DE4031915A1 - Anlage zur entsorgung und/oder reinigung von kuehlschmiermitteln, spaenen, schlaemmen oder dgl. an nasszerspanenden werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Entsorgung und/oder Reinigung von Kühlschmiermitteln, Späne, Schlämmen oder dgl. an naßzerspanenden Werkzeugmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Zur Entsorgung von Kühlschmiermitteln mit Spänen und Schlämmen bei naßzerspanenden Werkzeugmaschinen sind beispielsweise Filterbandanlagen bekannt (z. B. DE 33 17 365 C2). Aus der Zeitschrift "Industrieanzeiger", Nr. 5 vom 19.01.1983, S. 34 ff. sind derartige zentrale Späne- und Kühlmittel-Aufbereitungsanlagen bekannt geworden, die mit einer Vakuumfiltration, d. h. einer Unterdruck-Bandfilteranlage arbeiten.

Das zu entsorgende Medium, bestehend aus einer Kühlschmierflüssigkeit, vermischt mit Spänen und Abrieb- Schlämmen, muß aus dem Maschinenbett der Werkzeugmaschine heraustransportiert und einer Reinigungsanlage zugeführt werden. Für diese Beförderung des zu entsorgenden Mediums sind Sauggeräte bekannt geworden, die auf dem Vakuum- Prinzip arbeiten. Ein solches bekanntes Gerät besteht beispielsweise aus einem Saugbehälter bzw. Flüssigkeitsbehälter, der mit einem Unterdruck beaufschlagt wird und so über eine Unterdruckleitung Schlamm und Späne einschließlich Kühlschmiermittel in den Flüssigkeitsbehälter absaugt. Im Flüssigkeitsbehälter befindet sich ein Filterkorb, der Feststoffteile von der Flüssigkeit abtrennt. Die so gereinigte Kühlschmierflüssigkeit kann mittels einer Pumpe zur Werkzeugmaschine zurückgepumpt werden. Der Spänekorb wird manuell entleert, der Filtereinsatz, soweit erforderlich, erneuert. Bei der bekannten Anlage kann das Vakuum mittels eines mehrstufigen Turbogebläses erzeugt werden, wobei durch das Vakuumprinzip bzw. Absaugprinzip weder eine Pumpe noch ein Gebläse mit dem Schlamm oder Späne in Berührung kommt. Damit arbeiten derartige Geräte funktionssicher und verschleißfrei.

Nachteilig an den bekannten Geräten ist die umständliche Entsorgung der über ein Sieb und/oder einen Filtereinsatz von der Flüssigkeit getrennten Feststoffe und/oder Schlämme. Hierfür ist eine ständige manuelle Betätigung und Reinigung des Vakuumbehälters erforderlich. Außerdem vermindert sich die Saugleistung stark mit zunehmender Verunreinigung des Spänekorbs bzw. des Filtereinsatzes.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anlage hat demgegenüber den Vorteil, daß das vorteilhafte Prinzip der Vakuum-Absaugung des zu entsorgenden Mediums, bestehend aus Kühlschmiermittel, Spänen und Schlämmen beibehalten wird, wobei jedoch ein vollautomatischer Betrieb des Reinigungsprozesses gewährleistet wird. Dabei liegt der Erfindung der Kerngedanke zugrunde, daß der Flüssigkeitsbehälter mit Saugeinrichtung selbst völlig wartungsfrei und ohne manuelle Zusatzreinigung betrieben werden kann, während der eigentliche Reinigungsvorgang auf einer separaten Reinigungsanlage, z. B. einer Filterbandanlage geschieht. Hierdurch wird das vorteilhafte Prinzip der Absaugung des zu entsorgenden bzw. zu reinigenden Mediums im Vakuum- Prinzip beibehalten, d. h. das zu entsorgende Medium wird nicht über Pumpen oder dgl. gefördert, die einem hohen Verschleiß unterworfen wären. Vielmehr besteht die Sauganlage aus einem einfachen Unterdruckbehälter, in welchem das zu entsorgende Medium bis zu einem bestimmten Füllstand eingesaugt und anschließend einer Reinigungsanlage zugeführt wird. Der Saugbehälter stellt demnach lediglich eine Zwischenstation zwischen Werkzeugmaschine und eigentlicher Reinigungsanlage dar. Da der Saugbehälter bzw. Flüssigkeitsbehälter selbst keinerlei Reinigungseinrichtungen enthält, ist er völlig wartungsfrei und braucht nicht gereinigt zu werden. Damit sich ein Vakuum im Saugbehälter aufbauen kann, bleibt der Saugbehälter vorübergehend geschlossen und wird intermettierend bzw. periodisch entleert. Hierfür ist am unteren Ende des Saugbehälters eine Klappe bzw. ein Schieber vorgesehen, mit einer periodisch gesteuerten Öffnungsphase. Während dieser Öffnungsphase ist die Erzeugung des Unterdrucks abgestellt bzw. unwirksam.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anlage möglich.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Anlage dahingehend, daß die Steuerung der Auslaufklappe des Saugbehälters über einen Flüssigkeitsgrenzschalter im Saugbehälter oder über den hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule oder beides erfolgt.

