一种切削液循环处理设备的制作方法

1.本实用新型属于环保行业中机械加工节能环保领域中的切削液处理技术领域，具体涉及一种切削液循环处理设备。


背景技术：

2.目前，国内外切削加工方法对环境造成的污染仍然很大。非传统的干切削、喷气冷却和液氮冷却等干式加工方法已经出现，但干加工方式目前也有其难以解决的缺点，因此离全面取代水基切削液的湿式加工还相对遥远，高性能绿色环保型水基金属切削液的开发仍具有重要意义。金属切削液在机械加工过程中普遍使用，起到冷却、润滑、清洗和防锈等作用。
3.尽管研究处理金属加工液废液的方法有很多并逐渐成熟，但这些方法无一例外地造成金属切削液中大量有效成分的损失，研究一种对处理成本低、节能减排且对人类无害、对环境友好的处理方法具有重要意义。
4.国内大约在2014年开始兴起切削液净化设备，国内生产切削液净化设备厂家大约有十多家，国内其它厂家的设备一般都是去除浮油、过滤杂质功能，好一些的设备会有杀菌功能，但都是采用臭氧杀菌，臭氧因为容易泄露，泄露后对人身体产生害处。国内设备由于处理效果大多不是十分理想，处理后的检测指标种类和参数也是各自为战，并不统一，更无国家标准来指导，因此目前机加用户对这类设备接受认可程度还未普及，大多处于观望状态。
5.国外的情况由于资料有限，具体情况不详，但根据引进的德国巴瓦瑞玛(bawarema)公司和瑞曼蒂斯(rimandis)公司的切削液除菌净化设备，从功能来看，也都是这些功能，只是设备小巧易于移动。
6.目前，国外已有严格法规限制某些切削液的使用，且废液处理费用极高，如德国每年废液处理约耗资10亿欧元。因此，在美国、德国等工业发达国家均大力倡导采用干式切削工艺。目前采用干式切削加工铸铁材料已无问题，铝材的干式切削也受到了重视。而国内正处于水基切削液取代油基切削液占据绝对市场(约70％市场份额)的阶段，而水基切削液类中，也是逐渐由乳化切削液、合成切削液向半合成切削液发展。


技术实现要素：

7.本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种切削液循环处理设备及其处理效率的确定方法。
8.本实用新型的技术解决方案是：
9.一种切削液循环处理设备，包括基座以及通过管路依次连通的设备进液口，过滤装置，电磁阀，自吸泵，除垢装置，消毒装置和设备出液口；
10.消毒装置包括依次串联的第一消毒装置，第二消毒装置和第三消毒装置；第三消毒装置的消毒管进液口与除垢装置的出液口通过管路连通，第一消毒装置的消毒管出液口
与设备出液口通过管路连通。
11.进一步的，第一消毒装置，第二消毒装置和第三消毒装置结构相同。
12.进一步的，每个消毒装置结构相同，第一消毒装置包括金属长管，玻璃管，紫外线灯管，消毒管进液口和消毒管出液口；
13.紫外线灯管的外径小于玻璃管的内径，玻璃管的外径小于金属长管的内径；玻璃管套设于紫外线灯管的外部，金属长管套设于玻璃管外部，金属长管与玻璃管之间形成切削液通道，消毒管进液口和消毒管出液口分别与金属长管与玻璃管之间形成的切削液通道连通。
14.进一步的，所述设备包括箱体，箱体设置于基座上，过滤装置，电磁阀，自吸泵，除垢装置，消毒装置设置于箱体内部，设备进液口和设备出液口设置于箱体外部。
15.进一步的，设备出液口高于设备进液口。
16.进一步的，所述设备包括电控箱，电控箱设置于箱体内部，箱体外部上表面设置有触摸屏，按钮和指示灯，触摸屏，按钮和指示灯与电控箱电连接。
17.进一步的，箱体侧部设置有拉门。
18.进一步的，基座的底部设置有滚轮。
19.本实用新型与现有技术相比的优点在于：
