CN1019762B - 制备电蚀机加工液用的设备 - Google Patents

Abstract

一种制备电蚀机加工液用的设备，具有一过滤器(3)，浓缩液流即从浓缩液槽(1)供到该过滤器(3)中，滤透物流从该过滤器(3)中排出。工作液能在相当长的一段时间内保持在一要求的质量范围内，这是因为该过滤器系制成薄膜过滤器，而且设有一废料容器(8)，至少部分浓缩液流即供到该过滤器中，通过毛毯过滤器(9)制备的部分液流则从该过滤器回流到浓缩液槽(1)中。

Description

本发明涉及一种制备电蚀机的工作液、处理液或加工液用的设备。制备是用一个过滤器进行的，浓缩液流从浓缩液槽供到过滤器上，渗透出的液流则从过滤器排出。

电蚀机一般都有一个充有加工液的工作容器，待电蚀加工的工件就浸渍在加工液中。在线切割或线腐蚀机的情况下，加工液由去离子水组成，埋头孔加工机的加工液则是由烃类组成。金属粒子从工件上被蚀除的结果降低了加工液的清洁程度，从而改变了加工液的导电性能。为使腐蚀操作维持某一要求的质量，需要净化加工液，使其电气性能和清洁程度维持在预定的范围。

现有技术通常采用一般的过滤器制备加工液，这类过滤器的孔径较大。在这类普通过滤器孔径较大的情况下，过滤作用是不足以在历时若干天的期限内使电蚀机的加工液维持在所要求的质量范围的。然而要提高过滤质量而将一般过滤器的孔径减小时却又会使过滤器壁堵塞。

在过滤技术领域中，通常都知道采用孔截面积比一般过滤器孔的大小小得多的薄膜过滤器。可是历来都认为，薄膜过滤器不适宜在电蚀工艺中供粗滤浓缩液之用，因为这样做就要担心薄膜过滤器因浓缩液固体物含量高而迅速堵塞。

从DE-A-3727275可知这类设备。在这现有技术中，将过滤器造成一种管状陶瓷过滤器。要清洗的液体即浓缩液流从一浓缩槽加到该过滤器，而渗透物流从该过滤器在其渗透物出口处流出并被引导到一清洗槽。要 清洗的液体即浓缩液在一封闭循环中被送到该过滤器。在这情况下，只有一小部分的浓缩流将渗透过该过滤器壁，以形成被导引到并被汇集在一清洗槽的经清洗的渗透物流。在过滤器的内侧，浓缩液必然以基本上正切于过滤器壁的方向流动，虽然如此，污垢粒将在过滤器的内侧沉淀并积螺起来而造成过滤器的块状物。因此提供了一种供过滤器用的回洗装置，在回洗期间，这种回洗装置通过使用活塞和泵体装置可以迫使渗透物从过滤器的渗透物侧穿过过滤器到达过滤器的浓缩液侧，以使积累的粒子在过滤器的内侧脱离过滤器壁。设置的回流阀适宜在回流期间关闭，以防止任何回洗液体到达渗透物并在此互相混合。

因此迄今薄膜过滤器只用于制备电蚀机加工液极其特殊的用途中，从来也没有供净化或制备浓缩液之用。例如，日本公开专利JP-OS    62-24917公开了一种制备电蚀机加工液的设备，其中应用了薄膜过滤器。该专利的设备有一个加工液容器，由一个赛珞玢薄膜将该容器再分成两个区。第一个区由一台泵（该泵串联连接有一个普通的过滤器）连接到电蚀机的加工区，该加工区又可借助于另一台泵将其内容物排放到容器的所述第一个区中。容器的第二个区借助于另一台泵连接到一离子交换剂中。容器的第二个区中的离子浓度远低于容器第一个区中的离子浓度，因而有可能使离子交换剂在有利于其工作情况的低离子浓度下工作。因此在该专利制备加工液的设备中，普通的过滤器是供过滤浓缩液用的，而薄膜过滤器则只用以可调节地降低离子交换剂回路的离子浓度。

