УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК B01D33/44 B01D33/46 

Изобретение относится к металлообработке, а именно, к устройствам для очистки водных и масляных СОЖ от механических примесей в процессе абразивной обработки и может быть использовано в шлифовальных станках при фильтровании больших объемов жидкости, а также на операциях шлифования, требующих высокой степени очистки СОЖ.

Заявляемое изобретение направлено на повышение качества очистки СОЖ от механических примесей и надежности работы установки, а следовательно, на повышение качестве шлифованных деталей и производительности процесса шлифования.

Известна система очистки сильно загрязненных СОЖ при шлифовании с использованием ленточных фильтров, которая монтируется в двух уровнях: резервуары для сбора загрязненной и очищенной СОЖ и насосные станции устанавливают под полом цеха, а ленточный фильтр с приводом размещают около станка. Для очистки СОЖ в системе применяют комбинацию процесса фильтрации и седиментации. Загрязненная СОЖ по желобу поступает в седиментационный резервуар с встроенным скребковым транспортером, с помощью которого крупные осажденные частицы выносятся в сборник шлама. Находящаяся над транспортером СОЖ насосом подается в ленточный фильтр-транспортер, откуда самотеком поступает в резервуар для сбора очищенной СОЖ, откуда она насосом подается к станкам /1/.

Недостатком данной системы очистки СОЖ являются большой расход дорогостоящего фильтрующего материала /вместе со шламом сбрасывается в сборник/, большие производственные площади под размещение установки, максимальная производительность очистки до 360 м³/ч. система управления не обеспечивает "саморегулирование" процессом очистки СОЖ.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранная в качестве прототипа система очистки СОЖ при глубинном шлифовании, состоящая из бака-отстойника, скребкового конвейера, батареи гидроциклонов, флотатора, намывного фильтра и насосов для перекачки и подачи СОЖ /2/.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: слив загрязненной СОЖ от станка происходит в бак-отстойник, откуда осажденные частицы шлама удаляются скребковым конвейером /грубая очистка/. Взвешенные частицы после тонкой очистки СОЖ поступают в бак охлаждения /чистовой бак/.

Для подачи СОЖ прогрессивным способом, например, на торец круга с наложением ультразвуковых колебаний или через поры круга, такая очистка СОЖ недостаточна, поэтому в магистраль подачи СОЖ на торец круга размещают флотатор тонкой очистки жидкости и дополнительно намывной фильтр.

Недостатком прототипа является низкое качество очистки скребковым транспортером, что не позволяет осуществить тонкую очистку СОЖ в батарее гидроциклонов, а введение флотационной очистки и намывного фильтра для повышения качества очистки СОЖ при больших расходах фильтруемой жидкости малоэффективно, снижает производительность и эксплуатационную надежность системы.

Указанный недостаток обусловлен тем, что при больших расходах СОЖ мелкодисперсные частицы механических примесей находятся во взвешенном состоянии, медленно оседают и в большом количестве с размером частиц до 80 - 200 мкм попадают в батарею гидроциклонов, быстро засоряя и выводя их из строя, и существенно снижают срок службы центробежных насосов.

Целью изобретения является повышение производительности и качества очистки СОЖ посредством автономных секций модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров тонкой и грубой очистки с механизмами непрерывной регенерации фильтрующих элементов, установленных непосредственно в баке-отстойнике и расположенных на разных уровнях по его высоте.

Для достижения поставленной цели заявляемое изобретение содержит общие с прототипом признаки: бак-отстойник, встроенный в него скребковый транспортер для удаления шлама, охлаждающий бак для накопления очищенной СОЖ, насосы и отличительные признаки: автономные секции модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров тонкой и грубой очистки с механизмами непрерывной регенерации фильтрующих элементов, установленные непосредственно в баке-отстойнике и расположенные на разных уровнях по его высоте, причем, секция модулей барабанных вакуумных фильтров тонкой очистки СОЖ расположена над секцией модулей барабанных вакуумных фильтров грубой очистки жидкости, которая замкнута на бак-отстойник, при этом модули вращающихся барабанных вакуумных фильтров грубой и тонкой очистки СОЖ попарно снабжены общим индивидуальным приводом, каждый из указанных признаков необходим, а в совокупности они достаточны для достижения поставленной цели.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки: введение в бак-отстойник автономных секций модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров с механизмами непрерывной регенерации фильтрующих элементов позволяет увеличить площадь фильтрующих элементов, а следовательно, повысить производительность очистки СОЖ при минимальных по высоте размерах баков-отстойников. Снабжение установки автономными секциями модулей барабанных вакуумных фильтров тонкой и грубой очистки жидкости, установленных непосредственно в баке-отстойнике и расположенных на разных уровнях по его высоте, позволяет повысить качество очистки СОЖ независимо от степени ее загрязненности в баке-отстойнике и исключает применение в системе гидроциклонов, флотатора и намывного фильтра. Введение общего индивидуального привода для быстросменных модулей барабанных вращающихся вакуумных фильтров грубой и тонкой очистки СОЖ повышает эксплуатационную надежность установки.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует причинно-следственная связь, заключающаяся в наличии в СОЖ во взвешенном состоянии большого количества мелкодисперсных частиц механических примесей, которые при больших расходах жидкости не успевают осаждаться и эффективно удаляться очистителями типа скребкового транспортера, гидроциклонами и другими очистителями. Поэтому используемый в предлагаемом изобретении принцип перехода количества /одновременно действует несколько мелких модулей барабанных вакуумных фильтров/ в качество и сочетания количественных изменений, связанных с разделением секций модулей барабанных вакуумных фильтров для тонкой и грубой очистки, позволяет решить задачу повышения эффективности очистки СОЖ.

