CN112023511A - 一种高度集成化的过滤系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于过滤设备技术领域，具体公开了一种高度集成化的过滤系统，包括水箱，水箱包括连通的普通加工低压区和中心出水高压区，普通加工低压区和中心出水高压区通过隔板隔开，液体由普通加工低压区单向流动至中心出水高压区；在普通加工低压区设置初级过滤单元、切削油冷泵组件和冲洗泵组件，在中心出水高压区设置增压过滤单元。还公开了基于该过滤系统使用方法，既可为机床提供普通加工所需的冷却、冲洗切削液，又可为中心出水提供所需的高洁净、高压切削液，本发明可实现普通加工和中心出水功能的水箱共享，集成度高，结构共享，资源利用充分，减小空间占有面积。
Description
技术领域
本发明属于过滤设备技术领域，涉及一种高度集成化的过滤系统及使用方法。
背景技术
为机床加工提供所需切削液，需要配置满足功能要求的过滤系统。机床加工过程中，通过洁净切削液冲洗加工件，带走产生的废屑和热量，达到冷却润滑的效果。市面上的普通冷却水箱，是通过冷却喷嘴实现对工件的外部冷却，以及冲水结构对机床内部的废屑冲洗。对于钻孔加工或是内孔清洁类功能需求，普通水箱进行冷却会存在排屑难、切屑淤积划伤孔表面、刀具易磨损等问题。冷却方式由外部冷却转为内部冷却，可明显改善加工效果，提高加工效率。为实现内部冷却功能，需要增加一路高洁净度、高压切削液，供液给机床的中空主轴和中空刀具，从而实现中心出水功能。目前市面上都是将普通冷却水箱和中心出水系统作为两种设备进行设计，通过增加副水箱或是将水箱隔断成几个密封区的方式输出一路高压水路。这种过滤系统会使机床整体占地空间大，结构复杂；尤其对于工艺简单的中心出水加工需求，单机过滤系统成本过高；在不使用中心出水功能期间，也会造成设备的资源浪费，包括设备闲置、副水箱内切削液变质等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高度集成化的过滤系统及使用方法，解决了普通加工水箱和中心出水水箱不能共享，配置中心出水功能的过滤系统占有空间大，集成度低，资源不能充分利用的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种高度集成化的过滤系统，包括水箱，水箱包括连通的普通加工低压区和中心出水高压区，普通加工低压区和中心出水高压区通过隔板隔开，液体由普通加工低压区单向流动至中心出水高压区；
在普通加工低压区设置初级过滤单元、切削油冷泵组件和冲洗泵组件，在中心出水高压区设置增压过滤单元；
初级过滤单元用于对废液进行初级过滤，切削油冷泵组件用于将初级过滤后的过滤液泵出供外部设备冷却使用，冲洗泵组件用于将初级过滤后的过滤液泵出供外部设备冲洗使用；增压过滤单元用于将初级过滤后的滤液再次过滤及增压，供外部设备使用。
进一步，初级过滤单元采用过滤篮，过滤篮设置在水箱上方且与水箱相通，在过滤篮上方设有废液入口。
进一步，过滤篮包括一级过滤篮和二级过滤篮，一级过滤篮设置在二级过滤篮上方，二级过滤篮与水箱连通。
进一步，增压过滤单元包括一级过滤器、高压泵和二级过滤器，一级过滤器出口与高压泵入口连接，高压泵出口与二级过滤器入口连接，二级过滤器出口与外部设备连接；
二级过滤器包括滤瓶、压差传感器和安装支架，滤瓶和压差传感器安装在安装支架上，压差传感器的高压入口通过管路与高压泵出口和滤瓶的入口连接，压差传感器的低压出口通过管路与滤瓶的出口连接。
进一步，一级过滤器与高压泵的连接管路上设有负压表，高压泵出口上设有压力表，在高压泵上设有溢流阀。
进一步，滤瓶包括滤瓶I和滤瓶II。
进一步，水箱的盖板由盖板I、盖板II、盖板III、盖板IV和盖板V构成；
