-
Die Erfindung betrifft einen Abscheider nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Es sind Werkzeugmaschinen bekannt, die in einer gehäuseartigen Umkleidung angeordnet sind. Sie verhindert, dass bei der Werkstückbearbeitung anfallende Späne und/oder Kühlschmierstoffnebel nach außen gelangen. An die Umkleidung ist eine Absaugeinrichtung angeschlossen, mit der zumindest während der Werkstückbearbeitung die Kühlschmierstoffnebel aus dem Innenraum der Umkleidung abgesaugt werden. Der von einem Gebläse erzeugte Luftstrom nimmt die Kühlschmierstoffnebel mit. Damit diese nicht in das Absaugsystem gelangen, werden als Abscheider Filterelemente eingesetzt, die beispielsweise Drahtnetzgewebe, Demistoren, Papierfilter und dergleichen sind. Insbesondere wenn die abzusaugenden Verunreinigungen in Form von Emulsionen und Nebel vorliegen, werden diese Filtereinheiten sehr rasch verstopft, so dass ein Austausch der Filtereinsätze nach verhältnismäßig kurzer Einsatzdauer erforderlich ist. Die hängengebliebenen Verunreinigungen können nicht zurückgewonnen werden. Darum stellen die verbrauchten Filtereinsätze Sondermüll dar, dessen Entsorgung mit erheblichen Kosten verbunden ist. Während des Austausches der Filtereinsätze steht die Werkzeugmaschine in der Umkleidung still.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Abscheider so auszubilden, dass mit ihm eine lange Einsatzdauer bei kostengünstigem Betrieb gewährleistet ist.
-
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Abscheider erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
-
Der erfindungsgemäße Abscheider ist mit der wendelförmigen Luftführung versehen, die im Bereich zwischen dem Einlass und dem Auslass vorgesehen ist. In der wendelförmigen Luftführung wird die die Verunreinigungen in Form von Emulsionen und/oder Nebel enthaltende Luft mit hoher Geschwindigkeit zirkular geführt. Dabei werden die Verunreinigungen im Abscheider ausgeschieden, so dass nur noch die Luft durch den Auslass gelangt. Die abgeschiedenen Emulsionen und/oder Nebel können über die Auslassleitung abgezogen werden, die mit der Luftführung strömungsverbunden ist. Über die Auslassleitung ist es möglich, die abgeschiedenen Verunreinigungen zu regenerieren, so dass sie anschließend erneut der Werkzeugmaschine in der Umkleidung zugeführt werden können. Dadurch fällt kein Sondermüll an, der kostenaufwändig entsorgt werden müsste. Der erfindungsgemäße Abscheider ermöglicht eine lange Einsatzdauer, so dass die Maschinenstillstandzeiten für eine Reinigung gering sind.
-
Die wendelförmige Luftführung wird vorteilhaft von einem konischen Innenteil und einer konischen Außenwand begrenzt.
-
Dabei ist der Innenteil mit einer Wendel versehen, die sich längs der Außenseite des Innenteiles erstreckt. Mit der Wendel lässt sich sehr einfach die wendelförmige Luftführung gestalten. Es ist grundsätzlich auch möglich, die Wendel an der konischen Außenwand vorzusehen, wodurch sich ebenfalls in einfacher Weise eine wendelförmige Luftführung erzeugen lässt.
-
Um eine zuverlässige Luftführung und Abscheidung der Verunreinigungen zu gewährleisten, erstreckt sich die Wendel mit ihrem äußeren Rand bis an die Außenwand der Luftführung.
-
Besonders vorteilhaft ist es, die Wendel aus einzelnen Wendelabschnitten herzustellen, die aneinandergesetzt werden können. Dadurch kann die Wendellänge sowie auch die Lage der Wendellänge innerhalb des Abscheiders baukastenmäßig variiert und an die abzusaugende Luftmenge angepasst werden.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der Wendelabschnitt über einen Winkelbereich von etwa 360°.
-
Um eine gleichmäßige Strömung des Luftstromes zu erreichen, hat die Wendel über ihre Länge konstante Breite.
-
Die wendelförmige Luftführung weist über ihre Länge bevorzugt konstante Steigung auf, so dass sich über die Länge dieser wendelförmigen Luftführung gleichförmige Strömungsverhältnisse ergeben.
