專利名稱：利用離心力分離雜質(zhì)的旋風(fēng)雜質(zhì)分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋風(fēng)式分離器，其利用離心力而從液體冷卻劑(如，用于機(jī)床中的切削液和磨削液)中分離固體雜質(zhì)。更具體地，本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)，其防止液體冷卻劑在將雜質(zhì)從其中除去后起泡。
背景技術(shù)：
在切削金屬工件的過程中，主要由水構(gòu)成的水溶性液體冷卻劑用于延長刀具的壽命，提高切削的精度和快速地除去碎屑。這種水溶性液體冷卻劑可重復(fù)使用。因此，應(yīng)該從液體冷卻劑快速地除去固體雜質(zhì)，如，碎屑和金屬顆粒。
迄今知道的用于除去這樣的雜質(zhì)的方式是旋風(fēng)式分離器。旋風(fēng)式分離器包括主體、進(jìn)口單元、清潔室(clean room)和連通管。主體在其下端具有排出口(discharge port)。進(jìn)口單元將含有固體雜質(zhì)的不潔液體冷卻劑引入主體中。清潔室設(shè)置在主體的上端。連通管將已在主體中清潔的液體冷卻劑引入到清潔室中。
該主體為圓錐形的中空體，并且其直徑向著排出口逐漸減小。進(jìn)口單元設(shè)置在主體的上端并且將不潔液體冷卻劑注入主體中。不潔液體冷卻劑以渦流(eddy stream)的形式沿著主體的內(nèi)表面流下。因此，在主體中產(chǎn)生的冷卻劑渦流提供了離心力。離心力將雜質(zhì)從液體冷卻劑中分離。已分離的雜質(zhì)沿著主體的內(nèi)表面落下，并且通過排出口從主體排出。
沿著主體的內(nèi)表面流下的冷卻劑的渦流，從靠近排出口處開始向上流。即，在主體的中心線上形成了向上的渦流，它從排出口向清潔室移動。該向上渦流包括柱形空氣層和清潔冷卻劑層。柱形空氣層通過連通管，到達(dá)清潔室。清潔冷卻劑層沿著柱形空氣層的外圓周表面上升。
將在主體中清潔的液體冷卻劑和向上渦流一起引入清潔室，然后進(jìn)入冷卻劑箱。
在常規(guī)的旋風(fēng)式分離器中，柱形空氣層和圍繞該空氣層的冷卻劑層沿著主體的中心線向上移動，且不相互混合。其穿過連通管，到達(dá)清潔室。
在常規(guī)的旋風(fēng)式分離器中，位于連通管下游端的出口(outlet port)直接開在清潔室上。不可避免地，空氣層和冷卻劑層相互混合。即，空氣混合入液體冷卻劑。
所以，液體冷卻劑在清潔室中猛烈地冒泡，形成大量的泡沫。在液體冷卻劑流入冷卻劑箱時，泡沫進(jìn)入冷卻劑箱。冷卻劑箱不可避免地充滿了泡沫，其可能溢出冷卻劑箱。
為了防止溢出，向已清潔的液體冷卻劑加入消泡劑，或者在主體外設(shè)置用于消泡的裝置。
但是，眾所周知，消泡劑是降低液體冷卻劑的冷卻效率的因素。反復(fù)使用含有消泡劑的液體冷卻劑會導(dǎo)致不良切削結(jié)果或者會縮短刀具壽命。
如果使用消除冷卻劑中的泡沫的裝置，那么將液體冷卻劑再使用的系統(tǒng)是需要高昂運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和巨大安裝空間的大型系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于從液體中分離雜質(zhì)的旋風(fēng)式分離器，其中可以不使用消泡劑或者用于消泡的裝置，就可防止已清潔的液體起泡。
為了實現(xiàn)這個目的，根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于從液體分離固體雜質(zhì)的旋風(fēng)式分離器包括中空的圓柱形主體，其在下端具有排出口；進(jìn)口，其將含有固體雜質(zhì)的液體引入主體，且使液體在主體中打轉(zhuǎn)；清潔室，其設(shè)置在主體的上端；和連通管，其將清潔室與主體的內(nèi)部連通。
