DE19515710A1 - Vorrichtung zur Pflege von Kühlschmierstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Pflege von Kühlschmierstoffen, beispielsweise von Öl-in-Wasser-Emulsionen, die in Werkzeugmaschinen und dergleichen zur Schmierung und Kühlung der Werkstücke und Werkzeuge eingesetzt werden.

Werkzeugmaschinen weisen üblicherweise einen Kühlmittelkreislauf auf, in dem die Kühlschmierstoff-Flüssigkeit, im folgenden kurz als "Emulsion" be­ zeichnet, aus einem Vorratsbehälter im Maschinenbett zu den Werkzeugen und Werkstücken gepumpt und dann wieder in den Vorratsbehälter zurück­ geleitet wird. Während des Betriebs der Werkzeugmaschinen kommt es zu ei­ ner fortschreitenden Verunreinigung der Emulsion durch Späne, Fremdöle und sonstige Fremdstoffe. Darüber hinaus kann sich die Zusammensetzung der Emulsion durch Verdunstung des enthaltenen Wassers und durch chemi­ sche Reaktion mit Fremdstoffen, mit denen die Emulsion in Berührung kommt, ändern, so daß die für die Eigenschaften der Emulsion maßgeblichen Parameter, insbesondere der Ölgehalt, der PH-Wert, die Wasserhärte und der Nitritgehalt, auf die Dauer nicht stabil bleiben. Die zumindest vorübergehende Erwärmung der Emulsion während des Betriebs begünstigt außerdem das Wachstum von Mikroorganismen, so daß die Qualität der Emulsion durch bio­ logische Prozesse weiter verschlechtert wird. Aufgrund dieser Einflüsse wird die Emulsion nach einer gewissen Betriebszeit unbrauchbar, so daß sie ent­ sorgt und durch neue Emulsion ersetzt werden muß. Hierdurch entstehen hohe Kosten für die Beschaffung der neuen Emulsion sowie, angesichts ver­ schärfter Umweltbestimmungen, stetig steigende Kosten für die Entsorgung der gebrauchten Emulsion.

Es sind verschiedene Verfahren zur Wiederaufbereitung der gebrauchten Emulsion in Erwägung gezogen worden, doch erweist sich die Wiederaufbe­ reitung der Emulsion aufgrund der Vielzahl der verschiedenartigen Verunrei­ nigungen als schwierig, so daß bisher kein geschlossenes Recyclingkonzept zur Verfügung steht.

Um den Anfall an gebrauchter Emulsion zu verringern, kann daran gedacht werden, die Emulsion in gewissen Abständen aus der Werkzeugmaschine abzupumpen, in einer Filteranlage zu reinigen und wieder der Werkzeugma­ schine zuzuführen, so daß zumindest die Nutzungsdauer der Emulsion verlän­ gert werden kann. Diese Behandlung der Emulsion wird in der vorliegenden Anmeldung als "Pflege" bezeichnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte und einfach zu bedienende Vor­ richtung zu schaffen, die eine intervallweise oder kontinuierliche Pflege der Emulsion ohne Unterbrechung des Betriebs der Werkzeugmaschine gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Den in den Unteransprüchen angegebenen Merkmalen kommt dabei auch un­ abhängig von den Merkmalen des Hauptanspruchs oder der übergeordneten Ansprüche eigenständige erfinderische Bedeutung zu.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des grundlegenden Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 bis 4 die Vorrichtung in einer Seitenansicht, einer Draufsicht bzw. einer Frontansicht;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Saugeinrichtung zum Ansaugen der Emulsion aus dem Vorratsbehälter der Werkzeugma­ schine;

Fig. 6 ein Beispiel eines in der Vorrichtung eingesetzten Kanten­ spaltfilters; und

Fig. 7 eine Austragschleuse für einen Kantenspaltfilter in einer modifizierten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt schematisch die wesentlichen Komponenten einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung sowie einen Vorratsbehälter 12 für Kühlschmierstoff- Emulsion, der im Bett einer nicht gezeigten Werkzeugmaschine angeordnet ist.

Die Emulsion wird mit einer Ansaugeinrichtung 14 aus dem Vorratsbehälter 12 angesaugt und in einem Kantenspaltfilter 16 mechanisch vorgereinigt. Ei­ ne erste Zahnradpumpe 18, die den notwendigen Saugunterdruck zum An­ saugen der Emulsion erzeugt, ist stromabwärts des Kantenspaltfilters 16 an­ geordnet, so daß sie gegen Beschädigung durch in der Emulsion enthaltene Schwebeteilchen wie Späne und dergleichen geschützt ist.

Die Zahnradpumpe 18 fördert die Emulsion weiter in einen Fremdölabschei­ der 20, der im gezeigten Beispiel durch einen Schrägplattenklärer 22 mit Scheibenskimmer 24 gebildet wird. Von einem Auslaß 26 im oberen Bereich des Schrägplattenklärers 22 wird die Emulsion mit Hilfe einer zweiten Zahn­ radpumpe 28 durch eine Entkeimungsstation 30 und schließlich wieder zu­ rück in den Vorratsbehälter 12 gefördert. Die Entkeimungsstation 30 umfaßt zwei parallel geschaltete UV-Bestrahlungsröhren 32, 34, deren Aufbau im Prinzip von Trinkwasser-Entkeimungsanlagen bekannt ist. Mit Hilfe von 3-Wege-Magnetventilen 36 und 38 wird die Emulsion abwechselnd durch je eine der Bestrahlungsröhren 32, 34 geleitet, so daß die jeweils unbenutzte Bestrahlungsröhre gereinigt werden kann.