切削油冷泵组件设置在盖板I上，冲洗泵组件设置在盖板V上，二级过滤器设置在盖板II上，一级过滤器设置在盖板IV上，高压泵设置在盖板III上。
进一步，隔板包括第一挡板、第二挡板和第三挡板，第一挡板设置在盖板I和盖板II之间，第二挡板设置在在盖板I和盖板V之间，第三挡板设置在一级过滤器和冲洗泵组件之间；
第一挡板上开有若干个孔，最低开孔位置为水箱的最低液位，且高于一级过滤器的最高点；
在盖板II和盖板III连接处还设有过滤网板。
进一步，在盖板I上设有液位传感器，水箱侧面安装有液位计。
本发明还公开了基于所述高度集成化的过滤系统的使用方法，包括以下步骤：
1)机床排出的含屑切削液经过普通加工低压区的初级过滤单元进行过滤，得到初级过滤切削液，初级过滤切削液流入水箱中；
2)切削油冷泵组件启动时，初级过滤切削液由切削油冷泵泵入机床冷却喷嘴，对加工件的外部冷却；
冲洗泵组件启动时，初级过滤切削液被泵入机床内，对机床内部的冲洗；
3)初级过滤切削液经过隔板由水箱的普通加工低压区流入中心出水高压区，再经增压过滤单元进行过滤和增压后，输出多级过滤的高压切削液至机床主轴端，进行钻孔加工或内孔清洁。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种高度集成化的过滤系统，包括水箱、初级过滤单元、切削油冷泵组件、冲洗泵组件和增压过滤单元，水箱由挡板分割为相通的普通加工低压区和中心出水高压区，初级过滤单元、切削油冷泵组件和冲洗泵组件设置在普通加工低压区，增压过滤单元设置在中心出水高压区，含屑切削液经过普通加工低压区的初级过滤单元进行过滤，得到初级过滤切削液，初级过滤切削液流入水箱的普通加工低压区中，切削油冷泵组件启动时，初级过滤切削液由切削油冷泵泵入机床冷却喷嘴，对加工件的外部冷却；冲洗泵组件启动时，初级过滤切削液被泵入机床内，对机床内部的冲洗，满足普通加工需求；初级过滤切削液经过隔板由水箱的普通加工低压区流入中心出水高压区，经增压过滤单元再次过滤后，输出高压、高洁净度的切削液至机床主轴端，实现中心出水功能。总之，本发明可实现普通加工和中心出水功能的水箱共享，水箱的初级过滤单元可满足普通加工精度要求，也可作为中心出水的初级过滤，降低中心出水增压过滤单元的过滤负载；本发明为单向流结构，切削液由普通加工低压区单向流动至中心出水高压区，功能分块，避免区域干扰；本发明既可为机床提供普通加工所需的冷却、冲洗切削液，又可为中心出水提供所需的高洁净、高压切削液，结构设计新颖，集成度高，结构共享，资源利用充分，减小空间占有面积。
进一步，隔板包括第一挡板、第二挡板和第三挡板，第一挡板设置在盖板I和盖板II之间，第二挡板设置在在盖板I和盖板V之间，第三挡板设置在一级过滤器和冲洗泵组件之间；第一挡板上开孔，开孔最低位置为过滤系统最低液位，且高于一级过滤器最高点。该结构既可拦截沉淀底部的废屑，又可保证一级过滤器始终沉入切削液中，同时，结合过滤网板，可拦截大部分漂浮废屑，且漂浮的废屑因液位始终高于一级过滤器，可降低堵塞一级过滤器的风险。当普通加工低压区内的液面高度比较低时，就会被挡板挡住，无法流进中心出水高压区，只有当普通加工低压区内的液面高度高过挡板最低开孔位置，液体才能通过挡板上的孔进入中心出水高压区，实现切削液的单向流动
进一步，初级过滤单元采用双层过滤结构，过滤效果好，降低增压过滤单元的过滤负载。
