DE19812128A1

DE19812128A1 - Vorrichtung zum Regeln von Durchflußmengen strömender Medien und Verfahren zur Minimalmengen-Kühlschmiervorrichtung

Info

Publication number: DE19812128A1
Application number: DE1998112128
Authority: DE
Inventors: Jens Hesselbach; Andreas Koenig; Heinz Karle; Matthias Prestele
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1999-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln von Durchflußmengen wenigstens eines Arbeitsmediums, wie Öl und wenigstens eines Trägermediums, wie Luft, die insbesondere einer Minimalmengen-Kühlschmiervorrichtung zuführbar sind, mit wenigstens einem Ventil zur Drosselung des Durchflusses wenigstens einer der Medien und mit wenigstens zwei Eingängen für die getrennte Zufuhr der wenigstens zwei Medien und wenigstens zwei Ausgängen für die dosierte Abgabe der beiden Medien. Um für die Minimalmengen-Kühlschmierung eine hohe Prozeßsicherheit und eine verbesserte Regelung kleinster Öldurchflußmengen zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, daß Mittel vorgesehen sind zum Bereitstellen eines Gemisches bestehend aus Arbeitsmedium und Trägermedium an einem ersten der beiden Ausgänge und daß an dem zweiten Ausgang das Trägermedium im reinen Zustand bereitstellbar ist. Ein mit dieser Vorrichtung durchgeführtes Verfahren zur Minimalmengen-Kühlschmierung, bei dem das Öl in Form eines Schaumes (Öl/Luftgemisches) in einer von wenigstens zwei Leitungen der Kühlschmiervorrichtung zugeführt und in der anderen Leitung das reine Trägermedium zugeführt wird, bietet eine hohe Prozeßsicherheit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln von Durchflußmen gen wenigstens eines Arbeitsmediums, wie Öl und wenigstens eines Trägermediums, wie Luft, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Minimalmengen-Kühlschmierung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.

Bei der Materialbearbeitung, wie beispielsweise beim Bohren oder Fräsen, tritt aufgrund der hohen Reibung eine starke Wärmeentwick lung auf. Deshalb ist es üblich die Reibung durch Einsatz eines Öls zu reduzieren, wodurch das Werkzeug und das Werkstück gleichzeitig gekühlt werden. Um den Verbrauch an Schmieröl und eine mit dem Einsatz des Öls einhergehende Verschmutzung des Arbeitsplatzes zu reduzieren ist die sogenannte Minimalschmiertechnologie entwickelt worden. Dabei wird das Öl nicht als auf die zu kühlenden Teile gerichteter Vollstrahl eingesetzt, sondern das Öl wird in Form eines Schmieröl-Aerosols mit Hilfe eines Luftstrahls auf die Teile aufge sprüht. Dadurch werden nur geringste Mengen Schmierstoff (weniger als 10 ml/h) verbraucht.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Schmieröl-Aerosols ist aus der DE 196 08 485 bekannt. Einem Düsenkopf werden über eine innere Leitung einer Koaxialleitung das Schmieröl und über die äußere Leitung Luft getrennt zugeführt. Im Düsenkopf wird das Öl durch die zugeführte Luft zerstäubt und aus dem Düsenkopf als Aerosolstrahl ausgetrieben und auf die zu schmierenden Teile geblasen. Da nur geringste Mengen Öl durch die innere Leitung fließen, weist diese einen entsprechend kleinen Durchmesser auf und ist als Kapillar schlauch ausgebildet. Das Öl wird mittels einer Olförderpumpe von einem Vorratsbehälter durch den Kapillarschlauch zu dem Düsenkopf befördert. Zur Regelung des Durchflusses des Schmieröls und des der Luft ist jeweils ein Nadelventil vorgesehen. Die beiden Nadelventile weisen jeweils einen Eingang und einen Ausgang auf.

Durch Verbesserung der Schmierstoff-Aerosole, beispielsweise durch Verkleinerung der Aerosole oder auch durch eine homogenere Größenverteilung der Aerosole, sind immer kleinere Durchflußmengen einsetzbar, was entsprechend fein dosierbare und zuverlässig arbeitende Vorrichtungen zur Regelung dieser kleinsten Durchfluß mengen erfordert.

Bei dem Einsatz einer Ölförderpumpe und Nadelventilen kommt es immer wieder vor und ist auch nicht auszuschließen, daß geringe Mengen Luft in die Ölförderleitung gelangen, so daß sich im Laufe der Zeit in der Ölleitung eine Luftblase bilden kann. Diese Luftblase wird im weiteren Verlauf bis zum Düsenkopf wandern, so daß eine Unterbrechung der Ölzufuhr gegeben ist, wenn die Luftblase den Düsenkopf erreicht. Da die Fördergeschwindigkeit für das Öl sehr gering ist, kann die Ölzufuhr - je nach Größe der Luftblase - mehrere Minuten lang unterbrochen sein, was zur Zerstörung des Werkzeugs oder des Werkstücks aufgrund des Ausbleibens der Ölkühlung und der Ölschmierung führen kann.

