DE2447013C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Aufbereitung von Schmier- und Kühlflüssigkeiten von metall-, insbeson­ dere eisenbearbeitenden Maschinen mit mindestens einem Sam­ melbehälter und mit zu endlosen Magnetfiltern miteinander verbundenen Magnetelementen, die durch Führungsmittel der­ art abgestützt sind, daß ein erster Bereich des einzelnen Magnetfilters in die Schmier- und Kühlflüssigkeit eintaucht, während ein zweiter Bereich oberhalb des Flüssigkeitsspie­ gels verläuft und eine ebenfalls außerhalb der Flüssigkeit angeordnete Abstreifeinrichtung passiert, und mit minde­ stens einer Antriebsvorrichtung, welche die Magnetfilter zum Umlauf bringt.

Derartige Einrichtungen sind aus: Gottwein-Reichel "Kühl­ schmieren", Hanser Verlag München, 1953, Seiten 145 bis 148, bekannt. Sie werden eingesetzt, um einzelnen Verbrauchern, wie Werkzeugmaschinen, Walzgerüsten oder dergleichen, zuge­ führte Schmier- bzw. Kühlflüssigkeit homogen und frei von Verunreinigungen zu halten, indem die von den Verbrauchern rückfließende, mit Schmutz bzw. Fremdkörpern beladene Schmier- und Kühlflüssigkeit in einem Sammelbehälter aufge­ fangen und über die Aufbereitungseinrichtung in einen Vor­ ratsbehälter überführt wird, dem die gereinigte Kühl- und Schmierflüssigkeit entnehmbar ist.

Hierbei können unterschiedlichste Reinigungs- und Filterein­ richtungen zum Einsatz gelangen. Eine Vorreinigung kann be­ reits im Sammelbehälter durch Sedimentation und Flotation bewirkt werden. Durch Sedimentation können größere und insbesondere spezifisch schwere Partikel ausgeschieden werden; behindert wird das Absetzen jedoch durch die ent­ gegengerichtet wirkende Flotation: Insbesondere bei Öl-in Wasser-Emulsionen bindet sich ferritischer Abrieb oft an freies Öl und treibt mit diesem auf. Die Aufbereitung der­ artiger Emulsionen erweist sich daher als besonders pro­ blematisch. Es gelangen auch Siebfilter und Papierfilter zum Einsatz, die gemäß der US-PS 29 83 383 ausgebildet sein können, um neue Filterflächen ohne Betriebsunterbrechungen zur Wirkung bringen zu können.

