УСТАНОВКА ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ ВОДОСМЕШИВАЕМЫХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2003 года по МПК C02F9/00 C02F103/16 

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).

Известна многоступенчатая очистка СОЖ. Очистители разных типов соединяют в комплексы для обеспечения требуемого уровня качества очистки СОЖ. Номенклатура серийно выпускаемых очистителей СОЖ приведена в [кн. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник. / Под общ. ред. С.Г.Энтелиса, Э.М.Берлинера. - М.: Машиностроение, 1995. - с.387].

На предприятиях и в цехах с большим объемом производства устанавливают централизованные системы очистки СОЖ, обслуживающие группы станков, автоматические линии, станочный парк производственного участка, цеха и пр. [Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник. / Под общ. ред. С.Г.Энтелиса, Э.М.Берлинера. - М.: Машиностроение, 1995. - с.401].

Применение ЦСО экономически оправдано, так как это позволяет экономить площади, собрать необходимый комплекс очистителей для достижения требуемых степени и тонкости очистки, создает лучшие условия контроля за качеством и расходом СОЖ. При наличии ЦСО срок службы СОЖ составляет 2-8 месяцев.

Наиболее близким изобретению по назначению и достигаемому результату является система очистителей на операциях шлифования, включающая накопительную емкость, магнитный сепаратор, фильтр грубой очистки, бак-отстойник, фильтр тонкой очистки [Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов: Справочник. - М.: Машиностроение, 1984. - с. 158] Система обеспечивает полнопоточную очистку водосмешиваемых СОЖ, степень очистки 97-99%, тонкость очистки 3-10 мкм.

Проблемой известных комплексов очистки СОЖ является тонкодисперсный шлам 1-10 мкм, который трудно извлекается, накапливается в СОЖ и является лучшей средой для развития бактерий. Чем крупнее ЦСО, тем проблема становится нагляднее. Так производительность очистителей в составе ЦСО определяется суточной потребностью расхода СОЖ на станках. С другой стороны, производительность очистки прямо связана с габаритами средств очистки. Как правило, баки, фильтры, насосы для ЦСО имеют большие габариты. Например, емкость бака-отстойника должна превышать минутный расход СОЖ в 10-12 раз [Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник. / Под общ. ред. С.Г.Энтелиса, Э.М.Берлинера. - М.: Машиностроение, 1995. - с.397].

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы повысить степень и тонкость очистки СОЖ, повысить срок службы СОЖ при малых капитальных затратах на единицу расхода СОЖ.

Заявляется установка для глубокой очистки водосмешиваемых СОЖ, содержащая, по крайней мере, одну централизованную систему очистки (ЦСО) СОЖ, имеющую накопительную емкость, систему полнопоточных очистителей СОЖ, модуль приготовления, коррекции состава и антимикробной обработки СОЖ, насосы и трубопроводы с запорной арматурой, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительной группой очистителей СОЖ, включающей флотатор, снабженный маслосъемным барабаном, магнитный сепаратор, трехфазный разделитель "масло-жидкость-твердый осадок", выполненный в виде центробежного сепаратора, установленного с магнитным сепаратором и флотатором по байпасной схеме, при этом дополнительная группа очистителей установлена с возможностью периодического подключения к каждой ЦСО посредством насосов и входного и выходного трубопроводов, подсоединенных в двух любых разнесенных точках полнопоточного оборота СОЖ в ЦСО с обеспечением производительности очистки в пределах 1-10% от производительности полнопоточных очистителей СОЖ в подключенных к ней ЦСО.

Центробежный сепаратор выполнен с регулируемой скоростью вращения барабана.

Изобретение поясняется фигурой 1, на которой представлена функциональная схема очистки СОЖ, и фигурой 2, поясняющей схему управления скоростью вращения барабана центробежного сепаратора.

На фиг. 1 1, 2 и 3 - это централизованные системы полнопоточной очистки СОЖ с производительностью обработки, например, ЦСО1 - 120, ЦСО2 - 250 и ЦСО3 - 50 л/час. На фиг. 1 не показаны входящие в нее элементы но это, как правило, накопительная емкость и система полнопоточных очистителей, включающая магнитный сепаратор, фильтр грубой очистки, бак-отстойник, фильтр тонкой очистки.

Дополнительное оборудование очистки СОЖ включает магнитный сепаратор 4, флотатор 5, 6 и 7 - входной и выходной трубопроводы соответственно, снабженные вентилями (двухпозиционными кранами).

Магнитный сепаратор известен из материалов заявки [Заявки на изобретения 2000106259, 2000125945, 2001111604] и содержит вертикальные магнитные патроны, укрепленные на траверсе с возможностью вертикального перемещения либо патронов, либо шламосъемника. Сепаратор имеет технологичную конструкцию, простую наладку, обеспечивает степень и тонкость очистки 99% и 2-3 мкм, легко переналаживается на заданную производительность очистки.

Флотатор 5 может быть выбран из числа известных. На него возлагаются функции очистки СОЖ от свободного масла и твердых мелкодисперсных частиц. Флотатор содержит бак, маслосъемный барабан, средство транспортирования твердого осадка (средства для сбора и удаления масляных и твердых отходов на фигуре не показаны как общеизвестные).