进一步，增压过滤单元包括一级过滤器、高压泵和二级过滤器，切削液经过一级过滤器粗过滤以后进入高压泵增压，再通过二级过滤器过滤，最终得到高压洁净的切削液，实现高压清洁的效果；其他类型系统采用的过滤器是需要外设(供液泵)供液，对过滤器进行加压过滤，此处为正压。本发明设计的一级过滤器和高压泵入口之间，采用管路直接连接，一级过滤器完全浸没在切削液中，通过高压泵自吸带动一级过滤器对切削液的过滤，此处为负压，无需为过滤器、高压泵配置供液泵，整体设备能耗低，成本低。二级过滤器包括滤瓶和压差传感器，滤瓶进出液口连接压差传感器，实时监测切削液通过滤瓶的压力损失，为更换滤瓶提供数据依据。
进一步，一级过滤器与高压泵的连接管路上设有负压表，实时监测高压泵进液口压力，进而判断一级过滤器是否发生堵塞；高压泵出口设有压力表，可实时监测高压泵所提供的切削液压力；高压泵溢流阀和压力表配合使用，通过调节溢流阀，改变高压泵输出切削液的压力，可满足过滤系统不同的压力需求。根据外设终端负载不同，不同压力下，高压泵输出的切削液流量不同。通过溢流阀调节，当达到设定压力时，多余液体以溢流方式排出来限制出口压力。
进一步，滤瓶为两个，一备一用，在其中一路发生堵塞时，压差传感器发送信号，机床报警提示，快速旋转三通球阀，切换过滤路线，加工中便可更换滤芯。
进一步，在盖板上设有液位传感器，水箱侧面安装有液位计，液位计属于机械结构，非传感器形式，可直接观察到水箱液位高度，起防呆作用，在液位传感器发生故障，也可观察到实际液位高度。
本发明还公开了基于所述高度集成化的过滤系统使用方法，机床进行普通加工时，机床排出的含屑切削液经过水箱普通加工低压区的初级过滤单元进行过滤；切削油冷泵启动，切削液由切削油冷泵泵入机床冷却喷嘴，实现对加工件的外部冷却；冲洗泵启动，切削液被泵入机床内，实现对机床内部的冲洗。机床进行钻孔加工或内孔清洁时，含屑切削液经过水箱普通加工低压区流入中心出水高压区，通过增压过滤单元再次过滤及增压，输出高压、高洁净度的切削液至机床主轴端，实现中心出水功能。既可为机床提供普通加工所需的冷却、冲洗切削液，又可为中心出水提供所需的高洁净、高压切削液，根据机床的工作需要启动相应的组件，满足机床的多种需求。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的局部透视的俯视结构示意图；
图3是图1的正视图；
图4是二级过滤器结构示意图；
图5是过滤系统在挡板前端处的截面示意图；
图6是挡板主视图。
其中：1为水箱，2为电柜支架，3为电柜，4为滤瓶组件支架，5为压差传感器，6为液位传感器，7为液位法兰，8为过滤篮，9为第一盖板，10为第二盖板，11为提手，12为负压表，13为过滤网板，14为压力表，15为三通球阀，16为第一挡板，17为切削油冷泵组件，18为一级过滤篮，19为冲洗泵组件，20为一级过滤器，21为溢流阀，22为高压泵，23为线槽，24为盖板I，25为盖板II，26为盖板III，27为盖板IV，28为盖板V，29为滤瓶I，30为滤瓶II，31为二级过滤器，32为液位计，33为T型三通接头，34为止回阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1～2所示，本发明公开的一种高度集成化的过滤系统，包括水箱1、初级过滤单元、切削油冷泵组件17、冲洗泵组件19和增压过滤单元。
水箱1分为普通加工低压区和中心出水高压区，由图中所示虚线分开。普通加工低压区用于设置初级过滤单元、切削油冷泵组件17及冲洗泵组件19，中心出水高压区用于设置增压过滤单元。
本发明的外部设备以机床为例来进行说明。
初级过滤单元采用过滤篮8，过滤篮8设置在水箱1上方且与水箱1相通。过滤篮8为上部敞口、下部网状的箱体，在过滤篮8的上方设有第一盖板9和第二盖板10，第一盖板9和第二盖板10共同构成过滤篮盖板，第一盖板9上开有废液入口，废液入口连接机床排屑槽，第一盖板9平时不用挪动，如果正在工作的过程中，只要打开第二盖板10查看水箱中的情况就可以，既不会影响到工作的进行，又可以保证过滤系统的相对封闭，减少切削液外露挥发。