Der Betrieb der beiden Zahnradpumpen 18 und 28 wird so gesteuert oder geregelt, daß im Schrägplattenklärer 22 nach der Erstbefüllung ein im we­ sentlichen konstanter Flüssigkeitspegel aufrechterhalten wird. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß die beiden Zahnradpumpen 18, 28 identisch ausgebildet sind und über Magnetkupplungen durch einen gemein­ samen Motor angetrieben werden. Es ist jedoch auch ein separater Antrieb, gegebenenfalls mit füllstandsabhängiger Antriebsregelung für zumindest eine der Zahnradpumpen denkbar.

Nachdem die Vorrichtung an den Vorratsbehälter 12 angeschlossen wurde und der erforderliche Füllstand im Schrägplattenklärer 22 erreicht ist, arbeitet die Vorrichtung kontinuierlich. Das Fassungsvolumen des Schrägplat­ tenklärers 22 ist klein im Verhältnis zum Gesamtvolumen der Emulsion in der Werkzeugmaschine, so daß im Vorratsbehälter 12 stets eine ausreichen­ de Menge an Emulsion verfügbar ist und der Betrieb der Werkzeugmaschine während der Pflege der Emulsion nicht unterbrochen zu werden braucht. Die Zahnradpumpen 18, 28 und die zugehörigen Leitungen bilden eine Umwälz­ einrichtung, mit der die Emulsion parallel (im Bypass) zu dem Kühlmittel­ kreislauf der Werkzeugmaschine umgewälzt wird. Der Durchsatz der Emul­ sion durch die Pflegevorrichtung ist somit unabhängig von dem Kühlmittel­ durchsatz der Werkzeugmaschine, und die Pflegevorrichtung kann in sehr flexibler Weise nacheinander bei mehreren sehr unterschiedlich gestalteten Werkzeugmaschinen eingesetzt werden, wobei die Behandlungsdauer an den Jeweiligen Verschmutzungsgrad der Emulsion angepaßt werden kann.

Bevor die Ausgestaltung und Wirkungsweise der oben beschriebenen Kompo­ nenten näher erläutert wird, soll zunächst der Gesamtaufbau der Vorrichtung beschrieben werden, die gemäß Fig. 2 bis 4 als Pflegewagen 10 ausgebil­ det ist.

Der Pflegewagen 10 besitzt ein insgesamt etwa quaderförmiges Gehäuse mit einer Bodengruppe 40 mit zwei Rädern 42 und zusätzlichen Lenkrollen 44. Eine Deckengruppe 46 ist in Längsrichtung des Wagens etwas versetzt zu der Bodengruppe 40 angeordnet und weist auf der in Fig. 2 und 3 linken Seite, die im folgenden als Bedienungsseite bezeichnet werden soll, einen Schiebe­ griff 48, ein Steuerpult 50 und ein Schreibpult 52 auf. Auf der entgegenge­ setzten Seite, der sogenannten Maschinenseite, befinden sich ein Anschluß 54 für die Ansaugeinrichtung 14 sowie ein Rücklauf-Anschluß 56. Weiterhin ist dort an der Deckengruppe 40 ein Aufhänger 58 für die zum Vorratsbehäl­ ter 12 der Werkzeugmaschine führenden Schläuche vorgesehen. Die Boden­ gruppe 40 bildet auf der Maschinenseite eine Auffangwanne, über der die Schläuche und die Ansaugeinrichtung 14 so untergebracht werden können, daß keine Emulsion auf den Boden tropft.

Die oben anhand der Fig. 1 beschriebenen Komponenten der Pflegevorrich­ tung sind in Fig. 2 bis 4 strichpunktiert eingezeichnet. Die zugehörigen Rohrleitungen oder Schläuche sowie Ventile, Meß- und Steuerleitungen wur­ den jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen.

Der Kantenspaltfilter 16 mit zugehörigem Antriebsmotor 60, die Zahnrad­ pumpen 18, 28, die Magnetventile 36, 38 und die Bestrahlungsröhren 32, 34 sind in einem Gehäuseabteil 62 auf der Maschinenseite untergebracht. Der Schrägplattenklärer 22, der Scheibenskimmer 24 und ein mit diesem ver­ bundener Fremdöl-Sammelbehälter 64 bilden zusammen eine auf Laufschie­ nen 66 (Fig. 2) gelagerte herausziehbare Einheit, die in einer Mittelkonsole 68 des Pflegewagens untergebracht ist. Der Schrägplattenklärer 22 ist mit den Zahnradpumpen 18 und 28 durch Schläuche verbunden, die das Heraus­ ziehen ermöglichen. Durch die Gestaltung als herausziehbare Einheit wird ei­ ne gute Zugänglichkeit dieser Baugruppen bei gelegentlichen Wartungsarbei­ ten erreicht. Auch der Kantenspaltfilter 16 und die Bestrahlungsröhren 32 und 34 sind bei Wartungsarbeiten gut zugänglich, da sie unmittelbar hinter einer Tür auf der Maschinenseite des Pflegewagens angeordnet sind. Wahl­ weise können die Bestrahlungsröhren auch über Schläuche mit dem Lei­ tungssystem verbunden und in der Tür des Pflegewagens angeordnet sein.