Vorzugsweise ist die untere Verschließeinrichtung hierfür als schwenkbare Klappe mit einem Gegengewicht ausgebildet, die ein automatisches Schließen der Klappe dann bewirkt, wenn der Saugbehälter leergelaufen ist. Sobald die Klappe an der Austrittsöffnung anliegt, wird diese durch das Vakuum fest gegen eine Dichtung angesaugt, so daß der Behälter wieder geschlossen ist. Der sich im Saugbehälter einstellende Unterdruck verhindert dann die weitere Öffnung der Klappe zumindest bis zu dem Zeitpunkt, bis sich der Saugbehälter bis zu einem bestimmten Füllstand gefüllt hat und ggf. die Klappe durch den hydrostatischen Druck öffnet. Der Öffnungszeitpunkt kann auch geregelt werden.

Die Anlage kann demnach quasi kontinuierlich bzw. hinsichtlich des Saugbehälters intermettierend arbeiten, d. h. während die dem Saugbehälter nachgeschaltete Filterbandanlage eine Reinigung des zu entsorgenden Mediums vornimmt, kann sich der Saugbehälter wieder mit zu entsorgendem Medium aus der Werkzeugmaschine füllen, bevor dieses der Filterbandanlage oder dgl. wieder zugeführt wird. Somit kann auch die nachgeschaltete Filterbandanlage optimal mit dem zu entsorgenden Medium beaufschlagt werden, da die Menge des zuzuführenden Mediums über den Saugbehälter gesteuert werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Saugeinrichtung mit nachgeschalteter Filterbandanlage,

Fig. 2 ein Detail der Auslaufeinrichtung des Saugbehälters und

Fig. 3 eine Draufsicht der Anlage gemäß Fig. 1.

Beschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anlage 1 zur Entsorgung und/oder Reinigung von Kühlschmiermitteln, Spänen und Schlämmen oder dgl. die an naßzerspanenden Werkzeugmaschinen wie Drehbänken, Bohrwerken, Schleifmaschinen oder dgl. anfallen, ist als mobile, d. h. verfahrbare Anlage ausgebildet. In der Fig. 1 ist hierfür eine Seitenansicht, in Fig. 3 eine Draufsicht der Anlage 1 dargestellt. Die zu entsorgende Werkzeugmaschine ist in den Figuren nicht näher dargestellt.

Von der Werkzeugmaschine führt ein Saugschlauch 2 zu einem Einlauf 3 eines Saugbehälters oder Vakuumbehälters 4, der in einem oberen Bereich eine schematisch dargestellte Vakuumturbine 5 zur Erzeugung eines Unterdrucks im Vakuumbehälter 4 aufweist. Durch diesen Saugschlauch 2 wird die zu entsorgende Kühlschmierflüssigkeit mit Spänen und Schlämmen in den Vakuumbehälter eingesaugt. Hierfür mündet der Einlauf 3 schräg oder tangential in den Saugbehälter (Pfeil 6), so daß eine Art Zirkulation im Saugbehälter mit Reinigungseffekt entsteht.