Insbesondere bei in Verbindung mit Eisen oder Stahl verar­ beitenden Maschinen eingesetzten Einrichtungen lassen sich Magnetabscheider verwenden, welche die ferritischen Schmutz­ bestandteile sowie weitere, an diese gebundene Fremdstoffe der Flüssigkeit entnehmen. Der Flüssigkeitsstrom kann hier­ bei über Magnetwalzen oder Sätze von als Magnetkerzen be­ zeichneten Stäben geführt werden, die jeweils mit Magnetele­ menten ausgestattet sind. Magnetwalzen, bspw. solche nach den Bildern 147 oder 149 der Seiten 145 bis 148 des Fach­ buches "Kühlschmieren" weisen auf ihrem Umfange starre, end­ lose, kreisringförmige Magnetfilter auf, die magnetisiert sind oder Magnetelemente enthalten und sind in geringem, einen Durchtrittsspalt sichernden Abstande von einem gege­ benenfalls mit einem Stator ausgestatteten Gehäuse unter­ fangen. Der hierbei gebildete Durchtrittsspalt wird nach Bild 142 in Umfangsrichtung des Rotors und nach Bild 149 in Richtung der unteren Mantellinie des Rotors von der zu rei­ nigenden, aus einem Sammelbehälter in den Vorratsbehälter überführten Kühl- und Schmierflüssigkeit durchsetzt. Des geringen Querschnittes solcher Durchtrittsspalte wegen müs­ sen unvorteilhaft hohe Durchtrittsgeschwindigkeiten gewählt werden, so daß die jeweilige kurze Verweilzeit die gewünsch­ te weitgehende Ausscheidung der Schmutzpartikel und Fremd­ körper nicht erlaubt. Zudem erfordern der Rotor sowie das ihn unterfangende, gegebenenfalls noch mit Statoren aus­ gestattete Gehäuse schon der erforderlichen relativ engen Toleranzen wegen einen hohen konstruktiven Aufwand. Als nachteilig macht sich weiterhin bemerkbar, daß derartige, Magnetwalzen verwendende Magnetabscheider dem Vorratsbe­ hälter vorgeordnet sind und rücklaufende Kühl- und Schmier­ flüssigkeit verarbeiten. Damit sind ihre Abmessungen, ins­ besondere bei durch Fehlen eines Auffangbehälters stoßwei­ sem Rücklauf dem maximalen Rückfluß anzupassen, so daß bei stoßweisem Anfall ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand mit erhöhtem Raumbedarf zu treiben ist. Als nachteilig wird aber auch der hohe Raumbedarf empfunden, der durch geson­ derte Auffang- und Vorratsbehälter sowie die zwischen die­ sen angeordnete Einrichtung zur Aufbereitung bedingt ist. Als unvorteilhaft erweist sich, daß jeweils nur die diesen Magnetabscheider durchsetzende rückgeführte Schmier- und Kühlflüssigkeit der Reinigung unterliegt, nicht aber die quasistationären, im Auffangbehälter aufgefangenen bzw. im Vorratsbehälter angesammelten Flüssigkeitsmengen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Magnetfilter aufweisende Einrichtung der oben bezeichneten Gattung zu schaffen, die einen nur geringen Aufwand sowie Raum benötigt, und die durch intensive, andauernde Einwirkung auf die auf­ zubereitende Kühl- und Schmierflüssigkeit eine weitgehende Reinigung derselben auch von Verunreinigungen geringer Ab­ messungen gestattet.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem die Magnetfilter jeweils als eine gelenkige und/oder biegsame Schleife ausgebildet und im Sammelbehälter angeordnet sind. Hierdurch werden geson­ derte Auffang- und Vorratsbehälter ebenso vermieden wie zwischen ihnen vorgesehene Aufbereitungseinrichtungen. Da die den Sammelbehälter durchsetzende Strömung sich über des­ sen gesamten Querschnitt erstreckt, werden geringe Vorschub­ geschwindigkeiten derselben erreicht, mit der auch die jewei­ ligen Flüssigkeitsquanten die Magnetfilter passieren, so daß hohe Reinigungsquoten durch lange Verweilzeiten im Wirkungs­ bereich der Magnetfilter erreicht werden. Inspektionen, Aus­ tausch- und Reparaturarbeiten lassen sich ohne wesentliche Eingriffe in das Versorgungssystem der Kühl- und Schmier­ flüssigkeit vornehmen.

Zwar sind endlose biegsame Schleifen bereits aus der FR-PS 14 99 295 bekannt; die dort vorgesehenen Magnetelemente wer­ den jedoch unterhalb des Bodens eines von einer zu reinigen­ den Flüssigkeit durchströmten Behälters und unterhalb einer anschließenden Rampe geführt, so daß trotz einer Einschnü­ rung des Behälterraumes mittels einer Schirmwand große Wir­ kungsabstände von Flüssigkeitsquanten zu den Magnetelementen auftreten und aus der zu reinigenden Flüssigkeit ausgebrachte Partikel über die stationäre Rampe auszubringen sind. Auch hier ergeben sich unvorteilhaft geringe Verweilzeiten, so daß die Reinigungsleistung nicht befriedigt.

