CN1040753A - 制备电腐蚀机的加工液用的设备 - Google Patents

Abstract

一种制备电蚀机加工液用的设备，具有一过滤器(3)，浓缩液流即从浓缩液槽(1)供到该过滤器中，滤透物流从该过滤器中排出。为获取优质的加工液，过滤器系由薄膜过滤器(3)构成，按某一回洗频率进行回洗，该回洗频率是电蚀工艺的一个参数。

Description

本发明涉及一种制备火花腐蚀机或电腐蚀机的工作液、处理液或加工液用的设备。制备是用一个过滤器进行的，浓缩液流从浓缩液槽供到过滤器上，渗透出的液流则从过滤器排出。

电腐蚀机一般都有一个充有加工液的工作容器，待电蚀加工的工件就浸渍在加工液中。在线切割机或线腐蚀机的情况下，加工液由去离子水组成，埋头孔加工机的加工液则是由烃类组成。颗粒从工件上被蚀除的结果降低了加工液的清洁程度，从而改变了加工液的导电性能。

为使腐蚀操作维持某一要求的质量，需要净化加工液，使其电气性能和清洁程度维持在预定的范围。

现有技术通常采用一般的过滤器制备加工液，这类过滤器的孔径较大。在这类过滤器孔径较大的情况下，过滤作用是不足以在历时数天的期限内使电腐蚀机的加工液维持在所要求的质量范围的。然而要提高过滤质量而将一般过滤器的孔径减小时却又会使过滤器壁堵塞。

在过滤技术领域中，通常都知道采用孔截面积比一般过滤器孔的大小小得多的薄膜过滤器。可是历来都认为，薄膜过滤器不适宜在电蚀工艺中供粗滤浓缩液之用，因为这样做就要担心薄膜过滤器因浓缩液固体物含量高而迅速堵塞。

因此迄今薄膜过滤器只用于制备电腐蚀机加工液极其特殊的用途中，从来也没有供净化或制备浓缩液之用。因此，日本公开专利JP-OS    62-24917公开了一种制备电腐蚀机加工液的设备，其中应用了薄膜过滤器。该专利的设备有一个加工液容器，由一个赛珞玢薄膜将该容器再分成两个区。第一个区由一台泵（泵的下游连接有一个普通的过滤器）连接到电腐蚀机的加工区，该加工区又可借助于另一台泵将其内容物排放到容器的所述第一个区中。容器的第二个区借助于另一台泵连接到一离子交换剂中。容器的第二个区中的离子浓度远低于容器第一个区中的离子浓度，因而有可能使离子交换剂在有利于其工作情况的低离子浓度下工作。因此在该专利制备加工液的设备中，普通的过滤器是供过滤浓缩液用的，而薄膜过滤器则只供为循环使用离子交换剂而可调节地降低离子浓度之用。

在过滤技术领域中，大家都知道采用薄膜过滤器来定期回洗薄膜从而涤除工作期间累积在薄膜上的污垢结块。在公知技术的薄膜过滤装置中，有人为此目的而采用了时间控制法，并在预定过滤时间终了时进行短暂的回洗工序。但在这种过滤装置中，只有当污垢结块在薄膜壁上污垢是在某一可预测的固定产生的基础上以大致上不变的速度形成时才能以经济的方式设定各回洗的时间间隔。

同现有技术比较起来，本发明的课题是进一步研制出这样一种制备电腐蚀机加工液用的设备，使得无论电腐蚀机以不同的工作方式工作时单位时间所形成的污垢粒子量如何不同，总可以使电腐蚀机的加工液长时间保持高质量。

根据本发明，在本说明书开端所述的那种制备电腐蚀机加工液的设备的情况下，上述问题是通过以下措施解决的，即过滤器采用薄膜过滤器，并给该过滤器配备回洗装置，且在回洗过程中用薄膜过滤器将渗透物从渗透物侧（渗透物出口4）通过薄膜强制送到薄膜过滤器的浓缩液侧，且回洗装置每次是依赖于电蚀工艺的某一参量在过滤时间终了时进行回洗的。

本发明是基于这样一种结论提出的，即，与迄今一般的看法相反，如果以与电腐蚀工艺参量有关的回洗频率清洗薄膜过滤器，则它是可用以清洗电腐蚀机的浓缩液的，这一清洗又给我们提供了有关在电蚀过程中所形成的污垢量的资料。这样就有可能在粗割工件的情况下考虑用高的回洗频率来处理大量污垢的产生，而在精割的情况下可以大幅度降低回洗频率。