Der Saugbehälter 4 weist einen oberen zylindrischen Behälterteil 7 auf, dem sich ein unterer konischer oder trichterförmiger Behälterteil 8 anschließt. Dieser Behälterteil 8 weist in seinem unteren Bereich eine im Querschnitt kreisförmige Austrittsöffnung 9 auf, die von einer Klappe 10 verschließbar ist. Wie in Fig. 2 näher dagestellt, weist die Klappe 10 eine horizontale Schwenkachse 11 auf, um die die Klappe 10 schwenkbar gelagert ist (Pfeil 12). Dabei ist an der Klappe 10 ein über die Schwenkachse 12 hinaus verlängerter Hebelarm 13 mit verschiebbaren Gegenwicht 14 (s. Pfeil 15) befestigt, so daß eine Art Wippe um die Schwenkachse 11 entsteht. Das Gegengewicht 14 auf dem Hebelarm 13 wird derart eingestellt, daß sich bei durch Vakuum und Flüssigkeit unbelasteter Klappe 10 diese an die Austrittsöffnung 9 anlegt. Dies ist erforderlich, damit sich das Vakuum im Saugbehälter 4 aufbauen kann. Zur besseren Abdichtung ist eine zusätzliche Dichtung 16 vorgesehen.

Damit die Klappe 10 ohne Verkantung und Klemmung an der Dichtung 16 anliegen kann, ist die Schwenkachse 11 in einem vertikalen Langloch 17 gelagert und kann damit einen gewissen Spielausgleich zur optimalen Abdichtung der Austrittsöffnung 9 bewirken.

Sobald die Klappe 10 an der Dichtung 16 anliegt, kann sich im Saugbehälter 4 ein Unterdruck aufbauen, so daß über den Saugschlauch 2 die Kühlschmierflüssigkeit einschließlich Späne und Schlamm in dem Behälter 4 eingesaugt werden kann. Dieses über den Einlauf 3 angesaugte zu entsorgende Medium steigt dann im Saugbehälter 4 bis auf einen bestimmten Flüssigkeitsstand an, der in Fig. 1 mit Bezugszeichen 18 gekennzeichnet ist. Die Höhe des Flüssigkeitsstands im Saugbehälter 4 kann über einen Flüssigkeitsgrenzschalter 19 eingestellt werden. Sobald dieser Flüssigkeitsstand erreicht ist, kann die Klappe 10 elektromotorisch oder dgl. geöffnet werden, so daß der komplette Inhalt des zu entsorgenden Mediums aus der Saugkammer 4 nach unten aus der Austrittsöffnung 9 austritt. Eine Reinigung findet demnach im Saugbehälter 4 nicht statt. Dieser dient lediglich als Zwischenbehälter, bevor das zu entsorgende Medium aus Schmutzwasser, Schlamm und Späne einer dem Saugbehälter nachgeschalteten Filterbandanlage 20 zugeführt wird.

Die Öffnung der Klappe 10 kann auch ggf. ohne den Flüssigkeitsgrenzschalter allein durch den durch die Flüssigkeitssäule im Behälter 4 entstehenden hydrostatischen Druck erfolgen. Hierdurch wird der in der Vakuumkammer sich aufbauende Unterdruck zuzüglich des Gegendrucks durch das Gegengewicht 14 derart ausgelegt, daß sich die Klappe 10 aufgrund des hydrostatischen Drucks als Gegendrehmoment im Saugbehälter 4 öffnet.