Stationäre, von einem rotierenden Wendelrohr umgebene Magnet­ elemente sind aus der Zeitschrift "Maschine und Werkzeug", Heft 20, 1969, Seite 48, bekannt. Der direkte Zufluß auf das Wendelrohr jedoch ergibt unbefriedigend kurze Verweilzei­ ten, und feinere Schmutzpartikel können ebensowenig ausgetra­ gen werden wie nach der FR-PS 14 99 295, da mit abnehmender Teilchengröße die magnetischen Haltekräfte mit der dritten Potenz abnehmen, die Haftung an der benetzten Oberfläche des Wendelrohres jedoch mit geringerer Potenz, so daß letztere von einer definierten Teilchengröße ab dominiert, die somit nicht mehr ausgebracht werden können.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im einzelnen ist die Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungs­ beispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt hierbei

Fig. 1 die Ansicht einer Gruppe von endlosen, Magnetele­ mente aufweisenden, als Schleifen ausgebildeten Magnetfiltern mit Antriebs- und Führungsmitteln,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstabe längsgeschnitten einen über eine Walze geführten, durchgebogenen Abschnitt einer mit Magnetelementen und Distanzstücken ausge­ statteten geschlossenen Schleife der Fig. 1 und 2, und

Fig. 4 ebenfalls in vergrößertem Maßstab den Schnitt durch eine Abstreifvorrichtung.

Nach Fig. 1 und 2 sind zwei Holme 1 durch Querstreben 2 zu einem Rahmen verbunden, der vermittels Traversen 3 so in einem Rücklauf- bzw. Sammelbehälter einsetzbar ist, daß der Spiegel der Flüssigkeit das Niveau der Traversen 3 nicht er­ reicht. Die Traversen 3 können auf den Behälterrand aufge­ setzt und mit diesem verbunden sein. Oberhalb der Traversen 3 setzen sich die Holme in Form von Muffen 4 fort, in denen teleskopartig verschiebbar Endstücke 5 geführt sind. Die End­ stücke 5 stützen sich über Druckschrauben 6 längeneinstell­ bar auf Widerlager der Muffen 4 ab. Die Holme 1 sind beiden­ dig mit Lagern für die Achsen von Walzen ausgestattet. Die Oberwalze 7 und die Unterwalze 8 sind aus unmagnetisierbarem Material, im Ausführungsbeispiel einer Aluminiumlegierung, erstellt. Zur Gewichtsersparnis sind Hohlwalzen verwendet, die seitlich durch mit den Achsen verbundene Flansche abge­ schlossen sind.

Die Mantelflächen der Walzen 7 und 8 sind mit einander pa­ rallelen Nuten ausgestattet, deren Querschnitt etwa der Form eines Kreissegmentes entspricht. Über einander ge­ genüberliegende Nuten der Oberwalze 7 sowie der Unter­ walze 8 sind durch endlose Kunststoffschläuche 10 gebilde­ te Schleifen 9 unter Vorspannung gelegt. Der Aufbau dieser Schleifen ist anhand des vergrößerten Längsschnittes des Fig. 3 erläutert: Innerhalb eines flexiblen Kunststoffschlau­ ches 10 sind Magnetelemente 11 vorgesehen, die als hohlzy­ lindrische Permanentmagnete ausgeführt sind. Auf die Stirn­ flächen der Magnetelemente 11 sind jeweils Distanzstücke 12 aufgelegt, deren freie, sich gegenseitig abstützende Endflächen die Form von Kalotten 13 haben. Damit wird erreicht, daß herkömmliche Permanentmagnete mit üblichen Abmessungen aus hochkoerzitiven Werkstoffen eingesetzt werden können, ohne daß der Außendurchmesser des Kunst­ stoffschlauches 10 infolge längerer, nicht von innen ab­ gestützter Strecken Schwankungen unterworfen wird oder die Wand des Kunststoffschlauches 10 beim Umlaufen der Trommeln 7 bzw. 8 starken Walkvorgängen unterworfen wird.