在該旋風(fēng)式分離器中，包含在液體中的雜質(zhì)利用液體在主體中打轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力而分離，因此使得這樣分離的雜質(zhì)沿著主體的內(nèi)表面落下并通過排出口而排出。生成與渦流的中心線對準(zhǔn)的柱形空氣層，其中該渦流由于液體的打轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，并且該空氣層通過連通管而從排出口流到清潔室。還形成了清潔液體層，其沒有雜質(zhì)并且沿著柱形空氣層的圓周表面而上升。在將清潔液體沿著空氣層的圓周表面導(dǎo)入清潔室后，將其從清潔室排出。
根據(jù)本發(fā)明的在旋風(fēng)式分離器中，多孔分離管設(shè)置在清潔室中并且與連通管相連接。此外，第一貯存區(qū)設(shè)置在清潔室的底部，其中該第一貯存區(qū)圍繞分離管并且設(shè)置為臨時儲存流出分離管的液體，第二貯存區(qū)設(shè)置為臨時儲存從第一貯存區(qū)流出的液體，還有液體出口，其開口在第二貯存區(qū)中儲存的液體液面水平以下。
由于這種結(jié)構(gòu)，在主體中清潔的液體從連通管流入分離管。清潔液體沿著柱形空氣層的圓周表面而上升。當(dāng)液體到達(dá)分離管時，其流入第一貯存區(qū)并且儲存在第一貯存區(qū)中。換言之，形成了圍繞分離管的注有液體的第一貯存區(qū)。因此，僅可析出流入分離管的液體。
清潔液體從第一貯存區(qū)流入第二貯存區(qū)，并且臨時儲存在其中。液體從第二貯存區(qū)排出，最后通過液體出口從清潔室排出。冷卻劑出口位于儲存在第二貯存區(qū)中的液體液面水平以下。因此，在清潔室中，液體決不會與空氣混合?？煽康胤乐沽艘后w起泡。


圖1是示出了結(jié)合本發(fā)明第一實施例的將雜質(zhì)從液體冷卻劑中除去從而可再使用該冷卻劑的循環(huán)系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的旋風(fēng)式分離器的剖視圖；圖3是沿著圖2所示的線F3-F3截取的剖視圖；圖4是在本發(fā)明的第一實施例的主體中產(chǎn)生的渦流的剖視圖；和圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的旋風(fēng)式分離器的剖視圖。
具體實施例方式
參考圖1到4，對本發(fā)明的第一實施例進(jìn)行說明。
圖1概述了循環(huán)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，在其中將雜質(zhì)從液體中除去所以可再使用。該液體的一個例子是水溶性液體冷卻劑，其將供應(yīng)給機(jī)床1，如拋光機(jī)。從機(jī)床1排出的液體冷卻劑含有雜質(zhì)，如，碎屑和金屬顆粒。
液體冷卻劑的雜質(zhì)可能為磁性顆粒，如鐵粉。在這種情況下，首先將液體冷卻劑引入磁選機(jī)2中。磁選機(jī)2從液體冷卻劑中除去磁性顆粒。
在流經(jīng)磁選機(jī)2后，液體冷卻劑流入冷卻劑箱3的第一儲存室3a。通過第一泵4將液體冷卻劑從第一儲存室3a抽出，并通過入口管5供給旋風(fēng)式分離器6，從而分離雜質(zhì)。旋風(fēng)式分離器6通過離心力分離磁選機(jī)2不能除去的微小顆粒雜質(zhì)。分離器6設(shè)置在冷卻劑箱3上。旋風(fēng)式分離器6分離的雜質(zhì)作為碎渣排入到收集罐7。