Как показывает анализ гранулометрического состава механических примесей, содержащихся в загрязненной СОЖ на операциях глубинного шлифования лопаток с использованием очистителя в виде бака-отстойника, наблюдается постепенное накопление механических примесей в загрязненной и очищенной СОЖ к концу каждой смены, причем, в жидкости появляется все большее количество крупных частиц размером свыше 40 50 мкм.

Для осуществления высокого качества очистки в баке-отстойнике секцию модулей барабанных вращающихся вакуумных фильтров, снабженных фильтрующими элементами для тонкой очистки СОЖ, размещают над секцией модулей барабанных вращающихся вакуумных фильтров грубой очистки жидкости для улавливания взвешенных в СОЖ мелкодисперсных частиц /25 40 мкм/ до их осаждения.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в металлообработке, в химической и нефтяной промышленности.

Полученный технический результат, заключающийся в использовании автономных секций модулей барабанных вращающихся фильтров тонкой и грубой очистки жидкости в системе очистки СОЖ при глубинном шлифовании заготовок на станке ЛШ-220, обеспечил достижение поставленной цели повышение производительности процесса шлифования и качества обработки деталей за счет улучшения качества очистки СОЖ.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг. 1 принципиальная схема предлагаемой установки очистки СОЖ, а на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Заявляемая согласно первому пункту формулы изобретения установка очистки СОЖ содержит бак-отстойник 1 предварительной очистки жидкости, скребковый транспортер 2 для удаления шлама, приводимый мотор-редуктором 3, бак охлаждения 4, насоса 5 для перекачки тонкоочищенной СОЖ, насос 6 для подачи СОЖ в зону шлифования, секцию быстросменных модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров 7 и 8 соответственно тонкой и грубой очистки жидкости, установленных в баке-отстойнике 1, механизмы 9 непрерывной регенерации фильтрующих элементов вакуумных фильтров 7 и 8, трубопровод 10 забора и трубопровод 11 перекачки жидкости в бак-охлаждения 4, насос 12 для перекачки по трубопроводу 13 предварительно очищенной СОЖ с помощью секции барабанных вакуумных фильтров 8 грубой очистки жидкости и контейнер 14 для сбора шлама.

Заявляемая согласно второму пункту формулы изобретения установка очистки СОЖ содержит секцию модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров 7 тонкой очистки СОЖ, расположенную над секцией модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров 8 грубой очистки жидкости, причем, последняя содержит трубопровод 15 для замыкания ее на бак-отстойник 1 и кран 16 для подачи /при необходимости/ СОЖ к станку.

Заявляемое согласно третьему пункту формулы изобретения установка очистки СОЖ содержит индивидуальные приводы /мотор-редукторы/ 17 и 18, приводимые во вращение через цепные передачи 19 и 20 секции модулей барабанных вакуумных фильтров 7 и 8 соответственно тонкой и грубой очистки СОЖ.

Предлагаемая установка очистки СОЖ работает следующим образом.

В процессе шлифования СОЖ по сливному желобу из станка попадает в бак-отстойник 1. Левая и правая секции модулей барабанных вакуумных фильтров 7 и 8 приводятся во вращение через цепные передачи 19 и 20 соответственно мотор-редукторами 17 и 18. Под действием разряжения, создаваемого насосом 5, соединенного трубопроводом 10 с внутренними полостями модулей барабанных вакуумных фильтров 7 тонкой очистки жидкости, СОЖ всасывается через поверхность вакуумного фильтра 7, например, капроновой сетки с размером ячеек 20 25 мкм, в результате чего происходит ее тонкая очистки /до 0,2 г/л/ от взвешенных механических примесей с размером частиц 25 60 мкм. Очищенная таким образом, СОЖ насосом 5 подается в бак охлаждения 4. В зону шлифования СОЖ из бака охлаждения 4 подается насосом 6.

