，在溫變過程中，保持內(nèi)桶體的轉(zhuǎn)速為20-25r/min，以使得溶液能夠不停地流動(dòng)，避免溶液流動(dòng)不暢而造成部分溶液加熱或冷卻不足，以提高加熱和冷卻效率，增強(qiáng)溫變處理效率和效果。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一種基于溫變和離心作用的磁流變液回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1、外桶體；2、內(nèi)桶體；201、過濾孔；3、吸附管；4、過濾網(wǎng)；5、推力軸承；6、側(cè)向軸承；7、回收截止閥；8、電機(jī)；9、內(nèi)桶蓋；10、外桶蓋；11、加熱電阻；12、冷卻管；13、排氣閥。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行描述。
實(shí)施例1
如圖1所示，本實(shí)施例的一種基于溫變和離心作用的磁流變液回收裝置，包括外桶體1、內(nèi)桶體2、吸附管3和過濾網(wǎng)4。其中，所述的內(nèi)桶體2通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在外桶體1內(nèi)，具體到本實(shí)施例中，內(nèi)桶體2的底部與外桶體1之間通過推力軸承5支撐連接，內(nèi)桶體2的外側(cè)壁與外桶體1的內(nèi)側(cè)壁之間安裝側(cè)向軸承，推力軸承5支撐內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)動(dòng)，側(cè)向軸承保證內(nèi)桶體2轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性，有效減小因內(nèi)桶體2受力不均、抖動(dòng)而造成的整機(jī)震動(dòng)和噪音，也提高整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。內(nèi)桶體2通過電機(jī)8驅(qū)動(dòng)，具體地，在內(nèi)桶體2的底部設(shè)有轉(zhuǎn)軸，電機(jī)8安裝在外桶體1的底部，且電機(jī)8的輸出軸穿過外桶體1的底部后通過聯(lián)軸器與內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)軸連接，此種安裝方式較為緊湊。所述的內(nèi)桶體2中設(shè)置有加熱電阻11和冷卻管12。所述的外桶體1的外壁上設(shè)置有回收截止閥7。
內(nèi)桶體2的側(cè)壁上設(shè)置有連通其內(nèi)外的過濾孔201，孔直徑為2-8mm，過濾網(wǎng)4的目數(shù)在2400目到2500目之間，它設(shè)置在內(nèi)桶體2的內(nèi)側(cè)壁上，并覆蓋住過濾孔201，過濾網(wǎng)4對(duì)磁性物質(zhì)其阻隔作用，防止磁性物質(zhì)從過濾孔201進(jìn)入外桶體1內(nèi)。所述的吸附管3設(shè)置在內(nèi)桶體2內(nèi)的中間，吸附管3內(nèi)設(shè)置線圈。
值得一提的是，本實(shí)施例中，在過濾網(wǎng)4上附著有燒結(jié)材料，燒結(jié)材料由活性氧化鋁、石墨、硬脂酸、酚醛樹脂、瀝青以質(zhì)量比1：2：1：2.5：2組成。過濾網(wǎng)4的此種設(shè)計(jì)，提高其整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，采用特定比例原料制成的燒結(jié)材料，空隙率高，孔徑較為均勻，能很牢固地附著在過濾網(wǎng)4上，即使過濾網(wǎng)4卷成圓柱狀也不易脫落，而且在處理過程中也不會(huì)因內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的震動(dòng)而脫落；它的納污容量大，過濾精度高，具有良的滲透率，流量大，壓力上升慢，更換周期長(zhǎng)，抗腐蝕能力強(qiáng)，同時(shí)清洗再生簡(jiǎn)單，可以多次使用。
另外，在本實(shí)施例中，外桶體1設(shè)有外桶蓋10，內(nèi)桶體2設(shè)有內(nèi)桶蓋9，避免在內(nèi)桶體2轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，內(nèi)外桶體內(nèi)液體飛濺相互影響或?yàn)R出桶體外，提高回收率及操作安全性，內(nèi)桶蓋9和外桶蓋10上均設(shè)有排氣閥13，方便在溫變處理過程中對(duì)內(nèi)桶體2的急速降溫處理。