Auf einer Konsole des Rahmens ist als Antriebsvorrichtung 14 ein Getriebemotor angeordnet, der über eine mittels eines Kettenspanners 15 spannbare Kette 16 ein auf der Achse der Obertrommel 7 vorgesehenes Kettenrad antreibt. Um eine Führung der Trume der endlosen Schleifen 9 unter Einhaltung der gegenseitigen Abstände zu sichern, sind die Quer­ streben 2 mit in gleichen Abständen vorgesehenen Rohren 17 verbunden, die doppelkammerartig angeordnet sind, und die Flanken der Kunststoffschläuche 10 gabelartig umfas­ sen. Zwischen den Holmen 1 ist ein innerhalb zweier Kom­ ponenten geneigtes Trägerblech 18 angeordnet, dessen höher stehende Seite mit einem aufwärts gerichteten Auf­ fangblech und dessen tiefer liegende Seite mit einer Schlammrinne ausgestattet sind, welche letztere über das Trägerblech hinaus verlängert an einem der das Trägerblech begrenzenden Holme vorbeiläuft. Das Trägerblech ist mit einem Deckstreifen 20 ausgestattet, das je Kunststoff­ schlauch 10 eine Öffnung aufweist, die von einem ringför­ migen, ausgekröpften Bereich 21 umgeben ist. Der ring­ förmig aufgekröpfte Bereich spannt die Randbereiche von Abstreifringen 22 gegen das Trägerblech 18; die Abstreif­ ringe 22 umgreifen damit jeweils Schleifen 9 mit Öffnungen, deren Weite den Durchmesser der Kunststoff­ schläuche unterschreitet und sich damit entgegen der Umlaufrich­ tung der Schläuche aus der Ebene des Trägerbleches herausgedrückt.

Zur Aufbereitung von Schmier- und Kühlflüssigkeiten wird der die endlosen Schleifen aufweisende Rahmen derart auf einem rücklaufende Kühl- und Schmierflüssigkeit aufnehmenden Behälter befestigt, daß wesentliche Teillängen der Trume in die Flüssigkeit eintauchen. Ist eine Vollstromreinigung vor­ gesehen, so erstreckt sich die Gruppe nebeneinander ange­ ordneter Schleifen über die gesamte Breite des Behälters, und der Umfang der Unterwalze 8 reicht prak­ tisch bis zum Boden des Gefäßes. Ist nur eine Teilstrom­ reinigung vorgesehen, so kann der Behälter breiter und/ oder tiefer sein als die von einer Schleife oder einer Gruppe von Schleifen eingenommene Quer­ schnittsfläche. Die die Flüssigkeit durchziehenden Trume der endlosen Schleifen 9 binden hierbei sowohl das in Emulsion unerwünschte Fremdöl als auch grobe bis feinste ferritische Abriebteile. Die ferritischen Abriebteile werden im wesentlichen durch das starke durch die Magnetelemente 11 bewirkte Magnetfeld an die Kunststoffschläuche herangezogen und auf deren Oberfläche gehalten. Fremdölteilchen werden durch die Adhäsions­ kraft der Kunststoffschläuche 10 an die Außenfläche der Schleifen 9 gebunden. Da, wie bereits eingangs bemerkt, die ferritischen Abriebteilchen an ihrer Ober­ fläche Fremdöl binden, wird eine Art Kombinationswirkung erzielt: Solche, bspw. aufgrund ihres mittleren spezifi­ schen Gewichtes kaum ausscheidbaren Teilchen werden durch die magnetischen Kraftfelder auf die Abscheideschläuche hin beschleunigt und sowohl durch magnetische Anziehung als auch durch Adhäsionskraft dort gehalten.

