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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 11.
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Bei der spanenden Bearbeitung von Werkstücken auf Bearbeitungsmaschinen entsteht Abluft, die über einen Abluftstutzen bevorzugt über ein Erfassungselement gemäß VDI 3802 erfasst und über ein Leitungssystem einem Abluftfilter oder -abscheider zugeführt wird. Aus Sicherheitsgründen wird der Abluftvolumenstrom häufig in seiner Größe überwacht. Häufig werden die Bearbeitungsmaschinen mit einer Minimalmengenschmierung betrieben. Der im Bearbeitungsprozess anfallende Staub in Verbindung mit den Kühlschmierstoffrückständen erweist sich als äußerst klebrig. Es kommt hierbei zu Ablagerungen innerhalb der Abluftreinigungseinrichtung, so dass ein erheblicher Wartungsaufwand notwendig ist, um die teilweise brennbaren Ablagerungen mechanisch zu entfernen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Einrichtung und die gattungsgemäße Anlage so auszubilden, dass ein problemloser Betrieb ohne großen Wartungsaufwand gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Einrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und bei der gattungsgemäßen Anlage erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 11 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich wesentlich dadurch aus, dass sie das Filterelement aufweist, mit dem die klebrigen, groben Partikel und Späne zurückgehalten werden, so dass die Abluft vorgereinigt ist. Dadurch gelangen die Probleme bereitenden groben Partikel nicht in das der Einrichtung nachgeschaltete Absaugsystem bzw. zum Abluftfilter oder -abscheider dieses Absaugsystems. Die nach dem Durchtritt der Abluft durch das Filterelement noch vorhandenen Fein- bzw. Feinstpartikel führen zu keiner wesentlichen Beeinträchtigung des nachgeschalteten Absaugsystems. Insbesondere sind aufwändige Wartungsarbeiten zur Entfernung von Ablagerungen nicht mehr erforderlich, weil diese sich ablagernden Bestandteile der Abluft durch das Filterelement zurückgehalten werden. Das der Einrichtung nachgelagerte Absaugsystem bleibt ausreichend sauber. Die Betriebskosten können erheblich gesenkt werden, zumal das Abluftfilter bzw. der Abluftabscheider des Absaugsystems stark entlastet werden.
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Vorteilhaft ist die Filterfläche des Filterelementes im Gehäuse der Einrichtung schräg zur Strömungsrichtung der Abluft angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass sich die Filterfläche erst allmählich durch die abgefangenen Grobpartikel zusetzt, so dass ein Filterwechsel nur in größeren Zeitabständen notwendig ist.
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Das Filterelement ist bevorzugt ein Grobfilter, insbesondere ein Filterelement der Filterklasse G. Mit einem solchen Filterelement werden die groben Partikel in der Abluft sicher zurückgehalten, so dass nur die in der Abluft noch vorhandenen Fein-/Feinstteilchen das Filterelement passieren können.
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Damit ein optimaler Betrieb der Einrichtung gewährleistet ist, erstreckt sich das Filterelement in vorteilhafter Weise über die gesamte Querschnittsbreite des Innenraumes des Gehäuses. Dadurch können die Druckverluste gering gehalten werden, selbst wenn sich auf der Filterfläche ein Filterkuchen aufbaut. Dadurch ist eine zuverlässige Reinigung der Abluft sichergestellt.
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Vorteilhaft ist die Filterfläche so groß ausgebildet, dass der Druckverlust unterhalb von etwa 250 Pa liegt, selbst wenn die Filterfläche durch den Aufbau des Filterkuchens zugesetzt ist.
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Da die Abluft mittels des Filterelementes vorgereinigt wird, kann eine Funktionsüberwachung der Einrichtung mit Hilfe einer Volumenstromüberwachung problemlos durchgeführt werden. Hierfür ist die Einrichtung mit entsprechenden Erfassungselementen versehen.
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Sie sind so ausgebildet, dass die den Druck der Abluft vor und hinter dem Filterelement erfassen.
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Vorteilhaft ist an den Auslass des Gehäuses der Einrichtung eine Rohrleitung angeschlossen, über die die vorgereinigte Abluft aus dem Gehäuse herausgeführt wird.
