專利名稱：金屬加工液體控制系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬加工液體控制系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)的工藝，特別是涉及到一種用于循環(huán)和再生使用的金屬加工液體的控制系統(tǒng)和工藝。
在大多數(shù)的金屬加工的工藝中，為了獲得所需的例如潤(rùn)滑、冷卻、除切屑等要求，必須采用金屬加工液。采用這些加工液的工藝并不限于罐筒的加工(如拉拔和擠壓)，它還包括金屬的軋制(如鋁或鋼板)和沖壓、板材彎曲等。
典型的工藝包括將金屬加工中用過(guò)的加工液，經(jīng)過(guò)濾和平衡系統(tǒng)的再循環(huán)，以便去掉金屬切屑、低比重的油料、污物等，并使干凈的加工液返回到金屬加工中。
這樣的一種系統(tǒng)見(jiàn)

圖1。
金屬加工臺(tái)1與一收集用過(guò)的金屬加工液的液箱2相連。經(jīng)導(dǎo)管3把液箱2中加工液泵入過(guò)濾系統(tǒng)4。過(guò)濾系統(tǒng)由一臟側(cè)5和干凈側(cè)6組成，來(lái)自臟側(cè)5的冷卻劑經(jīng)過(guò)濾器7(如打褶紙過(guò)濾器)泵入干凈側(cè)6。然后，冷卻劑經(jīng)第二導(dǎo)管8泵入金屬加工設(shè)備如制罐機(jī)上。
一般位于臟側(cè)的加工液組份或是由附加的預(yù)先混合的加工液供源來(lái)獲得，或是將非集中的加工液組成物輸送到過(guò)濾器來(lái)得到。這種的供源見(jiàn)圖1中的9。
這種系統(tǒng)需要在過(guò)濾系統(tǒng)中使用超組份的加工液。此外，需要保持多量組份的加工液，由于在過(guò)濾系統(tǒng)中損失引起大量低比重油的乳化，和存有污物和切屑，導(dǎo)致過(guò)早阻塞和更換過(guò)濾介質(zhì)或清理過(guò)濾系統(tǒng)。另外，在罐加工和其它金屬部件制造中，多量組份加工液引起加工液，污物和低比重油保存在加工后的金屬部件上，從而附帶有增加清理工作的切屑加工。最后，多量組份加工液增加乳化程度，使排泄更加困難。
本發(fā)明是一個(gè)用于循環(huán)金屬加工液，如冷卻或潤(rùn)滑劑的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)由一金屬加工臺(tái)、一過(guò)濾系統(tǒng)和一將純組份金屬加工液在過(guò)濾器的回程和金屬加工臺(tái)之間傳送的裝置構(gòu)成。該裝置是一或多個(gè)在速度、容量和時(shí)間可變化的泵，它把所需要的加工液組成物，添加劑和水吸收到系統(tǒng)中。
本發(fā)明的一個(gè)目的，是提供一用于再生金屬加工液的(例如冷卻劑和潤(rùn)滑劑的)系統(tǒng)。
本發(fā)明另一個(gè)目的，是提供一再生金屬加工液的方法。
本發(fā)明再一個(gè)目的，是用于控制金屬加工液的系統(tǒng)，包括一位于金屬加工臺(tái)上的、將金屬加工液輸送管道連接到金屬加工臺(tái)上的入口件，一個(gè)將加工液從金屬加工臺(tái)上排走，并將金屬加工臺(tái)連到過(guò)濾金屬加工液的過(guò)濾裝置上的出口件，以及將金屬加工液組成物添加到管路上的裝置，添加組成物的裝置被連到過(guò)濾裝置的出口件和金屬加工臺(tái)的入口件之間。
本發(fā)明又一個(gè)目的，是提供一輸送和更新金屬加工液的系統(tǒng)，包括一將更新的金屬加工液供源連到金屬加工臺(tái)上的第一入口件;一將加工液從金屬加工臺(tái)上排走，并將金屬加工臺(tái)連到液箱上以收集用過(guò)的金屬加工液的出口件;一將液箱連到過(guò)濾區(qū)的第一泵件，過(guò)濾區(qū)由收集區(qū)，過(guò)濾裝置和存放區(qū)組成，過(guò)濾裝置的設(shè)置能使收集區(qū)與存放區(qū)隔開(kāi);一位于過(guò)濾裝置附近以使金屬加工液從收集區(qū)經(jīng)過(guò)濾裝置輸送到存放區(qū)的第二泵;一從存放區(qū)到第三泵入口的出口;一從第三泵連到金屬加工臺(tái)的第一入口件的出口件;和一將金屬加工液組成物添加到系統(tǒng)中的裝置，用于添加組成物的裝置位于存放區(qū)出口件和金屬加工臺(tái)的第一入口件之間。