Bei der Öffnung der Austrittsöffnung 9 fließt das zu entsorgende Medium zunächst in einen, zwischen Saugbehälter 4 und Filterbandanlage 20 zwischengeschalteten Flüssigkeitsbehälter 21, der als quadratischer oder rechteckförmiger Behälter unterhalb der Austrittsöffnung 9 angeordnet ist. In der Fig. 1 und 2 ist eine Aufbruchlinie 22 dargestellt, um den unteren Auslaufbereich der Saugkammer 4 mit Klappe 10 darzustellen.

Der Flüssigkeitsbehälter 21 weist ein unteres Bodenblech 23 auf, welches als Einlaufblech dämpfend auf die ausströmende Flüssigkeit wirkt. Der Transport des zu entsorgenden Mediums erfolgt dann in Richtung des Pfeils 24 zu einer im Bodenblech 23 angeordneten Auslaßöffnung 25, von wo aus das zu entsorgende Medium in weitestgehende laminarer Strömung auf die Filterbandanlage 20 strömt (Pfeil 26). Diese Auslaßöffnung 25 ist mit einer weiteren schaufelförmig gewölbten, beweglichen Klappe 27 versehen, die an einer horizontalen Drehachse 28 gelagert ist. Durch die auftreffende Kühlschmierflüssigkeit wird diese aufgrund der schaufelförmigen Umlenkung von der horizontalen Richtung 24 nach unten hin umgelenkt (Pfeil 26) und sanft auf das Bett 29 der Filterbandanlage 20 geleitet.

Die Filterbandanlage 20 besteht aus einer herkömmlichen Anlage mit einem intermettierend umlaufenden Band 30, auf welchem ein Filtervlies 31 aufliegt, welches intermettierend in einen Schlammkasten 32 entsorgt wird. Unter dem Filtervlies ist ein Reinwasserbehälter 33 angeordnet, der ggf. mittels Unterdruck beaufschlagbar ist. Die Filterbandanlage arbeitet automatisch, d. h. der Weitertransport des Filtervlieses 31 erfolgt mittels Flüssigkeitsstandsregler und Unterdrucksteuerung.

Vom Reinwasserbehälter 33 führt ein nicht näher dargestellter Rückführschlauch zur Werkzeugmaschine. Die von Spänen und Schlämmen gereinigte Kühlschmierflüssigkeit kann somit unmittelbar wiederverwendet werden.

Die erfindungsgemäße Anlage eignet sich als mobile Saug­ und Filteranlage für den periodischen Einsatz an naßzerspanenden Werkzeugmaschinen. Sie ist insbesondere geeignet zum Absaugen von Kühlschmiermitteln, Spänen, Schlamm und sonstigen Fremdstoffen sowie zum Reinigen der Kühlschmiermittel. Die Trennkorngröße beträgt je nach Vliesqualität und Flüssigkeit bis zu 10 µm.

Durch die erfindungsgemäße Anlage ist ein einfaches, schnelles und gründliches Reinigen der Kühlmittelbehälter auch an schwer zugänglichen Stellen möglich. Nicht zuletzt durch Wiederverwendung des gereinigten Kühlschmiermittels anstelle eines Ablassens oder kompletten Entsorgens lassen sich erhebliche Kosteneinsparungen erreichen. Weiterhin läßt sich eine höhere Fertigungsqualität und ein geringerer Wekzeugverschleiß durch sauberes Kühlschmiermittel erzeugen. Dabei arbeitet die erfindungsgemäße Anlage einfach und weitgehend wartungsfrei. Durch das Ansaugen der Flüssigkeit in den Vakuumbehälter 4 mittels eines Unterdrucks mit einer Vakuumturbine ist ein verschleißfreier Transport des zu entsorgenden Mediums möglich. Erreicht die Flüssigkeit im Saugbehälter 4 den angegebenen Höchststand, so kann die Vakuumturbine ausschalten, wodurch der Unterdruck im Saugbehälter abfällt und die Klappe 10 sich öffnet. Ein optimaler Ausgleich der Verschlußklappe 10 erfolgt durch ein Gegengewicht 14, welches gleichzeitig zum Verschluß der Klappe nach Entleerung des Saugbehälters 4 dient. Ein erneutes Einschalten der Vakuumturbine erfolgt nach einer bestimmten Verzögerungszeit.