Das Schreibpult 52 besitzt einen hochklappbaren Deckel und dient zur Un­ terbringung von Behandlungs- und Meßprotokollen, von Hilfsgeräten, die für die Wartung und/oder Reinigung der verschiedenen Komponenten, für den Anschluß an den Vorratsbehälter 12 und dergleichen benötigt werden, sowie zur Aufnahme einer Laborausrüstung, die es gestattet, die wesentlichen Para­ meter der Emulsion zu messen, so daß das Pflegeprogramm auf den jeweili­ gen Zustand der Emulsion abgestimmt werden kann. Ein Gehäuseabteil 70 unterhalb der Bedienungs- und Schreibpulte dient als Schaltschrank.

Die oben beschriebene Anordnung ermöglicht es somit, alle zur Pflege der Emulsion benötigten Hilfsmittel zentralisiert in einem kompakten Wagen un­ terzubringen und den Wagen so an der jeweiligen Werkzeugmaschine aufzu­ stellen, daß die Bedienungsseite gut zugänglich ist, während die zum Umwäl­ zen der Emulsion dienenden Leitungen und Schläuche sowohl innerhalb wie außerhalb des Pflegewagens eine kleinstmögliche Länge besitzen.

Nachfolgend sollen die einzelnen Baugruppen der Vorrichtung näher erläu­ tert werden.

Ansaugeinrichtung

Beim Ansaugen der Emulsion aus dem Vorratsbehälter 12 ist zu beachten, daß die Emulsion in dem Vorratsbehälter in der Regel nicht homogen, son­ dern geschichtet ist. Späne und andere schwere Verunreinigungen setzen sich auf dem Boden des Vorratsbehälters 12 ab und werden durch die Flüs­ sigkeitsströmung allenfalls in Bodennähe zur Ansaugstelle transportiert. Spe­ zifisch leichtere Verunreinigungen, insbesondere Fremdöle, schwimmen da­ gegen an der Oberfläche der Flüssigkeit. Um eine wirksame Pflege der Emul­ sion im Bypassverfahren zu erreichen, sollte die Ansaugeinrichtung 14 so ge­ staltet sein, daß gezielt die besonders verunreinigten Flüssigkeitsschichten abgesaugt werden. Dies wird mit dem in Fig. 5 gezeigten Aufbau erreicht.

Ein Rohr 72, das über einen nicht gezeigten Schlauch mit dem Anschluß 54 des Pflegewagens 10 verbunden ist, weist am unteren Ende einen verhältnis­ mäßig schweren Standfuß 74 auf, mit dem es sich aufrecht stehend auf dem Boden des Vorratsbehälters 12 abstützt. Das untere Ende des Rohres 72 ist über einen durchbohrten Stopfen 76 mit einem in der Unterseite des Stand­ fußes 74 ausgebildeten Hohlraum 78 verbunden, dessen Wände am unteren Rand von radialen Ansaugöffnungen 80 durchbrochen sind. Über diese An­ saugöffnungen 80 wird die stark mit schwereren Verunreinigungen belastete bodennahe Flüssigkeitsschicht abgesaugt.

Das Rohr 72 dient zugleich als Führung für einen ringförmigen Schwimmkör­ per 82, der das Rohr mit gewissem Spiel umgibt. An dem Schwimmkörper 82 ist außen eine vertikale Führungsstange 84 befestigt, an der mit einer Klemmbefestigung 86 ein flacher Einlauftrichter 88 höhenverstellbar gehal­ ten ist. Der Verstellweg wird am unteren Ende der Führungsstange 84 durch einen Anschlag 90 begrenzt. Der Einlauftrichter 88 ist durch einen sehr flexi­ blen Schlauch 92 mit einer nach oben gerichteten Düse 94 verbunden, die seitlich in das Rohr 72 eintritt.

Der Einlauftrichter 88 wird mit Hilfe der Klemmbefestigung 86 in der Hohe so eingestellt, daß sein oberer Rand dicht unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Vorratsbehälter 12 liegt. Die mit Fremdöl und anderen leichten Verunrei­ nigungen belastete Oberflächenschicht der Emulsion strömt deshalb über den Einlauftrichter 88 zu der Düse 94 und wird nach dem Strahlpumpen­ prinzip in der aufwärts gerichteten Strömung in dem Rohr 72 mitgenom­ men. Da der Einlauftrichter an dem Schwimmkörper 82 gehalten ist, paßt er sich selbsttätig dem jeweiligen Flüssigkeitspegel im Vorratsbehälter an. Das Spiel des Schwimmkörpers 82 auf dem Rohr 72 ist so bemessen, daß sich der Schwimmkörper in jedem Fall leichtgängig, ohne zu verkanten, längs des Rohres 72 bewegen kann. Die Führungsstange 84 ist so an dem Schwimm­ körper 82 befestigt oder justierbar, daß dem leichten Verkippen des Schwimmkörpers Rechnung getragen wird, so daß die Führungsstange 84 stets im wesentlichen vertikal und somit der obere Rand des Einlauftrichters 88 im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.