本發(fā)明附加一個(gè)目的，是提供一控制金屬加工液的系統(tǒng)，包括一金屬加工機(jī)，它具有進(jìn)出金屬加工液的進(jìn)、出口，機(jī)器出口連到一過(guò)濾器的進(jìn)口，過(guò)濾器具有一與位于過(guò)濾器出口和金屬加工機(jī)進(jìn)口間的導(dǎo)管相連的出口，以及一位于過(guò)濾器出口和金屬加工機(jī)進(jìn)口間的金屬加工液測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括一金屬加工液組份供源，一可變泵和位于供源和趨向于可變泵的一入口間的第一導(dǎo)管和位于泵出口和導(dǎo)管間的第二導(dǎo)管。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的，是提供一控制金屬加工液的方法，其步驟是a)將金屬加工液輸送到金屬加工區(qū)，b)將用過(guò)的金屬加工液從金屬加工區(qū)上輸走，c)過(guò)濾用過(guò)的金屬加工液，d)將金屬加工液組成物，加到過(guò)濾后的加工液中，以便得到所需的組份，和e)將金屬加工液輸送回到金屬加工區(qū)。
圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的一種金屬加工液循環(huán)系統(tǒng)。
圖2表示本發(fā)明的金屬加工系統(tǒng)。
圖2是按照本發(fā)明的一個(gè)金屬加工液系統(tǒng)的實(shí)施例。將金屬加工液輸送到金屬加工臺(tái)12的入口件11上。在金屬加工臺(tái)使用后的加工液經(jīng)出口件13從金屬加工臺(tái)12上排出。常規(guī)的方式是將用過(guò)的加工液排到收集裝置如液箱14中，然后，用泵15將其輸送到過(guò)濾區(qū)17的進(jìn)口件16處。過(guò)濾區(qū)有一收集區(qū)18，在此存放臟液(未過(guò)濾)并經(jīng)一過(guò)濾裝置19將臟液送到存放區(qū)20。來(lái)自存放區(qū)20內(nèi)的過(guò)濾區(qū)出口件21中的加工液，返回到金屬加工臺(tái)的進(jìn)口件11，以便重新使用。
所有內(nèi)連系統(tǒng)的組件或可直接連在一起或經(jīng)相鄰組件間的一系列管子或?qū)Ч芟噙B。
用于添加金屬加工液組成物的裝置為22。它包括一個(gè)或多個(gè)金屬加工液組成物供源23，如油，潤(rùn)滑劑，冷卻劑，水，生物殺傷劑，防蝕劑，pH值調(diào)節(jié)劑等，每一種組成物可分別存放或以各種組合方式存放。一可變泵24將供源(23A-D)連到系統(tǒng)的位于過(guò)濾區(qū)17的出口件20和金屬加工臺(tái)12的入口件間的某一位置處。最好是，用于添加組成物21的裝置位于系統(tǒng)泵25的入口件24上，系統(tǒng)泵25將過(guò)濾區(qū)17加工液泵入到金屬加工臺(tái)12中。
未在圖2中表示的，一選擇的最佳過(guò)濾泵將來(lái)自收集區(qū)18內(nèi)的加工液經(jīng)過(guò)濾裝置19吸到存放區(qū)20內(nèi)。
所有專用部件，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)員來(lái)說(shuō)是公知的，并且是市售件。
下面描述本發(fā)明系統(tǒng)中主要部件。
本發(fā)明一重要部件是泵，它將必要的或所需的加工液組成物泵入到系統(tǒng)中。所選的泵要求在速度、容量和/或時(shí)間上是可變化的，根據(jù)所需加工液組成物經(jīng)過(guò)泵的情況來(lái)計(jì)量。
最好是，泵速是可變的和/或泵量也是可變的，從而加工液組成物量以一所需速度加到系統(tǒng)中。進(jìn)行變化時(shí)，系統(tǒng)操作者可簡(jiǎn)單改變系統(tǒng)中由加工液參數(shù)規(guī)定的速度，如;如果加工液組份量下降，則泵加速以提高組份量使其達(dá)到所需的量，一旦獲得，則泵減速，以維持這一狀況。
這種泵在化學(xué)工業(yè)中是公知的，二種最佳泵可從在Jacksonville，F(xiàn)lorida的第一海岸工廠(First Coast Products)購(gòu)得，所公知的型號(hào)是Pb-15-Sc-01或Pb-80-Sc-01。這些泵的速度是可變的。泵是自身起動(dòng)加水和有壓縮力的，用于計(jì)量化學(xué)變化。它們也包括一個(gè)可調(diào)節(jié)的程序，以便允許在選擇的時(shí)間增值時(shí)把泵打開(kāi)和關(guān)閉。泵速可變，從而輸送速度可按需要而變化。
