超精油正壓式集中過濾技術(shù)

汪燮民

(浙江五洲新春集團(tuán)股份有限公司，浙江 新昌 312500)

超精油應(yīng)具有良好的冷卻、潤滑、防銹、清洗等性能，更應(yīng)重視超精油的清潔度問題。超精油在重復(fù)使用過程中必須達(dá)到與工件加工質(zhì)量要求相匹配的過濾精度，否則留存和懸浮在超精油中的細(xì)微油石、金屬等粉末，會(huì)隨超精油一起進(jìn)入油石工作面與套圈滾道表面間的加工區(qū)域，對(duì)滾道表面粗糙度、加工紋理等產(chǎn)生影響。

目前集中供液過濾主要為無紡布負(fù)壓過濾，由于過濾機(jī)結(jié)構(gòu)的原因，臟液容易混入凈液中；無紡布本身雖能起到一定的過濾作用，但無法明確過濾精度(供應(yīng)規(guī)格只有克重和尺寸)；無紡布材料有彈性，顯微結(jié)構(gòu)疏密不勻，有熔融結(jié)合點(diǎn)，因此，很難保證需要的過濾精度。

1 正壓式集中過濾系統(tǒng)

1.1 工作原理

正壓式集中過濾系統(tǒng)如圖1所示，其工作流程如圖2所示。

圖1 正壓式過濾系統(tǒng)組成

圖2 正壓式過濾工作流程

超精機(jī)使用后的臟液通過回流管道自流回臟液箱，由臟液泵將臟液加壓輸入到過濾機(jī)封閉的過濾腔內(nèi)，在壓力作用下，臟液通過過濾網(wǎng)上預(yù)敷設(shè)的硅藻土濾層進(jìn)入下箱體并流入凈液箱內(nèi)，由凈液泵通過供液管道將凈液輸送到工作點(diǎn)。

1.2 工作循環(huán)過程

(1)在一個(gè)新的循環(huán)中，按下啟動(dòng)按鈕，液壓站啟動(dòng)，液壓缸下壓帶動(dòng)上箱體下降，使上箱體、濾網(wǎng)、襯網(wǎng)、下箱體之間形成一個(gè)密封的腔體。

(2)助濾機(jī)將混有硅藻土的超精油打入上箱體內(nèi)，在濾網(wǎng)上形成一層均勻的助濾層。

(3)助濾層形成后，臟液泵啟動(dòng)，將臟液箱中臟液打入上箱體內(nèi)，同時(shí)開始形成正壓。臟液在壓力作用下，經(jīng)過硅藻土助濾層過濾后經(jīng)濾網(wǎng)流入下箱體，經(jīng)過下箱體的出液口流入凈液箱中。

(4)隨著過濾的持續(xù)進(jìn)行，濾層上的固形物(主要是磨屑)逐漸增多，與硅藻土助濾層一起成為濾餅，上箱體內(nèi)的壓力隨之緩慢增加。

(5)當(dāng)上箱體內(nèi)的壓力達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，壓力傳感器發(fā)出信號(hào)，臟液泵停止供液。

(6)上箱體進(jìn)氣口打開，壓縮空氣進(jìn)入，上箱體內(nèi)尚未過濾的殘液在壓縮空氣作用下透過濾餅、濾網(wǎng)繼續(xù)過濾，直至濾餅中的油分壓干。

(7)進(jìn)氣口關(guān)閉，液壓缸帶動(dòng)上箱體向上運(yùn)動(dòng)。

(8)排屑機(jī)構(gòu)帶動(dòng)濾網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)，將濾網(wǎng)上的濾渣帶出機(jī)外；濾渣由毛刷刮落，落入集屑箱中； 同時(shí)用凈油將刮落濾渣的濾網(wǎng)沖洗干凈，沖洗后的油回流臟液箱。

(9)液壓站重新啟動(dòng)，液壓缸下壓帶動(dòng)上箱體下降，使上箱體、濾網(wǎng)、襯網(wǎng)、下箱體再次形成一個(gè)密封的腔體。

2 硅藻土助濾劑的應(yīng)用

2.1 硅藻土助濾劑的作用原理[1]

硅藻土助濾劑主要通過下列3種作用將臟液中的固體雜質(zhì)顆粒截留在硅藻土助濾層的表面和孔隙中，實(shí)現(xiàn)固液分離。

(1)篩分作用。篩分為一種表面過濾，當(dāng)液體流經(jīng)硅藻土?xí)r，硅藻土中的孔隙小于雜質(zhì)顆粒的粒徑，雜質(zhì)顆粒不能通過而被截留下來。助濾層的表面可以當(dāng)成一個(gè)篩面，將直徑不小于(或略小于)硅藻土孔隙直徑的固體顆粒從懸浮液中篩分出來，起到表面過濾的作用。由于軸承滾道超精產(chǎn)生的磨屑顆粒細(xì)小，所以篩分作用沒有充分的反映出來。

(2)深度效應(yīng)。深度效應(yīng)是深層過濾的阻留作用。分離過程只發(fā)生在助濾層的內(nèi)部，部分穿過濾餅(過濾開始后的助濾層)表面的雜質(zhì)顆粒被硅藻土助濾層內(nèi)部曲折的孔道和濾餅內(nèi)部更細(xì)小的孔隙所阻留。這種截留與篩分作用在性質(zhì)上均屬于機(jī)械作用。

