DE3246761C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 7 bzw. 1 zur Aufbereitung einer aus Feststoffen und Flüssigkeit bestehenden Suspension, insbesondere einer Suspension aus Schleifmittel und Wasser für eine Ultraschallbearbeitungsmaschine, wobei die Vor­ richtung einen Vorratsbehälter mit im wesentlichen trichterförmiger Gestalt aufweist, der mit einer der Trichter­ spitze oder einem dort angebrachten Trichterstutzen zugeordneten bzw. in diesen mündenden Leitung für Druckluft od. dgl. verbunden ist.

Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind aus der AT 75 430 bekannt.

Aus Feststoffen und Flüssigkeit bestehende Suspensionen werden in der Technik vielfach eingesetzt, beispielsweise zur Kühlung und gleichzeitigen Bearbeitung einer Oberfläche. Die festen Bestand­ teile, beispielsweise Körner od. dgl., einer Suspension neigen um so eher zum Absetzen in der Suspensionsflüssigkeit, 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 Ultraschallbearbei­ tung von Werkstücken od. Werkstoffen wird der Bearbeitungsstelle eine aus Schleifkörnern und Wasser bestehende Suspension zuge­ führt, wobei das Schleifmittel die Bearbeitung des Werkstücks od. Werkstoffs in Verbindung mit dem Ultraschallwerkzeug besorgt, während das Wasser den Transport des Schleifmittels und die Küh­ lung der Bearbeitungsstelle übernimmt.

In der gattungsgemäßen Druckschrift AT 75 430 wird statt einer kontinuierlichen Einleitung von Druckluft vorgeschlagen, den Druckluftstrom an der tiefsten Stelle eines Trichtergefäßes stoß­ weise zuzuführen, damit das zu behandelnde Suspensionsgut Zeit findet, sich während der Unterbrechung des Druckluftstroms wieder an der tiefsten Stelle des Vorratsbehälters anzusammeln, wo es den Druckluftstößen am stärksten ausgesetzt ist.

Die Erkenntnis, durch eine Dosierung von Druck oder Menge der zu­ geführten Druckluft eine Einstellung des Anteils der festen Be­ standteile der Suspension zu bewirken, welcher an einer Entnahme­ stelle des Vorratsbehälters vorliegt, ist in der gattungsbilden­ ten Druckschrift AT 75 430 nicht offenbart. Weitere bekannte Ver­ fahren und Vorrichtungen zur Durchmischung von Suspensionen mit­ tels Druckluft sind in der DE-PS 4 99 295 und der DE 29 50 676 A1 beschrieben. Die DE-PS 4 99 295 schlägt eine Vorrichtung vor, in der innerhalb eines gemeinsamen Mantels zwei Räume mit gemeinsa­ mem Flüssigkeitsspiegel angeordnet sind, wobei der eine für den aufsteigenden, wirbelnden Druckgasflüssigkeitsstrom und der ande­ re für das rückkehrende, niedersinkende Gemisch vorgesehen ist. Dabei werden die in die Flüssigkeit einzumischenden festen Stoffe von dem abwärts gerichteten Flüssigkeitsstrom in den Raum mit dem aufsteigenden Strom des Flüssigkeitsgasgemisches eingespült. Bei der DE 29 50 676 A1 wird die Druckluft durch einen im unteren Teil eines Vorratsbehälters sitzenden Luftzuführungsanschluß zu­ geführt. Diese Luft mischt die in dem Vorratsbehälter befindliche Flüssigkeit mit den Anreicherungsstoffen und stellt zugleich den Betriebsdruck zum Verspritzen der mit den Anreicherungsstoffen vermischen Flüssigkeit her.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Vor­ richtung und ein gattungsgemäßes Verfahren so zu ermöglichen, daß dem Vorratsbehälter eine Suspension entnommen werden kann, deren feste und flüssige Bestandteile zumindest während einer vorgege­ benen Zeitspanne an einer Entnahmestelle ein vorbestimmtes Ver­ hältnis aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patent­ ansprüche 1 bzw. 7 gelöst. Erfindungsgemäß kann durch Dosierung des Drucks und/oder der Menge des Luftstroms der Anteil der festen Bestandteile der Suspension an der Entnahmestelle auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden. Bei höchstem Druck erreicht man eine vollständige Durchwirbelung des gesamten In­ halts im Vorratsbehälter und damit die maximale Festkörperkonzen­ tration in der Suspension.

