磨削油過濾單元堵塞問題分析與處理*

王佳春

(廈門金鷺特種合金有限公司,福建 廈門 361006)

0 引 言

磨削油是金屬磨削加工中重要的冷卻、潤(rùn)滑輔材,而潔凈度差的磨削油會(huì)直接導(dǎo)致被加工件表面產(chǎn)生缺口,從而影響產(chǎn)品質(zhì)量,因此需要對(duì)磨削油進(jìn)行集中處理。首先將磨削下來的金屬粉末從磨削油中過濾掉后再循環(huán)使用。過濾單元是否順暢直接影響過濾能力,當(dāng)過濾單元堵塞嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蛇^濾設(shè)備喪失過濾能力,損失嚴(yán)重。

筆者針對(duì)過濾單元堵塞情況進(jìn)行分析,找到引起堵塞情況發(fā)生的源頭。通過對(duì)過濾單元重新優(yōu)化設(shè)計(jì),徹底解決了過濾罐堵塞問題;經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),改進(jìn)后過濾單元在長(zhǎng)期使用后,流量衰減嚴(yán)重的情況得到了明顯的改善。

1 磨削油集中過濾系統(tǒng)應(yīng)用情況

1.1 使用情況介紹

筆者所在公司現(xiàn)有如圖1、2所示的用于冷卻過濾磨床磨削用油,磨削油過濾設(shè)備10余臺(tái),磨削油中需要過濾掉的雜質(zhì)為碳化鎢顆粒。該磨削油過濾設(shè)備主要由供油泵、過濾單元、設(shè)備箱體這3部分組成,磨床磨削后的臟油流入設(shè)備箱體中,經(jīng)過濾單元過濾后,凈油由供油泵打回磨床使用,過濾下來的切削顆粒經(jīng)過濾單元反吹后統(tǒng)一進(jìn)行收集[1]。該磨削油過濾設(shè)備的設(shè)計(jì)過濾能力為2 000 L/min,過濾單元由21個(gè)過濾罐組成,過濾罐內(nèi)部的紙制濾芯可過濾掉3～5μ的碳化鎢顆粒[2]。

圖1 現(xiàn)有磨削油過濾設(shè)備-主視圖1.供油泵 2.過濾單元 3.設(shè)備箱體

圖2 現(xiàn)有磨削油過濾設(shè)備-俯視圖

現(xiàn)有磨削油過濾設(shè)備在使用2年左右,幾乎每臺(tái)都會(huì)出現(xiàn)過濾能力衰減嚴(yán)重、過濾罐堵塞的現(xiàn)象,每個(gè)堵塞的過濾罐都需要2～3名人員用時(shí)1天才能將過濾罐內(nèi)的污泥狀碳化鎢挖出清理并復(fù)原,堵塞嚴(yán)重的過濾罐甚至?xí)斐蓛?nèi)部濾芯報(bào)廢,直接經(jīng)濟(jì)損失2.4萬元/罐,往往清潔一臺(tái)現(xiàn)有削油過濾設(shè)備其耗費(fèi)人力半個(gè)月以上,濾芯損失50余萬,占用勞動(dòng)力時(shí)間與經(jīng)濟(jì)損失較大,因而迫切需要解決上述問題。

1.2 過濾單元發(fā)生堵塞現(xiàn)狀

筆者對(duì)所在公司現(xiàn)有4號(hào)磨削油過濾設(shè)備進(jìn)行流量測(cè)試,該設(shè)備投入使用日期為2021年2月,測(cè)試時(shí)間為2023年2月,油品品牌為甌海,濾芯為紙質(zhì)濾芯,新濾芯過濾量為單罐130 L/min,測(cè)得具體數(shù)據(jù)如表1所列。由表1可知:濾罐堵塞嚴(yán)重,一些濾罐已堵死。將堵塞嚴(yán)重的濾罐打開后發(fā)現(xiàn)濾芯表面被泥狀金屬顆粒包裹,如圖3所示,罐體內(nèi)全部被泥狀金屬顆粒塞滿,如圖4所示,過濾罐幾乎喪失過濾能力。

表1 現(xiàn)有4號(hào)磨削油過濾設(shè)備使用2年后流量

圖3 堵塞濾芯表面

2 過濾單元產(chǎn)生堵塞的原因分析

通過對(duì)堵塞濾罐的泥狀金屬顆粒與被磨床加工的刀具產(chǎn)品成分進(jìn)行對(duì)比,判斷泥狀金屬顆粒主要成分是從刀具產(chǎn)品磨削下來的碳化鎢金屬顆粒。將被堵死的濾罐與仍有少量流量的濾罐對(duì)比可知:兩者的區(qū)別在于前者承裝濾芯部分被完全堵死,后者罐體上部還有部分空間,濾芯未全部堵死。針對(duì)這一問題主要從以下兩方面進(jìn)行分析。