在第二盖板10上还设有提手11，方便拿取。
更优地，将此过滤篮8作为二级过滤篮，在二级过滤篮内再加设一个一级过滤篮18，双层过滤效果更好。一级过滤篮18为过滤系统的第一级过滤，会积累过滤出的大部分废屑，小巧便捷的结构，方便随时取出清屑；二级过滤篮主要起防呆过滤作用，在一级过滤篮18进行清屑、更换滤网或是废屑溢出时，二级过滤篮就可及时起到过滤作用。两级过滤篮既可提高过滤系统对初级过滤的可靠性，又可保证下一级过滤的正常工作。
通过过滤篮8过滤后的切削液，通过切削油冷泵组件17泵入机床，进行普通加工冷却；通过盖板V 28上的冲洗泵组件19泵入机床，对机床内部进行冲洗。加工冷却和冲洗后的切削液会再次从废液入口处流进水箱中，继续过滤循环。
水箱1的盖板由盖板I、盖板II、盖板III、盖板IV和盖板V构成，第一挡板16设置在盖板I和盖板II连接处，切削油冷泵组件17设置在盖板I上，冲洗泵组件19设置在盖板V上。
液位传感器6通过液位法兰7固定在盖板I 24上，实时检测水箱液位高度。水箱1侧面安装有液位计32，可直观地看到水箱液位高度。
增压过滤单元包括一级过滤器20、高压泵22和二级过滤器31，一级过滤器20出口与高压泵22入口连接，高压泵22出口与二级过滤器31入口连接，二级过滤器31出口与机床中空主轴入口端连接。
一级过滤器20与高压泵22管路之间装有负压表12，用于监测一级过滤器20堵塞情况；高压泵22出口装有压力表14，用于调试、监测高压泵22的出口压力；在高压泵22上设有溢流阀21，高压泵22运行时，通过旋转溢流阀21调节高压泵22出口压力，达到所需压力。
二级过滤器31包括滤瓶、压差传感器5和安装支架4，滤瓶和压差传感器5安装在安装支架4上，压差传感器5的高压入口端通过管路与高压泵出口和滤瓶的入口连接，压差传感器5的低压出口端通过管路与滤瓶的出口连接，用于检测二级过滤器堵塞情况。
更优地，如图3所示，滤瓶包括滤瓶I29和滤瓶II30，一备一用，在其中一路发生堵塞时，压差传感器5发送信号，机床报警提示，快速旋转三通球阀15，切换过滤路线，加工中便可更换滤芯。其中，双滤瓶是两个过滤支路，压差传感器5可对两个支路均进行检测。如图4所示，高压泵22出口、压差传感器5高压入口端、三通球阀15入口，通过T型三通接头33进行连接；三通球阀15的两个出口分别与滤瓶I29、滤瓶II30入口连接；滤瓶I29和滤瓶II30出口各连接1个止回阀34，2个止回阀34出口通过1个T型三通接头33汇总为一路；再通过1个T型三通接头33，与压差传感器5低压出口端、中空主轴入口连接，形成两路互不影响的过滤支路，实现一备一用。
第一挡板16、过滤网板13、电柜支架2，电柜3、盖板II 25、盖板III 26、盖板IV 27以及覆盖的水箱区域构成中心出水高压区，为中心出水的增压过滤单元提供具有一定洁净度的切削液。如图5和6所示，第一挡板16为带孔板，最低开孔位置为水箱1最低液位，且高于一级过滤器20最高点。该结构即可拦截普通加工低压区沉淀的废屑，又可保证一级过滤器20始终沉入切削液中。中心出水高压区仅通过高压泵22进行抽液，且无回液口，所以中心出水高压区需由普通加工低压区，通过第一挡板16实现切削液的单向流动，及时补充切削液。
且高于一级过滤器最高点。该结构既可拦截沉淀底部的废屑，又可保证一级过滤器始终沉入切削液中，同时，结合过滤网板，可拦截大部分漂浮废屑，且漂浮的废屑因液位始终高于一级过滤器，可降低堵塞一级过滤器的风险。
如图1所示，在盖板II和盖板III连接处还设有过滤网板13，过滤网板13为水箱1的二级过滤板，过滤后的切削液供给一级过滤器20。过滤网板13是比初级过滤单元过滤精度更高的结构，可拦截大部分从第一挡板16漂浮的废屑，可提高切削液的过滤精度，降低增压过滤单元的一级过滤器20的过滤负载。
