DE19836728A1 - Vakuumbandfilter - Google Patents

Abstract

Ein insbesondere zur Filtration von mit Spänen verunreinigten Kühlflüssigkeiten von spanenden Bearbeitungsmaschinen dienendes Vakuumbandfilter (1) weist eine Oberkammer (2), eine Unterkammer (3) und einen dazwischen liegenden Siebboden (4) auf. In die Oberkammer (2) ist die zu filtrierende Flüssigkeit einleitbar. An die Unterkammer (3) ist ein Unterdruck anlegbar. Der Siebboden (4) ist mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen versehen und dient zur Abstützung eines bandförmigen Filtertuchs (5), das auf dem Siebboden entlangführbar ist. Durch die Poren des Filtertuchs (5) ist die zu filtrierende Flüssigkeit unter Abscheidung von Verunreinigungen von der Oberkammer (2) in die Unterkammer (3) saugbar. Das Filtertuch (5) wird in der Oberkammer (2) durch einen Vorrat der zu reinigenden Flüssigkeit entlang einer Führungseinrichtung (14) auf den Siebboden (4) zu und im beladenen Zustand wieder von diesem weg geführt. Um das Eindringen von Spänen in einen Bereich zwischen dem Filtertuch (5) und der Führungseinrichtung (14) zu verhindern, wird das Filtertuch (5) in einem Einführbereich (7), in dem es auf den Siebboden (4) zu bewegbar ist, unter einem Winkel alpha zur Vertikalen geführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuumbandfilter, insbesondere zur Filtration von mit Spä­ nen verunreinigten Kühlflüssigkeiten von spanenden Bearbeitungsmaschinen, mit einer Oberkammer, der die zu filtrierende Flüssigkeit zuführbar ist, einer Unterkam­ mer, an die ein Unterdruck anlegbar ist, sowie einem mit einer Vielzahl von Durch­ trittsöffnungen versehenen und die Unterkammer von der Oberkammer abgrenzen­ den Siebboden, auf dessen der Oberkammer zugewandter Oberseite ein bandförmi­ ges Filtertuch abstützbar und entlangführbar ist, durch dessen Poren die zu filtrie­ rende Flüssigkeit unter Abscheidung der Verunreinigungen von der Oberkammer in die Unterkammer saugbar ist, wobei das Filtertuch in der Oberkammer durch einen Vorrat der zu reinigenden Flüssigkeit entlang einer Führungseinrichtung auf den Siebboden zu und im beladenen Zustand wieder von dem Siebboden weg führbar ist.

Derartige Vakuumbandfilter, die auch als Unterdruck-Bandfilter bezeichnet werden, sind allgemein bekannt. Die zu reinigende Kühlflüssigkeit wird häufig zunächst ei­ nem Vorabscheider zugeführt, in dem die groben Späne abgeschieden und mit Hilfe eines Kratzförderers aus dem Vorabscheider abgeführt werden.

Das bandförmige Filtertuch kann als Einwegmaterial ausgebildet sein und besteht dann in der Regel aus einem speziellen Vliesmaterial. Das Filtertuch wird in diesem Fall auf einer Rolle, die in der Nähe eines Einführbereichs des Filtertuchs angeord­ net ist, bevorratet und nach Verlassen der Oberkammer auf einer gegenüberliegen­ den Seite entsorgt. Alternativ hierzu ist auch die Verwendung von dauerhaft ver­ wendbaren Filtertüchern möglich, die als endloses Band im Kreis geführt werden und außerhalb der Oberkammer mit Hilfe einer Spüleinrichtung gereinigt werden.

An der Unterkammer liegt in der Regel ein Unterdruck von ca. 0,1 bis 0,2 bar vor, der mit Hilfe von Pumpen erzeugt wird. Die gereinigte Flüssigkeit wird in einem so­ genannten Reintank zwischengespeichert und wieder zurück in den Kühlmitteikreis­ lauf eingespeist.

Ein Nachteil derartiger bekannter Vakuum-Bandfilter besteht darin, daß Späne bzw. andere Schmutzpartikel in Bereiche hinter dem Filtertuch, d. h. in Bereiche, die beim Weiterttransport des Filtertuchs dem Siebboden zugewandt sind, eindringen kön­ nen. Das Eindringen erfolgt dabei vornehmlich im Einführbereich des Filtertuchs, in dem dieses an einer Stirnseite der Oberkammer senkrecht zu dem Siebboden, d. h. in vertikaler Richtung, zugeführt wird. Beispielsweise mit Hilfe einer Umlenkkufe wird das Filtertuch am Boden der Oberkammer um 90° in die Ebene des Siebbodens um­ gelenkt.