Wenn vorstehend und auch nachfolgend von "Druckluft" gesprochen wird, so soll dies die Verwendung von Gas nicht ausschließen und darf deshalb nicht einschränkend verstanden werden. Beim Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung ist Druckluft vorgesehen und im Hin­ blick darauf wird der Einfachheit halber allgemein von Druckluft gesprochen.

Die Druckluftleitung, welche der Trichterspitze bzw. dem Trich­ terstutzen zugeordnet ist, ist über ein Steuerungsventil mit der Trichterspitze verbunden. Die Einleitung der Druckluft erfolgt derart, daß die Suspension nicht in die Druckluftleitung eindrin­ gen kann. Andererseits soll natürlich an der Stelle der Einlei­ tung auch keine Flussigkeit nach außen austreten können.

Eine Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Vorratsbehälter über ein Absperrorgan mit einem hydraulisch vorgeschalteten Vakuumbehälter verbunden ist. Zweckmäßigerweise wird man das Absperrorgan pneumatisch betätigbar ausbilden, da diese Vorrichtung ohnehin Druckluft benötigt. Die "Verbindung" zwischen Vakuumbehälter und Vorratsbehälter kann in der Weise er­ folgen, daß ein Auslaß des ersteren einem Einlaß des Vorratsbe­ hälters od. einfach dessen oberer Trichteröffnung zugeordnet ist. Letztere wird man vorteilhafterweise verschließen, um beim Durch­ mischen der Suspensionsbestandteile, also der Aufbereitung, ein Überschwappen über den Trichterrand zu verhindern.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß der Vakuumbehälter ei­ nen entleerbaren trichterförmigen od. -artigen Auslaßschacht auf­ weist, der über das Absperrorgan in den Vorratsbehälter führt. Dies hat den Vorteil, daß auch im Vakuumbehälter keine Toträume entstehen und letzterer einwandfrei entleert werden kann. Es ge­ hen somit keine festen Bestandteile auf dem Weg von der Bearbei­ tungsstelle od. dgl. zum Vorratsbehälter "verloren", so daß man im Bedarfsfalle stets den maximalen Feststoffanteil der Suspen­ sion erreichen kann. In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, daß der Vakuumbehälter mit einer absperr- oder abschalt­ baren Druckluftleitung verbunden ist. Der Vakuumbehälter hat im Grunde genommen lediglich die Aufgabe, die Suspension an der Be­ arbeitungsstelle od. dgl. abzusaugen. Sie wird im Vakuumbehälter gesammelt, bis eine vorbestimmte Menge erreicht ist. Nachfolgend wird das Vakuum gebrochen und daraufhin entleert man den Vakuum­ behälter unter Zuhilfenahme von Druckluft in den Vorratsbehälter. Nach der Entleerung wird der Vakuumbehälter wieder evakuiert. Die Anwendung von Druckluft beschleunigt das Entleeren des Vakuumbe­ hälters. Außerdem findet durch das Ausschieben unter Druck be­ reits eine erste Verwirbelung statt.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß dem oberen Endbereich des Vorratsbehälters ein Absaugstutzen für die aufbe­ reitete Suspension und vorzugsweise auch ein Zulaufstutzen einer Füll- und/oder Überlaufleitung zugeordnet ist. Über die Füllei­ tung kann Suspension ein- bzw. nachgefüllt werden. Die Überlauf­ leitung führt dem Vorratsbehälter die Suspensionsmenge zu, die an die Bearbeitungsstelle gefördert aber von der Vakuumabsaugein­ richtung nicht angesaugt wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt die erfindungsge­ mäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung.