Darüber hinaus haben Nadelventile den Nachteil, daß zur feinen Dosierung kleiner Durchflußmengen sehr spitze Nadeln, die nur eine geringe Lebensdauer besitzen und durch die mechanische Beanspru chung schnell abnutzen, einzusetzen sind. Nach kurzer Zeit ist die gewünschte Regelungscharakteristik des Ventils nicht mehr gegeben. Desweiteren ist eine elektronische Ansteuerung, die notwendig ist, um beispielsweise eine exakte Durchflußmenge einzustellen und regeln zu können oder um eine Automatisierung zu erreichen, sehr kostenaufwendig.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Vorrichtung bereitzustellen, die beim Einsatz in einer Minimalmengen-Kühlschmiervorrichtung eine hohe Prozeßsicherheit und eine verbesserte Regelung kleinster Durchfluß mengen gewährleistet. Die Vorrichtung soll kostengünstig herstellbar sein. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Minimalmengen-Kühlschmierung anzugeben, das eine hohe Prozeßsicherheit bietet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15.

Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen zum Bereitstellen eines Gemisches bestehend aus einem Arbeitsmedium, das bevorzugt ein Schmieröl ist und einem Trägermedium, insbesondere Luft, wobei an einem ersten von zwei Ausgängen das Gemisch und einem zweiten Ausgang das Trägermedium im reinen Zustand bereitstellbar sind. Mit dieser Vorrichtung ist das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar, bei dem das Arbeitsmedium in Form eines Schaumes in einer Zuführleitung der Kühlschmiervorrichtung zugeführt und in einer zweiten Leitung das reine Trägermedium zugeführt wird. Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß die oben beschriebene Unterbrechung der Ölzufuhr vermieden werden kann, wenn nicht das Arbeitsmedium alleine in einer Kapillarleitung befördert wird, sondern definiert Luft zugemischt wird, die das Öl bereits ein wenig aufschäumt, so daß ein Ölschaum durch die Leitung transpor tiert wird. Die Leitung kann weiterhin als an sich bekannter Kapillar schlauch ausgebildet sein. Eindringende Luft hat keinerlei Auswirkun gen auf den Ölschaumtransport, da sich in dem Ölschaum keine größere Luftblase bilden kann, da die eingedrungene Luft sofort in den Ölschaum mit aufgenommen wird. Dadurch ist eine erheblich höhere Prozeßsicherheit beim Einsatz einer die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweisenden Minimalmengen-Kühlschmiervorrichtung gewährleistet.

Als weiterer Vorteil hat sich gezeigt, daß bei Einsatz der erfindungs gemäßen Vorrichtung kleinere Aerosole für die Minimalmengen- Schmierung erhalten werden können, wodurch der Ölverbrauch weiter reduzierbar ist. Der Grund kann darin gesehen werden, daß das Öl bereits bei Bildung des Ölschaums am Ausgang der erfindungsgemä ßen Vorrichtung in größere und kleinere Tropfen aufgerissen wird und im Düsenkopf dann der Ölschaum durch die zusätzliche Luft (das reine Trägermedium) weiter zu kleinsten Aerosolpartikeln zerstäubt wird. Es findet gewissermaßen eine zweistufige Zerstäubung statt.

Vorteilhafterweise sind zwei Eingänge für Trägermedien und ein Eingang für das Arbeitsmedium ausgebildet, wobei ein erster der Trägermedieneingänge sowie der Arbeitsmediumeingang mit dem ersten Ausgang und ein zweiter Trägermediumeingang mit dem zweiten Ausgang verbindbar ist, so daß die Medien zweier Eingänge mischbar und dem ersten Ausgang zuführbar sind.

In einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Mittel zum Mischen eine am ersten Ausgang angeordnete Mischkammer. Durch diese Mischkammer strömt das mit dem Arbeitsmedium zu mischende Trägermedium und reißt dabei das Arbeitsmedium, zumeist ein Öl, mit, wodurch dieses aufgeschäumt wird. Das Öl/Luft-Gemisch wird dann beispielsweise in an sich bekannter Weise über einen Kapillarschlauch und das reine Trägermedium koaxial dazu über eine über den Kapillarschlauch gestülpte äußere Leitung zu einem Düsenkopf befördert.