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Die Eintrittsöffnung für die ungereinigte Abluft befindet sich vorteilhaft im Boden des Gehäuses. Dadurch strömt die Abluft von unten nach oben in das Gehäuse ein und trifft auf das Filterelement. Da die Eintrittsöffnung im Gehäuseboden angeordnet ist, können die Grobteilchen und auch die auf der Filterfläche sich absetzenden Teile, wenn sie nicht mehr an der Filterfläche haften sollten, nach unten aus dem Gehäuse herausfallen.
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Die Einrichtung ist konstruktiv so aufgebaut, dass ein Wechsel des Filterelementes ohne Werkzeug in kürzester Zeit durchgeführt werden kann. Hierzu ist das Gehäuse mit wenigstens einer Wartungstür versehen, die bei Bedarf geöffnet wird, um das Filterelement auszuwechseln. In der Schließstellung ist die Wartungstür so ausgebildet, dass das Gehäuse dicht verschlossen ist, so dass keine ungereinigte Abluft über die Wartungstür nach außen gelangen kann.
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Das Gehäuse ist innenseitig so ausgebildet, dass das Filterelement einfach eingesetzt und entnommen werden kann. Beispielsweise wird das Filterelement im Innenraum des Gehäuses eingehängt.
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Die erfindungsgemäße Anlage zeichnet sich dadurch aus, dass im Bereich zwischen der Umkleidung, innerhalb der sich die Bearbeitungsmaschine befindet, und der Abluftreinigungseinrichtung bzw. dem Absaugsystem die erfindungsgemäße Einrichtung angeordnet ist. Sie sorgt dafür, dass die Abluft, bevor sie zum Abluftfilter gelangt, von den groben Partikeln, die zu Ablagerungen neigen, befreit wird.
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Die Eintrittsöffnung des Gehäuses der Einrichtung ist vorteilhaft unmittelbar an eine Durchtrittsöffnung der Umkleidung angeschlossen. Hierfür kann die Schnittstelle des Gehäuses dienen, die vorteilhaft als Ringflansch ausgebildet ist. Mit dieser Schnittstelle lässt sich das Gehäuse der Einrichtung einfach an der Umkleidung befestigen.
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Aufgrund der Schnittstelle des Gehäuses ist es möglich, die Einrichtung auch nachträglich an bereits bestehenden Anlagen vorzusehen. Dadurch können solche Anlagen mit den geschilderten Problemen der Ablagerungen nachträglich mit der Einrichtung ausgerüstet werden.
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Vorteilhaft ist an den Auslass des Gehäuses der Einrichtung die Rohrleitung angeschlossen, über welche die durch das Filterelement vorgereinigte Abluft der Abluftreinigungseinrichtung zugeführt wird.
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Die Durchtrittsöffnung ist bevorzugt in einer Decke der Umkleidung vorgesehen. Dadurch können vom Filterelement der Einrichtung abfallende Partikel oder Bestandteile des Filterkuchens, die nicht mehr an der Filterfläche haften, über die Durchtrittsöffnung der Umkleidung nach unten in die Umkleidung fallen, wo sie in bekannter Weise abgeführt werden können.
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Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Ansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
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1 In schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Reinigungseinrichtung, die auf einer gehäuseartigen Umkleidung einer Werkzeugmaschine montiert ist,
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2 die erfindungsgemäße Reinigungseinrichtung in Stirnansicht,
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3 einen Schnitt längs der Linie A-A in 1.
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Die Reinigungseinrichtung dient dazu, aus einem Abluftstrom schädliche Bestandteile zu filtern. In einer gehäuseartigen Umkleidung 1 befindet sich wenigstens eine (nicht dargestellte) Bearbeitungsmaschine. Die gehäuseartige Umkleidung ist in 1 nur schematisch dargestellt und hat wenigstens eine Tür, über die der Zugang zur Bearbeitungsmaschine möglich ist. Vorteilhaft befindet sich in der Wandung der Umkleidung 1 wenigstens ein Sichtfenster, so dass die Bearbeitungsmaschine von außen überwacht werden kann.