Der Ultraschalltransformator 1 einer Ultraschallbearbeitungsma­ schine trägt ein nicht gezeigtes Ultraschall-Bearbeitungswerk­ zeug, welches ein Werkstück od. einen Werkstoff, insbesondere ei­ nen Ultrahartwerkstoff bearbeitet. Der Bearbeitungsstelle wird eine aus Wasser und Schleifmittel bestehende Suspension zur Bear­ beitung und Kühlung zugeführt. Die Suspension wird von der Bear­ beitungsstelle über eine Leitung 2 abgesaugt, die in hydrauli­ scher Verbindung mit einem internen Kanal 3 des Ultraschalltrans­ formators 1 steht. Er verläuft in seinem unteren Teilstück axial und geht dann in einen radialen Kanalteil über, an dessen äußeres Ende sich die erwähnte Leitung 2 anschließt. Letztere mündet in einen Vakuumbehälter 4 mit einem trichterförmigen Auslaßschacht 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 Bypass-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 betätigbares Steuerventil 11.

Das Vakuum im Vakuumbehälter 4 erzeugt man mit Hilfe einer Vakuumeinrichtung 12, vorzugsweise Vakuumpumpe.

Die Druckluftquelle 10 ist mit dem Vorratsbehälter 7 über eine weitere Leitung 14 verbunden, in der ein Absperrventil 13 liegt. Im Bedarfsfalle kann man an den Vorratsbehälter 7 auch eine zweite Druckluftquelle 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 Vorratsbehälter 7 drosseln kann. In Abhängigkeit von Druck und Menge der zugeführten Luft wird die Suspension im Vorratsbehälter 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 Bearbeitungsspalte zugeordnet werden. Die Entnahme der Suspension erfolgt mit Hilfe einer Pumpe 18.

An der Bearbeitungsstelle befindet sich zweckmäßigerweise ein 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 Supension nachgefüllt werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Aufbereitung einer aus Feststoffen und Flüs­ sigkeit bestehenden Suspension, insbesondere einer Suspension aus Schleifmittel und Wasser für eine Ultraschallbearbeitungsmaschi­ ne, mit einem Vorratsbehälter, welcher eine im wesentlichen trichterformige Gestalt aufweist und mit einer der Trichterspitze od. einem dort angebrachten Trichterstutzen zugeordneten bzw. in diesen mündenden Leitung fur Druckluft od. dgl. verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckluftleitung (14) ein Steuerungsventil (31) vorgesehen ist, welches durch Dosierung von Druck und/oder Menge der zugeführten Luft eine Einstellung des an einer Entnahmestelle des Vorratsbehälters (7) vorliegenden An­ teils der festen Bestandteile der Suspension bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (7) über ein Absperrorgan (6) mit einem hydrau­ lisch vorgeschalteten Vakuumbehälter (4) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumbehälter (4) einen über das Absperrorgan (6) entleerbaren trichterförmigen od. -artigen Auslaßschacht (5) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 od. 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumbehälter (4) mit einer absperr- od. abschaltbaren Druckluftleitung verbunden ist.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vakuumbehälter (4) mit einem Bear­ beitungswerkzeug, insbesondere einem Ultraschall-Bearbeitungs­ werkzeug bzw. einem letzteres tragenden Ultraschalltransformator (1) einer Ultraschall-Bearbeitungsmaschine verbunden ist.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß dem oberen Endbereich des Vor­ ratsbehälters (7) ein Absaugstutzen (16) für die aufbereitete Suspension und vorzugsweise auch ein Zulaufstutzen einer Füll- und/oder Überlaufleitung (19) zugeordnet sind.

7. Verfahren zur Aufbereitung einer aus Feststoffen und Flüs­ sigkeit bestehenden Suspension, insbesondere einer Suspension aus Schleifmittel und Wasser für eine Ultraschallbearbeitungsmaschi­ ne, wobei die Suspension in einen trichterformigen Vorratsbehäl­ ter (7) eingeleitet, nachfolgend darin mittels Druckluft od. Gas verwirbelt und anschließend derart aufbereitet wieder entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck und/oder die Menge der Druckluft dosiert zugeführt und dadurch der an einer Entnah­ mestelle des Vorratsbehälters (7) vorliegende Anteil der festen Bestandteile der Suspension auf einen vorbestimmten Wert einge­ stellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzubereitende Suspension mittels Druckluft od. dgl. in den Vorratsbehälter (7) eingespeist wird.