Um je nach Schmier- und Kühlanforderungen die gewünschte Arbeitsmediummenge erhalten zu können, ist das Mischungsverhältnis des Gemisches durch Dosierung des Druchflusses des Arbeitsmedi ums einstellbar, wobei bevorzugt die Dosierung durch Verstellen einer Steuerscheibe, die an einem Grundkörper anliegt, einstellbar ist. Der Grundkörper weist dabei vorteilhafterweise die Ein- und Ausgänge auf, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt kompakt aufgebaut ist.

Einen für sich selbständigen Erfindungsgedanken enthält die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 6. Demnach sind zwischen dem Grundkörper und der Steuerscheibe Steuerkanäle für die einzelnen Medien gebildet, wobei der Grundkör per für jeden Steuerkanal eine Steuerkanaleingangs- und eine Steuerkanalausgangsöffnung aufweist, und die Steuerkanaleingangs- Öffnungen mit den Eingängen und die Steuerkanalausgangsöffnungen mit den Ausgängen in Verbindung stehen, so daß je nach Steuerka nal- oder Eingangs- oder Ausgangsöffnungsquerschnitt der Durchfluß des entsprechenden Mediums einstellbar ist. In dieser Ausgestaltung sind auch kleinste Durchflussmengen des Arbeitsmediums in Bereichen von wenigen ml/h reproduzierbar und genau einstellbar. Dies kann noch verbessert werden, wenn der das Arbeitsmedium führende Steuerkanal in Steuerkanallängsrichtung eine Querschnitt sänderung aufweist, die vorzugsweise kontinuierlich ist.

Um sämtliche Medienflüsse absperren zu können sind mittels der Steuerscheibe die Steuerkanäle absperrbar.

In einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung weist die Steuerscheibe auf ihrer dem Grundkörper zugewandten Fläche teilkreisförmig verlaufende Nuten auf, die jeweils die Steuerkanäle bilden und die jeweils eine Verbindung einer Steuerkanaleingangs- mit der entsprechenden Steuerkanalausgangsöffnung herstellen.

Dann ist eine kontinuierliche Veränderung des Querschnitts des das Arbeitsmedium führenden Steuerkanals in einfacher Weise durch eine sich in Nutlängsrichtung kontinuierlich tiefer werdende Nut realisier bar. In dieser Ausgestaltung der Erfindung lassen sich kleinste Durchflußmengen sehr fein und kontinuierlich veränderbar dosieren. Die Dosierfeinheit übertrifft die der bekannten Nadelventile. Zur Erzeugung und Regelung kleinster Durchflußmengen kann die Nut gewissermaßen wie ein Kratzer definierter Breite und Tiefe ausgebil det sein, so daß zur Dosierung des Arbeitsmediumdurchflusses eine definierte und einstellbare Leckrate geschaffen ist.

Damit sichergestellt ist, daß eine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstete Minimalmengen-Kühlschmiervorrichtung stets mit wenigstens einem Trägermediumstrom versorgt wird, öffnet bei Verstellen der Steuerscheibe ausgehend von einem alle Steuerkanäle absperrenden Zustand zunächst derjenige Trägermedi umsteuerkanal, der mit dem zweiten Ausgang in Verbindung steht.

Um einen Arbeitsmediumrückfluß, der bei den zur Anwendung kommenden kleinen Durchflußmengen schnell auftreten könnte, zu verhindern, ist in einem Arbeitsmediumzuführkanal ein Rückschlag ventil vorgesehen. Aus dem gleichen Grund ist vorteilhafterweise auch in einem Trägermediumzuführkanal, der das Trägermedium führt, das mit dem Arbeitsmedium gemischt wird, ein Rückschlagventil vorgesehen.

Zusätzlich können Nadelventile vorgesehen sein, mit denen die Durchflußmengen der Trägermedien regelbar oder abstellbar sind. Diese Nadelventile für die Trägermedien dienen lediglich der Grobregelung der Durchflußmengen.

An die Eingänge anzuschließende Zuführleitungen, mit denen die Medien der erfindungsgemäßen Vorrichtung zuführbar sind, sind bevorzugt über eine Adapterplatte, an der der Grundkörper festlegbar ist, mit den Eingängen verbindbar. Auf diese Weise lassen sich auf eine Adapterplatte mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen befestigen, die jede eine Kühlschmiervorrichtung mit dem Arbeitsme dium und dem Trägermedium versorgen. Durch diesen modulartigen Aufbau lassen sich in einfacher, platzsparender und kostengünstiger Weise eine Vielzahl von Werkzeugmaschinen mit jeweils einer Kühlschmiervorrichtung ausrüsten.

