Устройство для фильтрации смазочных охлаждающих жидкостей

Изобретение относится к области фильтрации жидких сред, конкретно к очистке смазочных охлаждающих жидкостей в процессе металлообработки, например, для волочильных машин грубого и тонкого волочения в кабельном производстве при изготовлении медных или алюминиевых жил. Устройство размещается в корпусе-ванне и включает в себя бобину с фильтровальным полотном, горизонтальный полый вал с отверстиями, расположенный в верхней части корпуса-ванны, два круглых диска, коаксиально расположенные на полом валу на расстоянии друг от друга с возможностью независимого свободного вращения. Ниже полого вала расположен ячеистый ремень, движущийся по замкнутому контуру на нескольких направляющих валах и охватывающий снизу круглые диски. Объем, ограниченный с боков фланцами круглых дисков, а снизу дугообразным участком ячеистого приводного ремня, образует зону очистки, в которой накапливается загрязненная СОЖ. Там же размещается датчик уровня. Использованное фильтровальное полотно собирается в емкости для использованного фильтра. Два верхних направляющих вала для ячеистого приводного ремня располагаются по обе стороны от полого вала. Один из них - ведущий - соединен с приводом, а второй - ведомый - опирается на подпружиненные опоры с возможностью регулирования степени прижатия полотна к ремню. Датчик уровня снабжен элементом защиты от ложного срабатывания при случайном резком изменении уровня поверхности СОЖ в зоне очистки. Круглые диски расположены на полом валу с возможностью свободного вращения независимо друг от друга. Технический результат: снижение массогабаритов устройства, повышение надежности работы и снижение затрат на изготовление. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области фильтрации жидких сред, конкретно к очистке смазочных охлаждающих жидкостей (далее по тексту - СОЖ) в процессе металлообработки, например, для волочильных машин грубого и тонкого волочения в кабельном производстве при изготовлении медных или алюминиевых жил.

Уровень техники

Известен патент РФ на изобретение №2124383.

Изобретение предназначено для очистки технологических жидкостей от шлама путем фильтрования. Фильтр содержит приводной перфорированный барабан с укрепленной на нем фильтровальной сеткой, ось которого выполнена в виде полого вала с пазами, снабженного насосом для отвода фильтрата и установленного в емкости с возможностью вращения барабана ниже уровня очищаемой технологической жидкости, а ниже барабана в емкости размещены патрубки трубопровода, соединенного с эжектором, внутри полого вала в верхней части барабана укреплены трубопровод подачи воздуха и в нижней части барабана - трубопровод технологической жидкости, подсоединенный к ответвителю системы подачи чистой технологической жидкости, выходные патрубки которого расположены в зоне, образованной двумя лопастными заслонками, укрепленными на полом валу вдоль линии расположения патрубков. В нижней части емкости имеется поддон, в котором установлены проволока и щетка.

Недостатком является низкое качество очистки.

Известен патент РФ на изобретение №2003101700.

Заявленное устройство для разделения жидкости от твердого вещества из смеси содержит фильтровальное полотно, пропускающее сквозь себя жидкость и удерживающее твердое вещество, и транспортерную ленту, предназначенную для поддержания фильтровального полотна со смесью на нем. Транспортерная лента по выбору снабжена одним или более отверстиями, расположенными вблизи одного из боковых краев или смещенными от ее середины. Устройство также содержит несущую конструкцию для поддержания подвижной транспортерной ленты и вакуум-камеру, расположенную под несущей конструкцией и/или с боковой стороны транспортерной ленты и соединенную с выполненными по выбору отверстиями в транспортерной ленте для отбора жидкости из смеси.

Причем транспортерная лента имеет рифельный профиль, между рифлями которого проходят каналы к боковым краям транспортерной ленты, она может быть изготовлена из пластика и снабжена фигурной утолщенной частью, или изготовлена из резины и снабжена фигурной утолщенной частью.

Вакуум-камера расположена под и/или рядом с отверстиями только с одной боковой стороны, а отверстия снабжены патрубками для отвода летучих компонентов из смеси.

Недостатком является сложность конструкции.

Наиболее близким аналогом, взятым авторами за прототип, является фильтровальное устройство по патенту США №4681679.

