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Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückpumpstation zur Einbindung in einen Kühlschmierstoff-Kreislauf bei einem industriellen Zerspanungsprozess mit einem Auffangbehälter für Kühlschmierstoff enthaltende Schmutzflüssigkeit, der eine umlaufende Umfangswand, einen Behälterboden und eine Abdeckung aufweist und mit einem Einlauf zum Einleiten und einer Rückpumpeinheit mit Pumpe zum Abpumpen der im Kreislauf geführten Schmutzflüssigkeit versehen ist.
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Eine Rückpumpstation dieser Art ist in der
DE 101 60 770 A1 gezeigt. Diese bekannte Rückpumpstation weist zur Förderung eines hochverschäumten und verschmutzten flüssigen Mediums mit Kühlschmierstoff eine Pumpe sowie einen das flüssige Medium aufnehmenden Vorratsbehälter auf. Das verschäumte und verschmutzte flüssige Medium mit Kühlschmierstoff gelangt von einer Werkzeugmaschine, insbesondere Schleifmaschine, in den Kreislauf mit der Rückpumpstation und ist durch die spanabhebende Bearbeitung mit Abspanpartikeln in Form des Schleifstaubs angereichert. Bei dieser bekannten Rückpumpstation ist zu der problematischen Rückförderung der hochverschäumten Schmutzflüssigkeit, die dabei von der extrem niedrigen Zulaufhöhe herrührt, zur Entgasung einer Vakuumpumpe vorgesehen. Nähere Angaben zum Aufbau des Vorratsbehälters sind nicht gemacht.
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Weitere derartige Rückpumpstationen zeigen die
DE 30 31 372 A1 - hierbei geht es um den Aufbau und die Steuerung bei geringem Raumbedarf unter Fortfall eines Reservoirs - und die
DE 43 32 530 A1 - dabei geht es um die Ausrüstung mit einer Zerkleinerungsvorrichtung für Produktionsrückstände der spanabhebenden Fertigung.
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Wie auch aus den genannten Druckschriften hervorgeht, ist bei industriellen Zerspanungsprozessen die Verwendung von Kühlschmierstoffen (KSS) unvermeidlich. Die Hälfte aller verwendeten Kühlschmierstoffe sind wassermischbare KSS. Die flüssigen Kühlschmierstoffe werden in den Zerspanprozess eingespritzt, reichern sich mit Abspanpartikeln an, laufen aus der Maschine auf einen Filter, um dann im Kreislauf gereinigt wieder in den Maschinenprozess zurückbefördert zu werden. Steht der Filter nicht direkt an der Maschine, wird die Flüssigkeit von einer Rückpumpstation (RPS) aufgefangen und zu einer zentralen Aufbereitung gepumpt, um gefiltert der Maschine wieder zugeführt zu werden.
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Wassermischbare Kühlschmierstoffe sind biologisch aktiv, deren Standzeit ist begrenzt. Danach müssen sie kostenpflichtig entsorgt werden, in Deutschland weit über eine Million Tonnen pro Jahr. Die Lebensdauer ist stark abhängig von Partikelablagerungen und Fremdölen insbesondere in den Kühlschmierstoff-Behältnissen.
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In Rückpumpstationen mit eckigen Grundflächen aufweisenden Auffangbehältern bilden sich am Boden große unbeströmte Bereiche mit Schmutzablagerungen. Auch bei runden Auffangbehältern treten nicht unerhebliche Ablagerungen im Bodenbereich auf. Es gibt auch Ausführungen mit zur Mitte hin vertieftem Boden, um zu erreichen, dass sich ein mittiger Pumpensumpf bildet und zu verhindern, dass sich Partikel in den Außenbereichen ablagern. Insgesamt ist jedoch die möglichst unbelastete Rückgewinnung der Kühlschmierstoffe, die mit Zerspanungspartikeln und anderen verschmutzenden Substanzen angereichert sind, und die Reinigung derartiger Auffangbehälter aufwendig und umständlich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rückpumpstation der eingangs genannten Art bereitzustellen, die schmutzige Ablagerungen im Auffangbehälter möglichst weitgehend reduziert und vereinfachte Reinigungsmöglichkeiten bietet.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Umfangswand einen stetig gekrümmten, insbesondere kreisförmigen, Querschnitt aufweist und dass der Einlauf in den Auffangbehälter mit einem außermittig angeordneten und einem zumindest mit einer Komponente tangential zur Umfangswand gerichteten bodenseitigen Ausströmabschnitt versehen ist.