本发明的目的是要进一步研制出这样一种制备电蚀机加工液用的设备，使其有可能在很长的一段时间内使电蚀工作液保持高质量。

本发明的目的是通过以下措施来达到的，即提供一种用过滤器制备电蚀机加工液的过滤设备，浓缩液流从一浓缩液槽供到过滤器上，渗透物流则从该过滤器排出，该设备的特征在于，所述过滤器是个薄膜过滤器，且设有带毛毯过滤器的废料容器，至少部分浓缩液流即供到废料容 器中，毛毯过滤器制备的部分料流则从废料容器回流到浓缩液槽1中。

本发明的目的进一步通过以下措施来达到，即：毛毯过滤器系制成毛毯过滤袋的形式，过滤结块在毛毯过滤袋中的形成，增加了毛毯过滤器的过滤作用;所述毛毯过滤器系制成毛毯过滤垫的形式，过滤结块在其上的累积，提高了毛毯过滤器的过滤作用;废料容器配置在浓缩液槽的上方，且浓缩液在经过滤结块和毛毯过滤器渗透后回流到浓缩液槽中;废料容器具有一个通到浓缩液槽的溢流口;部分浓缩液流系供到废料容器中，然后从泵2提供的浓缩液的过滤器流回浓缩液槽中;薄膜过滤器由泵以基本上与薄膜过滤器壁相切的环路形式供应浓缩液，从而通过用经毛毯过滤器过滤因而固体物浓度低的浓缩液横向冲洗所述壁防止过厚的过滤结块层累积在薄膜过滤器壁上;通到废料槽的废料槽管线上装有一可控制的电磁阀，该阀系作为电蚀工艺参数的函数以打开或关闭的;电磁阀系在回洗薄膜过滤器的过程中和/或在流经薄膜过滤器中的浓缩液反向之后打开的;废料容器是个丝状过滤篮。

本发明是基于这样一个结论提出的，即，与迄今专家们所持的意见相反，如果令从浓缩液槽清除掉的至少部分浓缩液流通过一带有毛毯过滤器的废料容器，在预净化过的部分液流回到浓缩液槽之前，通过用毛毯过滤器将固体物过滤掉来对该部分浓缩液流进行预净化，则薄膜过滤器是可用以净化浓缩液的。由于本发明将薄膜过滤器与毛毯过滤器所产生的浓缩液槽的部分处理结合起来使用，因此有可能使浓缩液槽的固体物浓度维持在如此低的程度以致薄膜过滤器可用以净化浓缩液而不致使薄膜过滤器堵塞。

因此，液体的净化基本上是由薄膜过滤器完成的，而毛毯过滤器则用以将污垢粒子从液体回路中清除掉。

本发明这种将薄膜过滤器与毛毯过滤器结合起来使用的主要优点在于，浓缩液的固体物聚集在毛毯过滤器上形成过滤结块，这一做法进一 步提高了毛毯过滤器对浓缩液中固体物的过滤作用。

具有特殊意义的是，在毛毯过滤器上累积成过滤结块的固体物，其水分含量较低，或者事实上可以基本上干燥的形式存在，因而容易将这些固体物连同过滤器的毛毯一齐清除掉。

如果污垢回路的废料排除工作是间歇进行的，即在回洗薄膜过滤器时进行的，则特别有好处。回洗频率或进行回洗的时间可间接从电蚀工艺的一些参数（特别是电蚀机电弧切割电流的时间积分）确定。因此在电弧切割电压不变的情况下，清除污垢粒子的能力，因而所产生的污垢粒子的量，都与消耗在工作间隙的电功率有关。

此外，如果将薄膜过滤器的清洗也作为上述参数的函数加以控制。薄膜过滤器的这种清洗可以单独的方式进行，也可以按回洗薄膜过滤器与反转通过薄膜过滤器的浓缩液流流动方向结合起来使用的方式进行，则若在开始清洗薄膜过滤器之前不久增大流到废料容器的部分液流的流量则特别有好处，因为这时浓缩液回路中的固体物浓度特别高。

现在参照附图就一些非限制性的实施例更详细地说明本发明的内容。附图中：

图1    是制备电蚀机加工液的设备中制备浓缩液的部分区域的示意图;

图2    是图1    设备中所使用的薄膜过滤器的剖视图;