值得說明的是，因內(nèi)桶體2旋轉(zhuǎn)過程中，在離心力作用下磁性物質(zhì)具有向過濾網(wǎng)4靠近的趨勢(shì)，從而在磁場(chǎng)力作用下，磁性物質(zhì)需要克服離心力向吸附管3靠近，所以必須保證磁性物質(zhì)受到的磁場(chǎng)力大于離心力，磁性物質(zhì)才不會(huì)粘結(jié)到過濾網(wǎng)4上，而限于磁場(chǎng)大小的限制、轉(zhuǎn)速小磁性物質(zhì)與載液不能有效分離、磁性物質(zhì)的磁飽和度以及處理效率等的綜合考慮，它們之間的相互關(guān)系是非常重要的。申請(qǐng)人對(duì)上述關(guān)系進(jìn)行深入研究，根據(jù)回收處理時(shí)內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速、所需磁場(chǎng)強(qiáng)度，經(jīng)過長(zhǎng)期試驗(yàn)總結(jié)得到內(nèi)桶體2的旋轉(zhuǎn)直徑應(yīng)不大于2m，超過此范圍，在實(shí)際操作過程中，磁性物質(zhì)向吸附管3的移動(dòng)受到很大限制，分離回收效率低、效果差。
后續(xù)實(shí)施例將對(duì)本裝置工作過程原理做詳細(xì)說明，在此不再贅述。
本發(fā)明基于溫變和離心作用的磁流變液回收裝置，通過溫變和離心配合作用，先將磁流變液中的主分散顆粒與載液的粘結(jié)作用斷絕，然后再將已經(jīng)斷絕粘結(jié)作用的主分散液和載液分離并回收，相比于現(xiàn)有的處理裝置，其結(jié)構(gòu)得到大大簡(jiǎn)化，縮小設(shè)備體積；且本裝置采用物理處理方法處理，避免對(duì)廢舊磁流變液中引入新的成分，從而避免因新加入成分的影響而使得分離后對(duì)載液的回收處理難度加大，同時(shí)由于沒有引入新的物質(zhì)，對(duì)回收后的載液只要稍加處理就可以作為新的載液來使用；另外，由于內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)溶液的攪拌作用，磁流變液內(nèi)主分散顆粒不易沉降、團(tuán)聚和板結(jié)，在內(nèi)桶體2內(nèi)分散較為均勻，有利于主分散顆粒的吸附收集。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種磁流變液回收處理方法，采用實(shí)施例1的裝置對(duì)廢棄磁流變液進(jìn)行處理，并具體限定過濾孔201的孔徑為2mm，過濾網(wǎng)4的目數(shù)在2400目，內(nèi)桶體2的旋轉(zhuǎn)直徑為1.8m。所處理的磁流變液是以油酸為表面活性劑主要成分的磁流變液，主分散顆粒為羥基鐵粉，磁飽和度為2.5T，載液為二甲基硅油；且本實(shí)施例中待處理的該磁流變液廢液是在其使用超過其剪切疲勞壽命后的溶液，此時(shí)其零剪切粘度和可調(diào)倍數(shù)的變化量在檢驗(yàn)過程中均超過±10％。具體操作步驟如下：
步驟一、溫變處理
先將待處理的磁流變液加入內(nèi)桶體2中；然后對(duì)加熱電阻11通入電壓為220V，電流為0.5A，頻率為50Hz的交流電，將溶液加熱至90℃，保溫10min；接著，打開內(nèi)桶蓋9和外桶蓋10上的排氣閥13，并向冷卻管12中以速率為3ml/s通入純度為98.5％的工業(yè)級(jí)液氮作為冷卻介質(zhì)，使溶液冷卻至零下15℃，冷卻30min后關(guān)閉排氣閥13；最后，重復(fù)上述操作5次，完成溫變處理。
本步驟中需要說明的是，在溫變處理過程中，通過電機(jī)8控制內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速為20r/min，以使得溶液能夠不停地流動(dòng)，避免溶液流動(dòng)不暢而造成部分溶液加熱或冷卻不足，以提高加熱和冷卻效率，增強(qiáng)溫變處理效率和效果。
在本步驟中，需要特別注意的是冷卻速率對(duì)于磁流變液中主分散顆粒和載液的分離率至關(guān)重要，冷卻速度過快或過慢都會(huì)導(dǎo)致分離率的下降，也會(huì)影響后續(xù)的離心處理，從而導(dǎo)致最終的分離率偏低。經(jīng)過長(zhǎng)期不斷摸索和試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，在溫變處理中當(dāng)冷卻速率ν滿足：時(shí)(式中：ν的單位為℃/min，T1為以單位為℃的冷卻前溫度的數(shù)值，T2為以單位為℃的冷卻前溫度的數(shù)值，κ為以單位為ml/s的冷卻介質(zhì)通入速率的數(shù)值)，溫變處理分離率達(dá)到最好。在本實(shí)例中，T1＝90，T2＝-15，κ＝3，從而得到即以20.2℃/min的速率將內(nèi)桶體2中液體從90℃降低到-15℃，其溫變處理分離率效果達(dá)到最好，經(jīng)一次冷卻處理分離率達(dá)到36％，經(jīng)過本步驟的5次重復(fù)處理，分離率達(dá)到48.2％。
本步驟先將磁流變液加熱，因其顆粒之間的激烈碰撞和溶液的粘度降低，導(dǎo)致其不穩(wěn)定；再快速冷卻，使得磁流變液中連接主分散顆粒和載液的表面活性劑的親水基與主分散顆粒連接性降低或分開；并通過多次的急速加熱和冷卻，溫度的劇變導(dǎo)致磁流變液失去穩(wěn)定性而使得部分主分散顆粒和載液分離，同時(shí)也有利于下一步的處理。