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Mit diesen Maßnahmen wird die Ablagerung von Schmutzpartikeln im Bodenbereich des Auffangbehälters während der Förderung im Kreislauf von der Maschine über eine Filtervorrichtung und zurück zur Maschine gering gehalten bzw. weitgehend vermieden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei darin, dass der Behälterboden unsymmetrisch zur Mittellängsachse mit einer zur Umfangswand hin ansteigenden Bodenschräge versehen ist.
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Diese Ausbildung im Zusammenhang mit den Merkmalen des Anspruchs 1 führt zu einer verbesserten Durchströmung des gesamten Bodenbereichs, so dass Ablagerungen zusätzlich verhindert werden.
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Hierbei besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung für den Aufbau und die Funktion darin, dass der Behälterboden einen geodätisch am tiefsten liegenden horizontalen Flachteil umfasst, der von einem Teil der Innenumfangslinie der Behälterwandung und einer diesen Teil begrenzenden Sekante umgrenzt ist, und dass die ansteigende Bodenschräge sich an die Sekante anschließt und von dem verbleibenden Teil der Innenumfangslinie umgrenzt ist.
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Die Vermeidung von Ablagerungen wird auch dadurch unterstützt, dass der Ausströmabschnitt über der Bodenschräge mündet.
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Verschiedene weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten bestehen darin, dass der Einlauf durch die Abdeckung oder durch die Umfangswand in das Behälterinnere geführt ist.
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Durch die Maßnahmen, dass an dem Auffangbehälter eine Rückpumpeinheit mit einer Pumpe und einer Abpumpleitung angeordnet ist, deren eingangsseitiges Ende außermittig am oder in geringem Abstand von höchstens 5 cm oder 10 cm (beispielsweise 2 cm) vom Behälterboden, insbesondere dem Flachteil, liegt, wird ein effizientes Rückpumpen von Schmutzflüssigkeit begünstigt. Ist vorgesehen, dass die Pumpe außermittig auf der Abdeckung des Auffangbehälters montiert ist, ergibt sich eine vorteilhafte Anordnung der Rückpumpeinheit und auch Zugänglichkeit des Behälterinnenraums durch Anheben der Abdeckung, insbesondere eines nicht mit der Pumpe versehenen Teils derselben. Dabei ist es auch vorteilhaft, die Abpumpleitung außermittig und senkrecht durch die Abdeckung in das Behälterinnere zu führen und auch den Einlauf senkrecht und außermittig durch die Abdeckung zu führen.
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Eine für die Reinigung vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Abpumpleitung außerhalb des Auffangbehälters in dessen Nähe, in einem Abstand von höchstens 1 m oder 80 cm, mit einem einen Eingang, einen im Kreislauf liegenden Hauptausgang und einen Abzweig mit einem Reinigungsanschluss aufweisenden 3-Wege-Stück sowie mit darin angeordnetem Umstellventil versehen ist, mit dem der Strömungsweg von einem Durchgang vom Eingang zum Hauptausgang auf einen Durchgang vom Eingang zum Reinigungsanschluss und umgekehrt umschaltbar ist.
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Dabei kann z. B. vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Umstellventil mit einem von Hand betätigbaren Umstellhebel versehen ist. Denkbar ist auch eine automatische Betätigung des Umstellventils.
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Eine vorteilhafte Maßnahme für die Reinigung durch einen Benutzer besteht darin, dass der Reinigungsanschluss mit einem Schlauchanschluss versehen ist.
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Für die Kontrolle durch einen Benutzer ist des Weiteren vorteilhaft vorgesehen, dass die Abdeckung mit einer Inspektionsklappe versehen ist. Schlauchbiegungen insbesondere am Ausströmende führen zu inkonstanten Bewegungen des Schlauchs im Behälter und verstärken damit die gewünschte inkonstante Strömung und Aufwirbelung von Schmutzteilchen sowie Reinigungswirkung.
