КОМПЛЕКС ОЧИСТКИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2003 года по МПК C10M175/00 B01D36/00 

Изобретение относится к области очистки водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), содержащих механические примеси (шлифовальный шлам, стружка, окалина прокатных станов и пр. ) и инородные включения (свободное масло, колонии бактерий) в результате использования СОЖ на операциях шлифования, лезвийной обработки, обработки давлением, проката и может быть использовано на металлообрабатывающих и металлургических производствах при наличии централизованных систем очистки (ЦСО).

Известны технологии безотходного применения СОЖ и индивидуальные, групповые и централизованные системы применения СОЖ (Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник /Под общ. ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. - М.: Машиностроение, 1995. - стр. 385), включающие приготовление СОЖ, подачу к станкам и в зону обработки, сбор загрязненной СОЖ, очистку от твердых частиц и свободного масла, антимикробную обработку, стабилизацию компонентного состава, диагностику отработанных жидкостей для решения о восстановлении или их регенерации и разложения и пр. Непременными элементами технологической цепи являются процессы очистки СОЖ от механических примесей, которые являются прежде всего средством повышения долговечности и работоспособности СОЖ и характеризуются используемым оборудованием. Наибольшую технико-экономическую эффективность обеспечивает многоступенчатая очистка СОЖ. При этом очистители разных типов соединяют в комплексы, назначение которых обеспечить требуемый уровень качества (норму) очистки СОЖ на последней ступени. Чаще всего в комплексах использовано последовательное соединение очистителей (полнопоточная очистка). При использовании СОЖ дорогостоящих или на финишных операциях, на которых образуется тонкодисперсный шлам, требования к нормам очистки значительно возрастают, т. к. тонкодисперсный шлам является хорошей средой для развития микроорганизмов и поэтому оказывает особо сильное разрушающее действие на СОЖ (Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов: Справочник. - М.: Машиностроение, 1984. - с. 154-158). Заявляемый комплекс может найти наиболее эффективное применение на крупных металлообрабатывающих производствах, обеспеченных одной или более ЦСО СОЖ. Каждая ЦСО обслуживает группы станков, автоматическую линию и т.п.

Известен состав очистителей, образующих ЦСО: это накопительный бак, куда сливается СОЖ с металлообрабатывающих станков; фильтр грубой очистки, бак-отстойник, флотатор, сепараторы, в том числе магнитные; фильтр тонкой очистки, батарея гидроциклонов; центробежные насосы, нагнетательное оборудование (Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник /Под общ. ред. С.Г.Энтелиса, Э.М. Берлинера. - М. Машиностроение, 1995, - с.401). Оборудование в составе ЦСО обеспечивает полнопоточную обработку СОЖ с производительностью, рассчитанной, исходя из суточной потребности производства (например, 250 куб.м/час). Для обеспечения заданной производительности обработки СОЖ с одной стороны и требуемой степени очистки 92-97% с другой стороны, оборудование в составе ЦСО имеет большие габариты, является дорогостоящим (по металлоемкости, эксплуатационным затратам). К примеру, объем накопительной емкости составляет 150 куб.м. ЦСО обеспечивают степень очистки 97-99% и тонкость очистки 10-35 мкм.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы повысить степень и тонкость очистки СОЖ, повысить срок эксплуатации СОЖ при небольших капитальных затратах на модернизацию и установку оборудования.

Для решения технической задачи предложен комплекс очистки (СОЖ), содержащий по крайней мере одну централизованную систему очистки (ЦСО) СОЖ, имеющую накопительную емкость, комбинацию полнопоточных очистителей СОЖ, модуль приготовления и коррекции состава СОЖ, насосы и трубопроводы с запорной арматурой, снабжен дополнительной группой очистителей СОЖ, посредством насосов подключенной к ЦСО, и включающей флотатор, имеющий маслосъемный барабан, магнитный сепаратор, резервный трехфазный разделитель "масло-жидкость-твердый осадок", выполненный в виде центробежного сепаратора, установленного с магнитным сепаратором и флотатором по байпасной схеме, и насос, при этом выход дополнительной группы очистителей соединен с одной или более ЦСО, и оборудование дополнительной группы выполнено с обеспечением производительности очистки СОЖ в пределах 1-10% от суммарной производительности подключенный к ней ЦСО.

Дополнительная группа очистителей выполнена с возможностью произвольного последовательного соединения очистителей.

Дополнительная группа очистителей выполнена с возможностью соединения ее входа и выхода в любых двух разнесенных точках централизованной системы очистки, так как очистители ЦСО и очистители дополнительной группы технологически не связаны.

Центробежный сепаратор в составе дополнительной группы выполнен с регулируемой скоростью вращения барабан, что способствует сохранению качества СОЖ разных составов.

Модуль приготовления и коррекции состава СОЖ подсоединен через эжектор к выходу дополнительной группы очистителей.

На фигуре 1 представлена функциональная схема комплекса, на фигуре 2 - схема применения центробежного сепаратора.

