DE10215799A1

DE10215799A1 - Vorrichtung zur Reinigung von Spänen

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Publication number: DE10215799A1
Application number: DE2002115799
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: DE10215799B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Spänen.
Zur Reinigung von Metallspänen, wie sie insbesondere bei der spanabhebenden Bearbeitung von Motor- oder Getriebebauteilen im Kraftfahrzeugbau entstehen, ist ein Rollsiebbehälter bekannt, welcher ein trommelförmiges Gehäuse aufweist, welches sich um seine Achse dreht und das zur Trennung von Reinigungsflüssigkeit und Spänen ein Filtervlies aufweist, welches jedoch häufig verstopft, sodass der Reinigungsprozess unterbrochen, das alte Filtervlies gegen ein neues ausgetauscht und das verstopfte Filtervlies aufwändig entsorgt werden muss. Ein kontinuierlich laufender Reinigungsprozess ist mit einer solchen Vorrichtung nicht durchzuführen, ebenso wie die Verwendung von Filtervlies mit dessen anschließend erforderlichen Entsorgung zu anhaltenden Kosten und einer aufwändigen Lagerhaltung für das Vlies führt. Weiterhin ist die bekannte Vorrichtung aufgrund des Überwachungs- und Instandhaltungserfordernisses auch hinsichtlich der Personalkosten besonders kostenintensiv, wie auch das Reinigungsergebnis sehr stark von der Wartung der Vorrichtung abhängig ist.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Spanreinigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der unterbrechungsfrei und ohne den Anfall zu entsorgender Filtervliese saubere, entfettete Späne zur Verfügung gestellt werden können, die wieder als hochwertiger Rohstoff zur Herstellung solcher Gegenstände genutzt werden können, bei deren Fertigung sie entstanden sind.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene technische Lehre vermittelt. Dadurch, dass die Vorrichtung zur Reinigung von Spänen aus mindestens einem, nach unten flüssigkeitsdichten Förderrohr mit mindestens einer darin drehbar gelagerten Transportschnecke besteht sowie aus einer Zuführeinrichtung für Späne in das Förderrohr, einem Zu- und einem Abfluss für eine Reinigungsflüssigkeit, einem unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels der Reinigungsflüssigkeit im Förderrohr angeordneten Ultraschallerzeuger und einem Auswurf für die Späne wird es ermöglicht, ein kontinuierlich arbeitendes Reinigungsverfahren für Späne zur Verfügung zu stellen, welches ohne zu wechselnde Partikelfilter auskommt und durch die Reinigung mittels Ultraschall ein hervorragendes Reinigungsergebnis erzielt. Die Reinigungsflüssigkeit kann während des Reinigungsprozesses ausgetauscht, gereinigt oder auch mit weiterer Reinigungschemie aufgefrischt werden, ohne dass der Reinigungsprozess dazu unterbrochen werden müsste.
Die Konstruktion der Vorrichtung mittels einer Transportschnecke hat zum einen den Vorteil der sehr geringen Störanfälligkeit und des einfachen Aufbaus und zum anderen den Vorteil des Erzielens eines optimalen Reinigungsergebnisses, was dadurch erreicht wird, dass durch ein ständiges Ummengen der Späne in der nur teilweise gefüllten Schnecke eine gegenseitige Reibung und Reinigung der Späne erreicht wird und insbesondere auch dadurch, dass alle Oberflächen der Späne intensiv mit Ultraschall beaufschlagt werden. Weiterhin werden die Betriebskosten und die aufzuwendenden Personalkosten aufgrund der verminderten Wartungsintensität der Vorrichtung drastisch reduziert.
Eine solche Vorrichtung eignet sich hervorragend zur Reinigung von Magnesiumspänen, aber auch von Spänen aus Aluminium, Messing oder Edelstählen. Selbst Kunststoffspäne können mit dieser Vorrichtung gereinigt werden, wobei dann allerdings für Kunststoffe die leichter sind als Wasser einige konstruktionsbedingte Änderungen an der Vorrichtung gegen ein Aufschwimmen in der Zuführeinrichtung vorgenommen werden müssten.
