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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffpartikeln aus einer Flüssigkeit zur Reinigung von insbesondere im Kreislauf geförderter Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit spanender Werkzeugmaschinen, mit einer mit der Flüssigkeit beaufschlagbaren Filtriereinrichtung und mit einem Sammelbehälter für mittels der Filtriereinrichtung behandelte Flüssigkeit, wobei dem Sammelbehälter mindestens ein Sedimentationsbereich zugeordnet ist.
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Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus der
DE 10 2004 015 779 B4 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind drei Sedimentationsbehälter mit Fördereinrichtungen zum Austrag von Sedimenten vorgesehen. Mittels einer Pumpe wird Flüssigkeit aus dem ersten in den zweiten bzw. dritten Sedimentationsbehälter gefördert. Ein Abscheider scheidet die Feststoffe, die zusammen mit der Flüssigkeit von der Pumpe gefördert werden, in den zweiten Sedimentationsbehälter ab. Zu filternde Flüssigkeit wird dem ersten Sedimentationsbehälter zugeführt, wo größere und schwerere Feststoffteilchen zu Boden sinken und das Sediment bilden, das von der Fördereinrichtung ausgetragen wird. Im ersten Sedimentationsbehälter findet also eine Sedimentation von groben Verunreinigungen statt. Die Pumpe fördert die von groben Verunreinigungen befreite Flüssigkeit zum Abscheider, der Feststoffe von der Flüssigkeit trennt und dem zweiten Sedimentationsbehälter zuleitet. Die abgeschiedenen Feststoffe können mit einem Teil der geförderten Flüssigkeitsmenge in den zweiten Sedimentationsbehälter gelangen. Dort sedimentieren solche Feststoffe, die als mittlere Verunreinigungen bezeichnet werden können, diese werden von der Fördereinrichtung ausgetragen. Trotz des Abscheiders noch in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffe, die als feine Verunreinigungen bezeichnet werden können, gelangen vom Abscheider in den dritten Sedimentationsbehälter, wo sie sedimentieren und von der Fördereinrichtung ausgetragen werden. Die gereinigte Flüssigkeit im dritten Sedimentationsbehälter kann einer Verwendung, insbesondere einer der Filtervorrichtung zugeordneten Werkzeugmaschine wieder zugeführt werden.
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Die bekannte Vorrichtung ist in ihrem Aufbau komplex. Die mit ihr vorgesehene, mehrstufige Sedimentation mit insgesamt drei Sedimentationsbehältern, die von der Pumpe mit feststoffbeladener Flüssigkeit beaufschlagt werden, macht es erforderlich, die Anlage in regelmäßigen Abständen stillzusetzen und Feststoffpartikel „von Hand“ zu entfernen, die von der Pumpe und dem Abscheider nicht aus der Anlage entfernt werden, sondern sich beispielsweise in Eckbereichen der Sedimentationsbehälter ansammeln und den Behälter zunehmend zusetzen. Damit ist regelmäßig auch eine Produktionsunterbrechung der zugeordneten Werkzeugmaschine verbunden, was naturgemäß unerwünscht ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die in der Flüssigkeit enthaltenen Feststoffpartikel effektiv und jedenfalls weitestgehend vollständig aus dem Flüssigkeitskreislauf entfernt werden können, wobei die Vorrichtung im Wesentlichen ohne Unterbrechungen zu Reinigungszwecken betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, dass der Sedimentationsbereich von einem in einem unteren Teil des Sammelbehälters angeordneten, im Wesentlichen konischen Trichterboden mit einem im Bereich der unten liegenden Konusspitze angeordneten Flüssigkeitsabzug gebildet wird.