امروزه فیلترها به گونه ای طراحی میشوند که در جهت کاهش حجم مخزن فیلتراسیون(جهت ته نشین سازی) یا افزایش بازده جریان سیال عمل کنند. افزایش بازده جریان و به تبع آن کاهش زمان بازداری سیال، ممکن است سبب ایجاد کف و مشکلات مربوط به آن شود.

انواع فیلتر سیستم فیلتراسیون روغن:

صافی ها و فیلترهای مثبت دو نوع اصلی فیلتر به کار برده شده در فرایند فیلتراسیون هستند و مدل های مختلفی از آنها در بازار یافت می شود.

صافی های سیستم فیلتراسیون روغن:

1. سیستم مخزن ته نشین کننده:

این روش ساده ترین نوع سیستم فیلتر کننده بوده و شامل مجموعه ای از حوضچه های مجزا می باشد که در آنها مخلوط سیال فلزکاری به درون مخزن پمپ می شود و تراشه های اضافی در کف آن ته نشین می گردند. شکل 1

معیارهای مورد توجه در اندازه ی مخزن و شکل کلی آن تعداد حوضچه های داخل سیستم و اندازه ی براده ها می باشد. در اکثر موارد یک زنجیره برای خارج کردن تراشه های ته نشین شده نیاز است تا نهایتا این مواد از طریق یک مسیر مشخص به سطل مخصوص جمع آوری هدایت شوند.

مخزن ته نشین کننده در عملیات ماشین کاری که اندازه ی براده ها بزرگ می باشد، بیشترین کارایی را دارد. یک مخزن ته نشینی ساده را می توان به دو بخش تقسیم کرده و بدین ترتیب عملکرد آن را بالاتر برد. این دو بخش شامل یک قسمت تمیز و یک قسمت آلوده هستند و توسط یک دیواره یا   سد فلزی از هم جدا می گردند. مخلوط سیال فلزکاری به درون قسمت آلوده پمپ می شود و در آنجا تراشه های سنگین ته نشین شده و توسط         زنجیره ی خارج کننده از محیط حذف می شوند. سپس مخلوط سیال نسبتا صاف شده از دیواره ی بین دو بخش عبور داده شده و وارد قسمت تمیز    می گردد. در آنجا ذرات ریزتر ته نشین شده و توسط زنجیره خارج کننده از این قسمت جدا می شوند.

مزایا: کم هزینه بودن تجهیزات _ ارزان بودن عملیات _ عدم نیاز به محیط فیلتراسیون

معایب: بزرگ بودن مخزن و در نتیجه نیاز به صرف مدت زمان قابل توجه برای انجام فرایند ته نشینی در مقیاس صنعتی و همچنین اشغال فضای زیاد  توسط مخزن _ بی اثر بودن روش در ته نشینی ذرات ریز و خاکستری رنگ آهن و برخی از ذرات گرافیت

2. سیستم دیواره ی چندگانه:

می توان گفت دیواره ی چندگانه یا دیواره ی چین خورده ، نوع پیچیده و تمایزیافته ی یک مخزن ته نشین کننده است. در این سیستم مخزن حاوی چندین فرورفتگی یا لوله ی فلزی است که به صورت موازی نسبت به یکدیگر قرار گرفتند. شکل2 . مخلوط سیال فلزکاری وارد قسمت آلوده میشود. در آنجا دستگاه های مکانیکی ذرات و روغن شناور روی سیال را به درون سطل جمع آوری هدایت می کنند. سپس مخلوط سیال فلزکاری از زیر دیواره ی جدا کننده عبور کرده، وارد قسمت بعدی می شود و جریان ضعیفی را که از دیواره به سمت حفره های تخلیه (فرورفتگی ها) در حرکت است سرعت    می بخشد. سیال از آنجا وارد بخش تمیز می شود.

در این نوع سیستم بیشترین زمان لازم برای انباشتگی را به نسبت یک مخزن کوچک شاهد هستیم. دیواره ها جریان در حال حرکت سطح را مهار      میکنند ( چرا که باعث اختلال در ته نشینی می شود) همچنین به دلیل آرایش موازی شان می توانند محیط سرریزی به حجم ده برابر یک تک دیواره  ایجاد کنند. زنجیره ی خارج کننده ای که در زیر همزن و دیواره قرار دارد، ذرات ته نشین شده را جدا می کند. بخش تمیز نیز ممکن است دارای یک زنجیره ی خارج کننده برای خارج کردن ذراتی باشد که طی مدت زمان استراحت دستگاه ته نشین می شوند.

مزایا: واحد ته نشینی بسیار کارآمد _ موثر بودن روش در ته نشینی ذرات کروی و چدن و قابل استفاده در هر نوع عملیات ماشین کاری _ ارزان بودن عملیات به دلیل عدم نیاز به محیط فیلتراسیون

معایب: وجود محیط مناسب برای رشد قارچ در دیواره ها_ نیاز به یک سیال با قابلیت ته نشینی خوب_ بزرگ بودن اندازه ی دستگاه

3. صافی های مغناطیسی:

صافی های مغناطیسی براده های آهن را توسط یک استوانه ی مغناطیسی در حال چرخش جذب کرده و آن را از مخلوط سیال جدا می کنند. سیال  صاف شده به دستگاه برمی گردد و یک تیغه ی برش دهنده ذرات جذب شده را از استوانه جدا می کند. صافی های مغناطیسی غالبا در دستگاه ها به  صورت مجزا یا به همراه فیلترهای مثبت استفاده می شوند.