Die Bohrung in dem Stopfen 76 ist so dimensioniert, daß sich das gewünsch­ te Durchsetzverhältnis zwischen den vom Boden und von der Oberfläche ab­ gesaugten Flüssigkeitsanteilen ergibt. Auf diese Weise können gezielt die be­ sonders verunreinigten Flüssigkeitsschichten abgesaugt und der Pflegevor­ richtung zugeführt werden.

Kantenspaltfilter

Der in Fig. 6 gezeigte Kantenspaltfilter 16 besitzt ein rohrförmiges Gehäuse 96, das in vertikaler Stellung in dem Pflegewagen angeordnet ist. In der Wand des Gehäuses 96 mündet ein Einlaufstutzen 98, der mit dem Ansaugan­ schluß 94 des Pflegewagens verbunden ist. Das Innere des Gehäuses 96 wird durch eine im wesentlichen horizontale Trennwand 100 in eine untere Kam­ mer 102 und eine obere Kammer 104 unterteilt. Ein Rotor 106 ist drehbar und flüssigkeitsdicht in einem Deckelflansch 108 des Gehäuses und in der Trennwand 100 gelagert. An der Unterseite des Rotors 106 ist eine zylindri­ sche Filtermembran 110 befestigt, die am unteren Ende durch eine Boden­ platte 112 verschlossen ist. Das Innere der Filtermembran 110 steht über das Innere des hohlen Rotors 106 und über radiale Öffnungen 114 desselben mit der oberen Kammer 104 und über diese mit einem Auslaß 116 in Verbin­ dung, der an die Zahnradpumpe 18 angeschlossen ist. Durch den Sog der Zahnradpumpe 18 wird somit die Emulsion über den Einlaufstutzen 98 ange­ saugt, so daß sie radial von außen nach innen durch die Filtermembran 110 strömt.

Schwerere Verunreinigungen, die in der angesaugten Flüssigkeit mitgeführt werden, sinken aufgrund ihres Eigengewichts in der unteren Kammer 102 des Gehäuses nach unten, während leichtere Schwebstoffe an der äußeren Oberfläche der Filtermembran zurückgehalten werden. Der Rotor 106 ist mit einer koaxial nach oben vorspringenden Welle 118 versehen, die über einen Treibriemen 120 (Fig. 2) durch den Antriebsmotor 60 antreibbar ist. Die Filtermembran 110 kann somit in Drehung versetzt werden, so daß sich ihre äußere Oberfläche dicht an einem Abstreifer 122 vorbei bewegt, der vertikal in dem Gehäuse 96 angeordnet ist. Wenn sich an der äußeren Oberfläche der Filtermembran 110 eine Schicht von Verunreinigungen gebildet hat, wird die Filtermembran für eine gewisse Zeit in Drehung versetzt, so daß die Verun­ reinigungen durch den Abstreifer 122 abgestreift werden und zum Boden der Kammer 102 sinken.

An das rohrförmige Gehäuse 96 schließt sich nach unten eine Austragschleu­ se 124 an, die eine waagerecht liegende konische Trommel 126 aufnimmt. Die Trommel 126 ist über eine Welle 128 durch einen nicht gezeigten Motor antreibbar und ist so in einer Schleusenkammer 130 der Austragschleuse ge­ lagert, daß ihre konische Mantelfläche mit der gleichfalls konischen Innen­ fläche der Schleusenkammer 130 in Dichtberührung steht. Um eine zuverläs­ sige Abdichtung zu erreichen, kann die Trommel 126 leicht in Richtung auf ihr verjüngtes Ende vorgespannt sein.

Die Trommel 126 ist mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Aus­ nehmungen 132 versehen. Die obere dieser Ausnehmungen 132 schließt sich übergangslos an den Innenquerschnitt des rohrförmigen Gehäuses 96 an, während die untere Ausnehmung 132 sich zu einer unteren Austragöffnung 134 der Schleusenkammer 130 öffnet.

Die im Inneren des zylindrischen Gehäuses 96 herabsinkenden Feststoffe sammeln sich in der oberen Ausnehmung 132 der Trommel 126. Wenn dann die Trommel mit Hilfe der Welle 128 um 180° gedreht wird, werden die ge­ sammelten Feststoffe und die noch in der Ausnehmung vorhandene Flüssig­ keit durch die Öffnung 134 ausgetragen, und gleichzeitig wird die bisher nach unten weisende Ausnehmung 132 in die zu dem Gehäuse 96 geöffnete Stellung gebracht. Auf diese Weise können die im Kantenspaltfilter ausgefil­ terten Feststoffe ausgetragen werden, ohne daß der Betrieb des Filters unter­ brochen werden muß. Das ausgetragene Material fällt in einen nicht gezeig­ ten Sammelbehälter, der durch die Tür auf der Maschinenseite des Pflegewa­ gens entnommen werden kann.