特别具有实用意义的是作为时间积分的函数通过电腐蚀机的耗电量或从火焰切割电流控制回洗频率的想法。作为时间积分的函数通过火焰切割电流控制回洗频率之所以简单是由于火焰切割电压大致上保持恒定，且与电腐蚀机的工作无关，因而火焰切割电流与电蚀过程的效率成正比。电蚀过程的耗电量与单位时间从工件上切削的粒料量有密切关系，且体现为在电蚀过程中在浓缩液侧所产生的污垢。因此通过对电腐蚀机的耗电量或火焰切割电流进行时间积分有可能以良好的精确度测定出累积在薄膜壁上的污垢的适当的量。鉴于单位时间产生的污垢量变化会很大，这种测定使得有可能采用只适用于污垢形成情况恒定的定期进行回洗的方法来制备适应电蚀加工波动幅度大的特殊需要的加工液。

我们还发现，污垢结块在薄膜过滤器的浓缩液流入口处形成，达到特别引人注目的程度。根据本发明另一值得推荐的研制情况，如果将浓缩液流通过过滤器的流动方向反向，然后进行回洗，则在回洗过程中被迫离开薄膜壁且接着以高浓度的形式出现的污垢粒子再也没有通过整个薄膜过滤器而是沿直接路径被引开。在此阶段，进一步对“污垢的循环”进行处理大有好处，因为至少有一部分浓缩液流绕过毛毯过滤器。因此混合采取这三种措施（即回洗、倒转流动方向和毛毯过滤器）的结果既达到了优异清洗整个污垢回路的目的，同时也清除了污垢粒子。这样做有可能大量增加薄膜过滤器的使用时间。对本发明制备电腐蚀机加工液的设备进一步进行的值得推荐的研究工作具有下列特点：

所述电蚀加工参数是对电腐蚀机加工间隙的功耗的时间积分;

所述电蚀加工参数是对电腐蚀机火焰切割电流的时间积分;

过滤时间也是固定为工件特性和电腐蚀机电火花发生器操作数据的函数;

回洗装置有一连接到薄膜过滤器渗透物出口的缓冲容器、一设在缓冲容器与渗透物净化槽之间的回流管上且在回洗薄膜过滤器时关闭的回流阀和一借助于压缩空气阀连接到缓冲容器的压缩空气源，其中该压缩空气阀在回洗过程中是打开的;

回洗装置还有一个安全阀，该安全阀在回洗过程中工作，且从流程的观点看是并联于薄膜过滤器与浓缩液槽之间的浓缩液回流管线上的一个遮护板;

回洗装置确定连贯的两个回洗工序之间的时间，并在该时间减少到低于一预定值时确定需要对薄膜过滤器进行彻底清洗;

回洗装置对回洗工序的次数进行计数，且在回洗次数超过预定值时确定需要对薄膜过滤器进行彻底清洗;

回洗装置有一个位于薄膜过滤器的渗透物出口的进料阀、至少一位于薄膜过滤器浓缩液侧的排料阀和一位于薄膜过滤器渗透物侧的排料阀，且在确定需要进行彻底清洗时，回洗装置就可以通过操纵进料阀和两个排料阀对薄膜过滤器进行酸洗;

薄膜过滤器的浓缩液出口设有一分支管，部分液流即可借助该分支管分流到一毛毯过滤器，且所述部分液流系在回洗薄膜过滤器的过程中接入;

该设备配备有反向装置，用以反转通过薄膜过滤器的浓缩液流的流向，且该反向装置也可作为电蚀参数的函数工作。

现在参照附图就一个非限制性的实施例更详细地说明本发明的内容。附图中：

图1是本发明制备电腐蚀机加工液用的设备的总示意图;

图2是图1设备中所用的薄膜过滤器的剖视图。

如后面即将更详细说明的那样，制备电腐蚀机加工液用的设备有一个浓缩液槽1。浓缩液流即用泵2从浓缩液槽1泵送到薄膜过滤器3中，渗透物则从薄膜过滤器3排离渗透物出口4。含有更多固体物的浓缩液流从过滤器的一个出口5沿着渗透物的分支管返回到浓缩液槽1中。返回来的部分浓缩液流由电动分流阀7沿分支管的下游供到废料容器8中。废料容器8系制成丝状过滤篮的形式，里面放有毛毯过滤器9。废料容器8安置在浓缩液槽1上方，从而使部分通过容器8的毛毡过滤器9的浓缩液流可引回到浓缩液槽1中。

在过滤的过程中，在毛毯过滤器9表面累积有过滤结块9，该过滤结块由浓缩液分离出来累积着的固体物组成。该过滤结块增强了毛毯过滤器9的过滤作用。

废料容器8设有一溢流口10，当供到废料容器8的部分浓缩液流大于通过过滤结块和毛毯过滤器9滴出的预先净化了的浓缩液的量时，溢流口10就可使浓缩液从废料容器8溢流入浓缩液槽1中。