مزایا: کم هزینه بودن و نیاز به فضای کم_ عدم نیاز به محیط فیلتراسیون

معایب: حذف براده های آهن و ذرات مغناطیسی و برجای ماندن دیگر ناخالصی ها

4. سانتریفیوژ:

این نوع جدا کننده عموما در کنار فیلترهای مثبت برای حذف روغن های اضافی و ذرات ریز از سیالات فلزکاری به کار می رود . مخلوط سیال به یک  ظرف درباز کروی شکل وارد می شود. این ظرف با سرعت بسیار بالایی می چرخد. نیروی گریز از مرکز براده ها را به سمت بیرون از ظرف سوق می     دهد. سیال صاف شده از بالای ظرف به سمت خارج ریخته و مجددا به درون دستگاه هدایت می شود. سانتریفیوژ به صورت اتوماتیک لایه های تشکیل شده در دیواره های ظرف را از بین می برد؛ در غیر این صورت باید دستگاه را خاموش و به طور دستی ظرف آن را پاکسازی یا تعویض کرد.

مزایا: کارایی بالا در جهت حذف روغن های اضافی_ عدم نیاز به محیط فیلتراسیون

معایب: امکان تجزیه ی امولسیون به فراورده های سخت یا نرم توسط سانتریفیوژ _ عدم توانایی در کنترل مقادیر زیاد سیال به دلیل پایین بودن بازده جریان

5. سیکلون:

نوع دیگر صافی، سیکلون نام دارد. در این سیستم فیلترکننده مخلوط سیال فلزکاری از دستگاه به داخل یک مخزن ته نشینی برگشت داده می شود و  مقدار قابل توجهی براده و تراشه در کف مخزن ته نشین می گردد. سپس سیال نسبتا صاف شده به درون واحد فیلتراسیون مخروطی شکل سیکلون    وارد می شود. شکل 3 . در آنجا سیال از یک لوله ی افقی به داخل پهن ترین قسمت مخروط هدایت می گردد. سیال به صورت مارپیچی به سمت       پایین حرکت می کند و همزمان با افزایش سرعت آن قطر مخروط نیز کم می شود و این امر باعث افزایش نیروی شعاعی می شود. ( 2000 برابر نیروی جاذبه ی زمین). با افزایش نیرو ذرات براده به سمت پایین و خارج از مخروط حرکت می کنند. در نوک مخروط سیال شروع به حرکت به سمت مرکز   مخروط می نماید. درحالی که براده ها به سمت پایین هدایت می شوند و از طریق سوراخ مخروط به درون مخزن تخلیه ریخته می شوند. سیال صاف  شده به سمت بالای مخروط و از آنجا توسط لوله هایی به درون دستگاه هدایت می شوند.

فیلتر سیکلون برخلاف سانتریفیوژ فرایند امولسیون سازی را تسهیل می کند و به این ترتیب احتمال ایجاد اجزاء امولسیونی در محیط وجود دارد. این   فیلتر به دلیل ابعاد کوچک، برای کاربردهای دستگاهی بسیار مناسب است.

هرچه ظرفیت سیکلون بیشتر باشد، کارایی و تاثیر کمتری خواهد داشت. در نتیجه برای کاربردهای گسترده ی سیستمی به جای افزایش ظرفیت فیلتر، تعدادی واحد کوچک را به هم وصل می کنند.

مزایا: سهولت کار با فیلتر _ فاقد هرگونه جزء متحرک _ شرایط نگهداری آسان _ عدم نیاز به محیط فیلتراسیون

معایب: لزوم حذف اولیه ی تراشه ها و اجزای بزرگ برای جلوگیری از مسدود شدن دهانه ی سیکلون _ لزوم بررسی روزانه از نوک مخروط و پاکسازی  آن برای جلوگیری از ورود ناخالصی به چرخه ی سیال _ ناتوانی دستگاه در حذف ذرات بسیار ریز و در نتیجه احتمال ورود ناخالصی به چرخه ی سیال فلزکاری_ احتمال ایجاد کف و مشکلات مربوط به آن_ نیاز به صرف وقت و هزینه در جهت نگهداری دستگاه

فیلترهای مثبت:

در فیلتراسیون مثبت مخلوط سیال فلزکاری به وسیله ی جاذبه ی زمین یا به کمک فشار یا مکش از یک محیط فیلترکننده عبور کرده و ذرات جامد را در آن قسمت به جای می گذارد. رایج ترین محیط های فیلتراسیون مورد استفاده در صنعت فلزکاری پارچه ها، کاغذهای صافی و صفحات سیمی       می باشند.

فیلترهای مثبت عملکردی مشابه با فیلتر شن و ماسه در فرایند تصفیه ی آب دارند. به این صورت که تراشه های بزرگ ابتدا در محیط فیلتراسیون گیر کرده و یک لایه ناخالصی ایجاد می شود. براده ها و ذرات کوچک تر در این لایه قابل صاف شدن هستند. هرچه ضخامت لایه ی ذکر شده بیشتر باشد، فرایند فیلتراسیون بهتر صورت گرفته و سیال خالص تری به دست می آید. پارچه، کاغذ صافی و یا صفحه ی مسی نقش بستر را برای لایه ی ناخالصی  ایفا می کنند.