Es ist denkbar, das dem Arbeitsmedium ein oder mehrere Additive über die erfindungsgemäße Vorrichtung zudosiert werden können. Für jedes Additiv wäre lediglich ein zusätzlicher Eingang und ein zusätzlicher Steuerkanal in der Steuerscheibe vorzusehen. Auch wäre es denkbar dem Additiv eine separate Steuerscheibe zuzuordnen. In der Mischkammer könnte das Additiv dann dem Arbeitsmedium beigemischt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann prinzipiell nicht nur in der Minimalschmiertechnologie sondern auch in anderen Bereichen, in denen kleinste Durchflußmengen eines letztendlich von einem Trägermedium geförderten Arbeitsmediums zu regeln sind, vorteilhaft eingesetzt werden. Beispielsweise wäre eine Anwendung in der Chemie zur Zudosierung eines Katalysators denkbar.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsge mäßes Vorrichtung mit abgehobener Steuer scheibe;

Fig. 2 eine Draufsicht eines Grundkörpers der Vorrichtung aus Fig. 1;

Fig. 3 und 4 Querschnitte des Grundkörpers aus Fig. 2 ent lang der Linien A-A und B-B;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Grundkörpers aus Fig. 2;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Zwischen scheibe der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1;

Fig. 7 eine Draufsicht der Zwischenscheibe aus Fig. 6;

Fig. 8 und 9 Querschnitte der Zwischenscheibe entlang der Linien A-A und B-B aus Fig. 7;

Fig. 10 eine Ansicht der Unterseite einer Steuerscheibe der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1;

Fig. 11 einen Querschnitt der Steuerscheibe aus Fig. 10 entlang der Linie A-A aus Fig. 10;

Fig. 12 eine Draufsicht der Steuerscheibe aus Fig. 10;

Eine in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Vorrichtung 10 dient zum Regeln von Durchflußmengen wenigstens eines Arbeitsme diums und wenigstens eines Trägermediums. Da als Arbeitsmedium bevorzugt ein Schmieröl und als Trägermedium bevorzugt Druckluft eingesetzt werden, wird im folgenden das Arbeitsmedium als Öl und das Trägermedium als Luft bezeichnet. In den einzelnen Figuren der Zeichnung haben gleiche Teile gleiche Bezugszeichen. Den einzelnen Figuren können verschiedene Maßstäbe zugrunde liegen, so daß einzelne Teile der Vorrichtung 10 unterschiedlich groß dargestellt sein können.

Die Vorrichtung 10 weist einen im wesentlichen quaderförmigen Grundkörper 12 auf, der bevorzugt an seiner Unterseite 14 drei Eingänge 16, 18 und 20 aufweist, über die Öl (durch den Öleingang 16), Schäumluft SL (durch den Schäumlufteingang 18) und Blasluft BL (durch den Blaslufteingang 20) der Vorrichtung 10 zuführbar ist. Die Begriffe Schäumluft und Blasluft, bei denen es sich um Druckluft handelt, werden weiter unten in Zusammenhang mit der Funktionsbe schreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. An die Eingänge 16 bis 20 sind Zuführleitungen anschließbar, indem der Grundkörper 12 mit seiner Unterseite 14 auf einer die Zuführleitungen aufweisenden, nicht dargestellten Anschlußplatte festlegbar ist. Zum Festlegen weist der Grundkörper mehrere Bohrungen 21 auf.

An einer Stirnseite 22 weist der Grundkörper 12 einen Blasluftausgang 24 und einen Ölschaumausgang 26 auf. Der Ölschaumausgang 26 umfasst eine Mischkammer 28 mit einem Ausgangskanalstück 124. In das Ausgangskanalstück 124 münden ein Ölausgang 30 und ein Schäumluftausgang 32, derart daß bei Einströmen der Schäumluft SL das aus dem Ölausgang 30 austretende Öl mitgerissen und dabei gewissermaßen aufgeschäumt wird. In nicht dargestellter, geeigneter Weise ist eine Koaxialleitung 34 an die Ausgänge 24 und 26 anschließbar, so daß der in der Mischkammer 28 vorliegende Ölschaum in eine innere Leitung 36 und die Blasluft BL in eine äußere Leitung 38 einleitbar sind. Über die Leitung 34 werden der Ölschaum und die Blasluft einem Düsenkopf zugeführt, in dem ein Öl- Aerosolstrahl erzeugt wird.

Nachfolgend wird die Führung der einzelnen Medien innerhalb der Vorrichtung 10 von den Eingängen 16 (Öl), 18 (Schäumluft) und 20 (Blasluft) zu den entsprechenden Ausgängen 30 (Öl), 32 (Schäumluft) und 24 (Blasluft) beschrieben.