20.1、本实用新型的切削液循环处理设备，摒弃国内其它设备厂家普遍使用的臭氧除菌技术，臭氧气体容易泄露，如果浓度偏高时是温室效应气体之一，也会对人体产生危害，对人体细胞构成损伤。紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的dna或rna的分子结构，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。
21.2、本实用新型的切削液循环处理设备，设备配备三根相同的紫外线消毒管，串联使用，提高设备的杀菌消毒效率。
22.3、本实用新型的切削液循环处理设备，选用更小型的过滤器，缩小整个设备体积。选用小流量的泵，增加液体通过消毒管的时间，使杀菌消毒更彻底。
23.4、本实用新型的切削液循环处理设备中，对消毒装置进行了优化改进，将第一磁体和第二磁体固定置于清洁活塞内，解决了现有技术中，磁体采用胶粘的方式固定在活塞上，活塞在液体中来回移动，时间久了磁体掉落，造成设备故障的问题。
24.5、本实用新型的切削液循环处理设备，丝杠两端设置有光杆部，第一弹簧和第二弹簧分别穿过丝杠两端设置的光杆部，解决了现有技术中，采用全螺纹丝杠，位置开关损坏后，造成电机损坏的问题。
25.6、本实用新型的切削液循环处理设备，消毒管内的铜管两端用密封圈密封。消毒管两端的堵头用密封圈密封，解决了现有技术中，采用灌胶的方式，不便于拆卸和维修，此外，不使用灌胶也更加环保。
附图说明
26.图1是本实用新型的切削液循环处理设备外部结构的立体图；
27.图2是本实用新型的切削液循环处理设备去掉箱体后的内部结构的立体图；
28.图3是本实用新型的切削液循环处理设备中，消毒装置的剖面图；
29.图4是本实用新型的切削液循环处理设备中，清洁活塞的结构示意图；
30.图5是本实用新型的切削液循环处理设备中，消毒装置的底部局部图。
具体实施方式
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.本实用新型涉及的切削液循环处理设备，为了尽量给用户减少耗材消耗和使用化学品可能带来的二次污染，确定技术路线原则：采用纯物理技术，不破坏切削液有效成分，同时有效解决切削液使用过程颗粒物、杂油和发臭三大问题，处理后的切削液经检测符合再使用要求。可24小时自动处理，使用方便，维护工作量小。切削液净化设备采用电动自吸泵提供动力，以内置过滤网袋的过滤器进行过滤，采用电子除垢装置进行杀菌灭藻和除垢，采用多根紫外线消毒管进行杀菌消毒后排出。
34.本实用新型涉及的切削液循环处理设备，摒弃国内其它设备厂家普遍使用的臭氧除菌技术，采用紫外线杀菌消毒技术。臭氧气体容易泄露，如果浓度偏高时是温室效应气体之一，也会对人体产生危害，对人体细胞构成损伤。紫外线虽然对人体伤害也很大，但采取金属密闭遮光技术容易实施可靠，而且暴露时容易察觉。紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的dna或rna的分子结构，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。
35.本实用新型的切削液循环处理设备，包括基座100以及通过管路依次连通的设备进液口200，过滤装置300，电磁阀400，自吸泵500，除垢装置600，消毒装置和设备出液口800；所述消毒装置包括依次串联的第一消毒装置701，第二消毒装置702和第三消毒装置703；所述第三消毒装置703的消毒管进液口740与所述除垢装置600的出液口通过管路连通，所述第一消毒装置701的消毒管出液口750与所述设备出液口800通过管路连通。
36.优选的，所述第一消毒装置701，第二消毒装置702和第三消毒装置703结构相同。