Фильтровальное устройство размещено в корпусе-ванне и представляет собой следующее. На полом валу, по которому в устройство подают предназначенную для очистки жидкость, по краям насажены диски, которые соединены между собой, но могут свободно вращаться на валу. На участке между этими двумя дисками полый вал имеет выемку, образуемую удалением части стенки, благодаря чему поступающая неочищенная жидкость может стекать через край выемки в зону очистки, расположенную ниже. Эта зона занимает часть ванны и ограничена с боков фланцами дисков, а снизу - ячеистым приводным ремнем, который охватывает диски снизу по длине в 120 радиальных градусов. Ячеистый приводной ремень движется благодаря вращению четырех валов: двух верхних (расположенных на одном уровне чуть ниже центральной плоскости устройства) и двух нижних (расположенных чуть ниже самой нижней точки дисков). Хотя бы один вал имеет соединение с приводным механизмом. Фильтровальное полотно располагается на ячеистом приводном ремне и за счет его движения перемещается от подающей бобины по части окружности в 120 градусов в накопительную емкость для использованного фильтра. Прошедшая сквозь фильтр жидкость стекает в нижнюю часть ванны, откуда ее можно откачивать для дальнейшего использования.

Движение ячеистого приводного ремня, а следовательно, и фильтровального полотна, непрерывное. Скорость движения задается приводным механизмом в зависимости от степени загрязненности очищаемой жидкости.

Уровень жидкости в зоне очистки отслеживается поплавковым реле.

Первым недостатком устройства являются заведомо большие габариты приводного механизма, обеспечивающего медленное непрерывное движение ячеистого приводного ремня и включающего в себя либо многополюсный асинхронный двигатель (для обеспечения очень медленного вращения направляющих валов), либо обычный двигатель плюс полупроводниковый преобразователь или редуктор.

Второй недостаток - конструкция поплавкового реле без механической защиты, в результате чего на реле в процессе очистки оседает шлам, постепенно поплавок погружается в жидкость и неправильно показывает уровень жидкости в зоне очистки.

Третий недостаток - жесткое соединение дисков между собой металлическими пластинами-скребками при свободной посадке дисков на валу, что может вызвать застопоривание очистки при случайном перекосе фильтровального полотна, прижатого обоими дисками по краям.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения - снижение массогабаритов устройства, повышение надежности работы и снижение затрат на изготовление устройства.

Настоящее изобретение позволяет устранить приведенные выше недостатки прототипа и:

- обеспечивает простое по конструкции и негабаритное устройство для обеспечения движения фильтровального полотна и позволяет обходиться без дорогостоящих комплектующих элементов для привода медленного вращения;

- позволяет исключить перелив очищаемой жидкости через край ванны;

- предохраняет застопоривание очистки при случайном перекосе фильтровального полотна.

Предлагаемое устройство для фильтрации смазочных охлаждающих жидкостей размещается в корпусе-ванне и включает в себя бобину с фильтровальным полотном, закрепленную на корпусе-ванне, горизонтальный полый вал с отверстиями по всей длине, расположенный в верхней части корпуса-ванны, два круглых диска с периферийными фланцами, коаксиально расположенные на полом валу на расстоянии друг от друга с возможностью независимого свободного вращения. Ниже полого вала расположен ячеистый приводной ремень, движущийся по замкнутому контуру на нескольких вращающихся в двух горизонтальных плоскостях верхних и нижних направляющих валах. Этот ремень охватывает снизу круглые диски. Объем, ограниченный с боков фланцами круглых дисков, а снизу - дугообразным участком ячеистого приводного ремня, образует зону очистки, в которой накапливается загрязненная СОЖ. Там же размещается датчик уровня. Фильтровальное полотно от бобины размещается под дисками на ячеистом приводном ремне и направляется в емкость для использованного фильтра, которая закреплена снаружи корпуса-ванны. Два верхних направляющих вала для ячеистого приводного ремня расположены по обе стороны от полого вала. Один из них - ведущий - соединен с приводом, а второй - ведомый - опирается на подпружиненные опоры с возможностью регулирования высоты. Датчик уровня снабжен элементом защиты от ложного срабатывания при случайном резком изменении уровня поверхности СОЖ в зоне очистки. Элемент защиты также предохраняет датчик уровня от осаждения на нем шлама, содержащегося в загрязненной СОЖ. Система подачи загрязненной и система отвода очищенной СОЖ находятся вне корпуса-ванны и соединяются с ней через трубы и регулировочные краны.