Öl, Schäumluft und Blasluft sind jeweils durch einen sich an den jeweiligen Eingang 16, 18 bzw. 20 anschließenden Zuführkanal 40 (Öl), 42 (Schäumluft) bzw. 44 (Blasluft) geführt, an den sich jeweils ein weiter unten im Detail beschriebener Steuerkanal 46 (Öl), 48 (Schäumluft) bzw. 50 (Blasluft) anschließt. An den Steuerkanal schließt sich jeweils ein Abführkanal 52 (Öl), 54 (Schäumluft) bzw. 56 (Blasluft) an, deren Enden die entsprechenden Ausgänge 30, 32 bzw. 24 bilden. Die Zuführkanäle und Abführkanäle sind durch entspre chende Bohrungen in dem Grundkörper 12 gebildet. Notwendige Öffnungen zum Einbringen der Kanäle in den Grundkörper 12 müssen nach Einbringe der Kanäle gegebenenfalls wieder verschlossen werden. Die betrifft beispielsweise die in der Zeichnung mit 57 gekennzeichneten Bohrungen (Fig. 2 und 5).

Auf seiner Oberseite 58 weist der Grundkörper 12 eine ebene Fläche 60 auf, die bevorzugt einen kreisrunden Umfang aufweist und den Boden einer Vertiefung 62 bildet. In diese Fläche 60 münden die Zuführkanäle 40 bis 44, deren Mündungsöffnungen Steuerkanalein gangsöffnungen 64 (Öl), 66 (Schäumluft) und 68 (Blasluft) für die Steuerkanäle 46, 48 und 50 bilden. Öffnungen der Abführkanäle 52 bis 56 bilden entsprechende Steuerkanalausgangsöffnungen 70, 72 und 74. Die Steuerkanaleingangsöffnungen 64, 66 und 68 liegen auf unterschiedlichen Teilkreisen der Fläche. Die zu einer Steuerka naleingangsöffnung 64, 66 bzw. 68 korrespondierende Steuerkanal ausgangsöffnung 70, 72 bzw. 74 liegt jeweils auf demselben Teilkreis.

Auf die Fläche 60 kann eine Zwischenscheibe 76, wie in Fig. 1 dargestellt, aufgelegt werden, die aber im Prinzip für die Funktion der Vorrichtung 10 nicht notwendig ist und deshalb zum einfacheren Verständnis zunächst nicht berücksichtigt wird.

Auf die Fläche 60 ist bei Weglassen der Zwischenscheibe 76 eine Steuerscheibe 78 aufgelegt, die in der Vertiefung 62 drehbar gelagert ist. Ein in einer Dichtringnut 63 gehaltener Dichtring dichtet zwischen dem Grundkörper 12 und der in der Vertiefung liegenden Steuerschei be 78. Die Steuerscheibe 78 weist auf ihrer auf der Fläche 60 aufliegenden, ebenen Fläche 80 auf unterschiedlichen Teilkreisen drei Nuten 82, 84 und 86 auf, durch die bei auf die Fläche 60 aufgelegter Steuerscheibe die Steuerkanäle 46, 48 und 50 gebildet sind. Die Nuten 82 bis 86 erstrecken sich jeweils nur über einen Teil des Umfangs des jeweiligen Teilkreises (Fig. 10). Zentral weist die Steuerscheibe 78 eine längliche Durchbrechung 88 auf, die zum Ansetzen einer Handhabe zum Betätigen, also Drehen der Steuer scheibe, dient. Auf ihrer Aussenseite 90 weist die Steuerscheibe eine Führungsnut 92 auf, die sich über einen Teilkreisbogen von ca. 120° erstreckt. Die Führungsnut 92 dient der Führung eines nicht dargestellten, gegenüber dem Grundkörper 12 ortsfest gehaltenen Begrenzungsstiftes, so daß die Drehbewegung der Steuerscheibe 78 auf einen Winkel von 120° begrenzt ist. Weiter weist die Steuerschei be 78 auf der Aussenseite 90 auf einem Teilkreis verteilte Rastvertie fungen 94 auf, in die ein nicht dargestellter Raststift einrasten kann, so daß die Steuerscheibe 78 in einfacher Weise in festgelegten Winkelschritten von - im in Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispiel sind es 10° - verstellt werden kann. Über beispielsweise eine ebenfalls nicht dargestellte Schraubenfeder ist die Steuerscheibe 78 an die Fläche 60 angedrückt, so daß die einzelnen Steuerkanäle 46 bis 50 gegeneinander durch einfaches Aneinanderliegen der Flächen 60 und 80 abgedichtet sind.