37.优选的，每个消毒装置结构相同，在此，仅以第一消毒装置701作为示例，表述每个消毒装置的结构，所述第一消毒装置701包括金属长管710，玻璃管720，紫外线灯管730，消毒管进液口740，消毒管出液口750和消毒管底座780；所述紫外线灯管730的外径小于所述玻璃管720的内径，所述玻璃管720的外径小于所述金属长管710的内径；所述玻璃管720套设于所述紫外线灯管730的外部，所述金属长管710套设于所述玻璃管720外部，所述金属长管710与所述玻璃管720之间形成切削液通道，所述消毒管进液口740和消毒管出液口750分
别与所述金属长管710与所述玻璃管720之间形成的切削液通道连通，所述紫外线灯管730置于所述消毒管底座780内。
38.本实用新型的切削液循环处理设备配备三根相同的紫外线消毒管，串联使用，提高设备的杀菌消毒效率，同时，整机布局紧凑，选用更小型的过滤器，缩小整个设备体积。选用小流量的泵，增加液体通过消毒管的时间，使杀菌消毒更彻底。
39.本实用新型的切削液循环处理设备的工作过程如下：
40.设备进液口200通过软管连接到机床切削液储液槽，设备出液口800通过软管连接到机床切削液储液槽。设备进液口200应位于切削液的底部，设备出液口800出水管口位置应尽量远离进水管口。
41.通电开机后，设备从机床储液槽里抽取液体，先进入过滤装置300进行过滤，过滤装置300中的过滤器里可选配不同过滤精度的过滤袋，保障排除液体不同的杂质精细度要求。过滤装置300里的过滤袋有除油功效，可以除去液体中的杂油。
42.液体经过过滤装置300后依次经过电磁阀400和自吸泵500，自吸泵500提供液体进出设备的动力。
43.经过自吸泵500的液体进入除垢装置600，除垢装置600起到防垢、除垢、杀菌灭藻、缓蚀防腐等作用。该设备产生变频高频电场对水进行处理，产生共鸣作用，使用有的大缔合体状态水的结合键被深度打断，离解成活性很强的单分子或小缔合体状态的水，从而改变了水的物理结构与特性，增强了水分子的极性，增大了水分子的偶极矩，提高了水分子对钙镁离子、碳酸钙离子等成垢组份的水合能力，起到阻止水垢形成的作用。同时，在变频电磁场的作用下，使原有的水垢结晶体逐渐变得松软、脱落、溶解，从而达到除垢之目的。氧化腐蚀和垢下原电池腐蚀是含水系统管道及设备腐蚀和生锈的主要原因，而在变频是磁声作用下，水垢得以控制和去除，溶解氧与水分子结合不易析出，从而抑制氧化腐蚀和垢下原电池腐蚀的发生，起到良好的防腐阻锈的作用。另外，变频高频电磁场使细菌、藻类赖以生存的环境被破坏，并且溶解氧在变频高频电磁场的作用下形成一些如03、h
202
等对细菌、藻类具极强杀伤力的物质，起到杀菌灭藻的作用。
44.液体从除垢器出来后进入消毒管，设备采用3根带自动清洁装置的紫外线灯管，对液体进行消毒，有效除去液体中的细菌和真菌，自带清洁机构可对玻璃管进行自动清洁，保证紫外线的透光效果。处理后的液体经过设备出液口800回到机床储液槽内。
45.紫外线灯管的工作原理为利用紫外线光子的能量破坏液体中各种病毒、细菌及其它致病体的dna结构。主要使dna中的各种结构键断裂或发生光化学聚合反应，如使dna中thymine二聚，从而使病毒、细菌以及其它致病体丧失复制繁殖能力，达到灭菌杀毒的效果。紫外线杀菌波段主要介于200～300nm之间，253.7nm波长的杀菌能力最强。当水或空气中的各种细菌病毒经过紫外线(253.7nm波长)照射区域时，紫外线穿透微生物的细胞膜和细胞核，破坏核酸(dna或rna)的分子键，使其失去复制能力或失去活性而死亡，从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭水或空气中所有的细菌病毒。
46.切削液在不锈钢长管和玻璃管，优选石英玻璃管之间流动，紫外线灯管发射uvc光，透过石英玻璃管照射到切削液对其进行杀菌消毒，不锈钢长管内壁反射uvc光增强照射；切削液的流动会逐渐对石英玻璃管和不锈钢长管内壁附着污物，影响uvc光的穿透、反射效果；清洁电机带动丝杠转动驱动清洁活塞来回移动，将污物刮到长管两侧并由流动的
