PL B1. INSTYTUT TECHNOLOGII EKSPLOATACJI- PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY, Radom, PL BUP 26/09

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. C10M 175/00 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Urządzenie do uzdatniania emulsyjnych cieczy obróbkowych (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT TECHNOLOGII EKSPLOATACJI- PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY, Radom, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 26/09 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 05/12 (72) Twórca(y) wynalazku: ANDRZEJ WINIARSKI, Radom, PL JOANNA KARAŚ, Wsola, PL ELŻBIETA ROGOŚ, Radom, PL ANDRZEJ STĘPIEŃ, Radom, PL ANDRZEJ URBAŃSKI, Radom, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Bożydar Piotrowski PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do uzdatniania emulsyjnych cieczy obróbkowych. W technologiach ubytkowej obróbki powierzchniowej elementów z metali i ich stopów, powszechnie stosowane są emulgujące płyny obróbkowe. W trakcie eksploatacji tego typu cieczy obróbkowych następują zmiany właściwości funkcjonalnych, istotnych dla przebiegu procesu obróbki, a także oddziaływujących w sposób niekorzystny na operatorów obrabiarek, między innymi przez wzrost zanieczyszczenia oraz skażenie mikrobiologiczne. Wyniki prowadzonych badań wskazują, że podczas eksploatacji następuje wzrost zanieczyszczenia cieczy obróbkowych cząstkami stałymi, pochodzącymi z procesów skrawania, czy produktami degradacji bazy olejowej i dodatków. Przykładem zanieczyszczeń ciekłych jest olej przeciekowy pochodzący z innych układów roboczych obrabiarki, czy procesów technologicznych. Olej przeciekowy może tworzyć na powierzchni cienką warstwę lub występować w postaci rozpuszczonej. Zanieczyszczenia cieczy obróbkowej powodują pogorszenie warunków obróbki oraz przyspieszenie procesu jej degradacji. Procesowi skażenia mikrobiologicznego sprzyja skład chemiczny emulsyjnych cieczy obróbkowych, bardziej złożony od cieczy syntetycznych. Nie bez znaczenia jest wartość wskaźnika ph roztworów roboczych. Warunkami korzystnymi dla rozwoju bakterii i grzybów jest środowisko o ph 6-9 i temperaturze C. Proces pogarszania się jakości cieczy obróbkowych postępuje w miarę upływu czasu pracy maszyny. Przeciwdziałają mu prowadzone zabiegi pielęgnacyjne, pozwalające na znaczne wydłużenie czasu eksploatacji cieczy chłodząco-smarujących i zmniejszenie zagrożenia dla pracowników, obsługujących obrabiarki. Do uzdatniania cieczy chłodząco-smarujących w trakcie eksploatacji stosowane są urządzenia wykorzystujące takie technologie jak filtracja przegrodowa za pomocą filtrów siatkowych, włókninowych i innych, usuwanie zanieczyszczeń stałych i ciekłych w procesie wirowania oraz sedymentacja. Do usuwania zanieczyszczeń stosowane są separatory, filtry siatkowe i włókninowe, filtry magnetyczne oraz wirówki. Olej przeciekowy jest eliminowany z cieczy obróbkowej głównie poprzez zbieranie z powierzchni za pomocą tarczy, taśmy lub pasa, wykonanych z materiałów pochłaniających olej. W miarę, jak częściowo zanurzona tarcza, taśma lub pas powoli się obracają, wchłonięty olej jest usuwany z powierzchni cieczy chłodząco-smarującej i transportowany do specjalnego zbiornika. W przypadku wystąpienia skażenia mikrobiologicznego cieczy chłodząco-smarujących stosowane są substancje biobójcze. Wykorzystanie biocydów jest niekorzystne dla zdrowia pracowników i regulowane szczegółowymi przepisami prawnymi. Znane są urządzenia do uzdatniania emulsyjnych cieczy obróbkowych, wykorzystujące głównie różnego rodzaju filtry przegrodowe lub wirówki, z pomocą których usuwane są zanieczyszczenia stałe. Rozwiązania konstrukcyjne niektórych wirówek umożliwiają także usuwanie