Элемент защиты датчика уровня может быть выполнен в виде вертикальной полой трубки, размещенной по всей высоте зоны очистки, верхний торец которой расположен на уровне края корпуса-ванны или немного выше, а нижний не доходит до дна зоны очистки.

Подпружиненная опора может быть выполнена в виде вертикального стержня с резьбой в верхней части, на который надета пружина. Сверху на стержень с пружиной надета под прямым углом серьга, служащая опорой вращения ведомого вала. На резьбу навинчена гайка, обеспечивающая прижим серьги к пружине и соответственно прижим ведомого вала к ячеистому приводному ремню.

Датчик уровня может быть выполнен в виде емкостного датчика, обкладки конденсатора которого представляют собой стержни разной длины, размещенные в полой трубе. Нижний конец одного стержня находится на одном уровне с нижним концом полой трубы, нижний конец второго стержня - на заданном уровне предельно допустимого нижнего уровня СОЖ в зоне очистки, нижний конец третьего - на заданном уровне предельно допустимого верхнего уровня СОЖ в зоне очистки.

Или же датчик уровня может содержать два стержня: нижний конец первого стержня находится на одном уровне с нижним концом полой трубы, а нижний конец второго - на заданном уровне предельно допустимого верхнего уровня СОЖ в зоне очистки.

Таким образом, устройство для фильтрации обеспечивает очистку от шлама с целью повторного использования смазочно-охлаждающей жидкости, которая применялась в процессе металлообработки и была загрязнена. Дискретная подача фильтровального полотна в заданном режиме позволяет использовать в качестве привода для подачи фильтровального полотна простого по конструкции и малого по массогабаритам устройства, например шаговый двигатель. Подпружиненные опоры с возможностью регулирования степени прижатия обеспечивают оптимальное прижатие фильтровального полотна к ячеистому приводному ремню. Диски, вращающиеся под воздействием силы трения на полом валу и не связанные между собой, позволяют исключить застопоривание подачи полотна при возможном перекосе. Датчик уровня, снабженный элементом защиты, надежно фиксирует уровень жидкости в зоне очистки и исключает перелив очищаемой жидкости через край ванны. Первый и второй регулировочные краны обеспечивают баланс по объему поступающей для очистки и откачиваемой жидкости.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - чертеж, иллюстрирующий способ и устройство для фильтрации СОЖ.

Фиг.2 - чертеж, иллюстрирующий пример конкретного исполнения подпружиненной опоры ведомого направляющего вала.

Фиг.3 - чертеж, иллюстрирующий пример конструктивного исполнения устройства для фильтрации СОЖ.

Осуществление изобретения

Описание в статике

Способ фильтрации СОЖ заключается в том, что загрязненную жидкость 1 пропускают через фильтровальное полотно 2, размещенное на ячеистом приводном ремне 3, который дискретно движется по заданной программе (фиг.1). Один дискретный шаг перемещения фильтровального полотна не превышает протяженности участка траектории движения 4 в зоне очистки 5.

Устройство для фильтрации СОЖ размещено в корпусе-ванне 6. Сбоку над ней расположена бобина 7 с фильтровальным полотном 2. В верхней части корпуса-ванны 6 горизонтально расположен полый вал 8 с отверстиями 9 по всей длине. На этом полом валу, на расстоянии друг от друга коаксиально посажены два круглых диска 10 с периферийными фланцами. Транспортером фильтровального полотна 2 является ячеистый приводной ремень 3, замкнутый вокруг направляющих валов: верхнего ведущего вала 11 и верхнего ведомого вала 12, расположенных на уровне полого вала 8, и нижнего ведомого вала 13, расположенного ниже круглых дисков 10. Все направляющие валы и полый вал расположены параллельно. Верхний ведущий вал 11 соединен с приводом 14. Верхний ведомый вал 12 имеет подпружиненную опору 15, которая обеспечивает прижим фильтровального полотна 2 к ячеистому приводному ремню 3. Зона очистки 5 ограничена снизу дугообразным участком 4 фильтровального полотна 2, размещенного на ячеистом приводном ремне 3, а с боков - фланцами круглых дисков 10. В этой зоне находится предназначенная для очистки загрязненная жидкость 1, а также датчик уровня 16 с элементом защиты 17, который выполнен в виде вертикальной полой трубки, верхний торец которой расположен на уровне края корпуса-ванны 6, а нижний не доходит до дна зоны очистки 5 (иными словами - до фильтровального полотна). Датчик уровня 16 может быть выполнен в виде трехэлектродного емкостного датчика, который имеет три штыревых контакта. Длина первого штыревого контакта соответствует верхнему допустимому уровню загрязненной жидкости 1, находящейся в зоне очистки 5. Длина второго штыревого контакта соответствует нижнему допустимому уровню загрязненной жидкости 1, находящейся в зоне очистки 5. Длина третьего штыревого контакта равна расстоянию от датчика до дна зоны очистки 5 (не считая зазора для свободного движения транспортера).

