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Vorrichtung zur Aufbereitung einer Suspension, insbesondere für
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eine Ultraschallbearbeitungsmaschine u. Verfahren hierzu.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufbereitung einer
aus Feststoffen und Flüssigkeit bestehenden Suspension, insbesondere einer Suspension
aus Schleifmittel und Wasser für eine Ultraschallbearbeitungsmaschine, mit einem
Vorratsbehälter.
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Aus Feststoffen und Flüssigkeit bestehende Suspensionen werden in
der Technik vielfach eingesetzt} beispielsweise zur Kühlung und gleichzeitigen Bearbeitung
einer Oberrliiche. Die festen Bestandteile, beispielsweise Körner od. dgl., einer
Suspension neigen um so eher zum Absetzen in der Suspensionsfltsslgkeit, Je größer
bzw. schwerer sie sind. Anderseits soll aber die Suspension an
der
benötigten Stelle feste und flüssige Bestandteile in einem vorgegebenen Verhältnis
aufweisen. Insofern ist es also nötig, die Suspension in einer speziellen Vorrichtung
aufzubereiten, d.h. die abgesetzten festen Bestandteile aufzulockern und sie mit
der Flüssigkeit gut zu durchmischen. Bei der Ultraschallbearbeitung von Werkstücken
od. Werkstoffen wird der Bearbeitungsstelle eine aus Schleifkörnern und Wasser bestehende
Suspension zugeführt, wobei das Schleifmittel die Bearbeitung des Werkstücks od.
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Werkstoffs in Verbindung mit dem Ultraschallwerkzeug besorgt, während
das Wasser den Transport des Schleifmittels und die Kühlung der Bearbeitungsstelle
übernimmt.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art erreicht man die Aufbereitung
der Suspension dadurch, daß man sie beispielsweise durch öffnen einer Klappe eines
Sammelbehälters einem Vorratsbehälter zuführt, aus dem sie für die erneute Verwendung
abgesaugt wird. Die Durchmischung wird also ausschließlich durch das Einströmen
in den Behälter besorgt. Es ist leicht einzusehen, daß dies zu keinem gleichm§Bigen
Ergebnis führt und während einer bestimmte Zeitdauer die aus dem Vorratsbehälter
entnommene Suspension hinsichtlich ihrer festen und flüssigen Bestandteile recht
unterschiedlich ausfällt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht infolgedessen darin, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß dem Vorratsbehälter eine Suspension
entnommen werden kann, deren feste und flüssige Bestandteile zumindest während einer
vorgegebenen
Zeitspanne ein vorbestimmtes Verhältnis aufweisen.
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Zur Ldsung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem kennzeichnenden
Teil dieses Anspruchs ausgebildet ist.
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Die Trichterform bewirkt, daß die Festkörper das Bestreben haben,
sich entlang der Trichterwandung zur Trichterspitze hin zu bewegen und somit auf
eng umgrenztem Raum anzusammeln. Des weiteren verhindert man mit der Trichterform
Toträume mit entsprechend starker Entmischung. Durch das Eindringen von Druckluft
od.
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Druckgas in die Suspension und zwar vorzugsweise in den Bereich, in
dem sich die festen Bestandteile ansammeln möchten, also am unteren Trichterende,
erreicht man eine kräftige Durchmischung der flüssigen und festen Bestandteile und
damit eine gLeichmäßige Konzentration der Festkörper in der Flüssigkeit. Durch Dosierung
des Luftstroms kann man den Anteil der festen Bestandteile der Suspension an der
Entnahmestelle auf einen vorbestimmten Wert einstellen. Bei höchstem Druck erreicht
man eine vollständige Durchwirbelung des gesamten Inhalts im Vorratsbehälter und
damit die maximale Festkörperkonzentration in der Suspension.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Druckluftleitung
der Trichterspitze od. einem dort angebrachten Trlchterstutzen zugeordnet ist, bzw.
in diesen mündet. Wenn vorstehend und auch nachfolgend von "Druckluft't gesprochen
wird, so soll dies die Verwendung von Gas nicht ausschließen und darf deshalb nicht
einschränkend verstanden werden. Beim Ausführungsbeispiel
der Erfindung
ist Druckluft vorgesehen und im Hinblick darauf wird der Einfachheit halber allgemein
von Druckluft gesprochen.
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Die Druckluftleitung, welche der Trichterspitze bzw. dem Trichterstutzen
zugeordnet ist, wird absperrbar, insbesondere mittels einer Drosseleinrichtung absperrbar,
ausgebildet. Zusätzlich od.
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alternativ kann man auch den Drucklufterzeuger abschalten, bzw.