-
Die Wendel kann sich nahezu über die gesamte Länge des Innenteiles erstrecken, also etwa vom Einlass bis zum Auslass reichen.
-
Je nach Einsatzfall ist es aber auch möglich, dass sich die Wendel nur über einen Teil der Länge des Innenteiles erstreckt. Hierbei ist es auch möglich, die Wendel längs des Innenteiles unterschiedlich zu positionieren, je nachdem, welche Luftmengen in der Zeiteinheit abgesaugt werden müssen.
-
Für den Fall, dass der durch den Auslass gelangende Luftstrom noch Verunreinigungen enthalten sollte, ist es vorteilhaft, wenn an den Auslass eine Filtereinheit angeschlossen werden kann. Sie kann ein Papierfilter, ein Drahtnetzgewebe und dergleichen sein, welche die restlichen Verunreinigungen abfängt, damit diese nicht in die nachfolgende Absaugeinrichtung gelangen. Da in diesem Bereich nur noch sehr geringe Mengen an restlichen Verunreinigungen anfallen, kann die Filtereinheit ebenfalls über sehr lange Zeit hinweg eingesetzt werden, bevor sie gereinigt bzw. die in der Filtereinheit befindlichen Filterelemente ausgetauscht werden müssen.
-
Der Abscheidevorgang kann verbessert werden, wenn der Innenteil des Abscheiders mit der Wendel um seine Längsachse drehbar angetrieben wird.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
-
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
-
1 in schematischer und perspektivischer Darstellung eine gehäuseartige Umkleidung einer Werkzeugmaschine mit einem erfindungsgemäßen Abscheider,
-
2 in schematischer Darstellung und im Axialschnitt den erfindungsgemäßen Abscheider,
-
3 in perspektivischer Darstellung einen Innenteil des erfindungsgemäßen Abscheiders,
-
4 den Innenteil gemäß 3 in Seitenansicht,
-
5 eine Draufsicht auf den Innenteil des Abscheiders.
-
Es ist bekannt, Werkzeugmaschinen, beispielsweise Bearbeitungszentren, innerhalb einer gehäuseartigen Umkleidung anzuordnen, welche die Werkzeugmaschine nach außen vollständig abschließt. 1 zeigt schematisch eine solche Maschinenumkleidung 1, in der sich die (nicht dargestellte) Werkzeugmaschine befindet. Die Umkleidung 1 hat wenigstens eine (nicht dargestellte) Tür, über welche der Innenraum der Umkleidung und die darin befindliche Werkzeugmaschine zugänglich ist. Die Umkleidung 1 hat Seitenwände 2 bis 5, die durch eine Decke 6 miteinander verbunden sind. In einer dieser Seitenwände befindet sich die Tür. In wenigstens einer der Seitenwände 2 bis 5 kann außerdem wenigstens ein (nicht dargestelltes) Fenster vorgesehen sein, damit der Innenraum der Umkleidung und die darin befindliche Werkzeugmaschine beobachtet werden können, insbesondere wenn Werkstücke auf der Werkzeugmaschine bearbeitet werden. Die Form der Umkleidung 1 kann beliebig gestaltet werden und ist nicht auf das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
-
Wird auf der Werkzeugmaschine ein Werkstück bearbeitet, dann ist die Umkleidung 1 geschlossen. Bei der Werkstückbearbeitung werden häufig Kühlschmierstoffe eingesetzt. Bei der Bearbeitung des Werkstückes fallen Späne an. Außerdem werden Kühlschmierstoffnebel gebildet. Bei einer Trockenbearbeitung des Werkstückes entstehen außerdem Stäube. Diese Bestandteile müssen aus der Umkleidung 1 abgesaugt werden. Die Kühlschmierstoffe bilden eine Emulsion oder ein Nebelgemisch, das ständig aus dem Inneren der Umkleidung 1 abgesaugt wird.
-
Um die bei der Bearbeitung entstehenden Emulsionen, Kühlschmierstoffnebel, Späne oder Stäube zu entfernen, wird an die Umkleidung 1 wenigstens eine Absaugeinrichtung über einen Anschluss 7 angeschlossen. In 1 ist ein derartiger Anschluss 7 schematisch dargestellt. Er ist im Ausführungsbeispiel an der Seitenwand 5 vorgesehen, könnte aber auch an der Decke 6 oder einer der anderen Seitenwände der Umkleidung angeordnet sein. Über die Absaugeinrichtung werden insbesondere während der Werkstückbearbeitung auf der Maschine die beschriebenen Verunreinigungen abgesaugt.