步驟二、離心破斷和分離處理
①通過電機(jī)8控制內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速為3600r/min，保持20min；
②對(duì)吸附管3中的線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，并控制其磁場(chǎng)強(qiáng)度為6.5T，保持12min；
③調(diào)節(jié)內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持3min；
④再將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速提至3600r/min，并重復(fù)步驟②和步驟③4次；
⑤將內(nèi)桶體2加速至3800r/min，運(yùn)行穩(wěn)定后，調(diào)整線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度為7T，保持9min；
⑥將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持3min；
⑦重復(fù)步驟⑤和步驟⑥3次；
⑧將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速調(diào)整至3900r/min，運(yùn)行穩(wěn)定后，調(diào)整線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度為8.3T，保持6min；
⑨再將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持3min；
⑩重復(fù)步驟⑧和步驟⑨3次。
本步驟基于離心破斷和分離作用，將在步驟一的溫變處理中未處理完全的磁流變液中的主分散顆粒與載液之間的粘結(jié)關(guān)系徹底斷絕并分離。此步驟的過程原理為：首先利用內(nèi)桶體2的高速旋轉(zhuǎn)，使得主分散顆粒和載液因所受離心力作用的不同而產(chǎn)生拉拽作用，從而使得部分主分散顆粒和載液之間的粘結(jié)作用斷絕，造成分離，分離的載液因其顆粒較磁性物質(zhì)小而從過濾網(wǎng)中脫離出去；此后將吸附管3中線圈通電，利用外加磁場(chǎng)的作用，使得磁性物質(zhì)受磁場(chǎng)的外加作用力而降低運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而加大了磁性物質(zhì)和載液之間的拉拽作用，進(jìn)一步地使得剩余的磁性物質(zhì)和載液斷絕粘結(jié)作用，并通過離心作用將載液從過濾網(wǎng)4中脫離出去。值得一提的是，由于部分磁性物質(zhì)與載液的粘結(jié)作用較為緊密，不容易將其分離，因此本步驟中分步驟地加大磁場(chǎng)強(qiáng)度和內(nèi)桶體2的旋轉(zhuǎn)速度，將磁性物質(zhì)分步驟地與載液分離開來，直至徹底分離。
本步驟中，首先利用無磁場(chǎng)離心分離，再利用小磁場(chǎng)低轉(zhuǎn)速，進(jìn)而利用大磁場(chǎng)高轉(zhuǎn)速，并重復(fù)使用，不僅能夠避免一次分離物質(zhì)太多而使得過濾不暢的發(fā)生，而且通過分步作用，針對(duì)磁性物質(zhì)與載液之間粘結(jié)作用強(qiáng)弱的分布處理，能因地制宜，提高了效率，節(jié)省了處理成本。
步驟三、中間溶液的再處理
停機(jī)，打開回收截止閥7，從外桶體1中排出經(jīng)步驟二處理后的溶液，并將得到的溶液重新加入內(nèi)桶體2中，重復(fù)步驟一1次。
步驟四、完成回收處理
從外桶體1中回收經(jīng)步驟三處理后的溶液，以及從內(nèi)桶體2回收分離出的物質(zhì)，即完成磁流變液的回收處理。
對(duì)經(jīng)過步驟四處理后的溶液進(jìn)行檢測(cè)，主分散顆粒分離率達(dá)到了98.7％。由此可見，采用本發(fā)明的基于溫變和離心作用相結(jié)合的方式對(duì)廢舊磁流變液進(jìn)行處理，不僅操作簡(jiǎn)單、效率高，而且分離回收率高，其原理與背景技術(shù)中的磁流變液回收裝置(申請(qǐng)?zhí)?01511025405.1)和磁流變液多級(jí)處理裝置(申請(qǐng)?zhí)?01511025384.3)完全不同，且相比它們，采用本發(fā)明的裝置和方法，磁流變液的分離效果高出10％以上。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種磁流變液回收處理方法，采用實(shí)施例1的裝置對(duì)廢棄磁流變液進(jìn)行處理，并具體限定過濾孔201的孔徑為5mm，過濾網(wǎng)4的目數(shù)在2450目，內(nèi)桶體2的旋轉(zhuǎn)直徑為2m。所處理的磁流變液是以油酸為表面活性劑主要成分的磁流變液，主分散顆粒為羥基鐵粉，磁飽和度為3T，載液為二甲基硅油；且本實(shí)施例中待處理的該磁流變液廢液是在其使用超過其剪切疲勞壽命后的溶液，此時(shí)其零剪切粘度和可調(diào)倍數(shù)的變化量在檢驗(yàn)過程中均超過±10％。具體操作步驟如下：