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Je nach Werkstück erfolgt die spanende Bearbeitung auf der Bearbeitungsmaschine mit einer Minimalmengenschmierung. Der im Bearbeitungsprozess frei werdende Staub in Verbindung mit Kühlschmierstoffrückständen wird aus der Umkleidung 1 in bekannter Weise abgesaugt. Der Abluftstrom gelangt hierbei in wenigstens eine Rohrleitung 2, die zu einem (nicht dargestellten) Abluftfilter führt. Die Rohrleitung 2 ist an die Reinigungseinrichtung angeschlossen, die an einer Wand der Umkleidung 1 befestigt ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Reinigungseinrichtung auf einer Decke 3 der gehäuseartige Umkleidung 1 montiert. Grundsätzlich kann die Reinigungseinrichtung an jeder geeigneten Wand der Umkleidung 1 angeordnet werden.
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Die Reinigungseinrichtung hat ein Gehäuse 4 mit Seitenwänden 5 bis 8 und einer Decke 9. Das Gehäuse 4 ist mit einem Flansch 10 auf der Decke 3 der Umkleidung 1 aufliegend befestigt. Nahe der Decke 9 ist an der Seitenwand 5 die Rohrleitung 2 mittels eines Ringflansches 11 angeschlossen.
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An der Seitenwand 8 befindet sich eine Wartungstür 12, über die der Innenraum des Gehäuses 4 zugänglich ist. Die Wartungstür 12 ist beispielhaft um eine horizontale Achse schwenkbar an der Seitenwand 5 gelagert. Die Schwenkachse befindet sich am unteren horizontalen Rand 13 der Wartungstür 12. Nahe dem oberen Rand ist die Wartungstür 12 mit wenigstens einem, im Ausführungsbeispiel mit zwei Schließelementen 14 versehen, mit denen die Wartungstür 12 in Schließstellung verriegelt werden kann. Die Schließelemente 14 haben beispielhaft schwenkbare Riegel 15 (3), die in der Schließstellung den oberen Rand 16 der durch die Wartungstür 12 verschlossenen Öffnung 17 in der Wand 8 hintergreifen.
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Die Decke 3 der Umkleidung 1 weist eine Durchtrittsöffnung 18 auf, durch welche die Abluft aus dem Innenraum der Umkleidung 1 in das Gehäuse 4 der Reinigungseinrichtung strömt. Das Gehäuse 4 hat eine entsprechende Eintrittsöffnung für die Abluft, die in 3 durch die Pfeile 19 dargestellt ist. Vorteilhaft ist das Gehäuse 4 an der Unterseite offen, so dass die Eintrittsöffnung 20 vom Flansch 10 des Gehäuses 4 begrenzt wird. Die Durchtrittsöffnung 18 der Umkleidung 1 hat einen entsprechenden Querschnitt.
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Je nach Größe des Gehäuses 4 ist es auch möglich, dass die Eintrittsöffnung 20 einen kleineren Querschnitt hat als die vom Befestigungsflansch 10 umschlossene Fläche. In diesem Falle hat das Gehäuse 4 einen Boden, in dem die Eintrittsöffnung 20 vorgesehen ist. Auch in diesem Falle hat die Durchtrittsöffnung 18 der Umkleidung 1 gleichen Querschnitt wie die Eintrittsöffnung 20. Im Übergangsbereich sind die beiden Öffnungen 18, 20 abgedichtet, so dass die Abluft 19 nicht durch den Spalt zwischen dem Flansch 10 des Gehäuses 4 und der Decke 3 nach außen entweichen kann.