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in seiner leistung drosseln. Die Einleitung der Druckluft erfolgt
derart, daß die Suspension nicht in die Druckluftleitung eindringen kann. Andererseits
soll natürlich an der Stelle der Einleitung auch keine Flüssigkeit nach außen austreten
können. Am vorteilhaftesten ist es, wenn man die Druckluftleitung direkt mit einem
Trichterstutzen verbindet und somit die Druckluft am untersten Ende des Trichters
einleitet.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch,
daß der Vorratsbehälter über ein Absperrorgan mit einem hydraulisch vorgeschalteten
Vakuumbehälter verbunden ist. Zweckmäßigerweise wird man das Absperrorgan pfleumatisch
betätigbar ausbilden, da diese Vorrichtung ohnehin Druckluft benötigt. Die "Verbindung"
zwischen Vakuumbehälter und Vorratsbehälter kann in der Weise erfolgen, daß ein
Auslaß des ersteren einem Einlaß des Vakuumbehälters od. einfach dessen oberer Trichteröffnung
zugeordnet ist. Letztere wird man vorteilhafterweise verschließen, um beim Durchmischen
der Suspensionsbestandteile; also der Aufberettung, ein Überschwappen über den Trichterrand
zu verhindern.
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Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, daß der Vakuumbehälter
einen flber das Absperrorgan entleerbaren trichterförmigen od. -artigen Auslaßschacht
aufweist. Dies hat den Vorteil, daß auch im Vakuumbehälter keine Toträume entstehen
und letzterer einwandfrei entleert werden kann. Es gehen somit keine festen Bestandteile
auf dem Weg von der Bearbeitungsstelle od. dgl. zum Vorratsbehälter verloren, so
daß man im Bedarfsfalle stets den maximalen Feststoffanteil der Suspension erreichen
kann. In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, daß der Vakuumbehalter
mit einer absperr- oder abschaltbaren Druckluftleitung verbunden ist. Der Vakuumbehälter
hat im Grunde genommen lediglich die Aufgabe, die Suspension an der Bearbeitungsstelle
od.
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dgl. abzusaugen. Sie wird im Vakuumbehälter gesammelt, bis eine vorbestimmte
Menge erreicht ist. Nachfolgend wird das Vakuum gebrochen und daraufhin entleert
man den Vakuumbehälter unter Zuhilfenahme von Druckluft in den Vorratsbehälter.
Nach der Entleerung wird der Vakuumbehälter wieder evakuiert. Die Anwendung von
Druckluft beschleunigt das Entleeren des Vakuumbehälters. Außerdem findet durch
das Ausschieben unter Druck bereits eine erste Verwirbelung statt.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß dem oberen
Endbereich des Vorratsbehälters ein Absaugstutzen für die aufbereitete Suspension
und vorzugsweise auch ein Zulaufstutzen einer Füll- und/oder Überlaufleitung zugeordnet
ist. Über die Fülleitung kann Suspension ein- bzw. nachgefüllt werden. Die Überlaufleitung
fÜhrt
dem Vorratsbehälter die Suspensionsmenge zu, die an die Bearbeitungsatelle eefördert
aber von der Vakuumabsaugeinrichtung nicht angesaugt wird.
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Ein Verfahren zur Aufbereitung einer aus Feststoffen und Fltssigkeit
bestehenden Suspension, insbesondere einer Suspension aus Schleifmittel und Wasser
für eine Ultraschallbearbeitungsmaschine, besteht erfindungsgemäß darin, daß die
Suspension in einen trichterförmigen Vorratsbehälter eingeleitet, nachfolgend darin
mittels Druckluft oder Gas verwirbelt und anscl end derart aufbereitet wieder entnommen
wird. Die Druckluft leitet man zweckmäßigerweise am unteren Trichterende ein, wo
sich der feste Bestandteil der Suspension vorzugsweise ablagert oder ablagern möchte.
Die Druckluft wirbelt den Inhalt des Vorratsbehälters durcheinander, so daß man
eine gute Durchmischung von festen und flüssigen Bestandteilen erhält. Zweckmäßigerweise
wird im Bereich des Spiegels der Suspension abgesaugt, wo eine gute Homogenität
zu erwarten ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die
Druckluft mittels einer Drosseleinrichtung od, dgl. dosiert zugeführt wird. Durch
mehr od. weniger starke Druckluftzufuhr kann man eine stärkere oder geringere Durchwirbelung
der eingebrachten, sich entmischenden oder entmischten Suspension erreichen. Demzufolge
ist es auch ohne weiteres möglich, durch verstärkte Druckluft zufuhr den Anteil
von Feststoffen in der Flüssigkeit,
zumindest im Bereich des Suspensionsspiegels,
im Vorratsbehälter einzuregulieren. Im Falle der Ultraschallbearbeitung kann man
auf diese Weise der Bearbeitungsstelle mehr od. weniger Fest stoffe bzw. Schleifmittel
pro Zeiteinheit und Volumeneinheit der Suspension zuführen.