因此，在旋風(fēng)式分離器6中清潔的液體冷卻劑通過出口管8送回到冷卻劑箱3的第二儲存室3b。清潔的液體冷卻劑通過第二泵9從第二儲存室3b抽出，并通過輸送管10再次供應(yīng)到機(jī)床1。
液體冷卻劑可能包含非磁性雜質(zhì)，如鋁或者銅。在這種情況下，液體冷卻劑從機(jī)床1中直接導(dǎo)入冷卻液箱3的污物室(未示出)。然后，從污物室向旋風(fēng)式分離器6供應(yīng)液體冷卻劑。
以下將對用于循環(huán)系統(tǒng)的旋風(fēng)式分離器6進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2所示，旋風(fēng)式分離器6包括中空主體20。主體20具有柱形部21和錐形部22。柱形部21是主體20的上部。錐形部22與柱形部21共軸。錐形部22的直徑向著主體20的下端逐漸減小。因此，主體20的內(nèi)部是渦流形成室(eddy-generating chamber)23，其向著下端逐漸變窄。錐形部22在其下端具有排出口24。排出口24開在渦流形成室23上，并且位于收集罐7的正上方。
柱形部21具有進(jìn)口25，其與入口管5相連接。進(jìn)口25開口在渦流形成室23的上端部，并且在與柱形部21正切的方向突起。從入口管5引入進(jìn)口25的液體冷卻劑在與柱形部21正切的方向噴入渦流形成室23。
清潔箱(clean case)26固定在主體20的上端。清潔箱26具有箱體27、底板28和頂板29。箱體27是中空圓柱體。底板28封閉箱體27的下端。頂板29封閉箱體27的上端且可以被移開。箱體27、底板28和頂板29形成了清潔室30，其中引入清潔的液體冷卻劑。底板28設(shè)置在柱形部21和箱體27之間，并且作為渦流形成室23和清潔室30之間的隔板。
連通管31固定在底板28的中心部分并且向下延伸。連通管31與主體20的中心線01對準(zhǔn)并且穿過底板28。連通管31將渦流形成室23的頂部與清潔室30連接起來。
如圖2和3所示，清潔室30容納有多孔分離管(porous separatingpipe)33。分離管33延伸在連通管31上端和頂板29之間，并且與主體20的中心線01對準(zhǔn)。分離管33為通過加工(如，具有許多微小通孔33a的沖孔金屬構(gòu)件)形成的中空圓柱體。通孔33a可以讓清潔的液體冷卻劑通過。其直徑例如為1.0mm。
形狀類似中空圓柱體的分隔壁35豎立在作為清潔室30底部的底板28的上表面上。分隔壁35與分離管33共軸，并且圍繞分離管33。在分隔壁35和分離管33之間，設(shè)置有第一貯存區(qū)36，用來臨時存儲通過分離管33的通孔33a的清潔液體冷卻劑。第一貯存區(qū)36的位置設(shè)置在清潔室30的底部。因此，分離管33的下半部分浸在液體冷卻劑中。
分隔壁35與箱體27的內(nèi)表面共同形成了第二貯存區(qū)37。該第二貯存區(qū)37設(shè)置為臨時存儲從分隔壁35溢流出的清潔冷卻劑。第二貯存區(qū)37與第一貯存區(qū)36共軸并且圍繞第一貯存區(qū)36。
清潔室30具有空氣積聚區(qū)38。該空氣積聚區(qū)38位于第一和第二貯存區(qū)36和37上。在第一貯存區(qū)36中的冷卻劑在其液面水平L1處暴露在空氣積聚區(qū)38中。在第二貯存區(qū)37中的冷卻劑在其液面水平L2處也暴露在空氣積聚區(qū)38中。
分離管33的上半部分位于空氣積聚區(qū)38中且具有出口39。當(dāng)分離管33被阻塞時，流入分離管33的液體冷卻劑通過出口39而排出。出口39具有比通孔33a大很多的開口。
如圖2所示，箱體27具有冷卻劑出口41。冷卻劑出口41開在第二貯存區(qū)37上，并且其位置設(shè)置在第二貯存區(qū)37中的液體冷卻劑的液面水平L2以下。