二级过滤器31设置在盖板II 25上，一级过滤器设置在盖板IV 27上，高压泵22设置在盖板III 26上，盖板II 25、盖板III 26、盖板IV 27上均设有连接相应组件的安装螺母和安装孔，电柜3通过电柜支架2固定在盖板II 25上，实现对过滤系统的电气控制。
如图2所示，在水箱1的边缘布设有用于走线的线槽23。
本发明的工作过程如下所示：
机床加工过程中，含屑废液由排屑槽流入中心出水过滤系统的废液入口，通过过滤篮对切削液进行一级过滤。进行普通加工时，过滤后的切削液通过切削油冷泵组件17泵入机床，对工件进行冷却润滑；通过冲洗泵组件19，对机床内部进行冲洗清洁。当水箱液位超出安全范围，液位传感器6发送信号，机床报警提示。
进行中心出水加工时，普通加工低压区过滤后的切削液，进入到中心出水高压区，通过第一挡板16拦截沉淀废屑，再经过过滤网板13进行水箱1的二级过滤；
水箱1过滤后的切削液，通过洁净过滤系统的一级过滤器20进行下一步物理过滤；再由高压泵22吸入，增压后泵入洁净过滤系统的二级过滤器31；二级过滤器31采用滤瓶对高压切削液进行精密过滤；
最后，高压、高洁净的切削液被泵入机床中空主轴，实现中心出水功能。
本发明的中心出水过滤系统，是集成普通加工功能和中心出水功能的过滤系统，包含对切削液的四级过滤，既可为机床提供普通加工所需的冷却、冲洗切削液，又可为中心出水提供所需的高洁净、高压切削液。
本发明考虑单个机床对中心出水的使用要求，集成普通加工功能和中心出水功能，空间小、普通加工和中心出水同时实现，将以上两个造成不能水箱1共享的问题进行解决；将一级过滤器20和高压泵22结合，由供液改为自吸，减少器件数量，从而降低对空间的要求；至于不同过滤精度空间，采用挡板+滤网的形式实现；结合实际中心出水流量，选择合适的高压泵22，采用内部溢流方式，避免切削液温度影响普通加工。
Claims (10)
1.一种高度集成化的过滤系统，其特征在于，包括水箱(1)，水箱(1)包括连通的普通加工低压区和中心出水高压区，普通加工低压区和中心出水高压区通过隔板隔开，液体由普通加工低压区单向流动至中心出水高压区；
在普通加工低压区设置初级过滤单元、切削油冷泵组件(17)和冲洗泵组件(19)，在中心出水高压区设置增压过滤单元；
初级过滤单元用于对废液进行初级过滤，切削油冷泵组件(17)用于将初级过滤后的过滤液泵出供外部设备冷却使用，冲洗泵组件(19)用于将初级过滤后的过滤液泵出供外部设备冲洗使用；增压过滤单元用于将初级过滤后的滤液再次过滤及增压，供外部设备使用。
2.根据权利要求1所述的高度集成化的过滤系统，其特征在于，初级过滤单元采用过滤篮(8)，过滤篮(8)设置在水箱(1)上方且与水箱(1)相通，在过滤篮(8)上方设有废液入口。
3.根据权利要求2所述的高度集成化的过滤系统，其特征在于，过滤篮(8)包括一级过滤篮(18)和二级过滤篮(8)，一级过滤篮(18)设置在二级过滤篮(8)上方，二级过滤篮(8)与水箱(1)连通。
4.根据权利要求1所述的高度集成化的过滤系统，其特征在于，增压过滤单元包括一级过滤器(20)、高压泵(22)和二级过滤器(31)，一级过滤器(20)出口与高压泵(22)入口连接，高压泵(22)出口与二级过滤器(31)入口连接，二级过滤器(31)出口与外部设备连接；
二级过滤器(31)包括滤瓶、压差传感器(5)和安装支架，滤瓶和压差传感器(5)安装在安装支架上，压差传感器(5)的高压入口通过管路与高压泵(22)出口和滤瓶的入口连接，压差传感器(5)的低压出口通过管路与滤瓶的出口连接。