Zur verbesserten Abdichtung der Steuerkanäle 46 bis 50 und aus fertigungstechnischen Gründen kann, wie in der Zeichnung dargestellt, die zwischen der Fläche 60 und der Steuerscheibe 78 angeordnete Zwischenscheibe 76 vorgesehen sein. Die Zwischen scheibe 76 dient im wesentlichen lediglich der Aufnahme von Dichtringen in dafür vorgesehenen Aufnahmenuten 96, 98 und 100. Ein in der inneren Aufnahmenut 96 gelagerter Dichtring dichtet den Schäumluftsteuerkanal 46 nach innen ab. Ein in der mittleren Aufnahmenut 98 gelagerter Dichtring dichtet zwischen dem Schäumluft- und dem Ölsteuerkanal 46 und eine weiterer in der Aufnahmenut 100 gelagerter Dichtring zwischen dem Ölsteuerkanal und dem Blasluftsteuerkanal 50. An ihrem Rand weist die Zwischen scheibe 76 eine abgesetzte Auflagefläche 102 für einen nach aussen abdichtenden Dichtring auf. Desweiteren weist die Zwischenscheibe 76 Durchbohrungen 104 bis 109 auf, die jeweils eine Verbindung zwischen den Zuführkanälen 40 bis 44 und den Steuerkanälen 46 bis 50 sowie zwischen den Steuerkanälen und den Abführkanälen 52 bis 56 ermöglichen. Die Durchbohrungen 104 und 105 sind den Ölkanälen, die Durchbohrungen 106 und 107 den Schäumluftkanälen und die Durchbohrungen 108 und 109 den Blasluftkanälen zugeord net. Der Durchmesser der Durchbohrungen 104 bis 109 entspricht jeweils dem Durchmesser des zugeordneten Zuführ- oder Abführka nals. Damit die Durchbohrungen 104 bis 109 stets deckungsgleich auf ihren zugeordneten Kanalöffnungen liegen ist die Zwischenscheibe 76 über einen nicht dargestellten Raststift, der in einer Rastvertiefung 110 des Grundkörpers 12 und eine Rastvertiefung 112 der Zwischenschei be 76 gehalten ist, verdrehsicher in der Vertiefung 62 gelagert.

Die Länge der Nuten 82 bis 86 der Steuerscheibe 78 entspricht der Summe aus dem durch die zugeordneten Steuerkanaleingangs- und -ausgangsöffnungen 64 und 70, 66 und 72, 86 und 74 definierten Bogenmaß, das jeweils mit strichlierten Bögen 71, 73 bzw. 75 in Fig. 2 dargestellt ist und dem Bogenmaß entsprechend dem maximalen Verdrehwinkel der Steuerscheibe 78 von 120°. In dem dargestellten Ausführungsbeispiels ergibt sich für die Ölnut 82 ein Bogenmaß entsprechend einem Winkel von 120°+120°, für die Schäumluftnut 84 entsprechend einem Winkel von 180°+120° und für die Blasluftnut 86 entsprechend einem Winkel von 90°+120°.

Die Schäumluftnut 84 und die Blasluftnut 86 haben in ihrer Längsrich tung gesehen einen konstanten Querschnitt, wohingegen der Querschnitt der Ölnut 82 sich in Pfeilrichtung 112 vorzugsweise kontinuierlich vergrößert. Dabei entspricht der Querschnitt und die Querschnittsänderung der Ölnut 82 dem gewünschten Regelbereich und können empirisch bestimmt werden. In der Minimalschmiertech nologie werden nur kleinste Öldurchflüsse (ml/h) benötigt, so daß die Ölnut 82 gewissermaßen einen Kratzer mit definierter Tiefe und Breite in der Fläche 80 der Steuerscheibe 78 darstellt. Bei Verdrehen der Steuerscheibe 78 wird somit der Öldurchfluß geregelt, wohingegen die Durchflüsse der Schaumluft SL und Blasluft BL im wesentlichen konstant bleiben. Es ist auch nicht notwendig die Schaumluft- und Blasluftdurchflüsse zusammen mit dem Öldurchfluß zu verändern, da die Änderung des Öldurchflusses nur minimal ist.

Um Ölrückflüsse zu vermeiden sind sowohl in dem Ölzuführkanal 40 als auch in dem Schäumluflzuführkanal 42 Rückschlagventilaufnah men 116 und 118 vorgesehen, in die nicht dargestellte Rückschlag ventile eingesetzbar sind.