Oberhalb des Filtertuchs und des Siebbodens befindet sich das veränderliche Flüs­ sigkeitsniveau des zu filtrierenden Mediums, in den das Filtertuch bei seiner Ab­ wärtsbewegung eintaucht. Die in der Oberkammer befindliche Flüssigkeit ist einer­ seits durch das ständige Nachströmen verschmutzter Flüssigkeit sowie andererseits infolge der intermittierenden Vorschubbewegung des Filterbandes mehr oder weni­ ger stark in Unruhe. Die Strömungskräfte der Flüssigkeit bewirken dabei, daß sich bereits oberhalb des Filtertuchs abgesetzte bzw. mit der zuströmenden Flüssigkeit eingetragene Späne aufgewirbelt werden und sich mehr oder weniger im gesamten Flüssigkeitsvolumen bewegen, d. h. auch in den Einlaufbereich des Tuchs gelangen. Aufgrund ihrer niedrigen Dichte ist die Bewegung der Späne beim Werkstoff Alumi­ nium oder ähnlichen Leichtmetallen sehr intensiv.

Diese Späne gelangen in Spaltbereiche, die zwischen den Rändern des Filtertuchs und den angrenzenden Wandungen der Oberkammer bzw. der Oberfläche einer rückwärtigen Führungseinrichtung für das Filtertuch bestehen. Sind die Späne im Einlaufbereich des Tuchs erst einmal auf dessen Rückseite gelangt, so kann im weiteren nicht mehr verhindert werden, daß diese infolge des Filtertuchvorschubs in den Bereich des Siebbodens befördert werden und durch die darin vorhandenen groben Spalte in die Unterdruckkammer, d. h. auf die Reinseite des Vakuumbandfil­ ters, gelangen.

Ein solches Eindringen von Spänen auf die Reinseite des Filters ist äußerst uner­ wünscht, da die Späne mit der gereinigten Flüssigkeit beispielsweise den Bearbei­ tungsmaschinen zugeführt werden und dort zu Verstopfungen von feineren Leitun­ gen und Düsen führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vakuumbandfilter vorzuschlagen, bei dem das Vordringen von Spänen auf die Rückseite des Filtertuchs in dessen Ein­ laufbereich verhindert werden kann.

Ausgehend von einem Vakuumbandfilter der eingangs beschriebenen Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Filtertuch in einem Einführbe­ reich, in dem es auf den Siebboden zu bewegbar ist, unter einem Winkel α zur Ver­ tikalen geführt ist.

Die geneigte Führung des Filtertuchs hat zur Folge, daß eine Komponente der auf das Filtertuch wirkenden Schwerkraft senkrecht zu der Oberfläche der Führungsein­ richtung wirkt, an der das Filtertuch anliegt. Dies führt wiederum zu einer guten An­ lage insbesondere auch der Randbereiche des Filtertuchs, so daß Späne nicht mehr in Zwischenräume eindringen können, wie sie bei Filtern nach dem Stand der Tech­ nik bestehen. Es hat sich herausgestellt, daß allein die Schwerkraftkomponente für eine hinreichend gute Abdichtung sorgt, so daß der rückwärtige Filtertuchbereich für in dem zu filtrierenden Medium schwimmende Partikel nicht mehr erreichbar ist. Das erfindungsgemäße Vakuumbandfilter zeichnet sich aus diesem Grund dadurch aus, daß das Eindringen von Spänen in die Unterkammer und somit in das mit Reinf(üs­ sigkeit gefüllte System nicht zu befürchten ist.

Bei Versuchen hat sich herausgestellt, daß bereits Neigungswinkel des Filtertuchein­ laufs zwischen 10° und 30° ausreichend sind, um ein Eindringen von Spänen zu verhindern. Dies hat den Vorteil, daß die Baulänge des erfindungsgemäßen Vaku­ umbandfilters trotz des geneigten Einführbereichs gegenüber herkömmlichen Filtern nur unwesentlich größer ist. Sofern hinreichend Raum zur Vertilgung steht, ist selbstverständlich auch die Ausbildung größerer Neigungswinkel, beispielsweise 45° und mehr, möglich, wodurch der Effekt der Zurückhaltung von Spänen keineswegs beeinträchtigt wird.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vakuumbandfilters sieht vor, daß die Führungseinrichtung als durchgängige Blechwand ausgebildet ist. Hierdurch wird für das Filtertuch eine vollflächige Abstützung gewährleistet, so daß lokale Verformun­ gen, wie sie beispielsweise durch Strömungskräfte, die auf ein nicht vollflächig ab­ gestütztes Filtertuch wirken, auftreten könnten, auf diese Weise ausgeschlossen sind. Es ist vielmehr eine durchweg sehr enge Anlage des Filtertuchs an der Blechwand festzustellen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist alternativ auch durch ein Vakuum­ bandfilter der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei dem das Filtertuch in einem Einführbereich, in dem es auf den Siebboden zu bewegbar ist, mittels mindestens einer Anpreßeinrichtung an die Führungseinrichtung anpreßbar ist.