با شکل گیری تدریجی لایه ی ناخالصی، کارایی فیلتر به مرور زمان افزایش می یابد. در عین حال چگالی این لایه ممکن است به مقداری برسد که      مقاومت سیال در برابر جاری شدن، به نیروی فشار یا مکش غلبه کند. در این حالت ، که یک حالت پیش بینی شده است، فشار و مکش را افزایش یا    محیط فیلتراسیون را تغییر می دهند و عملیات دوباره از سر گرفته می شود.

به طور کلی فیلترهای مثبت نسبت به صافی ها سیال خالص تری را به جای می گذارند. ساختارهای مختلفی از فیلترهای مثبت طراحی شده است که در ادامه توضیحات کلی در خصوص عملکرد هر نوع از آنها داده شده است.

1. فیلترهای جاذبه ای:

در این نوع فیلتر وزن سیال فلزکاری نقش اصلی را در عبور آن ازمحیط فیلتراسیون ایفا می کند. مخلوط سیال توسط دستگاه های مخصوص درون     فیلتر برگردانده می شود تا مجددا از محیط فیلتراسیون عبور کرده و ذرات کوچکتر از آن جدا گردند. (محیط فیلتراسیون روی حلقه های فولادی یا    صفحات سیمی قرار گرفته است). وزن سیال باعث نگهداشتن محیط فیلتراسیون روی حلقه ی فولادی و صفحات می شود. سیال صاف شده پس از      پایان عملیات به دستگاه ها هدایت می شود.

مزایا: هزینه های اولیه ی بسیار کم _ سهولت در استفاده

معایب: نیاز به فضای زیاد_ وجود هزینه های ثانویه در انجام عملیات (تعویض محیط فیلتراسیون موقت) _ نیاز به سیالی با قابلیت ایجاد کف پایین برای جلوگیری از هزینه های اضافی

2. فیلترهای فشاری:

یک فیلتر فشاری معمولی شامل دو بخش افقی می باشد: بخش متحرک فوقانی و بخش ثابت زیرین. در طی عملیات فشار هوا دو بخش نام برده را به   یکدیگر می چسباند. محیط فیلتراسیون ممکن است یک کمربند نایلونی بلند باشد که به تنهایی بین اجزا کشیده شده است. همچنین می توان در       قسمت بالایی نایلون از محیط های فیلتراسیون دیگر نیز استفاده کرد.

به طور کلی این نوع فیلتر مثبت شامل واحد فیلتراسیون، مخزن ته نشینی و زنجیره ی خارج کننده می شود. مخلوط سیال فلزکاری از بخش مخزن به درون دستگاه هدایت شده و با فشار به قسمت بالایی آن وارد می شود و به این ترتیب از محیط فیلتراسیون عبور می کند. ذره های براده در محیط     فیلتراسیون، ایجاد لایه ی ناخالصی می کنند. سیال صاف شده از قسمت ثابت زیرین عبور کرده و به یک مخزن تمیز وارد می شود و از آنجا به درون   دستگاه های فلزکاری هدایت می شود. به طور معمول فرایند فیلتراسیون فشاری تحت فشار 6_9 psi آغاز می شود. پمپی که مخلوط سیال را منتقل می کند، متوقف می شود. هوای متراکم شده سیال را به جزء متحرک فوقانی، محیط فیلتراسیون و سپس قسمت زیرین هدایت می کند. در یک فشا   ر معین جزء فوقانی به سمت بالا حرکت کرده و فاصله ی بین دو جزء افزایش می یابد. مجددا جزء فوقانی به سمت پایین حرکت می کند، دو جزء به   هم می چسبند و عملیات فیلتراسیون ادامه می یابد.

پس از پایان عملیات، محیط فیلتراسیون موقت که حاوی لایه ی ناخالصی است، به درون سطل جمع آوری هدایت می شود. ذرات اضافی و براده های  ریز به کمک فشار هوا به درون سطل فرستاده می شوند.

مزایا: کارایی در حذف ذرات ریز_ امکان کار با حجم زیاد سیال در فضای کم

معایب: سیال فلزکاری باید قابلیت تبدیل روغن های اضافی به امولسیون را داشته باشد. در غیر این صورت محیط فیلتراسیون توسط این مواد مسدود   می شود _ امکان مسدود شدن محیط فیلتراسیون یا بالا رفتن هزینه ها به دلیل وجود روغن های اضافی و مواد صابونی سخت_ لزوم هدایت تراشه ها و ذرات مشابه به درون واحد فیلترکننده برای به دست آوردن نتایج بهتر_ بالا رفتن هزینه ها به دلیل تعویض محیط فیلتراسیون موقت

3. فیلترهای مکشی:

اکثر فیلترهای مثبت، از مکانیسم فیلتراسیون مکشی تبعیت می کنند. این نوع فیلترها متشکل از یک مخزن حاوی سیال به همراه یک اتاقک فیلتر در زیر آن هستند. این اتاقک توسط یک محیط فیلتراسیون موقت یا دائمی پوشش داده شده است.