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion mit dem von einem Trichterboden nach unten begrenzten Sedimentationsbereich hat den Vorteil, dass Feststoffpartikel auf dem Trichterboden grundsätzlich von selbst auf dem schrägen Boden nach unten zur tiefsten Stelle, also der Konusspitze gelangen, an der sich der Flüssigkeitsabzug befindet. Anders als die im Stand der Technik bekannten Sedimentationsbehälter mit ihren ebenen Böden und schlecht zugänglichen Eckbereichen, in denen sich Feststoffe ansammeln und den Behälter von dort ausgehend zusetzen können, ist mit der Erfindung sichergestellt, dass die nach Durchlauf durch die Vorrichtung im Flüssigkeitskreislauf (noch) enthaltenen Feststoffe gezielt zu der Stelle im Flüssigkeitskreislauf geleitet werden, an dem die Flüssigkeit aus dem Behälter wieder abgezogen wird. Somit wird sichergestellt, dass Feststoffpartikel, die von der Filtriereinrichtung der Vorrichtung nicht erfasst und aus dem Flüssigkeitskreislauf ausgeschleust wurden, zusammen mit der Flüssigkeit den Behälter wieder verlassen und diesen somit nicht zusetzen können. Bei diesen Feststoffpartikeln handelt es sich im Allgemeinen um die Fein- oder Feinstfraktion der im spanenden Bearbeitungsprozess anfallenden Späne, die die Wirksamkeit der Flüssigkeit als Kühl- und Schmiermittel nicht weiter beeinträchtigen, sofern sie nur in einer überschaubaren Menge im Kreislauf wieder zur Werkzeugmaschine gelangen.
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Als besonders vorteilhaft hat sich eine Konstruktion erwiesen, bei der der Trichterboden einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist. Die Trichterform des Bodens mit kreisrundem Querschnitt birgt keinerlei Kanten oder Ecken, in denen sich Feststoffansammlungen aufbauen können.
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Vorzugsweise ist der Trichterboden des Sedimentationsbereichs in einem Neigungswinkel zu einer Horizontalebene von größer gleich 30°, vorzugsweise größer gleich 40° und insbesondere von größer gleich 45° ausgebildet. Je größer die Neigung des Trichterbodens hin zum Flüssigkeitsabzug ist, desto geringer ist die Gefahr, dass auf dem Boden Feststoffpartikel liegen bleiben. Bei einer Trichterform mit einer Neigung von 45° oder mehr kann normalerweise davon ausgegangen werden, dass es auch unter ungünstigen Bedingungen wie z.B. sehr geringen Strömungsgeschwindigkeiten/geringen Flüssigkeitsdurchsätzen nicht dazu kommt, dass Feststoffpartikel auf dem geneigten Trichterboden oberhalb des Flüssigkeitsabzugs liegen bleiben. Bei einer Neigung des Bodens von 60° ist eine Ablagerung von Partikeln auf dem Boden auch unter ungünstigen Bedingungen grundsätzlich nicht mehr zu besorgen.
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Vorzugsweise weist der Sammelbehälter einen oberhalb des Sedimentationsbereichs ausgebildeten Auffangbereich für von der Filtriereinrichtung zugeleitete Flüssigkeit auf. In dem Auffangbereich wird dann die gefilterte Flüssigkeit aufgefangen, die nach Durchgang durch die Filtriereinrichtung in den Sammelbehälter gelangt. Die Filtriereinrichtung, bei der es sich bevorzugt um eine Bandfiltereinrichtung mit einem um- oder durchlaufenden Filterband handelt, beispielsweise einem Papierfilterband, ist vorzugsweise oberhalb des Sammelbehälters, insbesondere an einer diesen oben abdeckenden Abdeckung angeordnet.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Flüssigkeitsabzug an eine Flüssigkeitsabzugsleitung angeschlossen, durch die die Flüssigkeit mit darin (noch) vorhandenen Feststoffpartikeln mittels einer Pumpeinrichtung mittel- und/oder unmittelbar zur Filtriereinrichtung förderbar ist. Die am Flüssigkeitsabzug mit der Flüssigkeit abgezogenen Feststoffpartikel werden also der Filtriereinrichtung (wieder) zugeführt und können somit von dem Filtermittel nach ein- oder mehrfachem Durchlauf durch die Vorrichtung endgültig aus dem Flüssigkeitskreislauf abgetrennt werden.