(3)吸附作用。吸附作用也可以看成是電吸引作用，主要取決于固體顆粒與硅藻土本身的表面性質(zhì)。硅藻土的電位為負(fù)，絕對(duì)值大，吸附正電荷能力強(qiáng)，當(dāng)比硅藻土內(nèi)部孔隙還小的顆粒碰撞在多孔硅藻土內(nèi)部表面時(shí)，被電荷所吸引；還有一種是帶電顆粒間的相互吸引形成鏈團(tuán)而黏附在硅藻土上。其與深度效應(yīng)在軸承超精油過濾中起主要作用。

2.2 過濾過程

集中供液過濾的無紡布濾網(wǎng)孔隙很容易被臟液中的顆粒堵塞而阻止液體通過，影響過濾的正常連續(xù)進(jìn)行。硅藻土助濾劑過濾方法是對(duì)雜質(zhì)實(shí)施機(jī)械截留和利用硅藻土的吸附作用，濾網(wǎng)(圖3)已經(jīng)不再是參與過濾的主要構(gòu)件，因此，硅藻土助濾劑過濾將表面過濾變?yōu)樯顚游竭^濾，產(chǎn)生更強(qiáng)的凈化過濾作用。

圖3 濾網(wǎng)表層放大圖

硅藻土助濾劑具有獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積，硅藻土形成的濾餅具有高度的滲透性和吸附性，因此，截留精度可達(dá)0.1 μm[2]。

過濾過程如圖4所示，在濾網(wǎng)上預(yù)涂硅藻土助濾劑，開始過濾并形成濾餅，過濾結(jié)束用壓縮空氣吹干濾餅，濾網(wǎng)帶動(dòng)濾餅移動(dòng)并用壓縮空氣吹落濾餅和吹凈濾網(wǎng)。預(yù)涂硅藻土助濾劑可以防止雜質(zhì)(尤其是易變形的顆粒、膠狀物等)阻塞濾網(wǎng)孔隙, 延長(zhǎng)濾網(wǎng)使用壽命；提高小顆粒截留率, 獲得高澄清度的濾液；過濾周期結(jié)束時(shí)易于卸除濾餅和洗滌濾網(wǎng)。

圖4 過濾過程示意圖

過濾與濾餅形成過程如圖5所示。臟液在壓力作用下流經(jīng)助濾層，固形物被助濾層截留和吸附后，通過濾網(wǎng)變成凈液，濾餅也同時(shí)形成。

圖5 過濾與濾餅形成示意圖

過濾前的硅藻土狀態(tài)(絮狀部分)如圖6所示。一個(gè)過濾循環(huán)結(jié)束后濾餅的顯微結(jié)構(gòu)如圖7所示，濾餅表面沒有截留的固形物，內(nèi)部阻留和吸附在助濾層中的黑色污物清晰可見。

圖6 過濾前硅藻土的顯微結(jié)構(gòu)

圖7 濾餅顯微結(jié)構(gòu)

2.3 過濾精度的影響因素

硅藻土助濾劑過濾精度受濾餅性能、過濾網(wǎng)平整程度、預(yù)涂層均勻程度等影響。濾餅性能與硅藻土粒度、預(yù)涂層厚度，過濾壓力等有關(guān)，其一般關(guān)系為：硅藻土粒徑大，透過率高，過濾精度低；預(yù)涂層厚，透過率低，過濾精度高；過濾壓力大，透過率高，過濾精度低。

預(yù)涂層厚度以過濾過程中不溶性固形物不能穿透預(yù)涂層達(dá)到濾網(wǎng)表面為宜[3]；在預(yù)涂層過濾中，濾網(wǎng)精度一般可以比所需要的精度低[4]；控制預(yù)涂液中硅藻土的濃度和預(yù)涂流量可以保證硅藻土顆粒得以架橋形成均勻的預(yù)涂層。

軸承滾道超精油集中過濾系統(tǒng)的最佳應(yīng)用參數(shù)為：預(yù)涂液濃度0.3%～0.6%，流量為正常過濾流量的1.5倍左右；硅藻土預(yù)涂使用量為0.5～1 kg/m2；預(yù)涂時(shí)壓力為0.1 MPa左右；過濾機(jī)過濾壓力不大于0.26 MPa；過濾精度為5 μm及以下時(shí)，采用助濾劑粒徑為5 μm。

3 注意事項(xiàng)

(1)建議采用二級(jí)過濾，在設(shè)備端設(shè)置過濾罐，防止管道中污物及接口處密封件老化脫落等雜物的侵入。

(2)在過濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，注意凈液箱和臟液箱的大小，在正常運(yùn)行中不允許臟液流入凈液箱中。

(3)使用中應(yīng)定期清除凈液箱底積聚的污物，避免污物的長(zhǎng)期積聚。

(4)在設(shè)備端定期檢測(cè)超精油的清潔度，適時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。

(5)不過分提高過濾精度，以免造成不必要的浪費(fèi)，滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求即可。