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Eine für den Betrieb und die Funktion weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass sie zum Erfassen einer Füllstandshöhe der Schmutzflüssigkeit einen Niveauwächter, insbesondere mit einem Messrohr, aufweist, der Füllstandssignale liefert, und dass die Pumpe mittels einer Steuerungseinrichtung, der die Füllstandssignale zugeführt sind, in Abhängigkeit von der Füllstandshöhe ein- und ausschaltbar ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Rückpumpstation mit einem Auffangbehälter in perspektivischer Ansicht,
- 2 die Rückpumpstation nach 1 bei entfernter Umfangswand des Auffangbehälters in perspektivischer Ansicht,
- 3A eine gegenüber 1 abgewandelte Ausführung der Rückpumpstation mit in der Umfangswand angeordnetem Einlauf in perspektivischer Ansicht und
- 3B die Rückpumpstation nach 3A in einer anderen perspektivischen Ansicht.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Rückpumpstation 1, die in einem Kühlschmierstoff-Kreislauf eines spanabhebenden Bearbeitungsprozesses mit einer Werkzeugmaschine einbindbar ist, um den Kühlschmierstoff in der anfallenden Schmutzflüssigkeit möglichst weitgehend von Schmutzsubstanzen zu befreien, wozu im Strömungsweg stromab der Rückpumpstation auch eine (nicht gezeigte) Filtervorrichtung angeordnet ist.
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Die Rückpumpstation 1 weist einen Auffangbehälter 2 mit gerundetem, insbesondere kreisförmigem Grundriss auf, der von einer umlaufenden Umfangswand 20, einem Behälterboden 21 und einer Abdeckung 22 gebildet ist und einen Behälterinnenraum zum Aufnehmen der anfallenden Schmutzflüssigkeit besitzt. Um die von der Bearbeitungsmaschine her zuströmende, mit Abspanpartikeln, wie Schleifstaub oder Frässpäne, Ölen und dergleichen Schmutzpartikeln bzw. Schmutzsubstanzen beladene Schmutzflüssigkeit mit dem Kühlschmierstoff in das Behälterinnere einzuleiten, ist durch die Abdeckung 22 ein Einlauf 3 mit einem Einlaufrohr 30 geführt, welches im Bereich des Behälterbodens 21 mit einem Ausströmabschnitt 31 versehen ist, wie aus 2 ersichtlich. Der Ausströmabschnitt 31 ist dabei als gekrümmtes Rohrstück ausgebildet, so dass die Schmutzflüssigkeit nicht senkrecht auf die Innenfläche des Behälterbodens 21 prallt, sondern in einem flachen Winkel oder parallel zum Behälterboden 21 umgelenkt wird. Dabei ist der Einlauf 3 mit dem Ausströmabschnitt 31 auch außermittig bezüglich der vertikalen Mittellängsachse des Auffangbehälters 2 positioniert, wobei die Einströmung der Schmutzflüssigkeit auch tangential oder zumindest mit einer tangentialen Komponente bezüglich der Umfangswand 20 erfolgt.
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Der Behälterboden 21 weist, wie die 1 und insbesondere 2 weiter zeigen, einen bezüglich der (geodätischen) Vertikalen horizontalen Flachteil 211 und einen eine Bodenschräge 210 bildenden Flächenteil auf, wobei der Flachteil 211 durch einen von der Umfangswand 20 gebildeten Bogenabschnitt und eine diesen überspannende Sekante und der Flächenabschnitt mit der Bodenschräge 210 von der Sekante und dem übrigen von der Umfangswand 20 umfassten Bogenabschnitt umgrenzt sind. Mit anderen Worten, bei einem kreisförmigen Grundriss des Auffangbehälters 2 wird der Behälterboden 21 durch eine Sekante in zwei Kreisabschnitte unterteilt, von denen der eine den Flachteil 211 und der andere die Bodenschräge 210 bildet. Der Ausströmabschnitt 31 mündet bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Draufsicht im Bereich der Bodenschräge 210 in geringem Abstand vom Behälterboden 21, der vorzugsweise nicht mehr als 5 cm oder 10 cm beträgt. Die Bodenschräge 210 weist gegenüber der Horizontalen einen spitzen Winkel zwischen z. B. 1° und 45°, beispielsweise zwischen 10° und 30°, auf und kann auch gekrümmt sein. Die tangientiale, außermittige Einströmung der Schmutzflüssigkeit über den Ausströmabschnitt 31 bewirkt, dass zumindest der Bodenbereich turbulent überströmt wird und sich möglichst keine Schmutzsubstanzen, insbesondere Schmutzpartikel, in Eck- beziehungsweise Kantenbereichen im unteren Behälterteil des Auffangbehälters 2 ansammeln. Dieser Effekt wird durch den Flachteil 211 und die an diesen anschließende Bodenschräge 210 verstärkt. Es ergeben sich ständig wechselnde Strömungsverhältnisse, die auch in Wandbereichen zu einer Reinigung führen.