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Die Anordnung kann so getroffen sein, dass die Flüssigkeitsabzugsleitung angeschlossen ist an
- - eine Flüssigkeitszufuhr zu der Filtriereinrichtung, und/oder
- - eine Flüssigkeitszufuhr einer der Vorrichtung zugeordneten Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugmaschine mit einem Flüssigkeitsabzug versehen ist, über den die in der Werkzeugmaschine anfallende Flüssigkeit wiederum der Filtriereinrichtung zuleitbar ist.
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Die Anordnung kann bevorzugt auch so getroffen sein, dass der Filtriereinrichtung, dem Sedimentationsbereich und/oder dem Auffangbereich ein Zusatzfilter vorgelagert angeordnet ist, dem zumindest ein Teil der am Flüssigkeistabzug anstehenden Flüssigkeit mit gegebenenfalls darin vorhandenen Feststoffpartikeln zuführbar ist. Der Zusatzfilter bewirkt eine (Vor-)Filterung der am Flüssigkeitsabzug abgezogenen, im Kreislauf geförderten Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit, so dass die am unteren Ende des trichterförmigen Sedimentationsbereichs mit der Flüssigkeit abgezogenen Feststoffpartikel von dem Zusatzfilter aus dem Flüssigkeitskreislauf abgetrennt werden können, bevor die (vor-)gefilterte Flüssigkeit zurück in den Sammelbehälter gelangt.
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Vorzugsweise ist dem Sedimentationsbereich eine Spüleinrichtung mit mindestens einer zum Trichterboden ausgerichteten Spüldüse zugeordnet, mit der Feststoffpartikel, die beispielsweise wegen einer geringen Neigung des Trichterbodens auf diesem liegen bleiben, problemlos zum Flüssigkeitsabzug an der tiefsten Stelle gespült werden können. Vorzugsweise ist die Spüldüse etwa tangential zur Umfangsrichtung des Trichterbodens ausgerichtet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, worin eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand eines Beispiels dargestellt und beschrieben ist. Es zeigt:
- 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
- 2 den Gegenstand der 1 in einer Seitenansicht; und
- 3 eine Blockdiagrammdarstellung zur Illustration der Flüssigkeits- und Schlammbehandlung in einem Werkzeugmaschinen-System unter Einbindung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die 1 und 2 zeigen eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Vorrichtung nach der Erfindung, die zur Aufbereitung von Kühl-Schmierflüssigkeit für eine spannende Werkzeugmaschine dient, beispielsweise eine Fräsmaschine oder eine Drehmaschine, welche lediglich in 3 schematisch bei 11 des dort gezeigten Diagramms angedeutet ist.
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Die Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung, die zur Aufbereitung der in der Werkzeugmaschine 11 eingesetzten Flüssigkeit 12 dient, weist einen in der gezeigten Ausführungsform runden Sammelbehälter 13 auf, in dem die in der Werkzeugmaschine 11 eingesetzte Kühl- und Schmierflüssigkeit 12 gesammelt und bei 14 über eine Leitung 15 wieder abgezogen wird. Der Sammelbehälter 13 ist oben mit einer Abdeckung 16 versehen, auf der eine Filtriereinrichtung 17 angeordnet ist. Die Filtriereinrichtung 17 wird mit der Flüssigkeit 12 beaufschlagt, die mittels einer Pumpeinrichtung P durch die Leitung 15 gefördert und - ggf. nach ihrem Durchlauf durch die Werkzeugmaschine 11 - der Filtriereinrichtung 17 aufgegeben wird. Die von der Filtriereinrichtung 17 gefilterte Flüssigkeit läuft unten aus der Filtriereinrichtung 17 in den oberen Auffangbereich 18 des Behälters 13, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist. Bei der Filtriereinrichtung 17 handelt es sich im vorliegenden Fall um eine Bandfiltereinrichtung mit einem durchlaufenden Filterband 19 aus geeignetem Filtermaterial, beispielsweise einem Filterpapier o.dgl., mit dem die in Werkzeugmaschinen anfallenden Feststoffpartikel wie Dreh- Fräs- oder Schleifspäne gut aus der Schmier- und Kühlflüssigkeit abgeschieden und in einen Späneauffangkasten 20 ausgegeben werden können, wie dies bekannt ist und hier nicht weiter im Detail erläutert werden soll.