图3    是本发明制备电蚀机加工液用的设备的总示意图。

如后面即将更详细说明的那样，制备电蚀机加工液用的设备有一个浓缩液槽1，如图1中所示意表示的那样。泵2将浓缩液流从浓缩液槽1泵送到薄膜过滤器3，渗透物则从薄膜过滤器3的渗透物出口4排出。沿渗透物的分支管再次被固体物浓缩的浓缩液流从浓缩液出口5回到浓缩液槽1中。部分回流的浓缩液流由电动分流阀7沿一分支管6的下游供到废料容器8中。废料容器8制成丝状过滤篮，篮中放有毛毯过滤器。毛毯过滤器可以是个毛毯过滤袋或垫，覆盖住其底部表面只构成筛状或 网状形式的废料容器的底部。废料容器8在浓缩液槽1上方配置得使通过容器8的毛毯过滤袋9的部分浓缩液流回流到浓缩液槽1中。在过滤的过程中，过滤结块累积在毛毯过滤袋9的表面上，且由从浓缩液分离出来的累积固体物组成。过滤结块加强了毛毯过滤袋9的过滤作用。

根据本发明的另一种方案，废料容器8设有溢流口10，当供到容器8的部分浓缩液流大于通过过滤结块和毛毯过滤袋9滴出的预净化浓缩液量时，溢流口10就使浓缩液从废料容器8溢流到浓缩液槽1中。

通过对分流阀7的控制，有可能将部分液流的流量调节得可在单位时间内往废料容器8供给定期或间歇地变化的部分液流的流量。

实际上，有连续不断的较小量的部分液流供到废料容器8中。供到废料容器中的部分液流最好是间歇增加的，而这一点总是有利地在杂质的浓度达到预定值时发生的，该预定值可间接从电蚀工艺参数特别是电弧切割电流的时间积分确定。由于对薄膜过滤器的回洗是作为所述参数的函数进行的，因而有可能使供到废料容器的部分液流量的增加也直接作为回洗过程的函数着手处理，因为通过对薄膜过滤器进行的短暂的回洗，使污垢粒子被迫离开薄膜过滤器壁并为浓缩液流所带走，因此在此阶段中污垢粒子浓度增加。此外由于每隔特定的时间间隔将通过薄膜过滤器的浓缩液流的流向反转，因此也起了净化的作用，因为污垢粒子具有在薄膜过滤器的入口处聚集的倾向。在流向反向的情况下，原来的入口变成薄膜过滤器的出口，因而沉积在那里的粒子被浓缩液流带走。在这些“清洗阶段”中，污垢粒子的浓度特别高，因而这时适宜增加供往毛毯过滤器的部分液流。

从图2中可以看到，薄膜过滤器3的渗透物出口4系连接到渗透物容器7或净化槽中，渗透物即从槽7泵送到电蚀加工机的工作容器11中（参看图3）。在本最佳实施例中，薄膜过滤器3有一个管状薄膜12将浓缩液区13与渗透物区14分隔开来。薄膜过滤器3周围环绕有圆柱形壁15。

图中示出了单个薄膜过滤器3。但在实际实施的最佳实施例中系采用多个相同的以平行流动方式连接的过滤元件3。由于薄膜过滤器采用了这种结构作为多个管式过滤元件，因而有可能只需要很小的空间就可获得较大的过滤表面。

薄膜过滤器3最好是由空心的聚丙烯纤维制成，直径约为1.5毫米，孔隙的大小约为0.2微米。

图3示出了实际实施的制备电蚀机加工液用的设备的总布局方式的详图。其中与在图1和2中使用的相符编号表示各相同或类似的部件。

除工作容器11和浓缩液槽1外，制备加工液的设备还包括一接收器或收集槽16和一净化槽17。工作容器11的内容物可经由排料管18供到接收器16中。在浓缩液沉淀之后，接收器16中的内容物可借助于第二个泵19在浓缩液槽1中泵送循环。此外，工作容器11经由回流管线20直接与浓缩液槽1连接起来。第一个泵2的下游配置有压力计21、粗滤器22和网屏或遮护板23，供料管线26即在板23之后分路，并通到两个入口阀24、25。第一入口阀24连接到薄膜过滤器3的一侧，另一入口阀25则连接到过滤器的另一侧。薄膜过滤器3的压力上游和下游侧由第二和第三压力计27、28进行监控。除入口阀24、25外，薄膜过滤器3的浓缩液区13还连接有出口阀29、30，经由浓缩液回流管线31连接到浓缩液槽1中。回流管线31在分流阀7分支成废料容器管线32，分支成具有遮护板34并通入浓缩液槽1的遮护管线33，并分支成具有污垢侧安全阀36并延伸到浓缩液槽1的卸压管线35。