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Die über den Ausströmabschnitt 31 einströmende Schmutzflüssigkeit wird mittels einer an und in dem Auffangbehälter 2 vorgesehenen Rückpumpeinheit 4 abgepumpt, um sie der (nicht gezeigten) Filtervorrichtung und anschließend als im Wesentlichen von Schmutz befreitem Kühlschmierstoff der Bearbeitungsmaschine wieder zuzuführen.
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Die Rückpumpeinheit 4 weist eine auf der Abdeckung 22 neben dem Einlaufrohr 30 angeordnete Pumpe 40 auf, an die eine in das Behälterinnere ragende Abpumpleitung 41 angeschlossen ist, welche ebenfalls durch die Abdeckung 22 geführt ist und vorzugsweise in geringem Abstand von z. B. höchstens 1 cm oder einigen cm über dem Flachteil 211 mit einer Einsaugöffnung endet. Die Abpumpleitung 41 ist in geringem Abstand von z. B. höchstens 50 cm oder 1 m oberhalb der Abdeckung 22 mit einem 3-Wege-Stück 42 versehen, welches einen dem vom Auffangbehälter 2 kommenden Leitungsabschnitt zugeordneten Eingang, einen im Kreislauf der Schmutzflüssigkeit liegenden Hauptausgang und einen zwischen dem Eingang und dem Hauptausgang liegenden Abzweig mit einem Reinigungsanschluss 43 aufweist. Das 3-Wege-Stück 42 ist mit einem 3-Wege-Ventil, beispielsweise einem 3-Wege-Kugelhahn, versehen, der z. B. mittels eines Umstellhebels 44 von Hand so umstellbar ist, dass die aus dem Auffangbehälter 2 abgepumpte Schmutzflüssigkeit oder eine in den Auffangbehälter 2 zum Reinigen eingefüllte Reinigungsflüssigkeit nicht vom Eingang zum Hauptausgang durch den Kreislauf strömt, sondern vom Eingang in den Abzweig und von dort über den Reinigungsanschluss 43 geleitet wird. Anstelle von Hand über den Umstellhebel 44 kann die Umstellung bei anderer Ausgestaltung auch automatisch über eine Steuerungseinrichtung erfolgen. An dem Reinigungsanschluss 43 kann ein in den Behälterinnenraum führendes Reinigungsrohr angeschlossen sein und/oder über einen Schlauchanschluss 430, gegebenenfalls über ein zusätzliches Absperrelement, ein Reinigungsschlauch 431 angeschlossen werden, der z. B. über ein Durchführloch 222 in den Behälterinnenraum zum Reinigen eingeführt werden kann. Somit kann durch den Pumpbetrieb die Schmutzflüssigkeit oder eine eingefüllte Reinigungsflüssigkeit in einem kurzen Reinigungskreislauf aus dem Behälterinnern über den Abzweig mit dem Reinigungsanschluss zur Reinigung umlaufend geführt werden, um das Behälterinnere, insbesondere den Bodenbereich und die Wände, von Schmutzablagerungen einschließlich Öl zu befreien.
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Die Abdeckung 22 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vorteilhaft z. B. über den Durchmesser in zwei Teile, beispielsweise also in zwei Halbkreisflächen unterteilt, wovon der eine Teil z. B. fest oder lösbar an dem Auffangbehälter 2 angebracht und der andere Teil aufklappbar als Inspektionsklappe ausgebildet ist, wozu z. B. im Bereich des Durchmessers eine Scharnieranordnung vorhanden ist. Der fest oder lösbar angebrachte Abschnitt ist als Trageteil für das Einlaufrohr 30 mit einer entsprechenden Durchführöffnung, die Pumpe 40 und die Abpumpleitung 41 (ebenfalls mit einer entsprechenden Durchführung) ausgebildet. Außerdem trägt der fest oder lösbar angebrachte Abschnitt der Abdeckung 22 einen Niveauwächter 5, der ein durch eine Öffnung der Abdeckung 22 in das Behälterinnere ragendes Messrohr 50 aufweist und zum Erfassen einer Füllstandshöhe der Schmutzflüssigkeit in dem Auffangbehälter 2 dient. Der Niveauwächter 5 liefert Füllstandssignale, die einer (nicht gezeigten) Steuerungseinrichtung zugeführt werden, um z. B. den Betrieb der Pumpe 40 so zu steuern, dass sie erst ab einer bestimmten oberen Füllstandshöhe einschaltet und bei einer erreichten unteren Füllstandshöhe ausschaltet. Die Steuerungseinrichtung kann z. B. ganz oder zum Teil in einem Schaltkasten 6 gegebenenfalls mit weiteren Komponenten untergebracht sein. Der Schaltkasten 6 kann ebenfalls an dem Auffangbehälter 2 angebracht sein.