Ein weiterer Vorteil der erfinderischen Vorrichtung ist, dass bereits verhältnismäßig kleine Vorrichtungen aufgrund ihrer kontinuierlichen Arbeitsweise einen hohen Durchsatz von zu reinigenden Spänen erreichen, wobei die gesamte Vorrichtung weiterhin deswegen sehr effizient arbeitet, weil die eingesetzte elektrische Leistung für den Antrieb der Transportschnecke, der Zuführeinrichtung und der Ultraschallerzeugung äußerst niedrig sind.
Die Vorrichtung ermöglicht für viele Arten von Spänen erst deren Recycling, die bislang auf Grund ihrer Verschmutzungen nicht wieder eingeschmolzen oder anderweitig weiterverwandt werden konnten, sodass durch den Einsatz der Vorrichtung eine enorme Entlastung der Ressourcen erreicht werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich mit und in Kombination aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Zufluss der Reinigungsflüssigkeit oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Förderrohr angeordnet, sodass dort in den Spülbereich eingedüste frische bzw. aufbereitete Reinigungsflüssigkeit die Späne abspült und nach deren Verlassen der Reinigungsflüssigkeit die möglicherweise letzten an ihnen anhaftenden Verschmutzungsteile von den Spänen entfernt. Denkbar ist jedoch auch eine Zuführung der Reinigungsflüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, sodass ein Spülbad erzeugt wird, welches ständig mit frischer aktiver Reinigungsflüssigkeit versorgt werden kann, wodurch eine sehr wirksame Spülzone verwirklicht wird.
Vorteilhaft ist es weiterhin, dass der Abfluss der Reinigungsflüssigkeit im Bereich der Zuführeinrichtung für die Späne angeordnet ist, sodass die Reinigungsflüssigkeit entgegen der Transportrichtung der Transportschnecke durch das Förderrohr fließt und sich ungelöste Öl- und fetthaltige Verschmutzungen auf der Flüssigkeitsoberfläche in der Zuführeinrichtung absetzen können, von wo sie leicht abgeskimmt werden können, sodass hier durch eine Trennung von den aufschwimmenden Verschmutzungen eine erste Aufbereitung der Reinigungsflüssigkeit erfolgt.
Oberhalb der Spülzone sind Flansche zur Einleitung von Trocknungsgas im Förderrohr angeordnet, durch die kalte oder vorgewärmte heiße Luft oder auch Schutzgas mittels eines Gebläses in das Förderrohr hineingeblasen wird, um die Späne in einem vollkommen getrockneten Zustand aus dem Auswurf des Förderrohres hinaustransportieren zu können. In dieser Trocknungszone können die Späne so abgetrocknet werden, dass Reste des Reinigungs- oder Spülmittels auf den Spänen haften bleiben, die eine für die Weiterverarbeitung der Späne vorteilhafte Zugabe bilden, wie etwa als Reaktionsvermittler, Oxydationsverhinderer oder auch als Reduktionsmittel. Denkbar ist es hier jedoch auch, der Trocknungszone eine separate Aufgabezone mit sich daran anschließender Auftrocknungszone nachzuschalten, sodass das Zuschlagmittel optimiert ausgewählt werden kann.
Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die Zuführeinrichtung mit einem Trichter bestückt, in dem eine Dosiereinrichtung eingesetzt ist, wobei diese Dosiervorrichtung vorzugsweise als Zellenradschleuse ausgebildet ist, über die die Füllhöhe der Transportschnecke mit Spänen bestimmbar ist, was für das gewünschte Prozessergebnis von äußerster Wichtigkeit ist, da bei einer voll gefüllten Transportschnecke der in das Förderrohr eingeleitete Ultraschall zum einen nicht das vollständige Volumen durchdringen kann, wodurch sich das Reinigungsergebnis drastisch verschlechtern würde und zum anderen die Reflektionen des Ultraschalls einen als Piezo-Modul ausgebildeten Ultraschallerzeuger auf Grund zu geringen Abstandes des zu reinigenden Gutes von den Erregern diese kurzfristig zerstören würde. Als Dosiervorrichtung sind jedoch auch andere Fördermittel denkbar, seien es Förderschnecken, Transportbänder oder Ähnliches.