2.1 過濾過程中長(zhǎng)時(shí)間伴隨鎢渣沉淀罐體底部的情況

磨削油過濾如圖5所示,在8 h的過濾過程中,臟油由罐體右側(cè)箭頭方向進(jìn)入濾罐,經(jīng)罐體中的濾芯外圍進(jìn)行過濾,過濾下來的鎢渣附著在濾芯外圍,過濾后的干凈磨削油由圖中罐體頂部箭頭方向流出。在過濾過程中,不斷進(jìn)入罐體的臟油中含有的鎢渣持續(xù)沉淀到罐體底部,而罐體底部排鎢渣出口無反沖洗功能,導(dǎo)致沉淀在罐體底部的鎢渣無法及時(shí)疏通,堆積后造成罐體底部堵塞。

圖5 磨削油過濾

2.2 排渣管路結(jié)構(gòu)原因?qū)е露氯?/h3>

當(dāng)8 h的過濾動(dòng)作結(jié)束后,對(duì)從紙質(zhì)濾芯過濾下來的鎢渣進(jìn)行反吹時(shí),壓縮空氣通過濾罐頂部箭頭進(jìn)入,壓縮空氣將附著在濾芯外圍的鎢渣與油的混合液由罐體底部箭頭標(biāo)注方向從排渣管路排出濾罐,反吹排鎢灣如圖6所示。該排渣管路自下而上的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致排鎢渣動(dòng)作結(jié)束后,部分鎢金屬顆粒在濾罐底部沉淀,日積月累,鎢金屬顆粒逐漸將整個(gè)濾罐堵塞。隨著由底部向罐體頂部堵塞程度的加深,濾芯的有效過濾面積逐漸減小,過濾量越來越少,直至濾罐全部堵死,從而使濾芯喪失過濾能力。

3 過濾單元堵塞問題解決及使用效果

經(jīng)以上分析后,主要從兩方面解決過濾堵塞問題:一方面,將打入濾罐的臟油入口由罐體側(cè)面改為罐體底部,與罐體底部排渣口共用;另一方面,將原有排渣管路至下而上的結(jié)構(gòu)改為向下單方向結(jié)構(gòu)。

3.1 具體解決措施

首先,為解決罐體底部排渣出口無反沖洗功能,將濾罐改為如圖7所示的結(jié)構(gòu)。在過濾過程中,臟油由罐體底部向上箭頭方向進(jìn)入濾罐,經(jīng)罐體中的濾芯過濾后由圖中罐體頂部向上箭頭方向流出;在轉(zhuǎn)換到反吹排渣動(dòng)作時(shí),壓縮空氣由罐體頂部向下箭頭方向進(jìn)入,將濾芯上的鎢渣通過罐體底部向下箭頭方向排出[2-4]。

圖7 過濾罐剖視圖

其次,從設(shè)備整體結(jié)構(gòu)上改變過濾單元位置,將濾罐部分整體抬高,將過濾部分由放置于過濾設(shè)備箱體內(nèi)改為放置到箱體上方,排渣管路從濾罐底部直接引出,實(shí)現(xiàn)油渣至上而下排出濾罐,從而從結(jié)構(gòu)上解決了鎢渣沉淀到罐體底部引起堵塞的問題[2-4]。改善后的過濾部分結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 改善后的磨削油過濾單元

過濾泵將臟油經(jīng)過濾管路打入過濾罐,經(jīng)過濾罐過濾后,干凈的油通過凈油管路排出并收集。過濾結(jié)束后進(jìn)行反吹排鎢渣時(shí),被壓縮空氣擠出的鎢渣由過濾罐底部經(jīng)排渣管路排出,過濾與排渣管路的切換通過排渣管路控制閥與過濾管路單向閥完成[2-4]。

3.2 優(yōu)化后過濾單元使用效果

將現(xiàn)有的5號(hào)磨削油過濾設(shè)備進(jìn)行改善,改善后除濾芯自身正常的過濾能力退化造成的過濾量衰減外,未發(fā)現(xiàn)堵塞情況發(fā)生。該設(shè)備改善后投入使用日期為2021年5月,測(cè)試日期為2023年5月,油品、濾芯使用與上文測(cè)試的4號(hào)磨削油過濾設(shè)備相同,測(cè)得具體數(shù)據(jù)如表2所列。

表2 現(xiàn)有5號(hào)磨削油過濾設(shè)備使用2年后流量

4 結(jié) 語

磨削油的使用貫穿于整個(gè)磨削加工工藝,過濾流量穩(wěn)定的磨削油過濾設(shè)備是行業(yè)內(nèi)的不斷追求,文中重點(diǎn)針對(duì)磨削油過濾設(shè)備出現(xiàn)的過濾罐堵塞與過濾能力衰減問題,進(jìn)行了研究分析與改進(jìn)應(yīng)用,并對(duì)改進(jìn)前后的磨削油過濾設(shè)備的過濾流量進(jìn)行測(cè)試對(duì)比,驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),改進(jìn)后的過濾單元測(cè)底解決了堵塞問題、減緩了流量衰減,大大降低了金屬磨削加工過程中加工件表面損傷的隱患,為生產(chǎn)之初所需的磨削油設(shè)計(jì)流量提供了經(jīng)驗(yàn)積累。