In einem solchen Fall kann unabhängig von der Ausrichtung des Einführbereichs, d. h. sowohl bei vertikaler als auch bei geneigter Einführung, der Kontakt zwischen dem Filtertuch und den Berührungsflächen der Führungseinrichtung beliebig ver­ stärkt werden. Auch auf diese Weise kann ein Eindringen von Spänen in einen Be­ reich hinter dem Filtertuch wirkungsvoll verhindert werden.

Vorteilhafterweise wirkt die Anpreßeinrichtung auf je eine Förderkette, die an den Rändern des Filtertuchs parallel zu deren Längsrichtung verläuft und zum Abtrans­ port von größeren Spänen mit Hilfe von winkelförmigen Kratzerelementen dient.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschla­ gen, daß die Anpreßeinrichtung aus zwei Anpreßschienen besteht, die an gegen­ überliegenden Längsseiten des Filtertuchs angeordnet sind. Die Anpreßeinrichtung kann bei einer derartigen Ausgestaltung besonders klein gehalten werden, da im mittleren Bereich des Filtertuchs ohnehin nicht die Gefahr des Eindringens von Spä­ nen besteht.

Wenn die Anpreßschienen mit Hilfe von Federn angepreßt werden, ist keinerlei Steuerung des Anpreßdrucks erforderlich. Beim Weitertransport des Filtertuchs be­ wegt sich dieses reibungsbehaftet zwischen den Kontaktflächen der Anpreßschie­ nen und der gegenüberliegenden Führungseinrichtung, ohne daß dabei mit einem Eindringen von Spänen zu rechnen ist.

Die Erfindung weiter ausgestaltend, ist vorgesehen, daß zwischen einer in der Oberkammer befestigten Halteeinrichtung und den Anpreßschienen eine Mehrzahl von in deren Längsrichtung verlaufenden Schraubenfedern angeordnet ist. Der An­ preßdruck kann auch bei längeren Anpreßschienen auf diese Weise über deren ge­ samte Länge weitgehend konstant gehalten werden.

Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, die Vorspannung der Federn einstellen zu können, um in Abhängigkeit von dem jeweiligen Material des Filter­ tuchs bzw. der damit in Kontakt kommenden Flächen der Anpreßschienen der För­ derkette und der Führungseinrichtung eine optimale Anpreßkraft zu erzielen. Dabei wird die Anpreßkraft nach oben durch die Notwendigkeit einer möglichst verschleiß­ freien Vorschubbewegung des Filtertuchs begrenzt. Eine untere Grenze der An­ preßkraft wird durch die Forderung festgelegt, ein Eindringen von Spänen in einen Bereich hinter dem Filtertuch mit hinreichender Sicherheit zu verhindern.

Eine alternative Ausführungsform des Vakuumbandfilters gemäß der Erfindung be­ steht darin, daß die Anpreßschienen mit Hilfe hydraulisch, pneumatisch oder elek­ trisch betätigter Stellmittel angepreßt werden.

Bei einer solchen Ausgestaltung ist sowohl der Anpreßdruck beliebig einstellbar als auch während des Betriebs des Filters gänzlich aufhebbar, wenn beispielsweise ei­ ne Vorschubbewegung des Filtertuchs erfolgen soll, die bei abgehobenen Anpreß­ schienen ohne insofern zusätzliche Reibung erfolgen kann. Die Abhebbewegung der Anpreßschienen kann dabei auf einen extrem geringen Stellweg begrenzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Vakuumbandfilters;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Einführbereichs des Filtertuchs des Vakuumbandfilters gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Vakuumbandfilter im Bereich des Filter tucheinlaufs und

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Anpreßschiene im Einführbereich gemäß Fig. 2.

Ein in Fig. 1 gezeigtes Vakuumbandfilter 1 dient zur Filtration von mit Spänen und anderen Verunreinigungen verschmutzten Kühlflüssigkeiten, wie sie zur Werkzeug- und Werkstückkühlung und -schmierung bei spanenden Bearbeitungsmaschinen in großen Mengen benötigt werden. Das Vakuumbandfilter 1 weist eine wannenförmige Oberkammer 2 auf, in die die zu filtrierende Kühlflüssigkeit über nicht dargestellte Rohranschlüsse eingeführt wird. Unterhalb der Oberkammer 2 befindet sich eine geschlossen ausgebildete Unterkammer 3, an die mit Hilfe von nicht gezeigten Pumpen ein Unterdruck anlegbar ist.