Unterhalb der Zuführvorrichtung ist am oder im Förderrohr vorteilhafterweise eine Vorwärmzone für die Späne ausgebildet, wo die Reinigungsflüssigkeit über eine Flüssigkeitsheizung auf eine für die Reinigungswirkstoffe optimal wirksame Betriebstemperatur eingestellt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Förderrohr mit der Transportschnecke schräg nach oben ausgerichtet in einem Vorrichtungsgestell angeordnet, sodass sich bei Stillstand der Maschine ein ausgeglichener Flüssigkeitsspiegel zwischen Förderrohr und Zufuhreinrichtung einstellt, der sich im Betrieb der Transportschnecke jedoch verändert, da die Transportschnecke mit den Spänen auch Reinigungsflüssigkeit in Richtung des Auswurfes transportiert, welche jedoch gemeinsam mit dem in der Spülzone eingedüsten Reinigungsflüssigkeit durch freie Bereiche des Förderrohres in den Trichter zurückströmt, wodurch sich im Betrieb der Vorrichtung im Trichter der Zuführeinrichtung ein vom Stillstand der Vorrichtung abweichender, aber annähernd konstanter Flüssigkeitsspiegel einstellt, dessen Höhe beliebig variierbar ist.
Eine andere denkbare Ausgestaltung der Erfindung könnte auch mit einer senkrecht nach oben angeordneten Transportschnecke ausgerüstet sein oder auch aus mehreren hintereinander geschalteten Transportschnecken bestehen, wobei jede Transportschnecke entsprechend ihrer Hauptaufgabe optimiert sein und auch eine oder mehrere nach unten oder oben gerichtete oder waagerechte Vorwärm- und/oder Reinigungszonen vorgesehen werden könnten. Andere ebenfalls denkbare Ausgestaltungen der Erfindung könnten nebeneinander angeordnete Transportschnecken aufweisen, welche zusätzlich miteinander kämmend ausgebildet sein könnten, um das Ummengen der Späne im Betrieb der Förderschnecken weiter zu intensivieren.
Um ein Ausblasen der Späne aus dem Auswurf zu verhindern, kann im oberen Endbereich des Förderrohres ein nach oben gerichteter Expansionsfilter angeordnet sein, der eine gegenüber der Austrittsfläche des Auswurfs entsprechend vergrößerte Austrittsfläche aufweist, sodass das in die Flansche in der Trocknungszone eingeblasene Trocknungsgas ohne große kinetische Energie und ohne Späne daraus mitreißen zu können quasi druckfrei aus dem Förderrohr austreten kann und weiterhin ein druckfreier mechanischer Austrag der gereinigten Späne aus dem Auswurf des Förderrohrs erreicht werden kann.
Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das in die Trocknungszone eingeblasene Trocknungsgas hinter dem Expansionsfilter wieder aufgefangen, getrocknet und in einem Kreislauf wieder in das Förderrohr eingeblasen, sodass es auch möglich wird, als Trocknungsgas ein reaktionshemmendes oder oxydationsverhinderndes Schutzgas zu verwenden, was insbesondere bei explosionsgefährdeten Materialien wie Magnesium von besonderem Vorteil ist.
Das Förderrohr besitzt vorteilhafterweise eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform, etwa eine U-förmige Querschnittsform, wobei die beiden nach oben gerichteten Schenkelenden der Seitenflächen oben mit einer ebenen Fläche abgedeckt sind und diese Fläche bevorzugt als Grundfläche zur Anordnung der Anbauteile der Vorrichtung genutzt werden kann.
Die Transportschnecke selbst ist im Förderrohr bevorzugterweise mit einem großen seitlichen Spiel eingesetzt, sodass die verwandte Reinigungsflüssigkeit jederzeit aus der Spülzone in die Ultraschall-Reinigungszone zurücklaufen kann und ein Verklemmen von Spänen zwischen Innenwand des Förderrohres und Spindel der Transportschnecke vermieden wird. Weiterhin führt dies zu einem längeren Aufenthalt der einzelnen Späne in den entsprechenden Zonen der Vorrichtung. Denkbar ist auch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Transportschnecke nicht koaxial zu einer Mittellängsachse des Förderrohres angeordnet ist, sodass unterschiedlich große Spaltmaße zwischen der Innenwandung des Förderrohres und der Transportschnecke erzeugt werden.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine 3-D-Ansicht der Spanreinigungsvorrichtung,
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht einer der Spanreinigungsvorrichtung und
Fig. 3 eine geschnittene Forderansicht durch eine Förderrohr.