Комплекс предусматривает одну и более ЦСО 1-5. Структура ЦСО не показана, так как это не влияет на осуществление комплекса. По крайней мере очевидно, в ЦСО есть резервуары, баки, емкости для СОЖ.

В соответствии с изобретением, дополнительная группа непрерывной очистки СОЖ содержит флотатор 6, снабженный маслосъемным барабаном, магнитный сепаратор 7, последовательно соединенные в произвольном порядке, а также центробежный сепаратор 8, установленного с магнитным сепаратором и флотатором по байпасной схеме.

Кассетный магнитный сепаратор 7 известен из заявки тех же авторов (заявки на изобретения 2000106259, 2000125945, 2001111604) и содержит вертикальные магнитные патроны, закрепленные на траверсе с возможностью вертикального периодического перемещения. Патроны состоят из магнитных дисков, размещенных в гильзе из магнитомягкого материала. Цилиндрические патроны с гладкой поверхностью создают не только хорошее скольжение шламосъемника, но также, по аналогии с маслосъемным барабаном, способны извлекать из СОЖ пленки инородных включений. Магнитный сепаратор обеспечивает тонкость очистки порядка 2-3 мкм и степень очистки 99%. Сепарация и очистка патронов эффективно осуществляется и без предварительного удаления масла, поэтому порядок соединения сепаратора и флотатора - произвольный.

Насос 9 на выходе дополнительной группы очистителей подсоединен к магистрали подвода СОЖ после тонкой очистки ко всем ЦСО. Подвод СОЖ к очистителям дополнительной группы осуществляется посредством насосов 10-14. Также к вышеназванной магистрали подсоединен модуль 15 приготовления и коррекции состава СОЖ.

Основной особенностью дополнительной группы непрерывной очистки СОЖ состоит в том, что производительность дополнительной группы составляет 1-10% от суммарной производительности всех подключенных к ней ЦСО 1-5. При объеме накопительного бака одной ЦСО, к примеру 150 куб.м, дополнительная группа осуществляет один полный цикл обработки СОЖ при непрерывной работе с производительностью 150: 24 часа ≈ 6 л/час, на 2-3 цикла обработки производительность составит 15-20 л/час.

В качестве разделителя трех фаз "масло-жидкость-твердый осадок" может быть применен не флотатор 6, а центробежный сепаратор 8 с регулируемой скоростью вращения ротора. Как известно, центробежный сепаратор является высокоэффективным средством очистки СОЖ от свободного масла и твердых частиц (например, сепараторы фирмы АЛЬФА ЛАВАЛЬ). Однако применение центробежного сепаратора имеет и отрицательное влияние на структуру СОЖ:
1) при увеличении скорости вращения барабана сепаратор может перейти пороговый режим, который приводит к расслоению СОЖ; снижается качество СОЖ и качество обработки деталей;
2) процесс сепарации сопровождается нагревом СОЖ и тем самым создает благоприятные условия для развития микроорганизмов.

Для сохранения высоких показателей по степени и тонкости очистки СОЖ и по антимикробному воздействию целесообразно в качестве резервного очистителя включить центробежный сепаратор 8 с регулируемой скоростью вращения ротора. Схема применения представлена на фиг.2, где 16 - датчик расслоения эмульсии, 17 - устройство сравнения сигнала датчика с эталоном, выход которого соединен с входом тиристорного преобразователя 18 частоты вращения электродвигателя сепаратора.

Антимикробные мероприятия в заявляемом комплексе в части дополнительной группы непрерывной очистки малой производительности сводятся к следующему:
1) удаление пленок (колоний) бактерий магнитным сепаратором и масляным барабаном флотатора;
2) ввод новой СОЖ в ЦСО осуществляется через эжектор 19, работа которого насыщает очищенную и обновленную СОЖ пузырьками воздуха, аэрирует ее и подавляет развитие микроорганизмов. Этот процесс тем более эффективен, что выполняется на последней операции тонкой непрерывной очистки СОЖ.

Эффективное функционирование комплекса в связи с непрерывной работой дополнительной группы очистителей малой производительности заключается в следующем.

Применение только ЦСО обеспечивает высокую степень очистки СОЖ, однако, к концу срока эксплуатации СОЖ ухудшение ее качества связано с возрастанием объема мельчайших твердых частиц до значительного. Существующие ЦСО, как правило, также включают в себя фильтры тонкой очистки СОЖ. Однако задача тонкой фильтрации при заданной производительности ЦСО до настоящего времени решалась исключительно за счет увеличения габаритов устройств фильтрации. Действительно, существующее оборудование ЦСО является большеобъемным и занимает большие площади. Заявляемый комплекс не затрагивает структуру ЦСО, но в то же время он позволяет также отказаться от устройств тонкой фильтрации в составе ЦСО (исключить их; сохранить их только в качестве резерва) и обеспечить, тем не менее, степень очистки СОЖ порядка 2-3 мкм, что существенно увеличивает срок эксплуатации СОЖ.