Флотатор и магнитный сепаратор соединены по байпасной схеме с центробежным сепаратором 8, также осуществляющим трехфазное разделение СОЖ "масло-жидкость-твердый осадок". Флотатор и центробежный сепаратор применены для возможности выбора средства очистки в зависимости от содержания задания очистки. При работе с водосмешиваемыми СОЖ необходимо контролировать пределы скоростного режима сепаратора до порога расслоения эмульсии. При переключении заявляемого комплекта к очередной ЦСО с иным составом СОЖ целесообразно иметь центробежный сепаратор с регулируемой скоростью вращения ротора для сохранения качества СОЖ разных составов. Возможные последствия применения центробежного сепаратора:
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 в качестве резервного очистителя включен центробежный сепаратор 8 с регулируемой скоростью вращения ротора. Схема применения представлена на фиг.2, где 9 - датчик расслоения эмульсии, 10 - устройство сравнения сигнала датчика с эталоном, выход которого соединен с входом тиристорного преобразователя 11 частоты вращения электродвигателя сепаратора.

В системе оборота СОЖ наблюдается естественная убыль СОЖ. Для поддержания требуемого уровня СОЖ в системе применения, включая очистку СОЖ, модуль 12 приготовления, коррекции состава и антимикробной обработки СОЖ подсоединен через эжектор 13 к выходу дополнительной группы непрерывной очистки СОЖ, так как на этом участке магистрали осуществляется подвод чистой СОЖ на ЦСО.

Оборудование в составе магнитного сепаратора, флотатора и центробежного сепаратора укомплектовано из расчета очистки СОЖ с производительностью, составляющей 1-10% производительности полнопоточной очистки в ЦСО.

Производительность рассчитывается исходя из 1 -3 циклов обработки СОЖ в объеме накопительной емкости ЦСО в течение 1 суток непрерывной работы. Для 1-ой ЦСО это 120:24(1-3)=5-15 л/час; для 2-ой ЦСО 250:24(1-3)=12-30 л/час. В высокопроизводительных ЦСО с объемом до 800 куб.м 3 цикла очистки можно осуществить с производительностью до 90 л/час. Очевидно, что очистители для таких задач обладают малыми габаритами, обеспечивают более высокие степень и тонкость очистки.

Работа заявляемого комплекта оборудования заключается в следующем.

Периодически (например, 1 раз в месяц) дополнительная группа очистителей малой производительности подключаются к одной из ЦСО посредством трубопроводов 6 и 7, снабженных вентилями (двухпозиционными кранами) и центробежных насосов 14 и 15, и извлекают из очищенной СОЖ мелкодисперсный шлам 2-3 мкм. После завершения глубокой очистки водосмешиваемых СОЖ дополнительные очистители переключают на работу со следующей 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.

Заявляемый комплект оборудования 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, за сутки степень очистки СОЖ порядка 2-3 мкм, что существенно увеличивает срок эксплуатации СОЖ.

Переключение работы центробежного сепаратора 8 или очистителей 4 и 5 определяется структурой шламовых отходов, экономическими расчетами, возможностями утилизации отходов и другими вопросами производства. С выхода дополнительной группы очищенная СОЖ возвращается в ЦСО.

Заявляемое изобретение не требует крупных капитальных затрат, накопительный объем для обработки создается не дополнительными емкостями, а находится в трубопроводах. Комплект включает малогабаритные очистители, не занимает больших площадей, он может быть компактно размещен, а также может быть выполнен мобильным. Комплект решает задачу, трудно выполнимую в системах полнопоточной очистки СОЖ. Увеличение тонкости очистки в системах полного оборота СОЖ настолько затруднено как в конструктивном, так и в экономическом плане, что на большие затраты идут только при крайней необходимости. Комплект оборудования с производительностью, меньше производительности ЦСО в 7-10 раз, требует затратных вложений в 15-25 раз меньше, чем оборудование полнопоточной обработки СОЖ.

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 комплект 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 СОЖ, содержащих механические примеси и инородные включения, и может быть использовано на металлообрабатывающих и металлургических производствах при наличии централизованных систем очистки. Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы повысить степень и тонкость очистки СОЖ, повысить срок службы СОЖ при малых капитальных затратах на единицу расхода СОЖ. Установка содержит полнопоточные очистители СОЖ от твердых частиц, свободного масла и инородных включений, в том числе одну и более централизованную систему очистки (ЦСО). Дополнительно установка содержит соединенные в произвольной последовательности флотатор с маслосъемным барабаном, магнитный сепаратор, резервный трехфазный разделитель "масло-жидкость-твердый осадок" в виде центробежного сепаратора с регулируемой скоростью вращения барабана, установленного с магнитным сепаратором и флотатором по байпасной схеме. Дополнительные очистители установлены с обеспечение производительности очистки в пределах 1-10% от производительности полнопоточных очистителей СОЖ в ЦСО и с возможностью периодического подключения к каждой ЦСО посредством насосов и входного и выходного трубопроводов, подсоединенных в двух любых разнесенных точках полнопоточного оборота СОЖ в ЦСО. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Установка для глубокой очистки водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), содержащая, по крайней мере, одну централизованную систему очистки (ЦСО) СОЖ, имеющую накопительную емкость, систему полнопоточных очистителей СОЖ, модуль приготовления, коррекции состава и антимикробной обработки СОЖ, насосы и трубопроводы с запорной арматурой, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительной группой очистителей СОЖ, включающей флотатор, снабженный маслосъемным барабаном, магнитный сепаратор, резервный трехфазный разделитель "масло-жидкость-твердый осадок", выполненный в виде центробежного сепаратора, установленного с магнитным сепаратором и флотатором по байпасной схеме, при этом дополнительная группа очистителей установлена с возможностью периодического подключения к каждой ЦСО посредством насосов и входного и выходного трубопроводов, подсоединенных в двух любых разнесенных точках полнопоточного оборота СОЖ в ЦСО, с обеспечением производительности очистки в пределах 1-10% от производительности полнопоточных очистителей СОЖ в подключенных к ней ЦСО. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что центробежный сепаратор выполнен с регулируемой скоростью вращения барабана.