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Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung für verunreinigte gasförmige Medien, insbesondere für mit Flüssigkeitsanteilen verunreinigte gasförmige Medien, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die beanspruchte Absaugvorrichtung kann zum Betreiben von Unterdruckgreifvorrichtungen oder Unterdruckspannvorrichtungen zum Einsatz kommen, z. B. in einer Bearbeitungsanlage zur Nassbearbeitung von Werkstücken. Eine Nassbearbeitung von Werkstücken kann beispielsweise bei Fräsmaschinen oder Bohrmaschinen vorteilhaft sein, wobei dem Bearbeitungsbereich bzw. dem Werkstück z. B. Kühlmittel zugeführt wird.
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Hierbei besteht das Problem, dass das von der Absaugvorrichtung eingesaugte gasförmige Medium mit Verunreinigungen durchsetzt ist. Beispielsweise können die genannten Flüssigkeiten oder auch sonstige Bearbeitungsnebenprodukte in die Greifvorrichtung oder die Spannvorrichtung eingesaugt werden. Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn das bearbeitete Werkstück an der Greifvorrichtung bzw. Spannvorrichtung nicht vollständig dichtend anliegt und angesaugt wird. Wenn die genannten Verunreinigungen in den Unterdruckerzeuger (z. B. Unterdruckpunkte) eindringen, so kann dieser beschädigt werden.
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Daher sind verschiedene Absaugvorrichtungen mit Abscheideeinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. So wird beispielsweise bei der
US 2008/0092734 A1 das angesaugte verunreinigte Medium in eine Wirbelkammer eingeleitet, in welcher der flüssige Anteil abgeschieden wird. Die Wirbelkammer ist über ein Ablassventil mit einem Auffangbehälter verbunden und kann in diesen entleert werden. Die
DE 10 2013 2005 425 B3 zeigt ebenfalls eine Absaugvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Dabei wird das verunreinigte Medium in eine Abscheidekammer eingeleitet, wobei der Füllstand der Abscheidekammer mit den abgeschiedenen Verunreinigungen mittels Sensoren überwacht wird. Je nach Füllstand wird die Abscheidekammer in einen weiteren Auffangbehälter entleert, der mit einem Tank verbunden werden kann. Mit diesen Anordnungen kann eine kontinuierliche Entleerung der Abscheidekammer erreicht werden. Allerdings sind mehrere Kammern und Behälter und ggf. zusätzliche Sensoren oder Steuereinrichtungen erforderlich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf konstruktiv einfache Weise einen zuverlässigen Schutz des Unterdruckerzeugers (z. B. Unterdruckpumpe) vor dem in dem abgesaugten Medium enthaltenen, insbesondere flüssigen, Verunreinigungen zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird durch eine Absaugvorrichtung für verunreinigte (insbesondere mit Flüssigkeiten) bzw. für mit Verunreinigungen vermischte gasförmige Medien gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Absaugvorrichtung weist einen Unterdruckerzeuger, z. B. Unterdruckpumpe, sowie eine zwischen einen Saugzugang der Saugvorrichtung und den Unterdruckerzeuger zwischengeschaltete Abscheideeinrichtung zum Abscheiden der eingesaugten Verunreinigungen auf. Der Saugzugang ist dient im Betrieb der Absaugvorrichtung zum Ansaugen des gasförmigen Mediums. Der Saugzugang kann hierzu z. B. mit einer Unterdruckgreifvorrichtung oder einer Unterdruckspannvorrichtung (z. B. Blocksauger) verbunden werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abscheideeinrichtung eine an den Saugzugang anschließende, über eine erste Steighöhe ansteigende, erste Steigleitung aufweist, an welche sich eine über eine Drainagehöhe abfallende Drainageleitung anschließt, die in eine Drainagesenke mündet. Dabei schließt sich an die Drainagesenke wiederum eine über eine zweite Steighöhe ansteigende, zweite Steigleitung an. Ein oberer Abschnitt der ersten Steigleitung und/oder der zweiten Steigleitung weist einen im Vergleich zu den hieran anschließenden Leitungsabschnitten vergrößerten Leitungsquerschnitt auf. Als oberer Abschnitt wird hierbei z. B. ein Abschnitt der jeweiligen Steigleitung bezeichnet, an welchen sich der Übergang zur Drainageleitung oder einer weiteren Fallleitung anschließt, insbesondere unmittelbar anschließt. Durch die Querschnittserweiterung kann ein Übersaugen der eingesaugten Verunreinigungen über die Steighöhe unterdrückt oder reduziert werden. Die Steigleitung hält dann einen größeren Anteil der Verunreinigungen zurück.