واحد حاوی محیط فیلتراسیون موقت به گونه ای طراحی شده است که سیال فلزکاری توسط لوله هایی به محیط فیلتراسیون وارد و با عبور از آن        ناخالصی ها و براده ها را در آنجا برجای می گذارد. با افزایش قطر قالب فیلترکننده، مقاومت سیال در برابر جاری شدن افزایش یافته و در نتیجه مکش   نیز بیشتر می شود. پس از طی یک زمان معین، قسمت حمل کننده ی دستگاه فعال شده و محیط فیلتراسیون برای تخلیه حمل می شود و پس از    تخلیه مجددا در محل اصلی خود قرار می گیرد. در طی این چرخه، سیال صاف شده توسط لوله هایی از مخزن مخصوص به سمت دستگاه های مورد    نظر منتقل می شود. شکل5

مزایا: هزینه های اولیه ی نسبتا کم_ فیلتراسیون موثر در بازه ی 10_25 میکرون _ مورد استفاده برای تصفیه ی اغلب سیالات فلزکاری (گزینش پذیر نبودن)

معایب: نیاز به فضای زیاد _ هزینه بر بودن استفاده از محیط فیلتراسیون موقت_ امکان مسدود شدن منافذ فیلتر توسط مواد صابونی سخت

فیلتر مثبت دارای محیط فیلتراسیون دائمی نیز با مکانیسم مشابه فیلتر حاوی محیط موقت عمل میکند. شکل 6. سیال با نیروی مکش از محیط        فیلتراسیون که شامل یک صفحه ی سیمی است عبور کرده و لایه ی ضخیمی از براده و ذرات اضافی روی فیلتر به جا میماند. یک جسم کاردک مانند که به زنجیره ی خارج کننده وصل است روی صفحه ی سیمی کشیده شده و لایه ی ناخالصی را جدا میکند. هنگامی که مقاومت در برابر جاری شدن  به نقطه ی مشخصی میرسد، نیروی مکشی متوقف می شود. ( که به معنای توقف چرخه است) قسمت کاردک مانند 1.5 تا 2 اینچ حرکت میکند و      براده هایی که در آن فاصله است را از صفحه جدا میکند. نیروی مکش مجددا اعمال و چرخه کامل میشود. ذرات اضافی نیز به کمک جا به جا کننده ها به سمت سطل مخصوص جمع آوری هدایت میشوند.

برای کاهش فضای اشغال شده و افزایش ظرفیت دستگاه ، محیط فیلتراسیون به شکل صفحه های استوانه ای انتخاب می شود . تفاوت صفحات تخت و استوانه ای را در شکل های7 مشاهده می نمایید.

سیال درون استوانه پخش میشود تا هنگامی که به مقدار مکش مناسبی دست یافته شود. همزمان با این فرایند، سیال صاف شده نیز به درون مخزن های مخصوص پمپ می شود.

مزایا: هزینه های اولیه ی نسبتا کم _ فیلتراسیون موثر در ابعاد 10_25 میکرون _ عدم نیاز به تعویض فیلتر

معایب: نیاز به فضای زیاد _ گزینش پذیری نسبت به نوع سیال _ غیر قابل استفاده برای آسیاب کردن چدن

فیلتر های لوله ای:

فیلتر های لوله ای هم می توانند فشاری باشند و هم مکشی. این نوع فیلترها مشابه فیلتر روغن موتور ماشین هستند با این تفاوت که اجزای موجود در آنها خود تمیز شونده بوده و نیاز به تعویض ندارند.

مخلوط سیال فلزکاری در ابتدا به درون بخش دارای فیلترهای لوله ای فرستاده می شود. لوله ها ممکن است از جنس نایلون یا بافت سیمی باشند. پس از عبور دادن سیال از طریق فشار یا مکش ، ذرات اضافی در قسمت بیرونی لوله ها برجای مانده و سیال درون لوله ها به سمت قسمت مخزن به حرکت در می آید. با تشکیل تدریجی لایه ی ناخالصی، جریان سیال کندتر شده و بسته به نوع طراحی فیلتر، فشار یا مقدار سیال افزایش می یابد. در یک      فشار معین یا پس از تجمع حجم مشخصی از سیال، به صورت اتوماتیک درون فیلتر پمپ شده یا فیلتر وارد چرخه ی شتسشوی معکوس می شود. در   این مرحله، به کمک هوای تحت فشار یا یک سیال خالص لایه ی ضخیم ناخالصی های سطح لوله ها را از آنها جدا کرده و توسط یک حمل کننده آن را به خارج از محیط فیلتراسیون هدایت میکنند. شکل8

هنگامی که به یک سیال با خلوص بالا( فیلتراسیون تا ابعاد 0.5 میکرون) نیاز است یا اینکه ذرات اضافی موجود در سیال بسیار ریز و انعطاف پذیر       هستند، برای بهبود فرایند فیلتراسیون معمولا پیش از شروع کار از مواد پوشش دهنده برای پوشش دهی محیط فیلتراسیون استفاده میکنند. این روش غالبا در فیلترهای لوله ای و ورق مانند استفاده میشود اما صرفا مخصوص این فیلترها نیست.