-
Der Anschluss 7 ist mit einem Abscheider 8 versehen, der dafür sorgt, dass nur die Luft in das Absaugsystem gelangt, die darin enthaltenen Teilchen jedoch abgefangen werden. Der Abscheider 8 befindet sich in einem Gehäuse 9, das vorteilhaft das Gehäuse des Anschlusses 7 ist. An das Gehäuse 9 schließt ein Anschlussstutzen 10 an, über den der Anschluss an die Seitenwand 5 der Umkleidung 1 erfolgt. Der Abscheider 8 weist einen kegelförmigen Innenteil 11 auf, der sich in Strömungsrichtung der abgesaugten Luft verjüngt. Auf dem konischen Innenteil 11 befindet sich eine Wendel 12, die sich über die Höhe des Innenteiles 11 erstreckt.
-
Der Innenteil 11 begrenzt radial innen einen ringförmigen Strömungsraum 13, der radial außen von einer konischen Ringwand 14 begrenzt wird. Der Strömungsraum 13 ist mit dem Anschlussstutzen 10 strömungstechnisch verbunden, so dass die über den Anschlussstutzen 10 angesaugte Luft in den Strömungsraum 13 gelangt.
-
Der Strömungsraum 13 ist am stromabwärts gelegenen Ende mit einem Auslass 15 strömungsverbunden, durch den die Luft in das nachfolgende (nicht dargestellte) Absaugsystem gelangt.
-
In 2 ist dargestellt, dass im Auslassbereich optional eine Filtereinheit 16 vorgesehen sein kann, mit der eventuell noch im Luftstrom befindliche Verunreinigungen herausgefiltert werden können. Die Filtereinheit 16 hat hierzu wenigstens ein Filterelement 17, das in einem Gehäuse 18 untergebracht ist. Die Art des Filterelementes 17 richtet sich danach, welche Teilchen im Luftstrom abgefangen werden sollen. Für das Filterelement 17 selbst kommen daher alle geeigneten Filterelemente in Betracht. Die Filtereinheit 16 ist nicht zwingend erforderlich, sondern kann bei kritischen Anwendungen zusätzlich zum Abscheider 8 eingesetzt werden.
-
Der Strömungsraum 13 ist ein kegelförmiger Ringraum, der über seine Höhe konstante radiale Breite 19 hat. Es ist aber auch möglich, den Strömungsraum 13 so auszubilden, dass diese radiale Breite 19 in Strömungsrichtung abnimmt.
-
Der Innenteil 11 des Abscheiders 8 kann einstückig ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es allerdings, ihn aus einzelnen Abschnitten 20 bis 22 zusammenzusetzen.
-
Die Wendel 12 besteht vorteilhaft aus einzelnen Wendelabschnitten 23, die stoßend Stoß 24) aneinandergesetzt werden. Vorteilhaft erstrecken sich die Wendelabschnitte 23 über 360°. Es ist aber auch möglich, dass die einzelnen Wendelabschnitte 23 sich über einen kleineren oder größeren Winkelbereich erstrecken. Der Aufbau der Wendel 12 aus einzelnen Wendelabschnitten 23 hat den Vorteil, dass die Wendel je nach Einsatzfall nicht über die gesamte axiale Länge des konischen Innenteiles 11 vorgesehen sein muss. So kann je nach erforderlicher Luftmenge die Wendel 12 nur über einen Teil der axialen Länge des Innenteiles 11 vorgesehen sein.
-
Die Wendel 12 bzw. ihre Wendelabschnitte 23 haben über ihre Länge konstante Breite 25 (3). Dadurch nimmt der Außendurchmesser der Wendel 12 vom Einlassende aus in Richtung auf das Auslassende entsprechend dem Kegelwinkel des Innenteiles 11 ab. Die Wendel 12 selbst hat über die Länge des Innenteiles 11 konstante Steigung. Die Wendel 12 liegt mit ihrem Außenrand 29 an der Ringwand 14 an.