Desweiteren ist in dem Schäumluftzuführkanal 42 und dem Blasluft zuführkanal 44 je eine Nadelventilaufnahme 120 bzw. 122 für nicht dargestellte Nadelventile vorgesehen, mit der der Durchfluß der Schäumluft SL und der Blasluft BL grob regelbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Öl gelangt über den Zuführkanal 40 und das Rückschlagventil auf geradem Wege zu der Steuerkanaleingangsöffnung 64. Je nach Stellung der Steuerscheibe 78 und damit korrespondierendem Querschnitt des Ölsteuerkanals 46 gelangt eine bestimmte Menge Öl pro Zeiteinheit zu der Ölsteuerkanalausgangsöffnung 70 und von dort auf geradem Wege durch den Ölabführkanal 52 zu dem Ölausgang 30.

Schäumluft SL tritt durch den Schäumlufteingang 18 in den Schäum luftzuführkanal 42 ein und gelangt über mehrere 90°-Umlenkungen, die notwendig sind um bei der Montage der Vorrichtung 10 das Nadelventil und das Rückschlagventil einbauen zu können, zur Schäumlufteingangsöffnung 66. Durch die Winkellage der Steuerka näle zueinander ist sichergestellt, daß die Schäumluftkanäle 42, 48 und 54 geöffnet, also miteinander verbunden sind, wenn der Ölluftsteuerkanal 46 geöffnet ist. Vom Schäumluftsteuerkanal 48 gelangt die Schäumluft SL zu dem Schäumluftabführkanal 54 und zu dem Schäumluftausgang 32. Die Schäumluft SL wird durch das kurze Ausgangskanalstück 124 an dem Ölausgang 30 vorbeigeführt und reißt dort ausfließendes Öl mit und zerschäumt dieses. Zwecks besserer Vermischung von Öl und Schäumluft ist der sich an das Ausgangskanalstück 124 anschließende Ölschaumausgang 26 als Mischkammer 28 mit etwas erweitertem Durchmesser ausgebildet.

Die Blasluft BL gelangt über das Nadelventil, den Blasluftzuführkanal 44 und die Blasluftsteuerkanalöffnung 68 in den Blasluftsteuerkanal 50. Der Blasluftsteuerkanal 50 ist in seiner Winkellage derart angeordnet, daß bei Verdrehen der Steuerschiebe 78 in Pfeilrichtung 126, ausgehend von einem alle Steuerkanäle 46 bis 50 absperrenden Zustand zunächst der Blasluftsteuerkanal 50 öffnet und dann nach wenigstens einem 10°-Schritt die beiden anderen Steuerkanäle 46 und 48 öffnen. Die Blasluft BL gelangt von der Blasluftsteuerkanalaus gangsöffnung 74 dann über den Blasluftabführkanal 56 zu dem Blasluftausgang 24. Von dort wird sie getrennt von dem Ölschaum einem Düsenkopf zugeführt und in diesem zur Erzeugung eines Öl- Aerosolstrahls verwendet.

Bevorzugt bestehen die Zwischenscheibe und die Steuerscheibe aus Keramik oder Metall, denn dann kann auf die zwischen den Scheiben vorgesehene Dichtringe verzichtet werden, da die aufeinanderleigen den Flächen absolut eben ausgebildet werden können, so daß Luft oder Öl nicht von einer Nut in die benachbarte gelangen kann. Lediglich ein Dichtring zwischen der Zwischenscheibe 76 und dem Grundkörper 12 wird noch benötigt.