oleju przeciekowego Celem wynalazku jest oczyszczanie i uzdatnianie stosowanych w obrabiarkach emulgujących płynów obróbkowych. Zadaniem technicznym postawionym do rozwiązania była konstrukcja urządzenia do uzdatniania emulsyjnych cieczy obróbkowych. Urządzenie do uzdatniania emulsyjnych cieczy obróbkowych, zawierające pompy, zbiorniki, wirówki, zawory, rurowe przewody, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma zbiorniki odolejaczy umieszczone na rurowym przewodzie, łączącym procesową pompę i pierwszą wirówkę, do usuwania zanieczyszczeń stałych, połączoną na wypływie rurowym przewodem z obiegową pompą i neutralizatorem. Na wypływie neutralizatora znajduje się operacyjny zbiornik oraz dokładny filtr i cyrkulacyjna pompa, umieszczona na rurowym przewodzie. Pierwsza wirówka zanieczyszczeń stałych jest połączona od dołu rurowym przewodem z drugą wirówką szlamów, a odpływy pierwszej wirówki i drugiej wirówki są połączone rurowymi przewodami ze zlewowym zbiornikiem. Zasadniczy odolejacz i procesowy odolejacz urządzenia zawierają wewnątrz rozdzielcze przegrody, a na zewnątrz rurowe przewody wypływu i w górnej części spustowe zawory. W dolnej części odolejacze połączone są z tłocznym przewodem, poprzez regulacyjne zawory przepływu, przy czym procesowy odolejacz jest połączony bezpośrednio, a zasadniczy odolejacz jest połączony przez trójdrożny rozdzielający zawór. Pierwsza wirówka zanieczyszczeń stałych ma w dolnej części obudowy przelewowy rurowy przewód i w środkowej części ma przelewowy rurowy przewód, przy czym rurowym przewodem połączona jest z drugą wirówką szlamów, poprzez kolektor dopływu na wlocie, a rurowym przewodem jest połączona ze zlewowym zbiornikiem, z zabudowanym w dnie pływakowym zaworem. Wylot drugiej

3 PL B1 3 wirówki szlamów połączony jest rurowym przewodem ze zlewowym zbiornikiem, którego wylot jest połączony ze ssącym rurowym przewodem procesowej pompy. Inny wylot pierwszej wirówki zanieczyszczeń stałych jest połączony rurowym przewodem, zaopatrzonym w odpowietrzający zawór, z obiegową pompą, poprzez odstojnik i przepływowy rozdzielacz. Odkażacz urządzenia zawiera wewnątrz zabierakowy walec i UV lampy, na zewnątrz zaś znajdują się zasilacze UV lamp, obiegowa pompa na wlocie i rurowy przewód, połączony na wylocie z operacyjnym zbiornikiem. Operacyjny zbiornik zawiera w górnej części wlotowe króćce, w dolnej części króciec wylotowy i z boku poziomowskaz, natomiast wewnątrz operacyjny zbiornik ma pływakowy czujnik poziomu i jego wylot jest połączony rurowym przewodem z cyrkulacyjną pompą. Cyrkulacyjna pompa jest połączona z czujnikiem przepływu, umieszczonym na tłocznym rurowym przewodzie, a za nim dołączony jest rurowy przewód z regulacyjnym zaworem przepływu, połączony z króćcem wlotowym operacyjnego zbiornika. Tłoczny rurowy przewód ma elektromagnetyczny trójdrożny rozdzielający zawór, a na wylocie regulacyjny zawór przepływu, połączony z przyłączem dokładnego filtra. Drugi wylot zaworu jest połączony z rurowym przewodem wypływu, natomiast wylot dokładnego filtra połączony jest rurowym przewodem z operacyjnym zbiornikiem. Urządzenie pozwala na znaczne wydłużenie czasu eksploatacji emulsyjnych cieczy obróbkowych, zmniejszenie ilości odpadu niebezpiecznego, jakim są zużyte ciecze, przyczynia się do utrzymania wysokiej jakości obrabianych detali oraz do poprawy warunków bezpieczeństwa i higieny pracy. Wyposażenie urządzenia w odpowiednie końcówki węży zapewnia łatwe i uniwersalne podłączenie do różnych typów zbiorników obrabiarek. Bocznikowy system pracy umożliwia przeprowadzenie uzdatniania bez przerywania pracy obrabiarki. Stosowanie urządzenia pozwala na utrzymanie cieczy obróbkowej w czystości oraz zahamowanie rozwoju mikroorganizmów. Eliminuje powstawanie uciążliwego zapachu, bez konieczności stosowania biobójczych preparatów chemicznych. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ideowy urządzenia do uzdatniania emulsyjnych cieczy obróbkowych. Proces uzdatniania emulsyjnych cieczy chłodząco-smarujących przy zastosowaniu urządzenia do uzdatniania emulsyjnych cieczy obróbkowych realizowany jest w trzech etapach, takich jak: 1. odolejanie, w którym wykorzystano metodę koagulacji oleju na specjalnej przegrodzie, proces ten przebiega w specjalnie ukształtowanym odolejaczu 11, 2. usuwanie zanieczyszczeń stałych w polu sił odśrodkowych, odbywa się dwustopniowo, w pierwszej wirówce 2 i w drugiej wirówce 3, proces jest realizowany w trakcie cyrkulacji między zbiornikiem obrabiarki a urządzeniem do uzdatniania cieczy emulsyjnych, 3. usuwanie zanieczyszczeń stałych w procesie filtracji przegrodowej oraz dezynfekcja, realizowane są za pomocą dokładnego filtra 7 oraz modułu 4 dezynfekcji. Urządzenie do uzdatniania emulsyjnych cieczy obróbkowych, w przykładowym wykonaniu według wynalazku, ma zbiorniki odolejaczy 11 i 15, umieszczone na rurowym przewodzie 26, łączącym procesową pompę 1 z pierwszą wirówką 2, przeznaczoną do usuwania stałych zanieczyszczeń. Pierwsza wirówka 2 jest połączona na wypływie rurowym przewodem 31 z obiegową pompą 6 i neutralizatorem 4. Na wypływie neutralizatora 4 znajduje się operacyjny zbiornik 9 oraz dokładny filtr 7 i cyrkulacyjna pompa 5, umieszczona na rurowym przewodzie 32. Pierwsza wirówka 2 zanieczyszczeń stałych jest połączona od dołu rurowym przewodem 33 z drugą wirówką 3 szlamów, a odpływy pierwszej wirówki 2 i drugiej wirówki 3 są połączone rurowymi przewodami 34 i 35 ze zlewowym zbiornikiem 8. Zasadniczy odolejacz 11 i procesowy odolejacz 15 zawierają wewnątrz rozdzielcze przegrody 22 i 23, a na zewnątrz rurowe przewody 30 i 29 wypływu i w górnej części spustowe zawory Z s1 i Z s2. W dolnej części odolejacze 11 i 15 połączone są z tłocznym przewodem 26, poprzez regulacyjne zawory Z p1 i Z p2 przepływu, przy czym procesowy odolejacz 15 jest połączony bezpośrednio, a zasadniczy odolejacz 11 jest połączony poprzez trójdrożny rozdzielający zawór Z r1. Odolejanie cieczy chłodząco-smarującej odbywa się w pierwszej części urządzenia. Ciecz chłodząco-smarująca zasysana jest perystaltyczną pompą 1 i kierowana poprzez odszlamiacz 10 oraz trójdrożny rozdzielający zawór Z r1 do odolejacza 11. Do kontroli ciśnienia służy manometr M 1. Za pomocą zaworu Z p1 ustawiana jest wielkość przepływu cieczy przez odolejacz 11 na około 2 dm 3 min. Następnie, odkręcając zawór Z s1 wydzielonego oleju, napełniamy szkło wziernikowe cieczą i zamykamy zawór Z s1. W odolejaczu 11 z przepływającej cieczy chłodząco-smarującej wydzielany jest olej przeciekowy i powoli wypełnia szkło wziernikowe. Z chwilą, gdy olej napełni szkło wziernikowe, za

4 4 PL B1 pomocą zaworu Z s1 następuje odpuszczenie wydzielonego oleju. Odolejona ciecz spływa do zbiornika obrabiarki. Operacja odolejania trwa do momentu całkowitego zaniku oleju na powierzchni cieczy chłodząco-smarującej. W skład zespołu wydzielania zanieczyszczeń stałych i szlamów wchodzi pierwsza wirówka 2, do usuwania zanieczyszczeń stałych, druga wirówka 3, do usuwania szlamów oraz przepływowy rozdzielacz 13. Pierwsza wirówka 2, do usuwania zanieczyszczeń stałych, ma w dolnej części obudowy przelewowy rurowy przewód 33 i w środkowej części ma przelewowy rurowy przewód 34. Pierwsza wirówka 2 rurowym przewodem 33 połączona jest z drugą wirówką 3 szlamów, poprzez kolektor 14 dopływu na wlocie, a rurowym przewodem 34 jest połączona ze zlewowym zbiornikiem 8 z zabudowanym w dnie pływakowym zaworem 17. Wylot drugiej wirówki 3 szlamów połączony jest rurowym przewodem 35 ze zlewowym