-
Da die Wendel 12 aus den einzelnen Wendelabschnitten 23 zusammengesetzt werden kann, steht dem Anwender ein Baukastensystem zur Verfügung, mit dem er sehr einfach den Abscheider 8 auf die zur Abscheidung erforderliche Luftmenge auf den Einsatzfall abstimmen kann. Soll beispielsweise eine Luftmenge von 3.000 m3/h abgesaugt werden, dann wird beispielhaft die Wendel 12 nur im Abschnitt 20 des Innenteiles 11 verwendet. In diesem Bereich ist der Außendurchmesser der Wendel 12 verhältnismäßig groß, so dass die erforderliche große Luftmenge durch den Abscheider 8 geleitet werden kann. Wird umgekehrt beispielhaft nur eine Luftmenge von 1.000 m3/h benötigt, dann reicht es aus, wenn die Wendel 12 beispielsweise erst in der oberen Hälfte des Abschnittes 20 oder gar erst im Abschnitt 21 beginnt. Auf diese Weise ist es möglich, den Abscheider 8 auf die erforderliche Luftmenge, die abgesaugt werden muss, abzustimmen.
-
Da die Wendel 12 mit ihrem äußeren Rand 29 bis zur radial äußeren Wandung 14 des Strömungsraumes 13 reicht, wird die die abzuscheidenden Medien enthaltende Luft wendelförmig längs des Innenteiles 11 in Richtung auf den Auslass 15 gefördert. Die Luft mit den enthaltenen abzuscheidenden Medien gelangt in eine Zirkularbewegung, wobei die Strömungsgeschwindigkeit so hoch ist, dass die in der Luft enthaltenen Medien radial nach außen gelangen und dort hängenbleiben. Dadurch gelangt nur noch die Luft durch den Auslass 15 in das Absaugsystem. Die abzuscheidenden Medien sammeln sich an der radial äußeren Wand 14 des Strömungsraumes 13 und gelangen durch wenigstens eine (nicht dargestellte) Öffnung in einen Sammelraum 26 im Gehäuse 9. Vorteilhaft ist die äußere Wand 14 ein Lochblech. An den Sammelraum 26 ist wenigstens eine Rückführleitung 27 angeschlossen, in der sich ein Siphon 28 befindet. Über die Rückführleitung 27 werden die abgetrennten Verunreinigungen in Form der Emulsion oder des Nebels einem Regeneriersystem zugeführt, mit dem diese abgeschiedenen Medien aufbereitet und erneut der Werkzeugmaschine in der Umkleidung 1 zugeführt werden können.
-
Sollte sich zeigen, dass nicht alle diese Verunreinigungen mit Hilfe des Abscheiders 8 aus dem Luftstrom abgeschieden werden können, wird die Filtereinheit 16 eingesetzt, welche die restlichen, im Luftstrom noch befindlichen Verunreinigungen zurückhält. Dadurch ist sichergestellt, dass dem Absaugsystem nur Luft, nicht jedoch Verunreinigungen zugeführt werden.
-
Je nach Art und/oder Größe (Partikelgröße) des abzuscheidenden Mediums kann die Steigung der Wendel 12 unterschiedlich gestaltet werden. In Verbindung mit der aus einzelnen Wendelabschnitt 23 gebildeten Wendel 12 kann somit der Abscheider 8 optimal an das abzuscheidende Medium angepasst werden.
-
Da die abzuscheidenden Medien über die Rückführleitung 27 ständig abgeführt werden, kann der Abscheider 8 über lange Zeiten hinweg eingesetzt werden, ohne dass eine Reinigung erforderlich ist.
-
Der beschriebene Abscheider 8 kann als Stand-alone-Lösung verwendet werden, so dass er in bereits bestehende zentrale Absaugsysteme integriert werden kann.
-
Der Innenteil 11 ist in geeigneter Weise im Gehäuse 9 gehalten. Der Innenteil 11 des Abscheiders 8 mit der Wendel 12 kann auch um seine Längsachse drehbar angetrieben sein. In diesem Fall sitzt er auf einer Welle, die durch einen geeigneten Antrieb angetrieben wird. Die durch den Strömungsraum 13 strömende Luft kann dadurch stark beschleunigt werden, wodurch der Abscheidevorgang verbessert werden kann.