适当控制分流阀7即可将单位时间的较大部分液流定期或间歇地供到废料容器8中，或将较少的部分液流量恒定地供到废料容器8中。

图中示出了单个薄膜过滤器3。但在实际实施的最佳实施例中系采用多个相同的以平行流动方式连接的过滤元件3。由于薄膜过滤器采用了这种结构作为多个管式过滤元件，因而有可能只需要很小的空间就可获得较大的过滤表面。

薄膜过滤器3最好是由空心的聚丙烯纤维制成，直径约为1.5毫米，孔隙的大小约为0.2微米。从图2可以看到，薄膜过滤器3由其渗透物出口4连接到一渗透物容器或净化槽17，渗透物再由该槽泵送到火花腐蚀机的工作容器中。

除工作容器11和浓缩液槽1外，制备加工液的设备还包括一接收器或收集槽16和一净化槽17。工作容器11的内容物可经由排料管18供到接收器16中。在浓缩液槽1中的浓缩液经过沉淀之后，接收器16中的内容物可借助于第二个泵19泵送循环。此外，工作容器11经由回流管线20直接与浓缩液槽1连接起来。第一个泵2之后配置有压力计21、粗滤器22和网屏或遮护板23，供料管线26即在其间划分，并通到两个入口阀24、25。第一入口阀24连接到薄膜过滤器3的一侧，另一入口阀25则连接到过滤器的另一侧。薄膜过滤器3的压力上游和下游侧由第二和第三压力计27、28进行监控。在薄膜过滤器3的浓缩液区，除入口阀24、25外还连接有出口阀29、30，由浓缩液回流管线31连接到浓缩液槽1中。回流管线31在分流阀7分支成废料容器管线32，分支成具有遮护板34并通入浓缩液槽1的遮护管线33，并分支成具有污垢侧安全阀36并延伸到浓缩液槽1的卸压管线35。

入口阀24、25和出口阀29、30系控制得使入口阀24打开时，另一入口阀25关闭，同时出口阀30打开，面对第一入口阀24的入口阀29关闭。该阀开闭的组合结果确定了液流流动的方向，即在图2中为从左到右。液流通过薄膜过滤器3的方向是可以使其反向的，即将入口阀25和出口阀29打开，将入口阀24和出口阀30关闭。

薄膜过滤器3连同其渗透物出口4系连接到缓冲容器39上，供回洗薄膜过滤器3之用。缓冲容器39可通过排气阀40排气，还可通过压缩空气阀41经受压缩空气的作用以清洗薄膜过滤器3，压缩空气的压力则由第四个压力计42监控。

缓冲容器39由具有回流阀43的回流管线44连接到净化槽17。累积在净化槽17中的渗透物借助于第三个泵45和渗透物管线46回流到工作容器11中。渗透物回流到工作容器，最好是在50至60升/分的输送速率下进行。

薄膜过滤器3的渗透物出口4连接有供料阀47供酸回洗薄膜过滤器3之用。两个排料阀37、38也起同样的作用，使薄膜过滤器3可以彻底排料。彻底清洗薄膜过滤器3而用酸进行回洗时可这样进行：将剩下的所有入口阀或出口阀40、41、24、29、30、25关上之后，通过进料阀47往薄膜过滤器3中通入酸，用此酸对薄膜进行彻底清洗。排料阀37、38用以排出从薄膜出来的酸，用以清除酸和从薄膜过滤器3的薄膜中冲洗出来的残渣。

现在按下面对本发明制备电腐蚀机加工液的设备的说明来说明该设备的工作情况。

图示的整个设备的控制是借助于市销的过程控制计算机进行的。该计算机还特别控制了回洗薄膜过滤器3用的个别阀。

在本最佳实施例中，在最后的回洗工序终了时，过程控制计算机确定火焰切割电流的时间积分。火焰切割电流的时间积分一达某给定值（该值对应于腐蚀能力，因而也对应于污垢粒子浓度），回洗工序就开始。为此目的，回流阀43关闭，位于图中未示出的压缩空气源与缓冲容器39之间的压缩空气阀41打开。该压力作用于缓冲容器39中的渗透物并传递到薄膜上，于是污垢粒子就脱离薄膜壁的浓缩液侧。由于安全阀36打开，因而薄膜过滤器3的污垢侧出口处的压力降低了，于是被清除的污垢越来越多，污垢的流速也增加了。从流程的角度看，安全阀36是作为并联于浓缩液回流管线31中的遮护板34的旁路。

在回洗过程中，必须保持污垢回路中的流量，这样才能将脱离薄膜壁的污垢粒子带走。

如果在回洗工序之后马上反转流经薄膜过滤器3中浓缩液流的流向，则大有好处，这可通过操纵24、29、25和30各阀门付诸实施。在回洗过程中，将泵2关掉。由于污垢粒子主要是聚集在薄膜过滤器的浓缩液入口处，因此若流向是通过回洗操作以与时间有联系的方式反向，则粒子在回洗工序之后再也无需通过整个过滤器。