步驟一、溫變處理
先將待處理的磁流變液加入內(nèi)桶體2中；然后對(duì)加熱電阻11通入電壓為220V，電流為0.6A，頻率為50Hz的交流電，將溶液加熱至93℃，保溫7min；接著，打開內(nèi)桶蓋9和外桶蓋10上的排氣閥13，并向冷卻管12中以速率為4ml/s通入純度為98.5％的工業(yè)級(jí)液氮作為冷卻介質(zhì)，使溶液冷卻至零下18℃，冷卻28min后關(guān)閉排氣閥13；最后，重復(fù)上述操作4次，完成溫變處理。
本步驟中需要說明的是，在溫變處理過程中，通過電機(jī)8控制內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速為23r/min，以使得溶液能夠不停地流動(dòng)，避免溶液流動(dòng)不暢而造成部分溶液加熱或冷卻不足，以提高加熱和冷卻效率，增強(qiáng)溫變處理效率和效果。
在本步驟中，需要特別注意的是冷卻速率對(duì)于磁流變液中主分散顆粒和載液的分離率至關(guān)重要，冷卻速度過快或過慢都會(huì)導(dǎo)致分離率的下降，也會(huì)影響后續(xù)的離心處理，從而導(dǎo)致最終的分離率偏低。經(jīng)過長(zhǎng)期不斷摸索和試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，在溫變處理中當(dāng)冷卻速率ν滿足：時(shí)(式中：ν的單位為℃/min，T1為以單位為℃的冷卻前溫度的數(shù)值，T2為以單位為℃的冷卻前溫度的數(shù)值，κ為以單位為ml/s的冷卻介質(zhì)通入速率的數(shù)值)，溫變處理分離率達(dá)到最好。在本實(shí)例中，T1＝93，T2＝-18，κ＝4，從而得到即以18.5℃/min的速率將內(nèi)桶體2中液體從93℃降低到-18℃，其溫變處理分離率效果達(dá)到最好，經(jīng)一次冷卻處理分離率達(dá)到39％，經(jīng)過本步驟的4次重復(fù)處理，分離率達(dá)到49％。
步驟二、離心破斷和分離處理
①通過電機(jī)8控制內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速為3650r/min，保持20min；
②對(duì)吸附管3中的線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，并控制其磁場(chǎng)強(qiáng)度為6.7T，保持10min；
③調(diào)節(jié)內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持2min；
④再將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速提至3650r/min，并重復(fù)步驟②和步驟③5次；
⑤將內(nèi)桶體2加速至3850r/min，運(yùn)行穩(wěn)定后，調(diào)整線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度為7.2T，保持7min；
⑥將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持2min；
⑦重復(fù)步驟⑤和步驟⑥4次；
⑧將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速調(diào)整至3920r/min，運(yùn)行穩(wěn)定后，調(diào)整線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度為8.5T，保持5min；
⑨再將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持2min；
⑩重復(fù)步驟⑧和步驟⑨2次。
步驟三、中間溶液的再處理
停機(jī)，打開回收截止閥7，從外桶體1中排出經(jīng)步驟二處理后的溶液，并將得到的溶液重新加入內(nèi)桶體2中，重復(fù)步驟一1次。
步驟四、完成回收處理
從外桶體1中回收經(jīng)步驟三處理后的溶液，以及從內(nèi)桶體2回收分離出的物質(zhì)，即完成磁流變液的回收處理。