當(dāng)需要把不同的組成物以不同速度加到加工液中時(shí)，最好采用系列泵，每個(gè)泵用于每一組成物，從而可簡(jiǎn)單和自動(dòng)地計(jì)量系統(tǒng)中所需要的理想組成物。例如，在金屬加工液中，第一泵用于添加純濃度的加工液(即加工液沒(méi)有與水或稀釋劑溶液混合)。第二泵用于泵入生物殺傷劑，而第三泵用于泵入第二種生物殺傷劑和/或附加的添加物，如極限壓力膠，pH值調(diào)節(jié)劑，水等。不同泵最好相應(yīng)于組成物的不同應(yīng)用速度。
此外，一個(gè)泵或二個(gè)泵可經(jīng)一系列閥與連到不同組成物供源上的特定的泵或每個(gè)泵一起使用。從而，在適當(dāng)時(shí)間，通過(guò)特定泵或多個(gè)泵可計(jì)量出適當(dāng)?shù)慕M成物和所需量。
過(guò)濾裝置是任何過(guò)濾設(shè)備，它通常用在金屬加工業(yè)中，以清理和循環(huán)金屬加工液。
用于金屬加工中典型過(guò)濾系統(tǒng)是一個(gè)大的箱體，它被分成二個(gè)間隔。其中一間隔是接收用過(guò)的帶有金屬切屑、污物、低比重的油脂等臟的金屬加工液，另一間隔是存放過(guò)濾后的金屬加工液，并將它輸送回系統(tǒng)重新使用。在此二個(gè)區(qū)域(臟和干凈)之間設(shè)有過(guò)濾裝置。也可是部分箱體，如在兩間隔之間形成一物理隔段。此外，也可形成兩間隔之一的部分，最好是臟的或收集部分。在另一種情況下，加工液從過(guò)濾器中吸出并吸入存放區(qū)。
一般是，過(guò)濾器是一種纖維板材，如紙(纖維的、玻璃的或合成的)或纖維(玻璃或合成的)或氈墊(玻璃、纖維或合成)。特別是，它是打褶紙型過(guò)濾器，其成本低，易更換和保養(yǎng)，并具有足夠的過(guò)濾性能。這種過(guò)濾器是眾所周知的并通常用于工業(yè)上。也可使用其它的過(guò)濾器，本發(fā)明并不局限于過(guò)濾器的型號(hào)。其它公知的過(guò)濾器包括金屬網(wǎng)或籃，離心過(guò)濾機(jī)，凝結(jié)和/或沉淀箱，吸收布輪等。所有這些過(guò)濾器，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)員來(lái)說(shuō)，是眾所周知的并可用在本系統(tǒng)中。
用在本系統(tǒng)中任何其它泵，可以是與用在將加工液組成物添加到系統(tǒng)中的裝置中的泵型號(hào)相同，此外，也可采用其它的泵如通常或慣用在加工液循環(huán)系統(tǒng)中的隔膜泵。
用于收集，過(guò)濾和存放金屬加工液的箱槽，可是任何常用于工業(yè)上的箱槽。典型的這種箱槽可由金屬，如鋁，不銹鋼或鍍鋁制成，或由塑料或玻璃纖維制成。它們應(yīng)具有足夠容量，以便允許充分過(guò)濾和存放用于系統(tǒng)中足量的加工液。
此外，這種箱槽通常帶有測(cè)量加工液水平面的檢測(cè)器，以確保足夠加工液保持在系統(tǒng)中。
另外，各種其它常用在這樣系統(tǒng)中的公知部件，也可用于本發(fā)明中，這些部件包括加熱器，壓力規(guī)，供水接頭，壓力減振器，止回閥等。
系統(tǒng)中全部或部分部件，可直接與相鄰部件相連，此外，每個(gè)相鄰部件可經(jīng)管道相互連接。這種管道可由金屬，如鋁或不銹鋼制成，和由塑料，如聚四氟乙烯，聚乙烯或聚氯乙烯制成。這種管道可經(jīng)各種公知固定件，如螺旋接頭、壓縮接頭，粘合劑等與部件相連接。
本發(fā)明加工方法如下金屬加工液的供源裝到金屬加工臺(tái)的入口。使用后，加工液經(jīng)出口流出并被收集到液箱中。然后，加工液從液箱中輸送到過(guò)濾系統(tǒng)中。加工液的過(guò)濾，最好是將其泵入過(guò)濾器中。通過(guò)一輸送泵，把過(guò)濾區(qū)加工液泵入到金屬加工臺(tái)的入口，使過(guò)濾后的加工液返回到金屬加工臺(tái)。加工液組成物，如潤(rùn)滑劑，冷卻劑、水、生物殺傷劑等，計(jì)量后進(jìn)入到位于過(guò)濾器出口和趨向金屬加工臺(tái)的入口間的加工液中。最好是，組成物被加到輸送泵的入口側(cè)，以確保在進(jìn)入金屬加工臺(tái)之前，使組成物與過(guò)濾后加工液充分混合。
用于本發(fā)明所公開(kāi)的系統(tǒng)中的系統(tǒng)和加工方法，可應(yīng)用到各種金屬加工操作上。例如，特別是用在金屬罐的制造，尤其是拉拔和擠壓加工所形成的兩片罐中。此外，它用在制造金屬板坯的軋輥成形加工中，類似它也可用在其它金屬加工中，如研磨、滾軋、拉削，沖壓，切削或鏜削加工中。它也可用在清洗用件，如酸洗或堿洗系統(tǒng)中。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供許多優(yōu)點(diǎn)并克服存在于已有系統(tǒng)和加工方法中許多問(wèn)題。