Подача СОЖ на очистители дополнительной группы непрерывно осуществляется насосами 10-14 из любой емкости в составе отдельной ЦСО. При работе, например, двух ЦСО 150 куб.м•2=300 куб.м дополнительная группа очистителей осуществляет один полный цикл обработки СОЖ, имея производительность 300:24 часа ≈ 12,5 л/час; на 3 цикла тонкой очистки производительность составит не более 40 л/час. Исходя из требований производства по обеспечению степени тонкой очистки СОЖ и расчетной производительности дополнительных очистителей, например, 12-40 л/час, подбирается оборудование дополнительной группы: магнитного сепаратора 7, центробежного сепаратора 8, флотатора 6, насоса 9. Дополнительная группа очистителей производительностью 10-50 л/час за сутки обеспечивают тонкую очистку СОЖ порядка 3-10 мкм всех ЦСО, в то время как на выходе ЦСО степень очистки достигает 10-35 мкм. Комплекс оборудования с производительностью, меньше производительности ЦСО в 7-10 раз, требует затратных вложений в 15-25 раз меньше, чем оборудование полнопоточной обработки СОЖ. Одновременно создается возможность упрощения эксплуатации существующих ЦСО, имея в виду отказ от большегабаритных устройств тонкой очистки в составе ЦСО. Переключение работы центробежного сепаратора 8 или очистителей 6 и 7 определяется структурой шламовых отходов, экономическими расчетами, возможностями утилизации отходов и другими вопросами производства.

С выхода дополнительной группы очищенная СОЖ направляется в магистраль подвода СОЖ ко всем ЦСО.

В системе оборота СОЖ наблюдается естественная убыль СОЖ, связанная с испарением, осадком на деталях станка, истощением СОЖ и пр. Целесообразно модуль 15 приготовления и коррекции состава СОЖ подсоединять через эжектор 19 к выходу дополнительной группы непрерывной очистки СОЖ, так как на этом участке магистрали осуществляется подвод чистой СОЖ на все ЦСО.

Дополнительная группа очистителей малой производительности не уменьшает объемов очистки СОЖ централизованными системами очистки, работа ЦСО и дополнительной группы не синхронизирована, поэтому вход и выход дополнительной группы может быть выполнен в любых двух разнесенных точках ЦСО.

Дополнительная группа очистителей малой производительности способна функционировать непосредственно на потоке СОЖ без промежуточной накопительной емкости. Это увеличивает экономичность предложения, а также упрощает размещение и монтаж оборудования, состоящее из относительно малогабаритных очистителей и соединительных трубопроводов с запорной арматурой. Как следствие, предложенный комплекс приобретает качество гибкости и динамичности структуры, когда состав очистителей в дополнительной группе малой производительности может быть выбран, компактно размещен, пересмотрен, заменен или дополнен, либо быть резервным, будучи объединен только системой трубопроводов.

Изобретение относится к области очистки водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), содержащих механические примеси и инородные включения, и может быть использовано на металлообрабатывающих производствах при наличии централизованных систем очистки. Комплекс содержит по крайней мере одну централизованную систему (ЦСО) СОЖ, имеющую накопительную емкость, комбинацию полнопоточных очистителей СОЖ, модуль приготовления и коррекции состава СОЖ и дополнительную группу очистителей СОЖ, посредством насосов подключенную к ЦСО, включающую флотатор, имеющий маслосъемный барабан, магнитный сепаратор, резервный трехфазный разделитель масло-жидкость-твердый осадок, выполненный в виде центробежного сепаратора, установленного с магнитным сепаратором и флотатором по байпасной схеме, и насос. Выход дополнительной группы очистителей соединен с одной или более ЦСО и оборудование дополнительной группы выполнено с обеспечением производительности очистки СОЖ в пределах 1-10% от суммарной производительности подключенных к ней СОЖ. Комплекс обеспечивает непрерывную очистку СОЖ, что существенно увеличивает срок эксплуатации СОЖ. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Комплекс очистки смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), содержащий по крайней мере одну централизованную систему очистки (ЦСО) СОЖ, имеющую накопительную емкость, комбинацию полнопоточных очистителей СОЖ, модуль приготовления и коррекции состава СОЖ, насосы и трубопроводы с запорной арматурой, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной группой очистителей СОЖ, посредством насосов подключенной к ЦСО, включающей флотатор, имеющий маслосъемный барабан, магнитный сепаратор, резервный трехфазный разделитель масло-жидкость-твердый осадок, выполненный в виде центробежного сепаратора, установленного с магнитным сепаратором и флотатором по байпасной схеме, и насос, при этом выход дополнительной группы очистителей соединен с одной или более ЦСО и оборудование дополнительной группы выполнено с обеспечением производительности очистки СОЖ, составляющей 1-10% от суммарной производительности подключенных к ней ЦСО. 2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная группа очистителей выполнена с возможностью произвольного последовательного соединения очистителей. 3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная группа очистителей выполнена с возможностью соединения ее входа и выхода в любых двух разнесенных точках централизованной системы очистки. 4. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что центробежный сепаратор выполнен с регулируемой скоростью вращения барабана. 5. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что модуль приготовления и коррекции состава СОЖ подсоединен через эжектор к выходу дополнительной группы очистителей.