مواد پوشش دهنده انواع مختلفی دارند. رایج ترین آنها، خاک دیاتمه و سلولز دودی می باشند. هنگام استفاده از خاک دیاتمه یک مایع از محیط         فیلتراسیون عبور داده شده و لایه ای از خاک دیاتمه روی محیط فیلتراسیون برجای می ماند. در حالی که کاربرد سلولز دودی به این صورت است که   آن را درون محیط فیلتراسیون تزریق میکنند و به هنگام عبور سیال از محیط، سلولز نیز در آنجا پخش می شود. پس از پوشش دهی، شیوه ی استفاده از فیلتر مانند همیشه خواهد بود. لازم به ذکر است که پس از هربار شستشوی محیط فیلتراسیون دائمی، لازم است فیلتر مجددا پوشش دهی گردد.

خاک دیاتمه عملکرد فوق العاده ای دارد، به نحوی که نه تنها ذرات بسیار ریز را جدا می کند بلکه می تواند برخی اجزای سازنده سیال را هم به دام     بیندازد. به خصوص اگر سیال از نوع شبه سنتزی یا روغن های انحلال پذیر باشد. اما به هرحال پوشش خاک دیاتمه فراورده های سنتزی اصلی موجود در سیال را حذف نمی کند. مقدار اجزای حذف شده از سیال، به نوع خاک دیاتمه و قطر لایه ی پوشش دهنده بستگی دارد.پس از استفاده از خاک     دیاتمه، همواره لازم است سیال را از نظر اجزای حذف شده مورد آزمایش قرار داد.

پوشش سلولز دودی غالبا اجزای تشکیل دهنده ی هیچ نوع سیال فلزکاری را حذف نمی کند. اما برای اطمینان، پس از پایان فیلتراسیون لازم است که سیال از جهت اجزای تشکیل دهنده مورد آزمایش قرار گیرد.

مزایا: کارایی بسیار بالا _ مورد استفاده هنگام نیاز به حذف ذرات دارای ابعاد ریز

معایب: پرهزینه بودن _گزینش پذیری روش نسبت به سیال فلزکاری هنگام استفاده از پوشش خاک دیاتمه (سیال باید سنتزی باشد. از نظر اجزای    حذف شده تست شود)

طرح کلی سیستم فیلتراسیون روغن  مرکزی

نیاز به تولیدات کارآمدتر و برآورد ساختن انتظارات سخت گیرانه ی دولت ها از جمله دلایل اصلی استفاده از سیستم های فیلتراسیون مرکزی برای      تامین سیال خالص مورد نیاز در عملیات فلزکاری می باشند. مزایای اصلی سیستم فیلتراسیون مرکزی عبارتند از :

1.کاهش دفعات توقف عملیات:

تعداد دفعات خالص سازی و تعویض سیال کمتر شده و تمام دستگاه ها به طور همزمان تمیز می شوند

2.کنترل بهتر:

تمام مجموعه و دستگاه های متصل به آن توسط یک فرد قابل کنترل می باشد و نیاز نیست هر دستگاه توسط یک اپراتور مدیریت شود.

3.افزایش طول عمر سیال فلز کاری:

حذف ذرات اضافی و همچنین تهویه سیال،ظریب رشد باکتری های بی هوازی را که باعث تولید رایحه نا مطبوع میشوند،کاهش می دهد.

4.صرفه جویی در هزینه:

اگر سیال فلز کاری تمیز باشد، چرخ های دستگاه فلز کاری فشار کمتری متحمل می شوند. در نتیجه کمتر به تعویض پوشش نیاز خواهند داشت و      بیشتر عمر خواهند کرد. همچنین وجود سیال تمیز به معنی افزایش طول عمر دستگاه،کاهش مشکلات مربوط به خرابی دستگاه و درنتیجه نیاز کمتر   به پاکسازی و افزایش طول عمر خود سیال است

5.افزایش خلوص سیال فلز کاری:

خلوص بالای سیال از بازگشت شن و ریگ به چرخه جلوگیری کرده و باعث نتایج بهتر و دوام دستگاه فلز کاری می شود.

سیستم فیلتراسیون مرکزی معایبی نیز دارد. یکی از این معایب کاهش تنوع انتخاب در ماشین های فلزکاری می باشد. اشکال دیگر سیستم این است   که سیال استفاده شده باید در تمام عملیات و دستگاه های مورد نظر، عملکرد قابل قبولی را از خود نشان دهد. البته محدودیت ذکر شد در خصوص    سیال در صورتی که چندین دستگاه مشابه ( ماشین های سنگ) به سیستم فیلتراسیون مرکزی یا اینکه دستگاه های متفاوت (ماشین های تراش،       آسیاب ها و…) به چند سیستم وصل شوند، قابل کاهش خواهد بود. دلایل مهمی برای این کار وجود دارد.

1. عملیات سنگ زنی نیاز به فیلتراسیون دقیق تری نسبت به سایر فرایندها دارد چرا که اندازه ی براده های حاصل کوچکتر است.
2. عملیات ماشین کاری عمدتا به سیال فلزکاری با قابلیت کاهش اصطکاک بیشتری نسبت به سیال های مورد استفاده در سنگ زنی نیاز دارد. بنابراین سیستم های فیلتراسیون نوع سیال مناسب برای هر عملیات را تعیین می کنند.