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In weiterer Ausgestaltung dieses Verfahrens wird vorgeschlagen, daß
die aufzubereitende Suspension mittels Druckluft od. dgl. in den Vorratsbehälter
eingespeist wird. Man kann sie zuvor in einem hydraulisch vor geschalteten Behälter,
insbesondere einem Vakuumbehälter, sammeln, in den sie auf grund einer Vakuumabsaugung
von der Bearbeitungsstelle gelangt.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einer schematischen Darstellung.
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Der Ultraschalltransformator 1 einer Ultraschallbearbeitungsmaschine
tragt ein nicht gezeigtes Ultraschall-Bearbeitungswer#k zeug, welches ein Werkstück
od. einen Werkstoff, insbesondere einen Ultrahartwerkstoff bearbeitet. Der Bearbeitungsstelle
wird eine aus Wasser und Schleifmittel bestehende Suspension zur Bear-' beitung
und Kühlung zugeführt. Die Suspension wird von der Bearbeitungsstelle über eine
Leitung 2 abgesaugt, die in hydraulischer Verbindung mit einem internen Kanal 3
des Ultraschalltransformators 1 steht. Er verläuft in seinem unteren Teilstück axial
und
geht dann in einen radialen Kanalteil über, an dessen äußeres Fade sich die erwähnte
Leitung 2 anschließt. Letztere mündet in einen Vakuumbehälter 4 mit einem trichterförmigen
AuslaRschacht 5. In diesem Vakuumbehälter wird eine vorbestimmte Suspensionsmenge
gesammelt. Über ein Absperrorgan 6 kann die gesammelte Suspension in einen Vorratsbehälter
7 entleert werden. Zuvor wird das Vakuum gebrochen, was mit Hilfe eines By-Pass-Ventils
8 leicht bewerkstelligt werden kann. Zweckmäßigerweise handelt es sich um ein pneumatisch
betätigbares Ventil. Um das Entleeren des Vakuumbehälters zu beschleunigen und zugleich
auch eine gewisse Durchwirbelung der Suspension zu erreichen, speist man über eine
Leitung 9 Druckluft in den Vakuumbehälter 4 ein. Zwischen der Druckluftquelle 10,
beispielsweise einer Pumpe, und dem Vakuumbehälter 4 befindet sich zu diesem Zwecke
ein vorzugsweise pneumatisch od. elektrisch betäti#bares Steuerventil 11.
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Das Vakuum im Vakuumbehälter 4 erzeugt man mit Hilfe einer Vakuumeinrichtung
12, vorzugsweise Vakuumpumpe.
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Die Dru#kluftquelle 10 ist mit dem Vorratsbehälter 7 über eine weitere
Leitung 14 verbunden, in der ein Absperrventil 13 liegt.
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Im Bedarfsfalle kann man an den Vorratsbehälter 7 auch eine zweite
Druckluft quelle anschließen. Der Vorratsbehälter 7 hat erfindungsgemäß eine, trichterförmige
Gestalt, und das von der Druckluftquelle 10 abgewandte Ende der Leitung 14 mündet
in das untere Trichterende. Vorzugsweise verbindet man es mit dem Trichterstutzen
15,
den es gegebenenfalls abgedichtet vollständig durchsetzen kann. Das Absperrventil
13 ist zweckmäßigerweise ein Steuerungsventil, so daß man die Druckluftzufuhr zum
VorratsbehAlter 7 drosseln kann. In Abhän#gkeit von Druck und Menge der zugeführten
Luft wird die Suspension im VorratabBhälter 7 mehr od. weniger stark durchgewirbelt,
d.h. für die weitere Verwendung aufbereitet. Wird nur verhältnismäßig wenig Luft
eingeblasen, so ist die Konzentration von Feststoff in der Flüssigkeit, also beispielsweise
von Schleifmittel im Wasser, geringer als bei erhöhtem Druck und/oder größerer Druckluftmenge.
Die auf diese Weise eingestellte Suspension wird über eine Speiseleitung 16 entnommen
und der Bearbeitungsstelle zugeführt. Das den Bedürfnissen entsprechend gestaltete
Leitungsende 16 kann unmittelbar der Bearbeitungsstelle zugeordnet werden. Die Entnahme
der Suspension erfolgt mit Hilfe einer Pumpe 18.
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An der Bearbeitungsstelle befindet sich zweckmäßigerweise eln Sammeltrog
od. dgl., aus welchem die Suspension drucklos entnommen und über eine Rück- od.
Überlaufleitung 19 unmittelbar dem Vorratsbehälter 7 zugeführt werden kann. über
diese Rücklaufleitung od. auch eine zusätzliche Leitung kann bei der Erstbenutzung
die Suspension eingefüllt od. später Suspension nachgefüllt werden.