zbiornikiem 8, którego wylot jest połączony ze ssącym rurowym przewodem 25 procesowej pompy 1, a inny wylot drugiej wirówki 2 zanieczyszczeń stałych jest połączony rurowym przewodem 31, zaopatrzonym w odpowietrzający zawór 16, z obiegową pompą 6, poprzez odstojnik 12 i przepływowy rozdzielacz 13. Pierwsza wirówka 2 przymocowana jest do konstrukcji nośnej urządzenia poprzez amortyzowane wieszaki. Na wypływie z pierwszej wirówki 2 umieszczony jest przezroczysty odszlamiacz 12. Druga wirówka 3 szlamów usytuowana jest niżej. Odpływ z wirówki 3 połączony jest ze zlewowym zbiornikiem 8. Od góry osłonę wirówki 3 zamyka pokrywa z przymocowanym do niej kolektorem 14 dopływu. Przepływowy rozdzielacz 13 jest wykonany w postaci walcowego zbiornika. Połączony jest od dołu z obiegową pompą 6 zespołu dezynfekcji, a bocznym odpływem z kolektorem 14 dopływu drugiej wirówki 3 szlamów. W skład zespołu dezynfekcji wchodzi odpowietrzający zawór 16, obiegowa pompa 6, odolejacz 15 oraz odkażacz 4. Natomiast, w zespole dokładnej filtracji można wyróżnić dokładny filtr 7, operacyjny zbiornik 9 oraz cyrkulacyjną pompę 5. Odkażacz 4 zawiera wewnątrz zabierakowy walec 24 i UV lampy 39, na zewnątrz zaś znajdują się zasilacze 40 i 41 UV lamp 39, obiegowa pompa 6 na wlocie i rurowy przewód 35, połączony na wylocie z operacyjnym zbiornikiem 9. Operacyjny zbiornik 9 zawiera w górnej części wlotowe króćce, w dolnej części króciec wylotowy i z boku poziomowskaz 18, natomiast wewnątrz operacyjny zbiornik 9 ma pływakowy czujnik 20 poziomu i jego wylot jest połączony rurowym przewodem 36 z cyrkulacyjną pompą 5, połączoną z czujnikiem 21 przepływu, umieszczonym na tłocznym rurowym przewodzie 32. Za czujnikiem 21 przepływu dołączony jest rurowy przewód z regulacyjnym zaworem Z p4 przepływu, połączony z króćcem wlotowym operacyjnego zbiornika 9, jednocześnie tłoczny rurowy przewód 32 ma elektromagnetyczny trójdrożny rozdzielający zawór Z r2, a na wylocie regulacyjny zawór Z p5 przepływu połączony z przyłączem dokładnego filtra 7, przy czym drugi wylot zaworu Z r2 jest połączony z rurowym przewodem 38 wypływu. Wylot dokładnego filtra 7 połączony jest rurowym przewodem 19 z operacyjnym zbiornikiem 9. Dokładny filtr 7 połączony jest na dopływie z cyrkulacyjną pompą 5 i trójdrożnym rozdzielającym zaworem Z r2, a na odpływie z operacyjnym zbiornikiem 9. Na tłocznym przewodzie 32 cyrkulacyjnej pompy 5 zamontowany jest czujnik 21 ciśnienia oraz regulacyjny zawór Z p4 przepływu na przelewie. Proces filtracji dokładnej realizowany jest w trakcie cyrkulacji w obiegu pomiędzy modułem 4 dezynfekcji z UV lampą 39, operacyjnym zbiornikiem 9 i dokładnym filtrem 7, aż do osiągnięcia górnego poziomu w operacyjnym zbiorniku 9. Po napełnieniu operacyjnego zbiornika 9, następuje otwarcie trójdrożnego rozdzielającego zaworu Z r2 i rurowym przewodem 38 skierowanie cieczy do zbiornika obrabiarki. Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do uzdatniania emulsyjnych cieczy obróbkowych, zawierające pompy, zbiorniki, wirówki, zawory, rurowe przewody, znamienne tym, że ma zbiorniki odolejaczy (11, 15) umieszczone na rurowym przewodzie (26), łączącym procesową pompę (1) i pierwszą wirówkę (2), do usuwania zanieczyszczeń stałych, połączoną na wypływie rurowym przewodem (31) z obiegową pompą (6) i neutralizatorem (4), przy czym na wypływie neutralizatora (4) znajduje się operacyjny zbiornik (9) oraz dokładny filtr (7) i cyrkulacyjna pompa (5), umieszczona na rurowym przewodzie (36), natomiast pierwsza wirówka (2) zanieczyszczeń stałych jest połączona od dołu rurowym przewodem (33) z drugą wirówką (3) szlamów, a odpływy pierwszej wirówki (2) i drugiej wirówki (3) są połączone rurowymi przewodami (34, 35) ze zlewowym zbiornikiem (8).