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Diese aneinander anschließenden Leitungen (erste Steigleitung, Drainageleitung und zweite Steigleitung) bilden ein Leitungssystem, bei dem aufgrund der Wirkung der Schwerkraft die mit dem gasförmigen Medium eingesaugten Verunreinigungen zurückgehalten werden können und/oder die abgetrennten Verunreinigungen in der Drainagesenke gesammelt werden können. Die Drainagesenke liegt insbesondere in einem tiefsten Punkt, in welchen die von der durch die erste Steigleitung erreichten Höhe abfallende Drainageleitung einerseits, und die zweite Steigleitung andererseits mündet.
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Ausgehend von dem Saugzugang wirkt für die mit dem gasförmigen Medium eingesaugten Verunreinigungen zunächst die erste Steigleitung als eine erste Hürde. Ist die erste Steigleitung mit z. B. flüssigen Verunreinigungen angefüllt, oder werden Verunreinigungen über die Steighöhe der ersten Saugleitung vom Saugstrom mitgerissen, so sammeln sich die Verunreinigungen in der Drainagesenke. Zwischen Drainagesenke und Unterdruckerzeuger ist die zweite Steigleitung zwischengeschaltet. Diese verhindert, dass die Verunreinigungen aus der Drainagesenke zur Unterdruckpumpe gelangen.
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Mit der genannten Absaugvorrichtung kann auf konstruktiv einfache Weise eine zuverlässige Abscheidung der Verunreinigungen erzielt werden. Bei den bekannten Vorrichtungen mit verschiedenen Abscheidebehältern und/oder entleerbaren Auffangbehältern müssen diese in der Regel ebenfalls von dem Unterdruckerzeuger evakuiert werden. Dies gilt insbesondere, da zum Entleeren der Behälter zumindest teilweise eine Belüftung erforderlich ist. Daher wird bei den bekannten Vorrichtungen der eigentliche Unterdruckerzeuger stark belastet. Mit der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung kann dieser nachteilige Effekt reduziert werden.
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Zur weiteren Ausgestaltung weist die Drainagesenke einen Drainagezugang auf, durch welchen die abgeschiedenen Verunreinigungen ausgelassen werden können. Der Drainagezugang kann beispielsweise mit einer Ablassleitung verbunden sein, welche beispielsweise in einen Sammelbehälter mündet oder mit einem Rückführsystem verbunden ist, so dass die abgeschiedenen Verunreinigungen (z. B. Kühlflüssigkeiten) wieder genutzt werden können.
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Zur weiteren Verbesserung der Abscheidung kann eine an die zweite Steigleitung anschließende und über eine Fallhöhe abfallende Fallleitung vorgesehen sein. Diese kann beispielsweise mit dem Unterdruckerzeuger verbunden sein, so dass dieser nicht an einer erhöhten Position aufgestellt werden muss. Da die Fallleitung wiederum in einem tieferen Bereich endet, ist es jedoch auch denkbar, dass sich an die Fallleitung wiederum eine Steigleitung oder vorzugsweise eine Abscheideeinrichtung der vorstehend beschriebenen Art anschließt (d. h. ein Leitungssystem mit Kombination von Steigleitung, Drainageleitung und hieran anschließender Steigleitung). Durch diese wiederholte Nutzung des erfindungsgemäßen Prinzips kann eine vollständigere Reinigung des gasförmigen Mediums erzielt werden.
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Die Abscheideeinrichtung kann in vorteilhafter Weise ohne großvolumige Abscheidebehälter oder Auffangbehälter ausgestaltet sein. Beispielsweise ist denkbar, dass die Drainagesenke von einem Rohrleitungsabschnitt gebildet ist, mit welchem die Drainageleitung in die zweite Steigleitung übergeht.
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Die Drainageleitung und/oder die erste Steigleitung und/oder die zweite Steigleitung sowie der die Drainagesenke bildende Rohrleitungsabschnitt können dabei einen übereinstimmenden Leitungsquerschnitt aufweisen. Bei derartigen Ausgestaltungen müssen anders als im Stand der Technik im Betrieb der Absaugvorrichtung und beim Entleeren der Absaugvorrichtung keine großvolumigen Behälter evakuiert werden.