例如，已示出的附加的潔凈(濃度)的加工液組成物，直接進(jìn)入到輸送泵入口處，將大大減少加工液在系統(tǒng)中的消耗量。在制罐體加工中，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)試驗(yàn)證明，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)金屬加工液消耗量明顯低于現(xiàn)有系統(tǒng)中，即非集中地把加工液添加物加到過(guò)濾系統(tǒng)中所消耗的加工液。還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)金屬加工液組成物的濃度降低到35%，低于現(xiàn)有的，同時(shí)保持了和在許多情況下改進(jìn)了加工液，系統(tǒng)和工件的性能。此外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，特別是使用打褶紙纖維過(guò)濾器時(shí)，過(guò)濾器的性能得以改進(jìn)了，并延長(zhǎng)其使用壽命，以及優(yōu)于在予混合或非集中供給系統(tǒng)中的性能。相信由于減少組成物的濃度，特別是在過(guò)濾后的加工液中乳化的低比重油脂的減少，使過(guò)濾器使用壽命延長(zhǎng)。
另外，與現(xiàn)有系統(tǒng)相比，過(guò)濾器可保留少量的加工液組成物，相信所使用的加工液用量減少，對(duì)使用低濃度加工液的能力提高(量少是被過(guò)濾器吸收了)。
在系統(tǒng)中減少加工液濃度，也便于減少在工具和/或工件上產(chǎn)生的沉積物。
要注意，加工液中降低了低比重油脂的含量。相信部分是降低在系統(tǒng)中必要的加工液濃度和改進(jìn)過(guò)濾器的性能和壽命引起的。降低低比重油脂的產(chǎn)生，便增加加工液使用壽命，提高過(guò)濾器使用壽命和改進(jìn)產(chǎn)生質(zhì)量穩(wěn)定性。
最后，該系統(tǒng)提供一改進(jìn)的工件，如在拉拔和擠壓加工(制兩片罐)中，發(fā)現(xiàn)減少了罐壁厚度的所有偏差，只產(chǎn)生少量撕裂或破裂，與現(xiàn)有系統(tǒng)相比，工件只需少一些的清洗。
所有這些優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)致在系統(tǒng)操作和維持中，具有成本低，減少了因浪費(fèi)所產(chǎn)生的量(或是過(guò)濾器紙張或是帶污物加工液)，減少了工件最終加工變化(從而減少了重新噴射)。和減少了清洗成本(由于只有少量低比重油脂和其它污物保留在工件或工具上)。
本發(fā)明相應(yīng)于最佳實(shí)施例加以描述，本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員，將了解到本發(fā)明的等效、替換物和變更。附帶的權(quán)利要求書，復(fù)蓋了所有的等效，替換物和變更，它們都落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制金屬加工液體的系統(tǒng)，包括一位于金屬加工臺(tái)上的入口件、將金屬加工液輸送管與金屬加工臺(tái)相連的入口件，將加工液從金屬加工臺(tái)輸出的出口件，將金屬加工臺(tái)連到一用于過(guò)濾金屬加工液的裝置上的出口件，和將金屬加工液組成物加到供源上的裝置，用于添加組成物的裝置被連到過(guò)濾裝置的出口件和金屬加工臺(tái)的入口件之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是金屬加工臺(tái)處是一制罐機(jī)，過(guò)濾裝置是一纖維過(guò)濾器，用于添加組成物的裝置是一個(gè)或多個(gè)可變泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征是用于添加組成的裝置是一個(gè)或多個(gè)可變泵，其中變量是從一組由速度，容量和時(shí)間構(gòu)成的要素中選取。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一用于收集位于金屬加工臺(tái)出口件和過(guò)濾裝置間金屬加工液的裝置，和一用于將來(lái)自收集裝置的金屬加工液泵入到過(guò)濾裝置中的裝置。