Fig. 7 zeigt eine modifizierte Ausführungsform der Austragschleuse 124 für den Kantenspaltfilter 16, der im übrigen den gleichen Aufbau wie in Fig. 6 besitzen kann.

Bei dieser Ausführungsform ist anstelle der Trommel 126 ein kugelförmiger Verschlußkörper 126′ vorgesehen, der drehbar in der Schleusenkammer 130 gelagert ist und in dem die Ausnehmungen 132 ausgebildet sind. Die Schleu­ senkammer wird in diesem Fall durch obere und untere Platten 130a und Seitenwände 130b begrenzt, die zusammen ein quaderförmiges Gehäuse bil­ den. Die drehfest mit dem Verschlußkörper 126′ verbundene Welle 128 ist dicht durch eine der Seitenwände 130b hindurchgeführt. Die Austragöffnung 134 befindet sich in der unteren Platte 130a, und die obere Platte 130a be­ sitzt eine Einlaßöffnung 130c, die die Schleusenkammer 130 mit dem Ge­ häuse 96 (Fig. 6) verbindet. Die Einlaßöffnung 130c und die Austragöffnung 134c sind von ringförmigen Dichtungen 130d umgeben, die an den Innenflä­ chen der Platten 130a fixiert sind und außerhalb der Mündungen der Aus­ nehmungen 132 mit der sphärischen Oberfläche des Verschlußkörpers 126′ in Dichtberührung stehen. Diese Dichtungen 130d dienen zugleich zur dreh­ baren Lagerung des Verschlußkörpers 126′ in der Schleusenkammer.

Fremdölabscheider

Der in Fig. 1 gezeigte Fremdölabscheider 20 wird im wesentlichen durch einen an sich bekannten Schrägplattenklärer 22 und einen ebenfalls als sol­ chen bekannten Scheibenskimmer 24 gebildet. Der Schrägplattenklärer 22 bildet ein Beruhigungsbecken für die darin aufgenommene Emulsion, so daß sich spezifisch leichtere Fremdöle an der Oberfläche sammeln können sehr kleine Fremdöltröpfchen, die aufgrund der Schwerkraftwirkung nur sehr langsam zur Oberfläche aufsteigen würden, können sich an schräg in die Flüs­ sigkeit eintauchenden Platten anlagern und sich dort zu größeren Tröpfchen vereinigen, die dann entlang der geneigten Platten zur Flüssigkeitsoberfläche aufsteigen. Mit Hilfe des Scheibenskimmers 24 wird der so an der Flüssig­ keitsoberfläche gebildete Fremdölfilm kontinuierlich entfernt. Das von dem Scheibenskimmer abgestreifte Fremdöl wird über eine Rinne in den Sammel­ behälter 64 geleitet.

Der Schrägplattenklärer 22 bleibt auch dann mit der Emulsion gefüllt, wenn der Pflegewagen zu einer anderen Werkzeugmaschine gefahren wird. Hierfür ist die Anordnung des Schrägplattenklärers in der Mitte des Pflegewagens besonders günstig.

Lediglich in den Fällen, in denen eine Emulsion mit einer anderen Zusam­ mensetzung gepflegt werden soll, wird die Flüssigkeit aus dem Schrägplat­ tenklärer 22 abgelassen. Hierzu ist am Boden des Schrägplattenklärers ein nicht gezeigter Auslaß vorgesehen, der über ein Magnetventil 136 (Fig. 1) un­ ter Umgehung der Zahnradpumpe 28 und der Entkeimungsstation 30 mit dem Rücklauf-Anschluß 56 verbunden ist. Beim Öffnen des Magnetventils 136 fließt die Emulsion durch Schwerkraft aus dem Schrägplattenklärer 22 in den Vorratsbehälter 12 der Werkzeugmaschine ab. An der neuen Werk­ zeugmaschine wird dann der Schrägplattenklärer 22 zunächst wieder mit der neuen Emulsion befüllt.

Entkeimungsstation

Die beiden in der Entkeimungsstation 30 vorgesehenen UV-Bestrahlungsröh­ ren 32 und 34 sind untereinander baugleich und werden jeweils durch ein Rohr gebildet, das von der Emulsion axial durchströmt wird und in dem koa­ xial eine UV-Bestrahlungslampe mit einem zylindrischen Glaskolben 138 aus Quarzglas angeordnet ist. Da die Emulsion für UV-Strahlung nur eine geringe Durchlässigkeit besitzt, sind das Rohr und der Glaskolben so aufeinander ab­ gestimmt, daß zwischen beiden nur ein wenige Millimeter breiter Ringspalt besteht, in dem die Emulsion mit UV-Licht durchstrahlt wird. Auf diese Wei­ se können in der Emulsion enthaltene Bakterien, Pilze und sonstige Mikroor­ ganismen wirksam abgetötet werden.