过程控制计算机不仅是作为火焰切割电流积分的函数而且是作为工件材料、粒子成分和电腐蚀机电火花发生器的预定技术数据或数据的函数对回洗频率进行控制的。在电流积分预定时，这些大于和超过火焰切割电流的积分值的附加参数不难通过简单的电蚀试验确定下来。

回洗给薄膜只带来有限的清洗作用。经过一段时间之后，薄膜过滤器的堵塞情况愈来愈严重。因此在经过长时间运行之后不可避免地要将薄膜过滤器彻底清洗一番。根据本发明，需不需要彻底清洗是由过程控制计算机或者通过监控回洗频率或者通过计算出回洗次数进行确定的。若两回洗程序之间的过滤时间短到认为需要进行彻底清洗过滤器的值，过程控制计算机就在过滤器中的横流中断的情况下驱动进料阀47，并使排料阀37、38打开。在这种状态下，酸就通过渗透物出口4引入，供彻底清洗薄膜过滤器之用。酸将累积在薄膜中的污垢粒子和其它物质洗涤掉，从而使过滤器再次恢复其先前的渗透能力。

可用以确定是否需要回洗的另一参数是沿薄膜过滤器的压力降，这可借助于入口处与进出口处的压差确定，为此设置了压力计27和28。过滤器越脏，该压降越大。由于随着过滤器污染情况的增加，所述压降在每次回洗之后出现的时间越短，因而有可能由此确定是否需要彻底清洗。

进行这种彻底清洗之后就需要冲洗过滤器的渗透物，以确保所有的酸残留物完全离开过滤器。为达到此目的，在进料阀47关闭、排料阀37、38打开的情况下，通过过滤器加压冲洗来自缓冲容器39的渗透物。

Claims (11)

1、一种用过滤器制备电腐蚀机加工液的设备，浓缩液流从浓缩液槽供到过滤器上，渗透的液流则从过滤器排出，该设备的特征在于，所述过滤器是个薄膜过滤器(3)，该过滤器(3)配备有回洗装置(39，43，44，41)，且在回洗过程中用该薄膜过滤器将渗透物从渗透物侧(渗透物出口4)通过薄膜强制送到薄膜过滤器(3)的浓缩液侧，且回洗装置每次是依赖于电蚀工艺的某一参量在过滤时间终了时进行回洗的。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电蚀加工参数是对电腐蚀机加工间隙的时间积分。

3、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电蚀加工参数是对电腐蚀机火焰切割电流的时间积分。

4、根据1至3任一权利要求所述的设备，其特征在于，过滤时间也是固定为工件特性和电腐蚀机电火花发生器操作数据的函数。

5、根据1至4任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述回洗装置有一连接到薄膜过滤器（3）渗透物出口（4）的缓冲容器（39）、一设在缓冲容器（39）与渗透物净化槽（17）之间的回流管（44）上且在回洗薄膜过滤器（3）时关闭的回流阀（43）和一借助于压缩空气阀（41）连接到缓冲容器（39）的压缩空气源，其中该压缩空气阀（41）在回洗过程中是打开的。

6、根据权利要求5所述的设备，其特征在于，回洗装置还有一个安全阀（36），该安全阀在回洗过程中工作，且从流程的观点看是并联于薄膜过滤器（3）与浓缩液槽（1）之间的浓缩液回流管线（31）上的一个遮护板（34）。

7、根据1至6任一权利要求所述的设备，其特征在于，回洗装置确定连贯的两个回洗工序之间的时间，并在该时间减少到低于一预定值时确定需要对薄膜过滤器（3）进行彻底清洗。

8、根据1至6任一权利要求所述的设备，其特征在于，回洗装置对回洗工序的次数进行计数，且在回洗次数超过预定值时确定需要对薄膜过滤器（3）进行彻底清洗。

9、根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，回洗装置有一个位于薄膜过滤器（3）的渗透物出口（4）的进料阀（47）、至少一位于薄膜过滤（3）浓缩液侧的排料阀（38）和一位于薄膜过滤器（3）渗透物侧的排料阀（37），且在确定需要进行彻底清洗时，回洗装置就可以通过操纵进料阀（47）和排料阀（37，38）对薄膜过滤器（3）进行酸洗。

10、根据1至9任一权利要求所述的设备，其特征在于，薄膜过滤器（3）的浓缩液出口设有一分支管（6），部分液流即可借助该分支管分流到一毛毯过滤器（9），且所述部分液流系在回洗薄膜过滤器（3）的过程中接入。

11、根据1至10任一权利要求所述的设备，其特征在于，该设备设有反向装置（24，29，25，30），用以反转通过薄膜过滤器（3）的浓缩液流的流向，且该反向装置也可作为电蚀参数工作。

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