Очищенная жидкость 18 находится в корпусе-ванне ниже транспортера. С внешней стороны корпуса-ванны 6 расположены: система подачи загрязненной СОЖ 19, которая соединена с полым валом 8 через первый трубопровод 20 и имеет первый регулировочный кран 21, и система отвода очищенной СОЖ 22 через второй трубопровод 23, имеет второй регулировочный кран 24. Фильтровальное полотно 2, разматываемое с бобины 7, располагается на ячеистом приводном ремне 3 под прижимом круглых дисков 10. Использованная часть фильтровального полотна размещается в емкости для использованного фильтра 25, закрепленной на корпусе-ванне 6.

Подпружиненная опора 15 (фиг.2) выполнена в виде вертикального стержня 26 с резьбой в верхней части, на который надета пружина 27. Сверху на стержень с пружиной надета под прямым углом серьга 28, служащая опорой вращения ведомого вала 12. На резьбу навинчена гайка 29, обеспечивающая прижим серьги 28 к пружине 27 и соответственно прижим ведомого вала 12 к ячеистому приводному ремню 3.

Описание в динамике

Работа устройства для фильтрации СОЖ поясняется ссылками на иллюстрации, представленные на фиг.1-3.

Фильтровальное полотно 2 разматывается с бобины 7, пропускается под круглыми дисками 10 по ячеистому приводному ремню 3, являющемуся транспортером фильтра. Движение транспортера обеспечивается вращением ведущего направляющего вала 11 от привода 14 по заданной программе. Программа задается блоком управления 30, расположенным с внешней стороны корпуса-ванны 6. В качестве параметра, используемого для управления перемещением фильтровального полотна, может служить заданный уровень жидкости в зоне очистки 5 или скорость изменения этого уровня. Прижим фильтровального полотна 2 к дискам 10 обеспечивается работой пружины 27 в подпружиненной опоре 15 верхнего ведомого вала 12. В процессе движения фильтровальное полотно 2 спускается в специальный ящик - емкость для использованного фильтра 25, закрепленную с внешней стороны корпуса-ванны 6.

Использованная в процессе металлообработки смазочно-охлаждающая жидкость поступает в систему подачи загрязненной СОЖ 19 и через первый трубопровод 20 - в полый вал 8. Через отверстия 9 в полом валу 8 жидкость стекает в зону очистки 5 корпуса-ванны 6, процеживается сквозь поры фильтровального полотна 2 и стекает в нижнюю часть корпуса-ванны 6. Ячеистый приводной ремень 3 имеет достаточно крупные отверстия-ячейки и не препятствует пропуску очищенной жидкости. Очищенная жидкость 18 через систему отвода очищенной СОЖ 22 через второй трубопровод 23 отводится для повторного использования в процессе металлообработки. Для сохранения баланса поступающей и отводимой жидкости служат первый и второй регулировочные краны 21, 24.

Как только уровень жидкости в зоне очистки 5 превысит верхний допустимый уровень, датчик уровня 16 выработает сигнал, который через контроллер обработки сигналов поступит на блок управления 30, который выдаст команду на внеплановую протяжку полотна на один шаг и выработает сигнал "перелива". Первый регулировочный кран 21 позволит снизить скорость подачи загрязненной жидкости в зону очистки 5.

Режим движения транспортера может меняться оператором или автоматически. От заданной скорости движения фильтровального полотна зависит его расход. Поэтому целесообразно использовать предварительные экспериментальные пуски устройства для разной степени загрязненности СОЖ.

Аналогично работает датчик уровня для случая снижения уровня жидкости в зоне очистки ниже нижнего допустимого уровня. В этом случае датчик уровня вырабатывает сигнал, подающийся на контроллер обработки сигналов, а с него на блок управления, который выдаст сигнал "низкого уровня жидкости", а регулировочный кран 21 позволит увеличить скорость подачи загрязненной жидкости в зону очистки.