Obgleich die Emulsion in den vorausgegangenen Stationen mechanisch gefil­ tert und von Fremdöl befreit wurde, besteht jedoch das Problem, daß sich auf der Außenfläche des Glaskolbens 138 mit der Zeit ein Niederschlag bildet, der die Durchlässigkeit für UV-Strahlung herabsetzt. Aus diesem Grund ist in der Innenwand des von der Emulsion durchströmten Rohres ein optischer Sensor 140 vorgesehen, der für das von der Bestrahlungslampe emittierte Licht empfindlich ist, das den mit der Emulsion gefüllten Ringspalt durch­ quert hat.

Wenn beispielsweise zunächst die Bestrahlungsröhre 32 in Betrieb ist und sich die Durchlässigkeit des Glaskolbens in dieser Bestrahlungsröhre auf­ grund des auf der Oberfläche gebildeten Niederschlags so weit verringert hat, daß der Sensor kein ausreichendes optisches Signal mehr empfängt, so wer­ den die Magnetventile 36 und 38 automatisch umgeschaltet, so daß die Emulsion durch die Bestrahlungsröhre 34 strömt. Gleichzeitig wird ein Signal erzeugt, das die Bedienungsperson darüber informiert, daß die Be­ strahlungsröhre 32 gereinigt werden muß. Während die Entkeimung der Emulsion mit Hilfe der zweiten Bestrahlungsröhre 34 kontinuierlich weiter­ läuft, kann die Bedienungsperson die Bestrahlungslampe 138 aus der an war­ tungsgünstiger Stelle in dem Pflegewagen 10 angeordneten Bestrahlungsröh­ re 32 herausziehen und mit einem in dem Schreibpult 52 bereitliegenden Lappen abwischen. Da auch die Lichteintrittsfläche des optischen Sensors 140 der Emulsion ausgesetzt ist, so daß sich auch dort ein Niederschlag bil­ den kann, sollte bei dieser Gelegenheit auch der optische Sensor gereinigt werden. Danach wird die Bestrahlungslampe wieder in das Rohr eingeführt, so daß die Bestrahlungsröhre 32 wieder betriebsbereit ist. Wenn die Lampe der Bestrahlungsröhre 34 verschmutzt ist, kann dann wieder auf die Bestrah­ lungsröhre 32 zurückgeschaltet werden.

Wenn, wie in Fig. 1 angedeutet ist, die Flüssigkeitsanschlüsse seitlich an den Bestrahlungsröhren 32 und 34 angebracht sind, brauchen die Flüssig­ keitsanschlüsse beim Säubern der Lampe nicht gelöst zu werden. Zweckmä­ ßigerweise sind die Bestrahlungsröhren 32 und 34 über Schläuche mit den Magnetventilen 36 und 38 verbunden und in lösbaren Halterungen ange­ bracht, so daß sie aus der Halterung gelöst werden können, um den Zugang bei den Wartungsarbeiten zu erleichtern.

Es versteht sich, daß beim Umschalten der Magnetventile auf die jeweils andere Bestrahlungsröhre automatisch auch die Spannungsversorgung für die verschmutzte Lampe abgeschaltet wird, so daß unnötiger Stromverbrauch so­ wie Gefährdungen der Bedienungsperson beim Reinigen dieser Lampe ver­ mieden werden.

Steuereinrichtung

Die Funktionen der oben beschriebenen Komponenten der Pflegevorrichtung werden zentral durch einen nicht gezeigten Mikroprozessor gesteuert, der beispielsweise unter dem Bedienungspult 50 angeordnet ist. Dieser Mikro­ prozessor steuert insbesondere die folgenden Funktionen.

Steuerung der Zahnradpumpen und des Scheibenskimmers:
Wenn eine Erstbefüllung des Kantenspaltfilters 22 erforderlich ist, gibt die Bedienungsperson einen entsprechenden Befehl ein. Der Mikroprozessor schaltet dann die Zahnradpumpe 18 ein und hält die Zahnradpumpe 28 aus­ geschaltet. Das Erreichen des Betriebs-Füllstands des Kantenspaltfilters 22 wird durch einen Füllstandswächter erfaßt, und der Mikroprozessor schalte­ te daraufhin auf kontinuierlichen Betrieb um. Im kontinuierlichen Betrieb werden die Zahnradpumpen 18 und 28 synchron angetrieben, und der Scheibenskimmer 24 ist eingeschaltet. Die Betriebsdauer oder die Ausschalt­ zeit, gegebenenfalls auch die Einschaltzeit, sind durch die Bedienungsperson programmierbar. Die Betriebsdauer richtet sich dabei nach dem mit Hilfe der Laborausrüstung ermittelten Zustand der Emulsion. Außerdem wird die Be­ triebsdauer auf dem Bedienungspult 50 angezeigt.

Steuerung des Kantenspaltfilters:
Der Druckabfall an der Filtermembran 110 wird mit Hilfe nicht gezeigter Drucksensoren erfaßt. Wenn dieser Druckabfall einen bestimmten Schwellen­ wert überschreitet, so bedeutet dies, daß die Durchlässigkeit des Filters durch Ablagerungen stark beeinträchtigt ist. Der Mikroprozessor schaltet dann den Antriebsmotor 60 ein und läßt die Filtermembran 110 einige Um­ drehungen ausführen, so daß die Verunreinigungen durch den Abstreifer 122 entfernt werden. Durch diese druckabhängige Steuerung des Kantenspaltfil­ ters wird ein unnötiger Stromverbrauch und ein unnötiger Verschleiß der Filtermembran vermieden. Wenn eine bestimmte Anzahl derartiger Reini­ gungsvorgänge stattgefunden hat, ist damit zu rechnen, daß die Ausnehmung 132 der Austragschleuse 124 weitgehend mit Feststoffen gefüllt ist. Der Mi­ kroprozessor veranlaßt dann eine Drehung der Trommel 126 um 180°, um die gesammelten Feststoffe auszutragen.