Bezugszeichenliste

10

Vorrichtung

12

Grundkörper

14

Unterseite

16

Öleingang

18

Schäumlufteingang

20

Blaslufteingang

22

Bohrungen

24

Blasluftausgang

26

Ölschaumausgang

28

Mischkammer

30

Ölausgang

32

Schäumluftausgang

34

Koaxialleitung

36

innere Leitung

38

äußere Leitung

40

Ölzuführkanal

42

Schäumluftzuführkanal

44

Blasluftzuführkanal

46

Ölsteuerkanal

48

Schäumluftsteuerkanal

50

Blasluftsteuerkanal

52

Ölabführkanal

54

Schäumluftabführkanal

56

Blasluftabführkanal

57

Bohrungen

58

Oberseite

60

Fläche

62

Vertiefung

63

Dichtringnut

64

Ölsteuerkanaleingangsöffnung

66

Schäumluftsteuerkanaleingangsöffnung

68

Blasluftsteuerkanaleingangsöffnung

70

Ölsteuerkanalausgangsöffnung

72

Schäumluftsteuerkanalausgangsöffnung

74

Blasluftsteuerkanalausgangsöffnung

76

Zwischenscheibe

78

Steuerscheibe

80

Steuerscheibenfläche

82

Ölnut

84

Schäumluftnut

86

Blasluftnut

88

Durchbrechung

90

Außenseite

92

Führungsnut

94

Rastvertiefung

96

Aufnahmenut

98

Aufnahmenut

100

Aufnahmenut

102

abgesetzte Auflagefläche

104

Durchbohrung

105

Durchbohrung

106

Durchbohrung

107

Durchbohrung

108

Durchbohrung

109

Durchbohrung

110

Rastvertiefung

112

Rastvertiefung

114

Pfeil

116

Rückschlagventilaufnahme

118

Rückschlagventilaufnahme

120

Nadelventilaufnahme

122

Nadelventilaufnahme

124

Ausgangskanalstück

126

Pfeil

Claims

1. Vorrichtung zum Regeln von Durchflußmengen wenigstens eines Arbeitsmediums, wie Öl und wenigstens eines Trägermediums, wie Luft, die insbesondere einer Minimalmengen- Kühlschmiervorrichtung zuführbar sind, mit wenigstens einem Ventil zur Drosselung des Durchflusses wenigstens eines der Medien und mit wenigstens zwei Eingängen für die getrennte Zufuhr der wenigstens zwei Medien und wenigstens zwei Aus gängen für die dosierte Abgabe der beiden Medien, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (28, 124) vorgesehen sind zum Be reitstellen eines Gemisches bestehend aus Arbeitsmedium und Trägermedium an einem ersten der beiden Ausgänge (Ölschaumausgang 26) und daß an dem zweiten Ausgang (Blasluftausgang 24) das Trägermedium im reinen Zustand be reitstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Eingänge (18 und 20) für Trägermedien und ein Eingang (16) für das Arbeitsmedium ausgebildet sind und ein erster der Träger medieneingänge (18) sowie der Arbeitsmediumeingang (16) mit dem ersten Ausgang (26) und ein zweiter Trägermediumeingang (20) mit dem zweiten Ausgang (24) verbindbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (28, 124) eine am ersten Ausgang (26) angeord nete Mischkammer (28) umfassen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis des Gemisches durch Dosierung des Druchflusses des Arbeitsmedi ums einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung durch Verstellen einer Steuerscheibe (78), die an einem Grundkörper (12) anliegt, einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Grundkörper (12) und der Steuerscheibe (78) Steuerkanäle (46, 48, 50) für die einzelnen Medien gebildet sind, wobei der Grundkörper (12) für jeden Steuerkanal (46, 48, 50) eine Steuerkanaleingangs- (64, 66, 68) und eine Steuerkanal ausgangsöffnung (70, 72, 74) aufweist, und die Steuerkanalein gangsöffnungen (64, 66, 68) mit den Eingängen (16, 18, 20) und die Steuerkanalausgangsöffnungen (70, 72, 74) mit den Ausgän gen (24, 26) in Verbindung stehen, so daß je nach Steuerkanal querschnitt der Durchfluß des entsprechenden Mediums einstell bar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Steuerscheibe (78) sämtliche Steuerkanäle (46, 48, 50) absperrbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (78) auf ihrer dem Grundkörper (12) zugewandten Fläche () teilkreisförmig verlaufende Nuten (82, 84, 86) aufweist, die jeweils die Steuerkanäle (46, 48, 50) bilden und die jeweils eine Verbindung einer Steuerkanaleingangs- (64, 66, 68) mit der entsprechenden Steuerkanalausgangsöffnung (70, 72, 74) herstellen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (82), die den Steuerkanal (46) für das Arbeitsmedium bildet in Nutlängsrichtung eine Querschnittsänderung aufweist, die vorzugsweise kontinuierlich ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verstellen der Steuerscheibe (78), ausgehend von einem alle Steuerkanäle (46, 48, 50) absperren den Zustand zunächst der Trägermediumsteuerkanal (50) öffnet, der mit dem zweiten Ausgang (24) in Verbindung steht.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Arbeitsmediumzuführka nal (40) ein Rückschlagventil vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Trägermediumzuführka nal (42), der das Trägermedium führt, das mit dem Arbeitsmedi um gemischt wird, ein Rückschlagventil vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflussmengen der Trä germedien mittels in Trägermedienzuführkanälen (40 und 42) angeordneten Nadelventilen regelbar sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Adapterplatte vorgesehen ist, über die Medienzuführleitungen an die Eingänge (16, 18, 20) anschließbar sind.

15. Verfahren zur Kühlschmierung, bei dem einer Sprühdüse einer Minimal-Kühlschmiervorrrichtung in wenigstens zwei Leitungen (36 und 38) ein Arbeitsmedium, wie Öl, und ein Trägermedium, wie Luft, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ar beitsdmedium (Öl) in Form eines Schaumes (Öl/Luftgemisches) in einer der Leitungen (36) der Kühlschmiervorrichtung zugeführt und in der anderen Leitung (38) das reine Trägermedium zuge führt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das geschäumte Arbeitsmedium in einer inneren Leitung (36) einer Koaxialleitung (34) geführt wird.