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Man erkennt, dass der Sammelbehälter 13 unten mit einem im Wesentlichen konischen, im Querschnitt gleichfalls kreisrunden Trichterboden 21 versehen ist, der einen Sedimentationsbereich 22 für solche Feststoffpartikel bildet, die von der Filtriereinrichtung 17 zunächst nicht aus der Flüssigkeit abgetrennt werden. Der Trichterboden 21 weist unten an seiner tiefsten Stelle 14 bei der dort liegenden Konusspitze 23 einen Flüssigkeitsabzug 24 auf. Der Flüssigkeitsabzug 24 kann innenliegend oder, wie durch die gestrichelte Linie in 3 angedeutet, außenliegend realisiert sein. Der Flüssigkeitsabzug 24 geht in die Flüssigkeitsabzugsleitung 15 über, durch die die Flüssigkeit 12 mit den gegebenenfalls darin noch vorhandenen, von der Filtriereinrichtung 17 zunächst noch nicht abgeschiedenen Feststoffpartikeln mittels der Pumpeinrichtung P aus der Vorrichtung 10 abgezogen wird.
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Der als Sedimentationsbereich 22 dienende untere Teil des Behälters 13 mit dem Trichterboden 21 bildet eine geneigte, kanten- und eckenfreie Ablauffläche für die Flüssigkeit und die darin nach dem Durchlauf durch die Filtriereinrichtung 17 weiter enthaltenen Feststoffpartikel, die, nachdem sie sich auf Boden abgesetzt haben, aufgrund ihrer Schwerkraft auf dem geneigten Boden nach unten abrutschen und somit zuverlässig bis zur unteren Konusspitze 23 und dem dort angeordneten Flüssigkeitsabzug 24 gelangen. Der Trichterboden 21 weist dafür eine ausreichend große Neigung auf, die bei dem in den 1 und 2 gezeigten , bevorzugten Ausführungsbeispiel etwa 45° beträgt. In 3 ist die Bodenneigung nicht maßstabsgerecht dargestellt. Die besondere, erfindungsgemäße Ausgestaltung des Sedimentationsbereichs der Vorrichtung mit der geneigten Ablauffläche des insbesondere runden Trichterbodens 21 stellt sicher, dass tatsächlich alle Späne/Feststoffpartikel, die nach dem Durchlauf der verunreinigten Flüssigkeit durch die Filtriereinrichtung 17 von dieser (noch) nicht abgeschieden wurden, über den Flüssigkeitsabzug 24 aus dem Behälter der Vorrichtung wieder entfernt werden und sich nicht etwa in Eckbereichen absetzen und den Behälter im Laufe der Zeit als nur schwer zu entfernender Sedimentschlamm zusetzen.