Die Oberkammer 2 und die Unterkammer 3 sind durch einen Siebboden 4 und ein sich darauf stützendes Filtertuch 5 voneinander getrennt. Als Filtertuch kann entwe­ der ein reinigbares, mehrfach verwendbares Filtergewebe, das aus Kunststoff oder Metall bestehen kann und im Kreislauf geführt wird, oder ein Einweg-Filtervlies aus Papiermaterial oder beide vorgenannten Filtermedien hintereinander eingesetzt werden. Bei einer Hintereinanderschaltung dringt die Kühlflüssigkeit zunächst durch das (gröbere) Filtergewebe und dann durch das (feinere) Filtervlies, um danach durch den Siebboden 4 in die Unterkammer 3 einzutreten. Aufgrund des in der Un­ terkammer 3 herrschenden Unterdrucks wird die Kühlflüssigkeit durch die Poren des Filtertuchs 5 gesaugt, wobei darin enthaltene Späne und andere Verunreinigungen auf der der Oberkammer 2 zugewandten Seite des Filtertuchs 5 abgeschieden wer­ den. Die gereinigte Kühlflüssigkeit wird aus der Unterkammer 3 in den Vorlauf des Kühlmittelsystems sowie in einen oberhalb der Oberkammer 2 angeordneten Tank 6 gefördert.

Das Filtertuch 5 ist im vorliegenden Fall als Einwegfiltervlies ausgebildet, das auf einer Rolle oberhalb der Oberkammer 2 aufgespult ist und von dort aus entlang ei­ nes Einführbereichs 7 in Richtung auf den Siebboden 4 zugeführt wird. Die Umlen­ kung des Filtertuchs 5 im Bereich eines Übergangs von dem Einführbereich 7 zum Siebboden 4 erfolgt mit Hilfe einer Umlenkkufe 8.

An der gegenüberliegenden Stirnseite des Vakuumbandfilters 1 befindet sich eine weitere Umlenkkufe 9, mit der das Filtertuch entlang einer Rampe 10 schräg nach oben aus der Oberkammer 2 herausgeführt und dort über einen Austragskopf 12 entsorgt wird.

Aus den Fig. 2 und 3 ist erkennbar, daß der Transport der groben Späne mit Hilfe je einer parallel zu den Längsrändern des Filtertuchs verlaufenden Förderkette 11 und zwischen diesen angeordneten winkelförmigen Förderelementen W erfolgt, die im Einführbereich 7, im Bereich des Siebbodens 4 sowie im Bereich der Rampe 10 parallel zu und oberhalb des Filtertuchs 5 verlaufen. An dem am Ende der Rampe 10 angeordneten Austragskopf 12 findet eine Umlenkung der Förderketten zurück in die Oberkammer 2 statt, die mit Hilfe diverser Führungseinrichtungen wieder zu ei­ ner oberhalb des Einführbereichs 7 angeordneten Umlenkkufe 13 geleitet werden. In der Oberkammer 2 bildet sich im stationären Betrieb des Filters das mit S bezeich­ nete Flüssigkeitsniveau aus.