入口阀24、25和出口阀29、30系控制得使入口阀24打开时，另一入口阀25关闭，同时出口阀30打开，面对第一入口阀24的入口阀29关闭。该阀开闭的组合结果确定了液流流动的方向，即在图2中为从左到右。液流通过薄膜过滤器3的方向是可以使其反向的，即将入口阀25和出口阀29打开，将入口阀24和出口阀30关闭。

由于倒转了流向，使薄膜过滤器得以清洗，同时导致污垢粒子累积在污垢回路中。在污垢浓度增加的这样一个阶段中，恰当的作法是令污垢回路的整个液流或至少其较大部分越过毛毯过滤器9。

薄膜过滤器3还有两个排料阀37和38。薄膜过滤器3的渗透物出口4系连接到缓冲容器39，供回洗薄膜过滤器3之用。缓冲容器39可借助于排料阀40排料，而要清洗薄膜过滤器3时，缓冲容器39就要受通过压缩空气阀41的压缩空气的作用，压缩空气的压力可由第四个压力计42监控。

这一回洗使薄膜过滤器3受到清洗，从而增加了污垢回路中污垢的浓度。在该回洗阶段之后，应该让所有的浓缩液流或其大部分越过毛毯过滤器9。

缓冲容器39由具有回流阀43的回流管线44连接到净化槽17。累积在净化槽17中的渗透物借助于第三个泵45和渗透物管线46回流到工作容器11中。渗透物回流到工作容器，最好是在50至60升/分的输送速率下进行。

Claims (10)

1、一种用过滤器制备电蚀机加工液的过滤设备，浓缩液流从一浓缩液槽供到过滤器上，渗透物流则从该过滤器排出，该设备的特征在于，所述过滤器是个薄膜过滤器(3)，且设有带毛毯过滤器(9)的废料容器(8)，至少部分浓缩液流即供到废料容器(8)中，毛毯过滤器(9)制备的部分料流则从废料容器(8)回流到浓缩液槽1中。

2、根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，毛毯过滤器系制成毛毯过滤袋（9）的形式，过滤结块在毛毯过滤袋中的形成，增加了毛毯过滤器的过滤作用。

3、根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述毛毯过滤器系制成毛毯过滤垫的形式，过滤结块在其上的累积，提高了毛毯过滤器的过滤作用。

4、根据权利要求2或3所述的过滤设备，其特征在于，废料容器（8）配置在浓缩液槽（1）的上方，且浓缩液在经过滤结块和毛毯过滤器（9）渗透后回流到浓缩液槽（1）中。

5、根据权利要求4所述的过滤设备，其特征在于，废料容器（8）具有一个通到浓缩液槽（1）的溢流口（10）。

6、根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，部分浓缩液流系供到废料容器（8）中，然后从泵2提供的浓缩液的过滤器（3）流回浓缩液槽（1）中。

7、根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，薄膜过滤器（3）由泵（2）以基本上与薄膜过滤器壁（12）相切的环路形式供应浓缩液，从而通过用经毛毯过滤器过滤因而固体物浓度低的浓缩液横向冲洗所述壁（12）防止过厚的过滤结块层累积在薄膜过滤器壁（12）上。

8、根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，通到废料槽（8）的废料槽管线（32）上装有一可控制的电磁阀（7），该阀（7）系作为电蚀工艺参数的函数以打开或关闭的。

9、根据权利要求8所述的过滤设备，其特征在于，电磁阀（7）系在回洗薄膜过滤器（3）的过程中和/或在流经薄膜过滤器（3）中的浓缩液反向之后打开的。

10、根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，废料容器（8）是个丝状过滤篮。

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