قبل از نصب و راه اندازی یک سیستم فیلتراسیون مرکزی، چند فاکتور مهم را باید مورد بررسی قرار داد. مثلا باید مشخص شود که مخلوط سیال فلزکاری چگونه و از چه مسیری وارد مخزن سیستم فیلتراسیون می شود. معمولا از فرورفتگی های شیار مانند برای این منظور استفاده می کنند؛ البته       ساختار و شکل این شیارها بسیار حائز اهمیت است. نقطه برای جلوگیری از انباشتگی براده ها در مسیر شیارها بایستی یک فوت از هر 100 فوت طول شیار به طور مداوم بررسی شود. قسمت های دارای شیب تند و کناره ها هم نیاز به بررسی ندارند. برای کمک به جریان سیال، گاهی نیاز به وجود یک سراشیبی تند در ساختار شیارها است. در غیر این صورت لازم است که دریچه های تحت فشار بر روی سیستم نصب شوند تا با وارد کردن فشار سیال  را به جریان درآورد. اندازه، شکل و نحوه ی ته نشینی ذرات اضافی نیز از جمله دیگر عوامل موثر بر ساختار شیارها هستند.

دستگاه ها باید به نحوی اطراف سیستم فیلتراسیون قرار گیرند که بیشترین صرفه جویی در هزینه انجام گردیده و طول شیارهای عبور دهنده ی سیال نیز بهینه و مناسب باشد. شیارها باید به اندازه ای بلند باشند که تمام دستگاه ها را تامین کنند و درعین حال کوتاه باشند تا یک مخزن جمع کننده با عمق حداقل مورد استفاده قرار گیرد.

شکل یا مقطع شیارها نیز مهم است. با کاهش مقدار سیال عبور داده شده از شیارها آن مساحت از شیار که توسط سیال پوشانده شده نیز کمتر خواهد بود. برای داشتن یک جریان یکنواخت، شیارهای روی سطح زمین باید دارای مقاطع هذلولی شکل باشند.

برای برگشت دادن مخلوط سیال به مخزن سیستم مرکزی می توان از لوله های بزرگ استفاده کرد. لوله ها نسبت به شیارها به صرفه تر بوده و از آنها   انعطاف پذیرتر هستند و با جابه جا کردن دستگاه ها دچار مشکل نخواهند شد. البته در طولانی مدت، نگهداری از آنها هزینه بر خواهد شد. چرا که با    گذشت زمان ناخالصی در لوله ها ته نشین شده و هرچند وقت یکبار نیاز به پاکسازی دارند.

علاوه بر موارد بالا، می توان از لوله ها و شیارها به صورت ترکیبی نیز استفاده کرد در این روش یک حوضچه دارای مخزن فیلتراسیون را روی زمین      نصب می کنند. مخلوط سیال فلزکاری به کمک نیروی جاذبه از طریق شیارها به درون حوضچه می ریزد و سپس توسط لوله ها به درون سیستم       فیلتراسیون مرکزی پمپ می شود.

کنترل سیال فلزکاری:

افزایش طول عمر و بهینه سازی عملکرد سیال فلزکاری مرهون نظارت بر سیستم سیال است. این کنترل شامل مراقبت از اجزای مختلف دستگاهی و  خود سیال می باشد. البته انتخاب سیال مناسب هم بسیار حائز اهمیت است. محدودیت ها و مشکلاتی که افراد در استفاده سیالات فلزکاری داخل     سیستم های فیلتراسیون مرکزی با آن مواجه اند، در واقع همان مشکلات مربوط به سیالات مورد استفاده در دستگاه های کوچک می باشند، با این      تفاوت که از اهمیت بیشتری برخوردار بوده و بحرانی تر هستند.

برنامه ای که برای کنترل سیستم سیال فلزکاری تنظیم می شود باید شامل مراحل زیر باشد:

1. یک مسئول برای کنترل و نظارت تعیین شود. اگر برنامه ی تنظیم شده برای کنترل سیال، تثبیت و عملی نشود، نتیجه ای حاصل نمی گردد. یک  فرد یا مجموعه ای از افراد باید مسئولیت بررسی غلظت سیال و سایر پارامترهای حائز اهمیت، افزودن آب، تغلیظ، یا اضافه کردن هر نوع ماده ی        شیمیایی مورد نیاز را به عهده بگیرند. همه ی کارهای انجام شده نیز باید ثبت شوند تا در آینده به آنها ارجاع گردد.

هنگامی که از یک برنامه ی کنترل استفاده نشود، عملکرد سیستم در طولانی مدت می تواند منجر به هزینه های اضافی شود. چرا که هیچکس از       وضعیت سیستم اطلاعات درستی ندارد. یک مسئول باتجربه، درخصوص موادی که به سیال اضافه می شود و دلیل استفاده از آنها اطلاعات کسب        می کند و صرفا برای حل یک مشکل ظاهری مواد را به سیستم اضافه نمی کند.