В процессе работы скопившийся шлам на барабанных вакуумных фильтрах 7 тонкой очистки механизмами регенерации 9 удаляется с поверхности фильтруемых элементов в гранулированном виде и частично осаждается на дно бака-отстойника 1, а часть его подсасывается насосом 12 вместе с крупными дисперсными частицами механических примесей к фильтрующим элементам барабанных вакуумных фильтров 8 грубой очистки жидкости, где с помощью механизмов регенерации 9 шлама удаляются с их поверхности и осаждаются на дно бака-отстойника, откуда скребковым транспортером 2 удаляются в контейнер 14 для сбора шлама. Насос 12 с помощью всасывающего трубопровода 13 и подающего предварительно очищенную СОЖ трубопровода 15 замкнут на бак-отстойник 1 и в непрерывном цикле осуществляет процесс предварительной очистки жидкости с загрязненностью ее шламом не более 0,3 0,4 г/л. Часть СОЖ после предварительной очистки с помощью крана 16 /при необходимости/ подается к станку для охлаждения шлифуемых заготовок в зоне шлифования, например, напорной струей /поливом/.

Таким образом, в зависимости от условий работы установка очистки СОЖ с помощью автономных секций быстросменных модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров грубой и тонкой очистки жидкости позволяет обеспечивать требуемую степень очистки, поддерживать необходимый расход и подачу СОЖ в бак охлаждения 4 и далее в зону шлифования.

Как показали результаты опытных испытаний, использование предлагаемой установки очистки СОЖ уменьшает остаточную концентрацию примесей в жидкости от /2 5/ г/л до /0,15 0,2/г/л при производительности очистки СОЖ 600 л/мин. и более и позволяет надежно эксплуатировать на операциях глубинного шлифования современную прогрессивную технику подачи СОЖ в зону резания, в результате чего производительность процесса глубинного шлифования заготовок из жаропрочных сплавов увеличивается в 1,5 1,7 раза по сравнению с прототипом.

Согласно данным опробований в промышленных условиях заявляемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами: обеспечивается более высокая степень очистки СОЖ /до 0,15 0,2/ г/л у предлагаемой установки и /0,4 0,5/ г/л у прототипа, улучшается качество шлифованных поверхностей деталей /устраняются прижоги, микротрещины и т.п./ и увеличивается производительность глубинного шлифования заготовок из жаропрочных сплавов в 1,5 1,7 раза /за счет интенсификации режимов шлифования/, увеличивается срок службы СОЖ и сокращается количество замен СОЖ в станке от 6 до 3 4 раз в год, за счет исключения циклонов, флотатора и намывного фильтра и улучшения качества очистки СОЖ, повышается эксплуатационная надежность установки для очистки и подачи СОЖ.

Заявляемая установка очистки СОЖ представляет значительный интерес для народного хозяйства в первую очередь для автоматизированного производства, так как позволяет обеспечить внедрение новой технологии глубинного шлифования заготовок, особенно из труднообрабатываемых материалов, повышающей производительности труда на /30 50/% при стабилизации качества шлифованных деталей, и получить экономию дорогостоящих фильтрующих материалов.

Заявляемое решение оказывает положительное воздействие на состояние окружающей среды, улучшает культуру производства.

Использование: в шлифовальных станках при очистке от механических примесей больших объемов водных и масляных жидкостей с выделением большого количества шлифовального шлама (глубинное, скоростное силовое шлифование и др.), а также на операциях шлифования, требующих высокой степени очистки СОЖ. Сущность: установку, содержащую бак-отстойник, скребковый транспортер, бак охлаждения и насосы снабжают автономными секциями модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров тонкой и грубой очистки с механизмами непрерывной регенерации фильтрующих элементов, установленных непосредственно в баке-отстойнике и расположенных на разных уровнях по его высоте, причем секция модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров тонкой очистки СОЖ расположена над секцией модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров грубой очистки жидкости, которая замкнута на бак-отстойник, а модули вращающихся барабанных вакуумных фильтров грубой и тонкой очистки СОЖ попарно снабжены индивидуальными приводами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для очистки смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для шлифовальных станков, содержащая бак-отстойник, скребковый транспортер, бак охлаждения и насосы, отличающаяся тем, что она снабжена автономными секциями модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров тонкой и грубой очистки СОЖ с механизмами непрерывной регенерации фильтрующих элементов, установленных непосредственно в баке-отстойнике и расположенных на разных уровнях по его высоте. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что для повышения производительности и качества очистки СОЖ секция модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров, снабженных фильтрующими элементами для тонкой очистки жидкости, расположена над секцией модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров, снабженных фильтрующими элементами для грубой очистки жидкости, причем секция модулей вращающихся барабанных вакуумных фильтров грубой очистки СОЖ замкнута на бак-отстойник. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что модули вращающихся барабанных вакуумных фильтров грубой и тонкой очистки СОЖ попарно снабжены индивидуальными приводами.