出口管8與冷卻劑出口41相連接。出口管8從冷卻劑出口41向冷卻劑箱3的第二儲存室3b延伸。因此，液體冷卻劑通過出口管8從第二貯存區(qū)37流入冷卻劑箱3的第二儲存室3b。
節(jié)流部42形成在出口管8的上端。節(jié)流部42控制從第二貯存區(qū)37流向冷卻劑箱3的液體冷卻劑的流量。換言之，節(jié)流部42調(diào)節(jié)從冷卻劑出口41流出的液體冷卻劑的流量，從而將第二貯存區(qū)37中的液體冷卻劑的液面水平L2保持在預(yù)定位置。結(jié)果，液體冷卻劑的液面水平L2保持在冷卻劑出口41上方。
在這種結(jié)構(gòu)的旋風(fēng)式分離器6中，將含有磁選機(jī)2不能除去的微小顆粒雜質(zhì)的液體冷卻劑通過進(jìn)口25引入渦流形成室23。液體冷卻劑以與柱形部21正切的方向噴入渦流形成室23。因此液體冷卻劑如圖2中的粗螺旋所示，沿著柱形部21和錐形部22的內(nèi)表面打轉(zhuǎn)而流下。
所以，在渦流形成室23中生成圍繞中心線01的渦流M。渦流M生成離心力，其從液體冷卻劑中分離微小顆粒的雜質(zhì)，如碎屑。因此，這樣分離的雜質(zhì)積聚在錐形部22的內(nèi)表面，最后沿著錐形部22的內(nèi)表面打轉(zhuǎn)而落下。最終，雜質(zhì)作為碎渣與少量的液體冷卻劑一起排出了排出口24，并且收集到收集罐7中。
同時，沿著錐形部22的內(nèi)表面流下的渦流M在排出口24附近受到向上力而轉(zhuǎn)向上。即，如細(xì)螺旋所示，生成向上渦流m。向上渦流m從排出口繞著渦流形成室23的中心線01打轉(zhuǎn)地流向清潔室30。
圖4是示意性地示出了向上渦流m的剖視圖。從圖4可以看出，向上渦流m包括空氣層44和冷卻劑層45。空氣層44形成了具有真空空心(vacuum hollow)46的圓柱?？諝鈱?4從排出孔24延伸并通過連通管31，到達(dá)分離管33。冷卻劑層45由清潔的液體冷卻劑構(gòu)成，即，其中除去了雜質(zhì)的冷卻劑。冷卻劑層45圍繞空氣層44并且形成向上渦流m的外圍部。冷卻劑層45沿著空氣層44的外圓周表面從排出口24向分離管33上升。
當(dāng)向上渦流m流入分離管33時，冷卻劑層45(即，清潔的液體冷卻劑)通過分離管33的通孔33a并流入第一貯存區(qū)36。該液體冷卻劑臨時儲存在第一貯存區(qū)36中。因此，分離管33的下半部分浸在存儲在第一貯存區(qū)36中的液體冷卻劑中。所以僅有液體冷卻劑可從流入分離管33的向上渦流m中析出。
因此，在渦流m到達(dá)設(shè)置在清潔室30中的空氣積聚區(qū)38以前，分離管33可將向上渦流m分為空氣和冷卻劑。這防止了冷卻劑在清潔室30中起泡。
如圖2中的箭頭所示，儲存在第一貯存區(qū)36中的液體冷卻劑溢流出分隔壁35，流入第二貯存區(qū)37。因此，液體冷卻劑臨時儲存在第二貯存區(qū)37中，并且最后經(jīng)過出口管8從液體冷卻劑出口41流入冷卻劑箱3的第二儲存室3b。
具有節(jié)流部42的出口管8控制從冷卻劑出口41流出的液體冷卻劑的流量。因此，第二貯存區(qū)37中的液體冷卻劑的液面水平L2總保持在冷卻劑出口41以上。
因此，冷卻劑出口41不會在設(shè)置在清潔室30中的空氣積聚區(qū)38上開口。此外，因為空氣積聚區(qū)38是封閉和密封的空間，所以空氣不會通過冷卻劑出口41從空氣積聚區(qū)38滲漏?？諝鉀Q不會通過排出口24吸入主體20中，并且空氣層44將保持與渦流形成室23的中心線01對準(zhǔn)。
在本發(fā)明的第一實施例中，當(dāng)液體冷卻劑在主體20中清潔后回流入冷卻劑箱3時，空氣不會混入液體冷卻劑中。冷卻劑決不會起泡。不需要向液體冷卻劑中加入消泡劑。也不需要使用對液體冷卻劑進(jìn)行消泡的裝置。