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Bei dem in den 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Unterschied zu der vorhergehend beschriebenen Ausführung die Rückpumpstation 1 mit einem an der Umfangswand 20 seitlich angeordneten Einlaufrohr 30 versehen, wodurch der einströmenden Schmutzflüssigkeit in Verbindung mit dem weiteren Verlauf des Einlaufrohrs im Behälterinnern eine weitere außermittige Komponente der Strömungsrichtung bzw. eine Turbulenz oder ein Drall aufgeprägt werden kann, um Schmutzablagerungen entgegen zu wirken. Im Übrigen kann die Rückpumpstation 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den 3A und 3B gleich oder ähnlich aufgebaut sein, wie die vorhergehend beschriebene Ausführung.
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Der schräge Boden bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Rückpumpstation führt dazu, dass sich im Gegensatz zu einer mittigen Ausbildung von Pumpensümpfen keine stehenden Wellen mit Ablagerungsmustern ausbilden können. Durch die mit Schrägblechen gebildete Bodenschräge wird eine Kreisströmung am Boden durch ein ständiges Pulsieren überlagert. Dadurch werden Partikel in Bewegung gehalten und über die Rückpumpeinheit 4 ausgefördert.
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Die beschriebene Reinigungseinrichtung mit dem Reinigungsanschluss, der Reinigungsleitung und dem Schlauchanschluss ergibt wesentliche Vorteile für einen effizienten Reinigungsprozess. Während des Bearbeitungsprozesses werden üblicherweise geringe Mengen Fremdöle in den Kühlschmierstoff eingeschleppt. Sie gelangen in die Rückpumpstation 1, schwimmen in dem Auffangbehälter 2 oben auf und verbleiben in der nicht ausgeförderten Restflüssigkeit oder sie lagern sich an den Behälterwänden an. Eine Reinigung des Auffangbehälters 2 bedeutet im Allgemeinen bei bisherigen Anlagen ein Trennen vom hydraulischen Gesamtsystem und ein aufwendiges Öffnen der Anlage zu Reinigungszwecken, was mit der erfindunsgemäßen Rückpumpstation vermieden wird. Durch das druckseitig der Pumpe 40 in der Abpumpleitung 41 verbaute 3-Wege-Stück 42 mit z. B. dem 3-Wege-Kugelhahn kann durch einfaches Umlegen des Umstellhebels 44 oder alternativ automatisch über die Steuerungseinrichtung die Rückpumpstation von dem übrigen hydraulischen System getrennt werden. Es können z. B. öllösende Waschsubstanzen zugeführt werden, die Pumpe 40 fördert die Reinigungsflüssigkeit im Reinigungskreislauf. Nach Beendigung des Reinigungsprozesses kann über den angeschlossenen Schlauch bzw. durch Anschließen eines Schlauchs an dem Abzweig die gesamte Reinigungsflüssigkeit zur Entsorgung abgefördert werden. Danach wird die Rückpumpstation 1 durch Umlegen des 3-Wege-Ventils wieder mit dem Gesamtsystem verbunden. Vorteile sind die einfache Reinigung und der minimale Produktionsstillstand.
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Daneben kann das so aufgebaute Reinigungssystem als Selbstreinigungssystem derart verwendet werden, dass während des normalen Betriebs das Ventil kurzzeitig betätigt wird (manuell, oder falls z. B. ein pneumatisches Ventil oder elektrisch steuerbares Ventil verbaut worden ist, auch automatisch über die Steuerungseinrichtung der Anlage). Dadurch wird Flüssigkeit mit hohem Druck in Bodennähe eingepumpt, die Strömung am Boden wird gestört und gerade bei Rückpumpstationen 1 mit größerem Durchmesser kann dadurch eine Restansammlung von Feinstpartikeln vermieden werden. Auch nach längerer Stillstandszeit ergibt sich eine sehr wirkungsvolle Reinigung und es wird zudem eine Standzeitverlängerung der Kühlschmierstoffe erreicht. Die Bodenschräge 210 und die Anordnung der Pumpe mit der Abpumpleitung 41 im Bereich des Flachteils 211 ergeben dabei einen kleinflächigen Pumpensumpf und eine sehr geringe Restflüssigkeit. Die seitliche Anordnung der Pumpe 40 ergibt einen frei zugänglichen Inspektionsdeckel.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10160770 A1 [0002]
- DE 3031372 A1 [0003]
- DE 4332530 A1 [0003]