Die Vorrichtung zur Reinigung von Spänen besteht aus einem Vorrichtungsgestell 19, in dem ein Förderrohr 1, sich schräg nach oben streckend angeordnet ist, in dem eine Transportschnecke 2 eingesetzt ist, die von einem externen Spindelantrieb 15 in Drehung versetzt wird. Im unteren Bereich des Förderrohres 1 ist eine Zuführeinrichtung 3 für Späne auf das Förderrohr 1 aufgesetzt, die einen Trichter 12 aufweist und in dessen unterem Bereich eine als Zellenradschleuse ausgebildete Dosiervorrichtung 13 vorgesehen ist.
Das Zellenrad der Dosiervorrichtung 13 wird über einen separaten Drehantrieb 14 in Bewegung gesetzt. In der Einlaufzone 23 der Späne in die Transportschnecke 2 ist eine Heizung eingebaut, die die Reinigungsflüssigkeit und damit auch die Späne auf eine Temperatur aufheizt, bei der die Reinigungsflüssigkeit ihre optimale Wirksamkeit entwickelt. über die Länge des Förderrohres 1 und die Transportschnecke 2 wird zunächst unterhalb der Einlaufzone 23 eine Vorwärmzone 16 erzeugt, der sich die Ultraschall-Reinigungszone 24 anschließt, die dadurch gebildet wird, dass auf der ebenen Oberseite des Förderrohres 1 ein Piezo-Modul aufgesetzt ist, welches seine Schallleistung auf die nur im unteren Querschnittsbereich des Förderrohres 1 liegenden Späne, die von der Transportschnecke 2 durch die Reinigungszone hindurch transportiert werden, abgibt.
Nach Durchlaufen dieser Ultraschallreinigungszone verlassen die Späne die Reinigungsflüssigkeit und werden in einer Spülzone 9 von eventuell noch anhaftenden weiteren Verunreinigungen befreit, wobei die Reinigungsflüssigkeit über Zuflüsse 4 eingedüst wird, die aus einem Puffertank 20 entnommen wird, in den aus dem Trichter 12 abgesaugte verschmutzte Reinigungsflüssigkeit in einem Kreislauf zugeführt wird, wobei aus dem Puffertank 20 über einen Abskimm-Auslass aufschwimmende Fett- und Ölanteile abgesaugt werden und die davon befreite Reinigungsflüssigkeit über eine Zwischenwand 21 in einen Teil des Puffertank gelangt, aus dem es wieder in den Zufluss 4 des Förderrohres 1 eingebracht werden kann. Die Qualität der Reinigungsflüssigkeit bleibt durch permanenten oder gelegentlichen Austausch und/oder durch Zugabe von weiterer Reinigungschemie aufrechterhalten.
Auch am Trichter 12 sind in unterschiedlichen Höhen verschiedene Abflüsse 5 angeordnet, die sowohl ein erstes Abskimmen von Verunreinigungen erlauben, wie auch eine Einstellung des Wasserspiegels im Förderrohr 1, wodurch weiterhin Einfluss auf die Länge der einzelnen Zonen genommen werden kann. Beispielsweise führt ein Absenken des Wasserspiegels zu einer Verlängerung der Spülzone 9.
Oberhalb dieser Spülzone 9 schließt sich eine Trocknungszone 10 an, wobei diese über ein nicht dargestellte Gebläse und die entsprechenden Zuleitungen über Flansche 11 mit einem Trocknungsgas beaufschlagt werden kann, welches beispielweise aus kalter oder warmer Luft bestehen kann, aber auch aus einer Art Schutzgas wie Stickstoff, Argon oder Kohlendioxyd, um Oxydationsprozesse im Förderrohr zu verhindern.
Die getrockneten Späne werden anschließend aus dem Auswurf 8 aus dem Förderrohr 1 heraus transportiert und dort entweder gesammelt oder einer weiteren kontinuierlichen Fördervorrichtung oder einer Brikettieranlage zugeführt.