在上述結(jié)構(gòu)的旋風(fēng)式分離器6中，可假設(shè)分離管33的通孔33a具有較大的直徑，從而以高效率從分離管33吸出液體冷卻劑。但是，如果通孔33a的直徑過大，空氣層44會分散開，因而空氣會流入通孔33a。因此，在通孔33a處空氣會混入液體冷卻劑，從而起泡。
發(fā)明者進(jìn)行的實驗顯示，當(dāng)孔33a的直徑超過3.0mm時，流入通孔33a的空氣產(chǎn)生氣泡?？紤]到這一點(diǎn)，通孔33a的優(yōu)選直徑范圍是從0.5mm到2.5mm，更優(yōu)選為直徑1.0mm。已經(jīng)證實，如果分離管33的長度和直徑有所改變，都幾乎不會影響通孔33a的直徑。
在本發(fā)明的第一實施例中，出口管8具有節(jié)流部42，其保持液體冷卻劑的液面水平L2總是在第二貯存區(qū)37的預(yù)定位置。因此，與將閥門設(shè)置在出口管8上控制液體冷卻劑的流量的情況相比，所需要的部件的數(shù)量更少且將液體冷卻劑供應(yīng)回到冷卻劑箱3的路徑更簡單。這簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并且減少了其制造成本。
本發(fā)明不限于上述第一實施例。圖5示出了本發(fā)明的第二實施例。
第二實施例與第一實施例不同在于其用于將液體冷卻劑的液面水平L2保持在第二貯存區(qū)37中預(yù)定位置的結(jié)構(gòu)不同。在任何其它結(jié)構(gòu)方面，第二實施例與第一實施例相似。因此，與第一實施例中相同的部件以相同的附圖標(biāo)記表示，而不再對其進(jìn)行說明。
如圖5所示，與冷卻劑出口41相連接的出口管8具有均勻的直徑。流量控制閥51設(shè)置在出口管8上。流量控制閥51的位置設(shè)置在出口管8的上游端，并且與冷卻劑出口41相鄰。流量控制閥51調(diào)節(jié)從冷卻劑出口41流出的液體冷卻劑的流量。該流量控制閥51包括閥室53、閥體54和手輪(handle)55。閥室53具有與出口管8相連接的通道52，其中液體冷卻劑從冷卻劑出口41流出而通過該通道52。閥體54固定在閥室53中，打開或者關(guān)閉通道52。當(dāng)工作時，手輪55移動閥體54，其調(diào)節(jié)通道52的開口。因此，當(dāng)手輪55工作時，將通道52的開口設(shè)置為所需值，從而改變了從冷卻劑出口41流出的液體冷卻劑的流量。
在本發(fā)明的第二實施例中，流量控制閥51可根據(jù)需要而調(diào)節(jié)從冷卻劑出口41流出的液體冷卻劑的流量。所以儲存在第二貯存區(qū)37中的液體冷卻劑的液面水平L2可以精確地位于所需位置，即冷卻劑出口41上方。在冷卻劑出口41中，沒有空氣會混合入液體冷卻劑中。這可靠地防止了液體冷卻劑起泡。
在將本發(fā)明應(yīng)用于實踐中，分離管不限于通過加工沖孔金屬構(gòu)件而形成。分離管也可以由金屬網(wǎng)而形成。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明，沒有空氣混合入已清潔的液體。因此，液體完全不會起泡。不需要使用任何消泡劑。