對(duì)經(jīng)過步驟四處理后的溶液進(jìn)行檢測(cè)，主分散顆粒分離率達(dá)到了98.3％。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供一種磁流變液回收處理方法，采用實(shí)施例1的裝置對(duì)廢棄磁流變液進(jìn)行處理，并具體限定過濾孔201的孔徑為8mm，過濾網(wǎng)4的目數(shù)在2500目，內(nèi)桶體2的旋轉(zhuǎn)直徑為1.9m。所處理的磁流變液是以油酸為表面活性劑主要成分的磁流變液，主分散顆粒為羥基鐵粉，磁飽和度為2.6T，載液為二甲基硅油；且本實(shí)施例中待處理的該磁流變液廢液是在其使用超過其剪切疲勞壽命后的溶液，此時(shí)其零剪切粘度和可調(diào)倍數(shù)的變化量在檢驗(yàn)過程中均超過±10％。具體操作步驟如下：
步驟一、溫變處理
先將待處理的磁流變液加入內(nèi)桶體2中；然后對(duì)加熱電阻11通入電壓為220V，電流為0.8A，頻率為50Hz的交流電，將溶液加熱至95℃，保溫5min；接著，打開內(nèi)桶蓋9和外桶蓋10上的排氣閥13，并向冷卻管12中以速率為5ml/s通入純度為98.5％的工業(yè)級(jí)液氮作為冷卻介質(zhì)，使溶液冷卻至零下20℃，冷卻25min后關(guān)閉排氣閥13；最后，重復(fù)上述操作3次，完成溫變處理。
本步驟中需要說明的是，在溫變處理過程中，通過電機(jī)8控制內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速為25r/min，以使得溶液能夠不停地流動(dòng)，避免溶液流動(dòng)不暢而造成部分溶液加熱或冷卻不足，以提高加熱和冷卻效率，增強(qiáng)溫變處理效率和效果。
在本步驟中，需要特別注意的是冷卻速率對(duì)于磁流變液中主分散顆粒和載液的分離率至關(guān)重要，冷卻速度過快或過慢都會(huì)導(dǎo)致分離率的下降，也會(huì)影響后續(xù)的離心處理，從而導(dǎo)致最終的分離率偏低。經(jīng)過長(zhǎng)期不斷摸索和試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，在溫變處理中當(dāng)冷卻速率ν滿足：時(shí)(式中：ν的單位為℃/min，T1為以單位為℃的冷卻前溫度的數(shù)值，T2為以單位為℃的冷卻前溫度的數(shù)值，κ為以單位為ml/s的冷卻介質(zhì)通入速率的數(shù)值)，溫變處理分離率達(dá)到最好。在本實(shí)例中，T1＝95，T2＝-20，κ＝5，從而得到即以17.2℃/min的速率將內(nèi)桶體2中液體從95℃降低到-20℃，其溫變處理分離率效果達(dá)到最好，經(jīng)一次冷卻處理分離率達(dá)到41％，經(jīng)過本步驟的3次重復(fù)處理，分離率達(dá)到47.5％。
步驟二、離心破斷和分離處理
①通過電機(jī)8控制內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速為3620r/min，保持20min；
②對(duì)吸附管3中的線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，并控制其磁場(chǎng)強(qiáng)度為6.6T，保持11min；
③調(diào)節(jié)內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持2.5min；
④再將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速提至3620r/min，并重復(fù)步驟②和步驟③4次；
⑤將內(nèi)桶體2加速至3830r/min，運(yùn)行穩(wěn)定后，調(diào)整線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度為7.1T，保持8min；
⑥將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持2.5min；
⑦重復(fù)步驟⑤和步驟⑥4次；
⑧將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速調(diào)整至3910r/min，運(yùn)行穩(wěn)定后，調(diào)整線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度為8.4T，保持5.5min；
⑨再將內(nèi)桶體2的轉(zhuǎn)速降為10r/min，保持2.5min；
⑩重復(fù)步驟⑧和步驟⑨3次。
步驟三、中間溶液的再處理
停機(jī)，打開回收截止閥7，從外桶體1中排出經(jīng)步驟二處理后的溶液，并將得到的溶液重新加入內(nèi)桶體2中，重復(fù)步驟一1次；
步驟四、完成回收處理
從外桶體1中回收經(jīng)步驟三處理后的溶液，以及從內(nèi)桶體2回收分離出的物質(zhì)，即完成磁流變液的回收處理。
對(duì)經(jīng)過步驟四處理后的溶液進(jìn)行檢測(cè)，主分散顆粒分離率達(dá)到了99.1％。
本發(fā)明所述實(shí)例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。