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Innerhalb des Gehäuses 4 befindet sich wenigstens ein Vorfilterelement 21, das so ausgebildet ist, dass die Abluft 19 durch das Vorfilter 21 strömen muss, bevor es in die Rohrleitung 2 gelangt. Das Vorfilterelement 21 liegt, bezogen auf die Einströmrichtung der Abluft in das Gehäuse 4, schräg zur Strömungsrichtung der Abluft 19 (3). Diese Schräglage hat den Vorteil, dass die Filterfläche des Vorfilterelementes 21 nur über einen längeren Zeitraum hinweg zugesetzt wird. Die groben Partikel und Späne, die durch das Vorfilterelement 21 zurückgehalten werden, können durch die Öffnungen 20, 8 zurück in den Innenraum der Umkleidung 1 fallen. Auch an der Filterfläche des Vorfilterelementes 21 haftender Filterkuchen kann, wenn er sich vom Filter ablösen sollte, zuverlässig nach unten in die Umkleidung 1 fallen und dort abgeführt werden.
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Das Vorfilterelement 21 ist beispielhaft ein Kassettenfilterelement, das sich problemlos in das Gehäuse 4 einsetzen lässt. Innerhalb des Gehäuses 4 sind entsprechende Einhänge-/Aufhängeelemente vorgesehen, an denen das Vorfilterelement 21 lösbar befestigt werden kann. Zum Einbau sowie zum Auswechseln des Vorfilterelementes 21 wird die Wartungstür 12 geöffnet. Dann ist das Vorfilterelement 21 über die Öffnung 17 leicht zugänglich.
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Das Vorfilterelement 21 ist ein Grobfilter, mit dem die groben Schmutzpartikel und Späne aus der Abluft 19 zurückgehalten werden. Das Vorfilterelement 21 genügt beispielsweise der Filterklasse G. Die Abluft mit den feineren Partikeln durchströmt das Vorfilterelement 21 und gelangt über die Rohrleitung 2 zum Abluftfilter des Absaugsystems.
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Das Vorfilterelement 21 erstreckt sich, wie sich aus den 1 und 3 ergibt, über die Breite des Gehäuses 4. Dadurch steht eine sehr große Filterfläche zur Verfügung. Sie ist so ausgelegt, dass auch bei Aufbau eines Filterkuchens auf der Filterfläche der Druckverlust klein bleibt, beispielsweise unterhalb von 250 Pa.
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Das Gehäuse 4 ist innenseitig so ausgebildet, dass sich das Vorfilterelement 21 ohne Werkzeug in kürzester Zeit einbauen bzw. ausbauen lässt, so dass ein Filterwechsel einfach und rasch möglich ist. Der Innenraum des Gehäuses 4 und das Vorfilterelement 21 sind so ausgebildet, dass die Abluft 19 nicht am Vorfilterelement 21 vorbei zur Rohrleitung 2 strömen kann.
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Die Rohrleitung 2 ist mit einem Drucksensor 22 versehen, mit dem der Druck hinter dem Vorfilterelement 21 in der Rohrleitung 2 erfasst werden kann. Ein weiterer Drucksensor 23 erfasst die Abluft im Bereich vor dem Vorfilterelement 21 und ist gehäuseseitig vorgesehen. Mit den beiden Drucksensoren 22, 23 lässt sich die Druckdifferenz des Abluftstromes 19 und damit der Volumenstrom der Abluft überwachen. Mit zunehmender Bildung eines Filterkuchens auf der Filterfläche des Vorfilterelementes 21 ändert sich der Δp-Wert, was zu einem veränderten Volumenstromwert führt. Sobald ein kritischer Wert erreicht ist, kann ein Signal erzeugt werden, das den Anwender darauf hinweist, dass das Vorfilterelement 21 gereinigt bzw. ausgetauscht werden muss.
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Die Funktionsüberwachung mit Hilfe der Volumenstromüberwachung ist zuverlässig möglich, weil die Abluft 19 durch das Vorfilterelement 21 von seinen klebrigen, groben Partikeln und Spänen gereinigt wird. Innerhalb des Gehäuses 4 ist die Strömungsgeschwindigkeit der Abluft 19 in Strömungsrichtung hinter dem Vorfilterelement 21 sehr klein und liegt beispielsweise im Bereich von 16–20 m/s. Die Volumenstromüberwachung kann als Druckerhöhung über eine Einströmdüse in das nachgelagerte Leitungsnetz erfolgen. Aufgrund der geringen Strömungsgeschwindigkeit ist die Volumenstrommessung sehr genau.