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Insbesondere in Fällen, in denen eine möglichst große Neigung des Trichterbodens 21 von 40° oder mehr nicht realisierbar ist, weil beispielsweise die zur Verfügung stehenden Bauhöhe eine solche Neigung nicht gestattet, kann dem Sedimentationsbereich 22 zusätzlich eine Spüleinrichtung 25 zugeordnet sein, die mit mindestens einer, bei dem Beispiel gemäß 3 mehreren, zum Trichterboden 21 ausgerichteten Spüldüse(n) 26 versehen ist. Mittels der Spüldüse(n) 26 kann dann kontinuierlich oder intermittierend ein dicht über den Trichterboden strömender Flüssigkeitsstrahl gerichtet werden, der zusätzlich zur Neigung des Bodens 21 ein Absetzen von Feststoffpartikeln auf selbigem unterbindet bzw. liegen gebliebene Feststoffpartikel wieder abspült. Mit der von der Spüleinrichtung 25 erzeugten Strömung wird sichergestellt, dass die nach Durchlauf durch die Filtriereinrichtung in der Flüssigkeit verbliebenen Feststoffe in Schwebe gehalten und somit zuverlässig gemeinsam mit der Flüssigkeit über den Abzug 24 wieder aus dem Behälter abgezogen werden. Die Spüldüsen 26 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa senkrecht nach unten auf den Trichterboden ausgerichtet, wobei die Spüleinrichtung einen drehbaren Spülarm (nicht dargestellt) aufweisen kann, an dem die Spüldüsen angeordnet und über den gesamten Umfang des Bodens bewegt werden können. Es ist auch möglich, die Spüldüse(n) tangential zum Boden auszurichten und somit eine etwa spiralförmig nach unten verlaufende Strömung über die gesamte Bodenfläche zu bewirken. Es versteht sich, dass insbesondere bei größeren Behältern auch mehrere umfangs- und/oder höhenmäßig zueinander versetzt angeordneten Spüldüsen zum Einsatz kommen können.
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Wie man 3 entnehmen kann, kann die Abzugsleitung 15, über die die Flüssigkeit 12 am Flüssigkeitsabzug 24 aus dem Behälter 13 der Vorrichtung 10 abgesaugt wird, an eine Flüssigkeitszufuhr 27 der der Vorrichtung 10 zugeordneten Werkzeugmaschine 11 angeschlossen sein. Bei dieser Anordnung werden also Feststoffpartikel, die bei der Aufbereitung der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 nicht von deren Filtriereinrichtung erfasst und ausgeschleust wurden, der Werkzeugmaschine 11 in Schwebe zusammen der der gefilterten Flüssigkeit wieder zugeführt. Die Werkzeugmaschine 11 ist selbst mit einem Flüssigkeitsabzug 28 versehen, über den die in der Werkzeugmaschine 11 anfallende, also nach ihrem Einsatz an der Bearbeitungsposition des jeweiligen Maschinenwerkzeugs gesammelte Flüssigkeit mit den von ihr transportierten Spänen der Filtriereinrichtung 17 der Vorrichtung wieder zugeführt wird. Es ist auch möglich, jedenfalls einen Teilstrom der am Flüssigkeitsabzug 24 aus dem Sedimentationsbehälter abgezogenen Flüssigkeit direkt wieder über die Filtriereinrichtung 17 zu leiten und hierfür eine Bypassleitung 29 (vorzugsweise mit separater, nicht dargestellter Bypasspumpe) an eine Flüssigkeitszufuhr 30 zu der Filtriereinrichtung 17 anzuschließen. Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch noch ein Zusatzfilter 31 vorgesehen werden, der der Filtriereinrichtung 17 und/oder dem Sedimentationsbereich vorgelagert angeordnet ist. Dem Zusatzfilter wird dann entweder ein Teilstrom der am Flüssigkeitsabzug anstehenden Flüssigkeit oder auch die gesamte abgezogenen Flüssigkeitsmenge mit den darin vorhandenen Feststoffpartikeln zugeführt und die Feststoffpartikel werden dabei aus der Flüssigkeit herausgefiltert. Man erkennt in 3 ferner, dass die Spüleinrichtung 25 von einer von der Leitung 15 abzweigenden Spülleitung 32 beaufschlagt wird, wobei das an dem Abzweig eingebaute Drei-Wege-Ventil 33 es ermöglicht, die Spüleinrichtung intermittierend oder permanent mit einem Teilstrom der über die Leitung 15 abgesaugten Flüssigkeit zu versorgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004015779 B4 [0002]