Aus den Fig. 2 und 4 ergibt sich des weiteren, daß hinter dem Filtertuch 5 im Ein­ führbereich 7 eine Führungseinrichtung 14 angeordnet ist, die in Form eines sich zwischen beiden vertikalen Seitenwänden 15 des Vakuumbandfilters 1 erstreckende geschlossene Blechwand ausgeführt ist. Dabei ist die Blechwand und das darauf entlanggeführte Filtertuch 5 unter einem Winkel α zur Vertikalen geneigt. Auf diese Weise wirkt eine Schwerkraftkomponente senkrecht zu der führenden Blechwand, so daß das Filtertuch 5 dicht anliegt und ein Eindringen von Spänen zwischen dem Filtertuch 5 und der Blechwand verhindert wird. Des weiteren befinden sich in der Nähe der beiden gegenüberliegenden Seitenwände 15 des Vakuumbandfilters 1 an den Längsrändern des Filtertuchs 5 zwei Anpreßschienen 16, die sich auf der För­ derkette 11 abstützen und somit das Filtertuch 5 gegen die Blechwand pressen und ebenfalls ein Eindringen von Spänen verhindern. Die Vorspannung der Anpreß­ schienen 16 erfolgt mit Hilfe einer Mehrzahl von Federn 17, die sich einerseits an den Anpreßschienen 16 und andererseits an einer fest mit der Oberkammer 2 ver­ bundenen winkelförmigen Halteeinrichtung 18 abstützen. Die Vorspannung der Fe­ dern 17, die über Gewindebolzen 19 zwischen der Anpreßschiene 16 und der Hal­ teeinrichtung 18 geschoben sind, ist einstellbar, um den Anpreßdruck in Abhängig­ keit von dem Material des Filtertuchs 5 bzw. der Förderkette 11 und der Blechwand individuell variieren zu können. Die Einstellung der Vorspannung erfolgt durch Ver­ schiebung der Halteeinrichtung 18, die mit Hilfe von Gewindestangen 20 an Halte­ armen 21 befestigt ist. Die Haltearme 21 sind mit angepaßten Gewindebohrungen versehen und ihrerseits an Haltelaschen 22 verschweißt, die wiederum mit der verti­ kalen Seitenwand 15 der Oberkammer 2 verbunden sind. Die Halteeinrichtung 18 ist mit Hilfe von Langlöchern 23 auf Gewindebolzen 24 geführt, die ebenfalls an der Seitenwand 15 befestigt sind.

Wenn der Unterdruck in der Unterkammer 3 einen gewissen Betrag überschreitet, ist dies ein Zeichen dafür, daß die Poren des Filtertuchs 5 zu einem großen Teil mit kleinsten Partikeln zugesetzt sind. Bei einem dann erforderlichen Vorschub des Fil­ tertuchs wird der Unterdruck in der Unterkammer 3 aufgehoben, und die Pumpen entnehmen die für den Vorlauf benötigte Kühlflüssigkeitsmenge dem mit gefiltertem Kühlmittel gefüllten Tank 6.

Claims (10)

1. Vakuumbandfilter (1), insbesondere zur, Filtration von mit Spänen verunreinig­ ten Kühlflüssigkeiten von spanenden Bearbeitungsmaschinen, mit einer Ober­ kammer (2), der die zu filtrierende Flüssigkeit zuführbar ist, einer Unterkammer (3), an die ein Unterdruck anlegbar ist, sowie einem mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen versehenen und die Unterkammer (3) von der Oberkam­ mer (2) abgrenzenden Siebboden (4), auf dessen der Oberkammer (2) zuge­ wandter Oberseite ein bandförmiges Filtertuch (5) abstützbar und entlangführ­ bar ist, durch dessen Poren die zu filtrierende Flüssigkeit unter Abscheidung der Verunreinigungen von der Oberkammer (2) in die Unterkammer (3) saugbar ist, wobei das Filtertuch (5) in der Oberkammer (2) durch einen Vorrat der zu reinigenden Flüssigkeit entlang einer Führungseinrichtung (14) auf den Sieb­ boden (4) zu und im beladenen Zustand wieder von dem Siebboden (4) weg führbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtertuch (5) in einem Einführbe­ reich (7), in dem es auf den Siebboden (4) zu bewegbar ist, unter einem Winkel α zur Vertikalen geführt ist.

2. Vakuumbandfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α zwischen 10° und 30° beträgt.

3. Vakuumbandfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (14) als durchgängige Blechwand ausgebildet ist.

4. Vakuumbandfilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Filtertuch (5) in einem Einführbereich (7), in dem es auf dem Siebboden (4) bewegbar ist, mittels wenigstens einer Anpreßeinrichtung an die Führungseinrichtung (14) anpreßbar ist.

5. Vakuumbandfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ preßeinrichtung auf je eine Förderkette (11) wirkt, die an den Längsrändern des Filtertuchs (5) parallel zu deren Längsrichtung verläuft.

6. Vakuumbandfilter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßeinrichtung aus zwei Anpreßschienen (16) besteht, die an gegenüber­ liegenden Längsrändern des Filtertuchs (5) angeordnet sind.

7. Vakuumbandfilter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßschienen (16) mit Hilfe von Federn (17) anpreßbar sind.

8. Vakuumbandfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer in der Oberkammer (2) befestigten Halteeinrichtung (18) und den An­ preßschienen (16) eine Mehrzahl von über deren Länge verteilten Schrauben­ federn (17) angeordnet ist.

9. Vakuumbandfilter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Federn (17) einstellbar ist.

10. Vakuumbandfilter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßschienen (16) mit Hilfe hydraulisch, pneumatisch oder elek­ trisch betätigbarer Stellmittel anpreßbar sind.