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Die beiden Drucksensoren 22, 23 sind an eine (nicht dargestellte) Steuerung angeschlossen, die bei Erreichen eines kritischen Druckdifferenzwertes ein Alarmsignal auslöst. Bei einer vorteilhaften Ausbildung ist die Steuerung so gestaltet, dass zunächst ein Voralarm ausgelöst wird, der dem Benutzer anzeigt, dass in Kürze das Vorfilterelement 21 gereinigt und/oder ausgewechselt werden muss. Wird das Vorfilterelement 21 aus dem Gehäuse 4 entfernt, wird die Entnahme des Vorfilterelementes 21 durch wenigstens einen Sensor erfasst, der ein entsprechendes Meldesignal an die Steuerung zurücksendet. Sobald ein neues Vorfilterelement 21 oder das gereinigte Vorfilterelement 21 wieder eingesetzt wird, wird durch diesen Sensor wiederum ein entsprechendes Signal an die Steuerung gesandt, dass die Reinigungseinrichtung einsatzbereit ist.
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Sollte nach Erzeugung des Voralarms das Vorfilterelement 21 nicht der Reinigungseinrichtung entnommen worden sein, erzeugt die Steuerung, sobald der kritische Druckdifferenzwert erzeugt ist, einen Hauptalarm, der dem Benutzer anzeigt, dass nunmehr das Vorfilterelement 21 gereinigt oder ausgewechselt werden muss. Hierbei kann die Steuerung so ausgebildet sein, dass mit Erzeugung des Hauptalarms die Absaugeinrichtung angehalten wird.
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Bei einer bevorzugten Ausbildung ist das Vorfilterelement 21 ein Wegwerffilterelement, das, sobald der kritische Druckdifferenzwert erreicht ist, lediglich gegen ein neues Vorfilterelement ausgetauscht wird. Eine Reinigung der Filterfläche ist in diesem Falle nicht vorgesehen. Solche Vorfilterelemente sind besonders kostengünstig.
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Die Sensoren 22, 23 zur Volumenstromüberwachung sind so ausgebildet, dass eine einfache Reinigung des Gehäuses 4 möglich ist. Die Erfassungselemente 22, 23 sind vorteilhaft gemäß VDI 3802 ausgebildet. Die Rohrleitung 2 leitet die vorgereinigte Abluft dem Abluftfilter des der Reinigungseinrichtung nachgeschalteten Absaugsystems zu. Mit dem Abluftfilter werden die feinen Partikel aus dem Abluftstrom zurückgehalten.
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Das Absaugsystem hat in bekannter Weise wenigstens ein Gebläse, mit dem aus der Umkleidung 1 die Abluft in bekannter Weise abgesaugt wird. Da am Vorfilterelement 21 die klebrigen groben Partikel und Späne zurückgehalten werden, kann das der Reinigungseinrichtung nachgelagerte Leitungsnetz einschließlich der eingebauten Mess-, Steuer- und Regeltechnik ausreichend sauber gehalten werden. Dadurch ergibt sich bezüglich der Betriebskosten eine erhebliche Einsparung. Insbesondere wird auch das Abluftfilter stark entlastet, weil die klebrigen groben Partikel und Späne bereits am Vorfilterelement 21 zurückgehalten werden.
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Die Reinigungseinrichtung kann als Modul bei bereits bestehenden Absaugeinrichtungen nachträglich eingebaut werden. Es besteht dadurch die Möglichkeit, bestehende Absaugsysteme in einfacher Weise so umzubauen, dass an das Abluftfilter nur die feinen Partikel im Abluftstrom gelangen, während die groben Partikel und Späne, die zu Problemen führen würden, am Vorfilterelement 21 zurückgehalten werden. Die Ablagerungen, die beispielsweise bei der Bearbeitung von Leichtmetallen brennbar sind, werden auf ein Minimum reduziert, so dass solche Ablagerungen problemlos entfernt werden können.
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Die Reinigungseinrichtung ist insbesondere bei spanenden Bearbeitungsmaschinen von Vorteil, die mit Minimalmengenschmierung arbeiten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- VDI 3802 [0002]
- VDI 3802 [0043]