2. قبل از افزودن سیال جدید، سیستم فیلتراسیون  را به طور کامل تمیز کنید. روغن و آلودگی های دیگر معمولا در قسمت های راکد و غیرقابل دسترسی سیستم  انباشته می شوند. در صورت عدم پاکسازی نه تنها این آلودگی ها به چرخه ی سیال جدید وارد می شوند بلکه محل مناسبی نیز برای رشد باکتری ها   ایجاد می کنند. بازگشت آلودگی به چرخه می تواند باعث تجمع آن در قسمت های مختلف دستگاه و ایجاد منظره ی بد شود یا حتی منافذ قسمت   سرد کننده ی سیستم توسط این آلودگی ها بسته شود. تجمع براده و ذرات اضافی در مخازن باعث کاهش حجم و ظرفیت سیستم می شود. روغن نه   تنها نقش منبع تغذیه ی باکتری ها را ایفا می کند بلکه دستگاه نیز به وسیله ی آن آلوده می شود.
3. تنظیم و حفظ غلظت سیال برای عملیات مربوطه با استفاده از میزان رقت داده شده یک امر ضروری است. مقادیر مربوط به رقت در فهرست          مخصوص طبقه بندی شده یا توسط مدیر بخش تولیدات به مسئول کنترل ابلاغ خواهند شد.

در بسیاری از کارخانه ها، میزان غلظت سیال موجود در سیستم مرکزی به طور روزانه بررسی می شود. در دستگاه های مجزا با فاصله ی زمانی بیشتری این کار را انجام می دهند. غلظت سیال را می توان توسط رفراکتومتر، کیت تیتراسیون حساس به محصول مورد نظر یا به روش تیتراسیون استاندارد    آزمایشگاهی اندازه گرفت.

مزایا و معایب استفاده از هرکدام از روش های ذکر شده بایستی توسط مدیر بخش تولید مورد بحث قرار گیرد. فرایند کنترل غلظت را می توان با        تهیه ی یک سیال پیش مخلوط یا استفاده از روش های مبتنی بر تناسب انجام داد. استفاده از اطلاعات مربوط به کنترل غلظت باعث شناسایی           اشکالات احتمالی، پیش از ایجاد هرگونه مشکل در خط تولید می شود. غلظت پایین سیال فلزکاری می تواند موجب زنگ زدگی، روغنی شدن و سایر مشکلات دیگر شود. غلظت های بالاتر از حد مجاز هم باعث ایجاد کف، تحریک پوست، تولید پسماند، ایجاد هزینه های اضافی و … می گردد.

همواره مقداری از سیال به وسیله ی تبخیر یا ریختن از لبه های مخزن، از دست می رود. بسته به نوع عملیات، نوع سیال، شکل سیستم و نحوه ی      مدیریت آن، مقدار سیال هدر رفته در در موارد مختلف، متفاوت است. تبخیر باعث هدر رفت آب می شود؛ در حالی که ریختن سیال از لبه های دستگاه علاوه بر آب، باعث از دست رفتن خود سیال (خسارت شیمیایی) می گردد. به همین دلیل، پس از هربار اضافه کردن آب به سیستم، غلظت سیال        بایستی تنظیم شود تا درجه غلظت معین تغییری نکند. این کار باعث می شود تعادل بین اجزای تشکیل دهنده ی محصولات ثابت باقی مانده و         هیچگونه نقصی در مقدار هر کدام از اجزاء به وجود نیاید.

4. سیال فلزکاری را از هر گونه آلودگی مانند ذرات براده یا شن حفظ کنید. این یک عامل موثر در طول عمر سیال است. فیلترهای مثبتی که حاوی    محیط فیلتراسیون موقت هستند، نسبت به مخازن ته نشینی بهتر می توانند ذرات بسیار ریز را از سیال جدا کنند. در دستگاه های مجزا، پاکسازی      مخازن و حوضچه ها باعث می شود که کنترل بهتری روی آن ها داشت. وجود ناخالصی در سیال فلزکاری باعث می شود که عملیات سنگ زنی به       نتایج نامطلوب ختم شده و در ماشین کاری نیز موجب فرسودگی دستگاه می گردد. برای افزایش طول عمر سیال، باید از عملیات فیلتراسیون پیشرفته تری استفاده یا سیال را بازیافت کرد.
5. کیفیت آب مورد استفاده برای تهیه ی مخلوط سیال فلزکاری، یکی از مهمترین عوامل موثر بر عملکرد آن سیال می باشد. اکثر سیالات فلزکاری را تا حدود 3% و 5% رقیق می کنند. در نتیجه 95_97% آن ها را آب تشکیل می دهد. لازم است از آبی استفاده شود که کمترین میزان املاح را دارا باشد.

سختی مناسب برای آب موردنیاز در سیال فلزکاری، 80_150 ppm است. آبی که سختی کل آن از 100 ppm کمتر باشد، آب نرم و آبی که سختی کل آن از 200 ppm بیشتر باشد آب سخت نام دارد. سیال های تهیه شده به وسیله ی آب نرم، تمایل به تشکیل کف دارند که این کف بایستی       پراکنده و حذف گردد. آب سخت باعث تخریب سیستم روان کننده ی دستگاه شده و ذرات اضافی و پسماند را روی دستگاه ها و سیستم فیلتراسیون    مرکزی یا مخزن بر جای می گذارد. مقادیر زیاد کلرید و سولفات ممکن است باعث ایجاد خوردگی شوند. بالا بودن درصد سولفات به خودی خود باعث  ایجاد بوی بد می شود.