切削液带走，降低了管壁污物对uvc照射的影响。
47.紫外线消毒管中心内置一根高强度紫外线灯管，灯管外面套有石英玻璃套管。液体进入消毒管后，经过紫外线照射，从而除去液体中的细菌和真菌。照射时间一定时，随水层厚度的增厚灭活效果明显下降。
48.因此，优选的，所述第一消毒装置701包括紫外线灯管清洁装置，所述紫外线灯管清洁装置包括清洁活塞761，丝杠762，清洁电机764和接线筒770，所述清洁活塞761中心设置有中心通孔所述玻璃管720穿过所述清洁活塞761中心设置的中心通孔，所述清洁活塞761的外缘与所述金属长管710的内壁抵接；所述清洁电机764与所述丝杠762连接，所述清洁活塞761套设于所述丝杠762上，所述清洁电机764置于所述接线筒770内。
49.所述清洁活塞761包括第一磁体7611，第二磁体7612，清洁活塞螺纹孔7613和清洁活塞通孔7614；所述清洁活塞761中心设置的中心通孔设置有清洁用的橡胶圈，所述清洁用的橡胶圈的内壁与所述玻璃管720外壁抵接，所述第一磁体7611和第二磁体7612置于所述清洁活塞761内，所述丝杠762穿过所述清洁活塞螺纹孔7613与所述清洁活塞螺纹孔7613配合连接。
50.优选的，所述紫外线灯管清洁装置包括限位装置，所述限位装置包括第一位置开关7651，第二位置开关7652和金属管7653，所述第一位置开关7651和第二位置开关7652分别设置于所述紫外线灯管730两端，用于连接所述第一位置开关7651和第二位置开关7652的电线穿过所述金属管7653，所述金属管7653穿过所述清洁活塞通孔7614。
51.优选的，所述紫外线灯管清洁装置包括第一弹簧7631和第二弹簧7632，所述丝杠762两端设置有光杆部，所述第一弹簧7631和第二弹簧7632分别穿过所述丝杠762两端设置的光杆部。
52.清洁活塞761沿着丝杠762来回移动从而清洁石英玻璃720管，保证紫外线的透光性。消毒管两端有磁性开关，清洁活塞内装有磁铁，活塞走到紫外线管两端的磁性开关处，程序控制电机反转，活塞反向运动。
53.丝杠720的两端有一小段光杆设计，两端均装有弹簧，假如磁性开关失去作用后，光杆可以防止活塞继续运动，弹簧可以让活塞反向运动时顺利入扣。
54.消毒管内有一根铜管7653贯穿，下端的磁性开关的连线从铜管7653穿过。
55.消毒管内的铜管7653两端用密封圈密封。消毒管两端的堵头用密封圈密封。便于拆卸和维修。
56.所述清洁活塞工作过程如下：
57.玻璃管720从清洁活塞761的中心圆孔穿过，活塞中心孔内有清洁用的橡胶圈，清洁活塞来回运动，通过橡胶圈刮擦玻璃管720外壁，起到清洁作用。
58.液体从清洁活塞上两个环形的孔流过。活塞上的清洁活塞螺纹孔7613穿过丝杠762，电机带动丝杠762旋转使得清洁活塞761来回移动。
59.清洁活塞761上装有磁体，设计固定磁体的方式，分别在清洁活塞761的两边设计两个圆柱形凹槽，放置两块圆柱形小磁铁，两个磁性不直接接触，通过磁体自身磁性吸附在活塞内。这种固定方式可以很好防止磁体脱落出活塞，引起清洁装置故障。
60.优选的，所述第一消毒装置701包括密封装置，所述密封装置包括上堵头791，下堵头792和铜管密封圈793，所述上堵头791和下堵头792分别设置于所述紫外线灯管730两端，
所述上堵头791和下堵头792外型均呈“凹”字型，且所述上堵头791和下堵头792均在中心设置有中心通孔，所述上堵头791和下堵头792的“凹”字型的内壁套设于所述金属长管710的外壁，所述上堵头791和下堵头792中心设置的中心通孔套设于所述紫外线灯管730，所述上堵头791和下堵头792的“凹”字型的内壁与所述金属长管710的外壁之间，以及所述上堵头791和下堵头792中心设置的中心通孔与所述紫外线灯管730之间设置有密封圈，所述铜管与所述上堵头791和下堵头792之间设置有铜管密封圈793。消毒管内铜管采用密封圈密封装置，方便拆卸维护。