也不需要使用對液體冷卻劑進(jìn)行消泡的裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于從液體中分離固體雜質(zhì)的旋風(fēng)式分離器，其包括中空圓柱形主體，其在下端具有排出口；進(jìn)口，其將液體引入所述主體，并使液體在所述主體中打轉(zhuǎn)，所述液體含有固體雜質(zhì)；清潔室，其設(shè)置在所述主體的上端；和連通管，其將所述清潔室與所述主體的內(nèi)部連接起來，其中，當(dāng)液體在所述主體中打轉(zhuǎn)時，所述液體中所含有的雜質(zhì)通過離心力被分離，這樣分離的雜質(zhì)沿著所述主體的內(nèi)表面落下，并通過所述排出口排出；生成柱形空氣層，其與由于所述液體打轉(zhuǎn)而生成的渦流的中心線對準(zhǔn)，并且通過所述連通管從所述排出口流向所述清潔室，形成清潔的液體層，其沒有雜質(zhì)并沿著所述柱形空氣層的圓周表面上升，并且所述清潔液體在沿著所述空氣層的圓周表面導(dǎo)入所述清潔室后從所述清潔室被排出，其特征在于，在所述清潔室中設(shè)置有多孔分離管，且該多孔分離管與所述連通管相連接；并且提供有設(shè)置在所述清潔室底部的第一貯存區(qū)，該第一貯存區(qū)圍繞所述分離管且設(shè)置為臨時儲存流出分離管的液體；第二貯存區(qū)，其被設(shè)置為臨時儲存從所述第一貯存區(qū)流出的液體；以及液體出口，其開口在所述第二貯存區(qū)中儲存的液體的液面水平以下。
2.如權(quán)利要求1所述的用于分離固體雜質(zhì)的旋風(fēng)式分離器，其特征在于，所述液體出口與排出管相連接，并且所述排出管具有節(jié)流部，其將儲存在所述第二貯存區(qū)的所述液體的液面水平保持在預(yù)定位置。
3.如權(quán)利要求1所述的用于分離固體雜質(zhì)的旋風(fēng)式分離器，其特征在于，所述液體出口與排出管相連接，并且在所述排出管上設(shè)置有流量控制閥，所述流量控制閥調(diào)節(jié)從所述液體出口流出的液體的流量，從而將儲存在所述第二貯存區(qū)中的所述液體的液面水平設(shè)置在預(yù)定位置。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項所述的用于分離固體雜質(zhì)的旋風(fēng)式分離器，其特征在于，所述清潔室通過分隔壁與所述主體的內(nèi)部隔離，所述分隔壁構(gòu)成所述第一和第二貯存區(qū)的底部，所述第一和第二貯存區(qū)通過從所述分隔壁向上延伸的中空柱形壁而分隔，并且液體從所述中空柱形壁溢流出來，從所述第一貯存區(qū)流入所述第二貯存區(qū)。
5.如權(quán)利要求1到3中任一項所述的用于分離固體雜質(zhì)的旋風(fēng)式分離器，其特征在于，所述清潔室具有設(shè)置在所述第一和第二貯存區(qū)上方的頂板，空氣積聚區(qū)設(shè)置在所述頂板和儲存在所述第一和第二貯存區(qū)中的液體的液面水平之間，并且所述分離管在所述連通管和所述頂板之間延伸，并具有在所述空氣積聚區(qū)上開口的出口。
全文摘要
一種分離器(1)，具有主體(20)，其中引入含有雜質(zhì)的液體；清潔室(30)，設(shè)置在主體(20)上端；連通管(31)，連通在主體(20)和清潔室(30)之間；和多孔分離管(33)，安裝在清潔室(30)中。通過液體打轉(zhuǎn)在主體(20)中所產(chǎn)生渦流的中心線上，形成柱形空氣層(44)和沿著空氣層(44)圓周表面上升的清潔液體層(45)?？諝鈱?44)和液體層(45)通過連通管(31)引入分離管(33)。在清潔室(30)底部設(shè)有第一儲存區(qū)(36)，用于儲存通過分離管(33)的液體；第二儲存區(qū)(37)，用于儲存從第一儲存區(qū)(36)流入的液體；和液體出口(41)，用于排出清潔液體。液體出口(41)設(shè)置在比容納在第二儲存區(qū)(37)中的液體水平低的位置。
文檔編號B23Q11/00GK1805797SQ200480016668
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月16日
發(fā)明者田代實, 田代誠 申請人:株式會社分離