Am Ende des Förderrohres ist ein nach oben gerichteter Expansionsfilter 17 vorgesehen, der eine Austrittsfläche 18 für das Trocknungsgas aufweist, die wesentlich größer ist als die lichte Weite des Auswurfes 8 für die Späne, wodurch sichergestellt wird, dass das eingeblasene Trocknungsgas ohne große kinetische Energie wieder aus dem Förderrohr 1 entweichen kann, ohne Späne mitzureißen. Um zu vermeiden, dass auch feine Stäube von dem austretenden Trocknungsgas in die Umgebung entlassen werden, kann der Expansionsfilter 17 mit einem Filtervlies 18 für solche Stäube ausgestattet sein.
Nicht zeichnerisch dargestellt sind die Verbindungsleitungen zwischen Zuführeinrichtung 3 und Puffertank 20 sowie vom Puffertank 20 zu den Zuflüssen 4 eben so wenig wie die entsprechenden Antriebspumpen oder die Zuleitung der Trocknungsgase in die Flansche 11 des Flanschrohres 1 oder die Energieversorgung des Ultraschallerzeugers.

Claims

1. Vorrichtung zur Reinigung von Spänen, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mindestens einem nach unten flüssigkeitsdichten Förderrohr (1) mit mindestens einer darin drehbar gelagerten Transportschnecke (2) besteht, sowie aus einer Zuführeinrichtung (3) für Späne in das Förderrohr (1), einem Zufluss (4) und einem Abfluss (5) für eine Reinigungsflüssigkeit, einem unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels (6) der Reinigungsflüssigkeit im Förderrohr (1) angeordneten Ultraschallerzeuger (7) und aus einem Auswurf (8) für die Späne.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufluss (4) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (6) der Reinigungsflüssigkeit im Förderrohr (1) angeordnet und zwischen Zufluss (4) und Flüssigkeitsspiegel (6) eine Spülzone (9) als Sprühbereich ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufluss (4) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (6) der Reinigungsflüssigkeit im Förderrohr (1) angeordnet und zwischen Zufluss (4) und Flüssigkeitsspiegel (6) eine Spülzone (9) als Spülbad ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der beiden vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfluss (5) der Reinigungsflüssigkeit entgegen der Transportrichtung der Transportschnecke (2) im Bereich der Zuführeinrichtung (3) für die Späne angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Zuflusses (4) im Förderrohr (1) Flansche (11) zu Einleitung von Trocknungsgas angeordnet sind und dass der Vorrichtung ein Gebläse zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Trocknungsgas aus Luft, Heißluft oder einem Schutzgas besteht.

7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (3) aus einem Trichter (12) mit einer Dosiervorrichtung (13) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (13) als Zellenradschleuse ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Förderrohr (1) im Bereich der Zuführeinrichtung (3) eine Vorwärmzone (16) für die Späne ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderrohr (1) mit der Transportschnecke (2) schräg nach oben in einem Vorrichtungsgestell (15) ausgerichtet angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Endbereich des Förderrohres (1) mit einem Expansionsfilter (17) ausgestattet ist, der eine größere Austrittsfläche (18) für das Trocknungsgas aufweist als der Auswurf (8) für die Späne besitzt.

12. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderrohr (1) eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform des Förderrohres (1) U-förmig ausgebildet ist, wobei die beiden von den nach oben gerichteten Enden der Seitenschenkel gebildeten Seitenflächen oben von einer geraden ebenen Fläche abgedeckt sind, die als Grundfläche zur Aufnahme von Anbauteilen ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportschnecke (2) im Förderrohr (1) mit großem seitlichen Spiel eingesetzt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel über den Umfang der Transportschnecke (2) unterschiedlich groß ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallerzeuger (7) aus mindestens einem Piezo-Modul besteht.

17. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmittel in der Trocknungszone (10) an den Spänen antrocknet und ein für deren Weiterverarbeitung vorteilhaftes Zugabemittel bildet.

18. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Trocknungszone eine Zugabezone anschließt, in der ein Zugabemittel auf die Späne aufgebracht wird, welcher sich eine weitere Trocknungszone anschließt, in der das Zugabemittel aufgetrocknet wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (3) aus einem Schneckenförderer besteht.