Ein solcher Austragvorgang wird durch den Mikroprozessor unabhängig von der Anzahl der Reinigungsvorgänge mit Hilfe des Antriebsmotors 60 auch dann veranlaßt, wenn seit dem letzten Austragvorgang eine bestimmte Zeit vergangen ist. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, daß sich in der Austragschleuse 124 auch Feststoffe sammeln, die nach dem Eintritt der Emulsion in die Kammer 102 unmittelbar zum Boden sinken, ohne an der Filtermembran 110 haften zu bleiben. Die Länge des Zeitintervalls und die Anzahl der Reinigungsvorgänge (Drehung der Filtermembran mit Hilfe des Antriebsmotors 60), nach denen ein neuer Austragvorgang erforderlich ist, hängen von dem Verschmutzungsgrad der Emulsion und der Art der Verun­ reinigungen ab. Nachdem der Benutzer die Emulsion analysiert hat, gibt er den ermittelten Verunreinigungsgrad und/oder -typ über das Bedienungspult 50 in den Mikroprozessor ein, und der Mikroprozessor bestimmt daraufhin automatisch das Zeitintervall und die Anzahl der Reinigungsvorgänge bis zur automatischen Betätigung der Austragschleuse 124.

In einer modifizierten Ausführungsform wird Schichthöhe der Feststoffe in der Ausnehmung 132 durch einen Sensor überwacht und die Austragschleuse abhängig vom Signal dieses Sensors betätigt.

Steuerung der Entkeimungsstation:
Der Mikroprozessor nimmt die Signale der optischen Sensoren auf, die den Bestrahlungsröhren 32 und 34 zugeordnet sind, und steuert anhand dieser Informationen in der oben beschriebenen Weise die Spannungszufuhr zu den Bestrahlungslampen und den Magnetventilen 36, 38. Außerdem bewirkt der Mikroprozessor entsprechende Anzeigen auf dem Bedienungspult 50, die die Bedienungsperson darüber informieren, ob und gegebenenfalls welche Be­ strahlungslampe gereinigt werden muß.

Entleeren des Schrägplattenklärers:
Wenn als nächstes eine Werkzeugmaschine bedient werden soll, in der mit einer anderen Emulsion gearbeitet wird, so öffnet der Mikroprozessor auf ei­ nen entsprechenden Befehl der Bedienungsperson hin das Magnetventil 136 zum Ablassen der Emulsion aus dem Schrägplattenklärer 22. Das Magnetven­ til wird spätestens dann automatisch wieder geschlossen, wenn ein neuer Befehl zum Befüllen des Schrägplattenklärers eingegeben wird.

Protokollfunktionen:
Wahlweise kann der Mikroprozessor darüber hinaus die Behandlungszeiten sowie weitere für die Pflege der Emulsionen relevante Daten für mehrere Werkzeugmaschinen speichern und anzeigen, so daß die "Lebensgeschichte" der Emulsionen in den verschiedenen Werkzeugmaschinen langfristig proto­ kolliert wird. Wahlweise kann auch ein Drucker zum Ausdrucken solcher Pro­ tokolle angeschlossen sein. Schließlich ist es möglich, einen Pflegeplan zu speichern, so daß sich am Bedienungspult unmittelbar abfragen läßt, wann welche Werkzeugmaschinen erneut mit dem Pflegewagen bedient werden müssen. In einer weiteren Ausbaustufe kann der Mikroprozessor auch für die Auswertung der Analyseergebnisse oder für automatische Analysen mit Hilfe geeigneter Sensoren eingesetzt werden und dann die Ergebnisse unmittelbar in entsprechende Programme für den Pflegebetrieb umsetzen und/oder der Bedienungsperson anhand von gespeicherten Informationen Hinweise geben, welche Maßnahmen zu ergreifen sind, um die gewünschte Qualität der Emul­ sion wieder herzustellen.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Pflege von in Werkzeugmaschinen und dergleichen ein­ gesetzten Kühlschmierstoffen, gekennzeichnet durch:

• - einen Filter (16) zum Ausfiltern von Feststoffen,
• - einen Fremdölabscheider (20),
• - eine Entkeimungsstation (30) zum Bestrahlen der Kühlschmierstoffe mit einer keimtötenden Strahlung und
• - eine Umwälzeinrichtung (18, 28) zum Absaugen der Kühlschmierstoffe aus einem Vorratsbehälter (12) der Werkzeugmaschine, zum Hindurchleiten der Kühlschmierstoffe der Reihe nach durch den Filter (16), den Fremdölab­ scheider (20) und die Entkeimungsstation (30), unter Einhaltung eines im wesentlichen konstanten Flüssigkeitspegels im Fremdölabscheider (20), und zum Zurückleiten der Kühlschmierstoffe in den Vorratsbehälter.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkei­ mungsstation (30) wenigstens zwei Bestrahlungseinheiten (32, 34) aufweist, die durch Magnetventile (36, 38) selektiv in den Kühlschmierstoff-Kreislauf schaltbar sind und jeweils eine direkt mit dem Kühlschmierstoff in Kontakt kommende Bestrahlungsquelle (138) sowie einen Sensor (140) zur Erfassung der durch den Kühlschmierstoff hindurchgetretenen Strahlung enthalten, und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die anhand des Abfalls der von den Sensoren erfaßten Strahlungsmenge die Verschmutzung der jeweils in Betrieb befindlichen Bestrahlungsquelle erfaßt und automatisch auf die an­ dere Bestrahlungseinheit umschaltet und eine die verschmutzte Bestrah­ lungsquelle identifizierende Anzeige ausgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zentra­ le Steuereinheit zur Steuerung der Umwälzeinrichtung (18, 28) und der Entkeimungsstation (30) und eine Eingabe- und Anzeigeeinrichtung (50) zur Programmierung und/oder Anzeige der Betriebsdauer der Vorrichtung.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Filter (16) ein Kantenspaltfilter ist und daß die Steuerein­ heit den Antrieb (60) des Kantenspaltfilters in Abhängigkeit vom Druckabfall über der Filtermembran (110) steuert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanten­ spaltfilter (16) eine automatisch durch die Steuereinheit betätigbare Austrag­ schleuse (124) zum Austragen der ausgefilterten Feststoffe aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrag­ schleuse (124) eine konische, drehbare Trommel (126) aufweist, deren Man­ tel mit den konischen Innenflächen einer Schleusenkammer (130) in Dicht­ berührung steht und wenigstens zwei Ausnehmungen (132) aufweist, von de­ nen jeweils eine den Boden der Filterkammer (102) bildet und die andere zu einem Austragöffnung (134) geöffnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit die Austragschleuse (124) Jeweils nach einer bestimmten An­ zahl von Betätigungen des Antriebs des Kantenspaltfilters, spätestens jedoch nach Ablauf einer voreingestellten Zeitspanne betätigt.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Filter (16) und die Entkeimungsstation (30) an einem En­ de eines im wesentlichen quaderförmigen Gehäuses angeordnet sind und daß ein Bedienungspult (50) sowie ein Schreibpult (52) auf der Oberseite am ent­ gegengesetzten Ende des Gehäuses angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fremdölabscheider (20) über Schläuche mit der Umwälz­ einrichtung (18, 28) verbunden und auf Auszugschienen (66) aus dem Gehäu­ se der Vorrichtung herausziehbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie als Pflegewagen (10) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Gehäuse der Vorrichtung ein Abteil zur Aufnahme einer Laborausrüstung für die Analyse der Kühlschmierstoffe vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umwälzeinrichtung durch zwei Zahnradpumpen (18, 28) gebildet wird, von denen eine zwischen dem Filter (16) und dem Fremdölab­ scheider (20) und die andere zwischen dem Fremdölabscheider und der Ent­ keimungsstation (30) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fremdölabscheider (20) einen Schrägplattenklärer (22) und einen Scheibenskimmer (24) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ansaugeinrichtung (14) zum Absaugen der Kühlschmierstoffe aus dem Vorratsbehälter (12), mit einem am unteren Ende eines Rohres (72) an­ gebrachten Standfuß (74) mit Ansaugöffnungen (80) zum Absaugen der Flüs­ sigkeit aus einer bodennahen Schicht und einem an dem Rohr (72) geführten Schwimmkörper (82), an dem ein Einlauftrichter (88) zum Absaugen der Flüssigkeit aus einer oberflächennahen Schicht gehalten ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein­ lauftrichter (88) höhenverstellbar an einer an dem Schwimmkörper (82) an­ gebrachten Führungsstange (84) gehalten ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauftrichter (88) über einen flexiblen Schlauch (92) mit einer seitlich in das Rohr (72) eintretenden, nach Art einer Strahlpumpe angeordneten Düse (94) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (72) in einen an der Unterseite des Standfußes (84) ausgebildeten Hohlraum (78) mündet und daß in die Mündung des Rohres (72) ein mit einer Bohrung versehener, vorzugsweise auswechselbarer Stopfen (76) zum Reduzieren des Ansaugquerschnitts eingesetzt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrag­ schleuse (124) einen kugelförmigen Verschlußkörper (126′) aufweist, der im Inneren einer Schleusenkammer (130) drehbar ist und dessen sphärische Oberfläche mit Dichtungen (130d), die eine Einlaßöffnung (130c) und eine dieser gegenüberliegende Austragöffnung (134) der Schleusenkammer (130) umgeben, in Dichtberührung steht, und daß der Verschlußkörper (126′) zwei einander beiderseits der Drehachse gegenüberliegende Ausnehmungen (132) aufweist, von denen jeweils eine den Boden der Filterkammer (102) bildet und die andere zu der Austragöffnung (134) geöffnet ist.