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Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, dass die erste und/oder zweite Steigleitung und/oder die Drainageleitung und/oder ein die Drainagesenke bildender Rohrleitungsabschnitt unterschiedliche Leitungsquerschnitte aufweisen, oder dass zusätzlich Sammelbehälter vorgesehen sind. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn größere Flüssigkeitsmengen vorgehalten werden sollen.
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Nach einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung, kann die Abscheideeinrichtung ein zusammenhängendes, insbesondere einstückig ausgebildetes, Kurvenrohr umfassen oder von diesem gebildet sein. Dieses Kurvenrohr hat insbesondere einen Verlauf mit wenigstens einem ersten ansteigenden Abschnitt (der die erste Steigleitung bildet) und einen hieran anschließenden abfallenden Abschnitt (der die Drainageleitung bildet) sowie einen hieran anschließenden zweiten ansteigenden Abschnitt (der die zweite Steigleitung bildet). Die Drainagesenke wird vorzugsweise von einem Übergangsabschnitt des Kurvenrohres gebildet, in welchem der abfallende Abschnitt in den zweiten ansteigenden Abschnitt übergeht. Ein solches Abscheidesystem kann kompakt und kostengünstig hergestellt werden.
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Um ein kontrolliertes Entleeren zu ermöglichen, ist vorzugsweise ein mit dem Drainagezugang verbundenes Ablassventil vorgesehen, mittels welchem der Drainagezugang verschließbar und zum Ablassen der Verunreinigungen öffenbar ist.
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Das Ablassventil kann als Rückschlagventil ausgebildet sein. Das Rückschlagventil ist insbesondere derart ausgestaltet, dass es seine Schließstellung einnimmt, wenn der Unterdruckerzeuger die Drainagesenke mit Unterdruck beaufschlagt (Saugbetrieb des Unterdruckerzeugers), und dass es seine Offenstellung einnimmt, wenn die Drainagesenke belüftet ist (z. B. wenn die Unterdruckversorgung abgeschaltet wird). Insofern kann bei dieser Ausgestaltung ein automatisches Entleeren der Drainagesenke beim Abschalten der Unterdruckversorgung erzielt werden.
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Das Ablassventil kann jedoch auch als steuerbares Ventil ausgestaltet sein. Hierbei ist vorzugsweise eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Ablassventils vorgesehen. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass sie in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Unterdruckerzeugers das Ablassventil öffnet oder schließt. Insbesondere wird das Ablassventil geöffnet, wenn der Unterdruckerzeuger deaktiviert ist.
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Denkbar ist grundsätzlich auch, dass in der Drainagesenke und/oder in der zweiten Steigleitung und/oder an einer sonstigen Position in der Verbindung zwischen Drainagesenke und Unterdruckerzeuger ein Drucksensor vorgesehen ist, und dass die Steuereinrichtung derart mit dem Drucksensor zusammenwirkt, dass das Ablassventil in Abhängigkeit des mit dem Drucksensor gemessenen Drucks ansteuerbar ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden näher anhand der beigefügten Figur erläutert.
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In der 1 ist eine Absaugvorrichtung 10 skizziert, welche Teil einer komplexeren Bearbeitungsanlage 12, die eine im dargestellten Beispiel als Fräse ausgebildete Bearbeitungsmaschine 14 zur Bearbeitung eines Werkstücks 16 umfasst. Das Werkstück 16 wird zu seiner Bearbeitung an einer skizziert dargestellten Unterdruckspannvorrichtung 18 fixiert. Bei der Bearbeitung wird beispielsweise Kühlmittel auf einen Bearbeitungsbereich des Werkstücks 16 zugeführt, was in der 1 mit einem Pfeil angedeutet ist.
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Zum Betreiben der Unterdruckspannvorrichtung 18 ist diese mit einem Saugzugang 20 der Absaugvorrichtung 10 verbunden. Die Absaugvorrichtung 10 umfasst einen als Unterdruckpumpe ausgebildeten Unterdruckerzeuger 22, mit welchem gasförmige Medien einsaugbar sind. Zwischen dem Unterdruckerzeuger 22 und den Saugzugang 20 ist eine als Ganzes mit 24 bezeichnete Abscheideeinrichtung zwischengeschaltet.