Durch langsamen kontinuierlichen Umlauf werden die Ab­ schnitte der endlosen Schleifen 9 zunächst im vorderen Trum langsam nach unten bewegt und üben ihre Abscheidekraft aus. Während der weiteren Bewegung wird die Unterwalze 8 umlaufen, und der betreffende Abschnitt passiert die aufzubereitende Flüssigkeit ein zweites Mal, so daß durch einen zweiten Durchgang ein hoher Reini­ gungseffekt erzielt wird. Die mittlerweile mit Fremd­ körpern, im wesentlichen Ferrit, Fremdöl und an Fremdöl gebundenen Ferrit- und Schmutzteilchen beladenen Abschnit­ te werden nunmehr nach oben geführt, und nach Durchstoßen der Oberfläche der Flüssigkeit vermag die Restflüssigkeit weitgehend vollständig abzutropfen, während die aufge­ nommenen und gebundenen Schmutzteilchen weiterhin gebun­ den bleiben. Nach Umlaufen der Obertrommel 7 werden die Abstreifvorrichtungen passiert: Die Abstreifringe 22 schaben mit auf der Oberfläche der Kunststoffschläuche 10 aufliegenden Lippen die an dieser Oberfläche haftenden Fremdkörper, Schmutzteile und Ölreste ab, die über das schräge Trägerblech 18 in die Schlammrinne 19 abfließen und durch deren Neigung seitlich abgeführt werden und am Ende der Schlammrinne auffangbar sind.

Des weitgehenden Abtropfens wegen kann der Umlauf konti­ nuierlich und langsam bewirkt werden. Es ist aber auch möglich, den Getriebemotor 14 nur in Abständen einzu­ schalten, so daß normalerweise mit stehenden Schleifen gearbeitet wird und nur zum Zwecke der Reini­ gung die Antriebsvorrichtung eingeschaltet wird.

Die Erfindung erlaubt die Abführung insbesondere von ferritischen Teilchen und Fremdöl, ohne daß ein besonderer Aufwand zu treiben ist. Die vorbeschriebene Einrichtung kann in einem der ohnehin vorhandenen Rücklauf- bzw. Sam­ melbehälter angeordnet sein, so daß ein zusätzlicher Ge­ häuse- bzw. Behälteraufwand entfällt. Durch die Möglich­ keit des Reinigens der filternden Schleifen wäh­ rend des Betriebes entfallen die sonst oft für die Durch­ führung der Reinigung erforderlichen Betriebspausen, und es ist nicht erforderlich, mehrere Filter parallel vorzu­ sehen, um Reinigungsperioden eines derselben durch ohnehin nur mit erheblichem Aufwand durchzuführende Umschaltungen zu überbrücken. Als vorteilhaft erweist es sich, daß prak­ tisch keine Schmier- und Kühlflüssigkeit verlorengeht, und daß auch keinerlei Spülflüssigkeiten verwendet werden, welche den Aufbereitungskreislauf erneut und damit zusätz­ lich belasten würden. Der Raumbedarf ist so gering, und die Anpassung an bspw. bereits vorhandene Behälter ist derart einfach durchzuführen, daß auch ein nachträglicher Einbau in bereits erstellte Umlaufsysteme ohne Schwierigkeiten oder Mehraufwand möglich ist. Gegenüber bekannten Magnet­ filtereinrichtungen zeigt sich der Vorteil, daß in erheb­ lichem Ausmaße auch Fremdöl abscheidbar ist, und die bei kontinuierlichem Umlauf gegebene ständige Reinigung der Oberflächen der Kunststoffschläuche ergibt einen hohen Reinigungsgrad, so daß in Verbindung mit dem langsamen zweifachen Durchlauf von durch Trume von Schleifen gebildeten Gitterebenen eine wirkungsvolle Abführung enthaltener Fremdstoffe erzielt wird, die im Bedarfsfalle durch Anordnung einer zweiten, gleichen Einrichtung hinter der ersten weiterhin gesteigert werden kann. Aufwand und erzielter Reinigungsgrad lassen sich auch durch die Bemessung des in der Strömung gebildeten Git­ ters beeinflussen. Zweckmäßig wird ja die Einrichtung so angeordnet, daß die beiden jeweils durch die Trume der Schleifen gebildeten Ebenen quer zur Durch­ satzrichtung des die Einrichtung aufnehmenden Behälters ste­ hen. Von Bedeutung ist, daß die Schleifen durch die Rohre 17 geführt, unter sich etwa gleichbleibende Ab­ stände aufweisen, um in den zwischen ihnen gebildeten Durchflußspalten Strömungen des Schmier- und Kühlmittels zu erreichen. Die Breite der Durchflußspalte ist hierbei so gewählt, daß einerseits innerhalb derselben ein ausreichendes Magnet­ kraftfeld wirksam ist, und andererseits die Strömungsge­ schwindigkeit so gering bleibt, daß ausreichende Verweil­ zeiten im Kraftfeld erzielt werden.