5 PL B Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zasadniczy odolejacz (11) i procesowy odolejacz (15) zawierają wewnątrz rozdzielcze przegrody (22, 23), a na zewnątrz rurowe przewody (30, 29) wypływu i w górnej części spustowe zawory (Z s1, Z s2 ), natomiast w dolnej części odolejacze (11, 15) połączone są z tłocznym przewodem (26), poprzez regulacyjne zawory (Z p1, Z p2 ) przepływu, przy czym procesowy odolejacz (15) jest połączony bezpośrednio, a zasadniczy odolejacz (11) jest połączony przez trójdrożny rozdzielający zawór (Z r1 ). 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wirówka (2) zanieczyszczeń stałych ma w dolnej części obudowy przelewowy rurowy przewód (33) i w środkowej części ma przelewowy rurowy przewód (34), przy czym rurowym przewodem (33) połączona jest z drugą wirówką (3) szlamów, poprzez kolektor (14) dopływu na wlocie, a rurowym przewodem (34) jest połączona ze zlewowym zbiornikiem (8), z zabudowanym w dnie pływakowym zaworem (17), równocześnie wylot drugiej wirówki (3) szlamów połączony jest rurowym przewodem (35) ze zlewowym zbiornikiem (8), którego wylot jest połączony ze ssącym rurowym przewodem (25) procesowej pompy (1), a inny wylot pierwszej wirówki (2) zanieczyszczeń stałych jest połączony rurowym przewodem (31), zaopatrzonym w odpowietrzający zawór (16), z obiegową pompą (6), poprzez odstojnik (12) i przepływowy rozdzielacz (13). 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że odkażacz (4) zawiera wewnątrz zabierakowy walec (24) i UV lampy (39), na zewnątrz zaś znajdują się zasilacze (40, 41) UV lamp (39), obiegowa pompa (6) na wlocie i na wylocie rurowy przewód (35), połączony z operacyjnym zbiornikiem (9), przy czym operacyjny zbiornik (9) zawiera w górnej części wlotowe króćce, w dolnej części króciec wylotowy i z boku poziomowskaz (18), natomiast wewnątrz operacyjny zbiornik (9) ma pływakowy czujnik (20) poziomu i jego wylot jest połączony rurowym przewodem (36) z cyrkulacyjna pompą (5), połączoną z czujnikiem (21) przepływu, umieszczonym na tłocznym rurowym przewodzie (32) z przyłączem przelewu zaopatrzonym w regulacyjny zawór (Z p4 ) przepływu, połączony z króćcem wlotowym operacyjnego zbiornika (9), jednocześnie tłoczny rurowy przewód (32) ma elektromagnetyczny trójdrożny rozdzielający zawór (Z r2 ), a na wylocie regulacyjny zawór (Z p5 ) przepływu połączony z przyłączem dokładnego filtra (7), przy czym drugi wylot zaworu (Z r2 ) jest połączony z rurowym przewodem (38) wypływu, natomiast wylot dokładnego filtra (7) połączony jest rurowym przewodem (19) z operacyjnym zbiornikiem (9).

6 6 PL B1 Rysunek Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)