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Im dargestellten Beispiel ist die Abscheideeinrichtung 24 als Rohrgebilde ausgestaltet, welches einerseits mit dem Saugzugang 20, andererseits mit einem Absauganschluss 26 des Unterdruckerzeugers 22 verbunden ist.
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Die Abscheideeinrichtung 24 umfasst eine mit dem Saugzugang 20 verbundene, erste Steigleitung 28, die verglichen mit dem Höhenniveau des Saugzugangs 20 um eine erste Steighöhe ansteigt. An ihrem oberen Ende ist die erste Steigleitung 28 mit einer Drainageleitung 30 verbunden, welche wiederum abfällt. Der Übergang zwischen Steigleitung und Drainageleitung kann beispielsweise mit einem Bogenstück, Winkelstück oder Ähnlichem erfolgen. Die Drainageleitung 30 fällt über eine Drainagehöhe zu einer Drainagesenke 32 ab. Insofern bezeichnet die Drainagehöhe die Niveaudifferenz zwischen dem oberen Ende der Steigleitung und der Drainagesenke 32. Im Bereich der Drainagesenke geht die Drainageleitung wiederum in eine Steigleitung (hier: zweite Steigleitung 34) über. Die zweite Steigleitung 34 steigt ausgehend von der Drainagesenke 32 über eine zweite Steighöhe an.
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Bei der in der 1 dargestellten Vorrichtung schließt sich an die zweite Steigleitung 34 eine Fallleitung 36 an, welche über eine Fallhöhe ausgehend von dem Endpunkt der zweiten Steigleitung 34 abfällt. Die Fallleitung ist schließlich mit dem Absauganschluss 26 des Unterdruckerzeugers 22 verbunden. Diese Ausgestaltung ist jedoch nicht zwingend. Der Übergang von zweiter Steigleitung zu dem Unterdruckerzeuger 22 kann auch über weitere Steigleitungen und Drainageleitungen bzw. mittels einer weiteren Leitungskombination entsprechend der Abscheideeinrichtung 24 erfolgen.
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Die Drainagesenke 32 ist über ein Ablassventil 38 (welches beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildet ist) mit einer Ablassleitung 40 verbunden. Hierzu weist die Drainagesenke 32 einen Drainagezugang 41 auf, ans welchen das Ablassventil angeschlossen ist und durch welchen die abgeschiedenen Verunreinigungen ausgelassen werden können. Die Ablassleitung 40 mündet, z. B. in eine im Maschinenbett der Bearbeitungsanlage 12 vorgesehene Aufnahmewanne 42.
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Wird bei Bearbeitung des Werkstücks 16 Kühlflüssigkeit durch den Saugzugang 20 mit der abgesaugten Luft eingesaugt, so hält die erste Steigleitung 28 aufgrund der ersten Steighöhe bereits einen großen Anteil dieser Flüssigkeit zurück. Wird dann der Unterdruckerzeuger 22 deaktiviert, so läuft die in der ersten Steigleitung 28 anstehende Flüssigkeit zurück, und kann beispielsweise über einen an dem Saugzugang 20 vorgesehenen (nicht näher dargestellten) Auslass in die Aufnahmewanne 42 ablaufen. Tritt z. B. bei längerem Betrieb eine größere Menge Flüssigkeit in die Absaugvorrichtung 10 ein, so besteht die Gefahr, dass die erste Steigleitung 28 vollläuft oder ein Anteil der Flüssigkeit über die Steighöhe der ersten Steigleitung mitgerissen wird. In diesem Fall sammelt sich diese Flüssigkeit in der Drainagesenke 32, da die zweite Steigleitung 34 mit ihrer zweiten Steighöhe eine weitere Hürde für die Flüssigkeit darstellt. Die sich in der Drainagesenke 32 ansammelnde Flüssigkeit kann kontrolliert durch den Drainagezugang 41 und über das Ablassventil 38 in die Ablassleitung 40 ausgelassen werden. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn der Unterdruckerzeuger 22 ausgeschaltet ist, so dass die sich in der Drainagesenke 32 ansammelnde Flüssigkeit ablaufen kann, ggf. unter Belüftung von Seiten des Saugzugangs 20 oder von Seiten dann deaktivierten Unterdruckerzeugers 22 her.