Die Erfindung ist nicht auf das angegebene Ausführungsbei­ spiel und insbesondere nicht auf die beschriebene Umlauf­ bahn der Schleifen 9 beschränkt. So können die Paare von Distanzstücken durch Abschnitte eines 2 bis 4 mm starken flexiblen Schlauches ersetzt werden, dessen Außen­ durchmesser der Weite des Schlauches 10 entspricht. So sind ggfs. unter Einschaltung weiterer Umlenkwalzen, andere Bahnverläufe möglich, und es besteht auch die Möglichkeit, anstelle flexibler Schläuche Rohre in gelenkkettenartiger Anordnung zur Einhüllung der Magnetelemente zu verwenden. Zweckmäßig werden in solchem Falle die Abstreifstationen nachgiebig angeordnet, um Ab­ weichungen vom zentrischen Ablauf aufnehmen zu können. Ebenso kann die Ausführung der Abstreifstationen geändert werden. Im Bedarfsfalle können mehrere Abstreifringe hinter­ einander angeordnet sein, und es ist möglich, anstelle der Kunststoffschläuche oder Abscheiderohre umschließenden Ab­ streifringe auf deren Oberfläche aufliegende Abstreifsegmente zu verwenden. Ebenso ist es möglich, das Abstreifen durch Bürsten zu bewirken, die vorzugsweise walzenförmig ausgebil­ det sind und kraftbetrieben werden. In allen Fällen wird eine mit geringem Aufwand erstellbare und mit geringem Aufwande unterbringbare Einrichtung zur Abscheidung insbe­ sondere ferritischen Abriebes und von Altöl geschaffen, die mit geringsten Betriebskosten kontinuierlich ohne jegliche Reinigungs- oder Regenerierungspausen zu arbeiten vermag und keine zusätzlichen Behälter erfordert.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Aufbereitung von Schmier- und Kühl­ flüssigkeiten von metall-, insbesondere eisenbearbeitenden Maschinen mit mindestens einem Sammelbehälter und mit zu endlosen Magnetfiltern miteinander verbundenen Magnet­ elementen, die durch Führungsmittel derart abgestützt sind, daß ein erster Bereich des einzelnen Magnetfilters in die Schmier- und Kühlflüssigkeit eintaucht, während ein zweiter Bereich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels verläuft und eine ebenfalls außerhalb der Flüssigkeit angeordnete Abstreifeinrichtung passiert, und mit min­ destens einer Antriebsvorrichtung, welche die Magnet­ filter zum Umlauf bringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfilter jeweils als eine gelenkige und/oder biegsame Schleife (9) ausgebildet und im Sammelbehälter angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetelemente (11) innerhalb eines Kunststoff- Schlauches (10) vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetelemente (11) innerhalb von gelenkketten­ artig angeordneten Rohrabschnitten vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Magnetelementen (11) Distanzstücke (12) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel mindestens zwei von den Schleifen (9) umschlungene Walzen (7, 8) aufweisen, von denen mindestens eine durch die Antriebsvorrichtung (14) drehantreibbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen an längeneinstellbaren Holmen (1, 4, 5) gelagert sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifvorrichtungen die Rohre oder Schläuche (10) der Schleifen (9) umgreifende, gegen die Umlaufrichtung gerichtet auf diesen aufliegende Abstreifelemente (22) aufweisen.