61.优选的，所述的设备包括箱体110，所述箱体110设置于所述基座100上，所述过滤装置300，电磁阀400，自吸泵500，除垢装置600，消毒装置设置于所述箱体110内部，所述设备进液口200和设备出液口800设置于所述箱体110外部。
62.优选的，所述设备，包括电控箱120，所述电控箱120设置于所述箱体110内部，所述箱体110外部上表面设置有触摸屏130，按钮140和指示灯150，所述触摸屏130，按钮140和指示灯150与所述电控箱120电连接。
63.设备外面带有不锈钢箱体，设备箱体面板上装有plc触摸屏一体机，启动、停止按钮，运行指示灯和紫外线灯管指示灯，设备通过plc程序控制自动运行，触摸屏可以显示设备的运行时间和对设备运行操作。箱体的右侧有设备的电源线和电源总开关，电源线配置自动卷线器。
64.优选的，所述设备出液口800高于所述设备进液口200。
65.优选的，所述箱体110侧部设置有拉门111。
66.优选的，所述基座100的底部设置有滚轮160。
67.上述切削液循环处理设备的处理效率的确定方法，包括如下步骤：
68.s100)、根据公式(1)计算待处理的切削液自所述消毒管进液口740流入至所述消毒管出液口750流出的时间，
[0069][0070]
上式中，
[0071]
t1为待处理切削液全部自所述消毒管进液口740流入至所述消毒管出液口750流出的时间，单位为s；
[0072]
v为待处理切削液的体积，其为已知量，单位为mm3；
[0073]
l为所述紫外线灯管730的长度，其为已知量，单位为mm；
[0074]
s为所述金属长管710与所述玻璃管720之间形成的切削液通道的面积，其为已知量，单位为mm2；
[0075]
q为待处理切削液通过所述自吸泵500的流量，其为已知量，单位为mm3/s；
[0076]
s200)、根据公式(2)计算待处理切削液每次自所述消毒管进液口740流入至所述消毒管出液口750流出的时间，
[0077][0078]
上式中，
[0079]
t2为待处理切削液每次自所述消毒管进液口740流入至所述消毒管出液口750流出的时间，单位为s；
[0080]
s300)、根据公式(3)计算要达到消毒目的需要循环待处理切削液自所述消毒管进液口740流入至所述消毒管出液口750流出的次数，
[0081][0082]
上式中，
[0083]
n为要达到消毒目的需要循环待处理切削液自所述消毒管进液口740流入至所述消毒管出液口750流出的次数；
[0084]
u为有效消毒所需能量u，其为已知量，单位为μw
·
s/cm2；
[0085]
e为所述紫外线灯管730的辐照强度，其为已知量，μws/cm2；
[0086]
s400)、根据公式(4)确定所述切削液循环处理设备的处理效率，
[0087][0088]
上式中，
[0089]
t为待处理切削液全部处理所需时间，其为已知量，单位为s；
[0090]
η为所述切削液循环处理设备的处理效率；
[0091]
s400)、根据公式(4)计算待处理切削液全部处理所需时间，
[0092][0093]
上式中，
[0094]
t为待处理切削液全部处理所需时间，单位为s
[0095]
η为所述切削液循环处理设备的处理效率。
[0096]
本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0097]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。