در طی فرایند استفاده از سیال فلزکاری، آب موجود در آن به تدریج تبخیر شده و درصد مواد معدنی محلول در سیال بالا می رود. بدین ترتیب پس از مدتی، یون های سولفات و کلرید تشکیل می شوند. پس مشکلات مربوط به آب سخت در صورت استفاده از آب نرم نیز قابل رخ دادن هستند.

6. سیال فلزکاری باید به طور مداوم و به صورت چرخه ای تهویه شود. تهویه باعث جلوگیری از رشد باکتری های بی هوازی و تشکیل بوهای نامطبوع   می گردد. بسیاری از سیستم های مرکزی حتی در مواقعی که عملیات تولیدی انجام نمی شود، چرخه ی تهویه ی سیال را طی می کنند، در برخی از   این سیستم ها تایمرهای زمان بندی شده ای نصب گردیده اند تا در ساعت ها و روزهای توقف تولید، فرایند تهویه به صورت خودکار در آنها انجام      گیرد. در دستگاه های مجزا، هنگامی که عملیاتی انجام نمی گردد، هوا به وسیله ی لوله هایی به درون مخلوط سیال دمیده می شود.

اکسیژن اتمسفری یک عامل تخریبی در رشد باکتری های بی هوازی به حساب می آید. به هنگام انجام عملیات، مقادیر زیاد اکسیژن به درون سیال     وارد می کنند. اما هنگامی که سیستم خاموش است، مقدار اکسیژن دمیده شده نیز کم است. از آنجا که روغن در پروسه ی ورود اکسیژن به سیال       اختلال ایجاد می کند، هنگام دمیدن اکسیژن به سیستم، بایستی مقدار روغن ریخته شده از دستگاه ها را روی حداقل تنظیم کرد. قبل از تجمع قطره های روغن روی سطح سیال، باید آنها را از روی سطح جمع آوری یا به وسیله ی سانتریفیوژ جدا کرد.

7. شیارها و دستگاه ها برای حذف کامل ذرات اضافی شستشو گردند. اگر براده ها توسط فیلتر جدا نشوند، اجزای مهمی از سیال را حذف کرده و        همچنین محیط مناسبی برای رشد باکتری ها ایجاد می کنند. حذف براده ها توسط فیلتر بسیار حائز اهمیت است. شیارها، خطوط برگشت سیال،      ظرفیت سیستم، زمان بازداری، بازده جریان و سایر پارامتر ها باید به گونه ای تنظیم شوند که فیلتراسیون به بهترین نحو انجام گیرد. برخی اوقات برای حفظ جریان سیال و هدایت آن به مخزن یا فیلتر نیاز است که دهانه ی لوله های شستشو، درون دستگاه ها یا لابه لای شیارها نصب گردند. باید جریان لوله ها را با سیال تنظیم و ثابت نگه داشت تا براده ها و ذرات اضافی به صورت پیوسته در حرکت بمانند. اگر جریان لوله ها، بیش از جریان سیال شود، احتمال ایجاد کف وجود خواهد داشت.
8. از روش های مناسبی برای مراقبت از سیستم استفاده شود. مواد خارجی ای که قابلیت انباشته شدن در سیال را دارند، اثرات مخربی را روی طول    عمر و عملکرد آن برجای می گذارند. سیالات فلزکاری باکیفیت، همواره می توانند با وجود مقدار معینی از ناخالصی، عملکرد درستی داشته باشند. هر  چه مقدار این ناخالصی از حد مجاز فراتر رود، طول عمر سیال کمتر و عملکرد آن نامنظم تر خواهد شد. هیچگاه نباید از مخزن جمع آوری به عنوان   سطل آشغال استفاده شود. ته سیگار، باقیمانده ی مواد غذایی و آب دهان از جمله مواردی هستند که می توانند سیال را آلوده به باکتری کرده و محیط رشد مناسب برای آنها را مهیا کند. هیچگاه مواد شوینده به درون مخزن ریخته نشوند. شوینده ها حاوی مواد شیمیایی نظیر فسفات ها هستند که       می توانند سبب ایجاد تحریک و خارش پوستی، افزایش بوی نامطبوع از طریق تولید میکرو ارگانیسم ها و یا ایجاد کف در محصولات شوند.
9. روغن های اضافی حذف گردند. با استفاده از سیستم های روان کننده و مراقبت از منافذ دستگاه ها، می توان ورود روغن های اضافی از دستگاه ها به درون سیستم مرکزی را به حداقل رساند. اگر مقادیر زیاد روغن به درون سیستم راه یابد، کارایی سیال فلزکاری کاهش می یابد. روغن های روان کننده و هیدرولیک محیط تغذیه ی مناسبی برای باکتری ها مهیا می کنند. همچنین سطح سیال را پوشانده، از ورود هوا به درون آن جلوگیری می کنند و   محیط مناسب برای ایجاد رایحه ی نامطبوع توسط باکتری های بی هوازی ایجاد می شود. در صورت تجمع روغن، دود ایجاد می شود و همچنین اطراف دستگاه ها پسماند بر جای می ماند. برای جلوگیری از تجمع روغن از دستگاه هایی مانند همزن ها، سانتریفیوژها و… استفاده می شود. با به کارگیری برنامه ی توضیح داده شده، می توان در تولید موفق بوده و از سیالاتی با طول عمر بالا در سیستم های فیلتراسیون مرکزی و دستگاه های مجزا بهره برد.