5.一種用于輸送和再生金屬加工液的系統(tǒng)，包括一將再生的金屬加工液的輸送管連到金屬加工臺(tái)的第一入口件，一用于將加工液從金屬加工臺(tái)上輸出的出口件，出口件將金屬加工臺(tái)連到液箱，以收集用過(guò)的金屬加工液，一將液箱連到過(guò)濾區(qū)的第一泵，過(guò)濾區(qū)由收集區(qū)，過(guò)濾裝置和存放區(qū)組成，過(guò)濾裝置的設(shè)置可使收集區(qū)與存放區(qū)隔開(kāi)，一相鄰于過(guò)濾裝置設(shè)置的、將收集區(qū)金屬加工液經(jīng)過(guò)濾裝置移至存放區(qū)的第二泵，一從存放區(qū)到第三泵的入口件的出口，來(lái)白第三泵的并連到金屬加工臺(tái)的第一入口件上的出口件，以及一將金屬加工液組成物加到系統(tǒng)中的裝置，用于添加組成物的裝置位于存放區(qū)出口件和金屬加工臺(tái)的第一入口件間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征是金屬加工臺(tái)處是一臺(tái)制罐機(jī)，過(guò)濾裝置從一組由纖維過(guò)濾器、離心過(guò)濾器、凝結(jié)箱、沉積箱和它們組合件構(gòu)成的組件中選取，而用于添加金屬加工液的裝置是一變量泵，它將金屬加工液組成物的輸送管連到系統(tǒng)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征是用于添加金屬加工液和附加物的裝置是一速度可調(diào)泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征是添加金屬加工液的裝置是一容量變量泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征是進(jìn)一步包括一將附加物輸送到系統(tǒng)中的裝置，用于輸送附加物的裝置有一出口，它連到位于存放區(qū)出口件和金屬加工臺(tái)的第一入口件間的系統(tǒng)上。
10.一種用于控制金屬加工液的系統(tǒng)，包括一金屬加工機(jī)，它有金屬加工液的進(jìn)出的出入口，機(jī)器出口連到過(guò)濾器的入口，過(guò)濾器具有一連到位于過(guò)濾器出口和金屬加工機(jī)入口間的第一管道上的出口，以及位于過(guò)濾器出口和金屬加工機(jī)入口間的金屬加工液計(jì)量裝置，計(jì)量裝置包括一金屬加工液組成物的輸送管，一變量泵和位于輸送管和趨向變量泵的入口間的第二管道和位于變量泵出口和第一管道間的第三管道組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一位于金屬加工機(jī)出口和過(guò)濾器間的液箱和位于液箱和過(guò)濾器間的第二泵。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征是變量泵是一速度可變的泵。
13.一種控制金屬加工液的方法，包括步驟為a)把金屬加工液輸送到一金屬加工區(qū)，b)把用過(guò)的金屬加工液從金屬加工區(qū)排走，，c)過(guò)濾用過(guò)的金屬加工液，d)把金屬加工液組成物加到過(guò)濾后的加工液中，以便獲得所需的濃度，和e)把金屬加工液返回到金屬加工區(qū)。
全文摘要
公開(kāi)一種控制金屬加工液的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)有一計(jì)量裝置，用于將所需量的金屬加工液組成物(冷卻劑、潤(rùn)滑劑、生物殺傷劑等)輸送到系統(tǒng)中的從金屬加工區(qū)過(guò)來(lái)后收集并過(guò)濾后的金屬加工液中。所使用的變量泵(在速度，容量或時(shí)間上可變化的)最好可確保充足的，但并不過(guò)量的，必要的組成物加到系統(tǒng)中。最好是計(jì)量裝置位于過(guò)濾器出口和金屬加工操作的入口間。該系統(tǒng)和加工方法減少了金屬加工液的消耗，降低廢物產(chǎn)生，并提高過(guò)濾性能和改善所有的系統(tǒng)控制。
文檔編號(hào)C10M175/00GK1075434SQ9310024
公開(kāi)日1993年8月25日 申請(qǐng)日期1993年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月6日
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