В устройстве предусмотрена возможность установки теплообменника 31 на внешней стороне корпуса-ванны 6, соединенного с системой отвода очищенной СОЖ 22, так как обрабатываемая жидкость имеет высокую температуру после процесса металлообработки и не успевает остыть за время очистки. Чтобы очищенную СОЖ можно было сразу использовать повторно, следует ее охладить, для чего и предназначен теплообменник 31, снабженный термобарометром 32 (для аварийной защиты).

В устройстве для очистки СОЖ предусмотрен кожух 33 для закрывания всех движущихся и вращающихся частей с целью безопасности и чистоты производства.

Реализация изобретения

В качестве основных комплектующих элементов установки для очистки СОЖ могут быть использованы следующие:

Поз.14 - мотор-редуктор цилиндро-червячный, тип МЦЧ-31,5-100-13-53-3, Научно-технический центр г.Санкт-Петербург.

Поз.16 - трехэлектродный емкостной датчик типа PS-31, с контроллером типа 61F-GP-N8, фирма OMRON (Япония).

Поз.19 - центробежный электронасос HF-6C, производительность 200-800 л/мин при напоре 11-7 м, мощность 1,1 кВт, 380 В, фирма PEDROLLO (Италия).

Поз.22 - центробежный электронасос HF-6A, производительность 200-1000 л/мин при напоре 18-10 м, мощность 2,2 кВт, 380 В, фирма PEDROLLO (Италия).

Поз.31 - пластинчатый разборный теплообменник, модель Z3/10-49, мощность 500000 ккал/час, 49 пластин, фирма ZILMET (Италия).

1. Устройство для фильтрации смазочных охлаждающих жидкостей (СОЖ), размещенное в корпусе-ванне и включающее в себя бобину с фильтровальным полотном, закрепленную над корпусом-ванной, горизонтальный полый вал с отверстиями по всей длине, расположенный в верхней части корпуса-ванны, два круглых диска с периферийными фланцами, коаксиально расположенные на полом валу на расстоянии друг от друга, ячеистый приводной ремень, охватывающий снизу круглые диски и движущийся по замкнутому контуру ниже полого вала на направляющих валах, один из которых является ведущим и соединен с приводом, остальные - ведомыми, причем объем, ограниченный с боков фланцами дисков, а снизу дугообразным участком ячеистого приводного ремня, образует зону очистки, в которой размещается датчик уровня, а фильтровальное полотно, сматываемое с бобины, располагается на ячеистом приводном ремне и прижимается круглыми дисками, причем его использованная часть направляется в емкость для использованного фильтра, закрепленную на корпусе-ванне, кроме того, устройство включает систему подачи загрязненной СОЖ и систему отвода очищенной СОЖ, отличающееся тем, что один из ведомых валов опирается на подпружиненные опоры с возможностью регулирования степени прижатия фильтровального полотна к приводному ремню, датчик уровня снабжен элементом защиты от ложного срабатывания, а круглые диски расположены на полом валу с возможностью свободного вращения независимо друг от друга.

2. Устройство для фильтрации смазочных охлаждающих жидкостей по п.1, отличающееся тем, что элемент защиты датчика уровня выполнен в виде вертикальной полой трубки, размещенной по всей высоте зоны очистки, причем верхний торец трубки расположен не ниже верхнего края корпуса-ванны, а между нижним торцом трубки и поверхностью фильтровального полотна имеется зазор.

3. Устройство для фильтрации смазочных охлаждающих жидкостей по п.1, отличающееся тем, что каждая подпружиненная опора выполнена в виде вертикального стержня с резьбой в верхней части, на который надета пружина, при этом сверху на стержень с пружиной надета под прямым углом серьга, служащая опорой вращения ведомого вала, а на резьбу навинчена гайка, обеспечивающая прижим серьги к пружине и соответственно - ведомого вала к ячеистому приводному ремню.

4. Устройство для фильтрации смазочных охлаждающих жидкостей по п.1, отличающееся тем, что система подачи загрязненной и система отвода очищенной СОЖ содержат соответственно первый и второй регулировочные краны.

5. Устройство для фильтрации смазочных охлаждающих жидкостей по п.1, отличающееся тем, что содержит теплообменник, расположенный с внешней стороны корпуса-ванны и соединенный с системой отвода очищенной СОЖ.