5.根据权利要求4所述的高度集成化的过滤系统，其特征在于，一级过滤器(20)与高压泵(22)的连接管路上设有负压表(12)，高压泵(22)出口上设有压力表(14)，在高压泵(22)上设有溢流阀(21)。
6.根据权利要求4所述的高度集成化的过滤系统，其特征在于，滤瓶包括滤瓶I(29)和滤瓶II(30)。
7.根据权利要求4所述的高度集成化的过滤系统，其特征在于，水箱(1)的盖板由盖板I(24)、盖板II(25)、盖板III(26)、盖板IV(27)和盖板V(28)构成；
切削油冷泵组件(17)设置在盖板I(24)上，冲洗泵组件(19)设置在盖板V(28)上，二级过滤器(31)设置在盖板II(25)上，一级过滤器(20)设置在盖板IV(27)上，高压泵(22)设置在盖板III(26)上。
8.根据权利要求7所述的高度集成化的过滤系统，其特征在于，隔板包括第一挡板(16)、第二挡板和第三挡板，第一挡板(16)设置在盖板I(24)和盖板II(25)之间，第二挡板设置在在盖板I(24)和盖板V(28)之间，第三挡板设置在一级过滤器(20)和冲洗泵组件(19)之间；
第一挡板(16)上开有若干个孔，最低开孔位置为水箱(1)的最低液位，且高于一级过滤器(20)的最高点；
在盖板II(25)和盖板III(26)连接处还设有过滤网板(13)。
9.根据权利要求7所述的高度集成化的过滤系统，其特征在于，在盖板I(24)上设有液位传感器(6)，水箱(1)侧面安装有液位计(32)。
10.基于权利要求1～9任意一项所述高度集成化的过滤系统的使用方法，包括以下步骤：
1)机床排出的含屑切削液经过普通加工低压区的初级过滤单元进行过滤，得到初级过滤切削液，初级过滤切削液流入水箱(1)中；
2)切削油冷泵组件(17)启动时，初级过滤切削液由切削油冷泵泵入机床冷却喷嘴，对加工件的外部冷却；
冲洗泵组件(19)启动时，初级过滤切削液被泵入机床内，对机床内部的冲洗；
3)初级过滤切削液经过隔板由水箱(1)的普通加工低压区流入中心出水高压区，再经增压过滤单元进行过滤和增压后，输出多级过滤的高压切削液至机床主轴端，进行钻孔加工或内孔清洁。
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| CN202010982827.2A CN112023511A (zh) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | 一种高度集成化的过滤系统及使用方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114260754A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-01 | 上海发那科机器人有限公司 | 一种加工中心水箱 |
| CN116870702A (zh) * | 2023-09-07 | 2023-10-13 | 北京理工大学 | 一种切削液双向分离过滤机构及其切削液处理系统和方法 |
-
2020
- 2020-09-17 CN CN202010982827.2A patent/CN112023511A/zh active Pending
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| CN116870702B (zh) * | 2023-09-07 | 2023-12-08 | 北京理工大学 | 一种切削液双向分离过滤机构及其切削液处理系统和方法 |
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