Der Weg der Flüssigkeit führt demnach über den Saugschlauch 2, dem Saugbehälter 4, der Austrittsöffnung 9, dem Prall- bzw. Dämpfungsbehälter 21, dem Filtervlies 31, dem Reinwasserbehälter 33, einer Reinwasserpumpe und einem Rücklaufschlauch.

Ein automatisches Nachziehen des Filtervlieses 31 erfolgt aufgrund des zunehmenden Filterwiderstandes als Folge der zurückgehaltenen Schmutzpartikel. Hierdurch erfolgt ein Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels über den Filtervlies. Mittels eines Schaltimpulses eines nicht näher dargestellten Schwimmerschalters bei einer einstellbaren Flüssigkeitshöhe wird ein Nachziehen des Filtervlieses bewirkt. Ein kurzzeitiger Bandvorschub des Transportbands 30 bewirkt ein Nachziehen des Filtervlieses und damit ein Austragen des verbrauchten Filtervlieses einschließlich der darauf gelagerten Feststoffmasse.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Grundgedankens.

Claims (14)

1. Anlage zur Entsorgung und/oder Reinigung von Kühlschmiermitteln, Späne und Schlämmen oder dgl., an naßzerspanenden Werkzeugmaschinen, mit einer Saugeinrichtung zum Absaugen des zu entsorgenden Mediums aus der Werkzeugmaschine, wobei das abgesaugte Medium von der Saugeinrichtung einer nachgeschalteten Reinigungsanlage zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugeinrichtung als Saugbehälter oder Flüssigkeitsbehälter (4) mit einer im unteren Bereich angeordneten Verschlußeinrichtung (10) zum Austrag des gesamten, zu entsorgenden Mediums ausgebildet, daß die Verschlußeinrichtung (10) in Abhängigkeit des Flüssigkeitsstandes (18) betätigbar ist und daß das zu reinigende Medium einer nachgeschalteten Reinigungsanlage (20) zuführbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter oder Saugbehälter (4) der Saugeinrichtung als Vakuumbehälter (4) ausgebildet ist, wobei der Unterdruck über eine Vakuumturbine, über Venturidüsen oder dgl. erzeugbar ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumbehälter (4) als zylindrischer Behälter (7) mit einem unteren, vorzugsweise konischen oder trichterförmigen Behälterteil (8) ausgebildet ist, an dessen unteren Ende eine, mittels einer Verschlußeinrichtung (10) verschließbaren Austrittsöffnung (9) angeordnet ist, wobei die Verschlußeinrichtung als Klappe (10), Schieber oder dgl. ausgebildet ist.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (10) als um eine horizontale Schwenkachse (11) schwenkbar angeordnete Klappe (10) ausgebildet ist, die über ein, an einem Hebelarm (13) verschiebbar angeordnetes Gegengewicht (14) verschließbar ist, wobei die Klappe (10) bei durch Vakuum­ und/oder Flüssigkeitssäule- unbelastete Anordnung an der Austrittsöffnung (9) des Vakuumbehälters (4) anliegt.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (10) bei eingeschalteter Vakuumturbine (5) an einer Dichtung (9) flüssigkeitsdicht anliegt.

6. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer horizontalen Ausrichtung der Klappe (10) das horizontale Schwenklager (11) der Klappe (10) in einer vertikalen Führung (17) verschiebbar gelagert ist.

7. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Klappe (10) über einen Flüssigkeitsgrenzschalter (19) im Vakuumbehälter (4) erfolgt.

8. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Klappe (10) über den hydrostatischen Druck der darüber­ liegenden Flüssigkeitssäule im Flüssigkeitsbehälter bzw. Vakuumbehälter (4) erfolgt.

9. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließeinrichtung (10) als vom Flüssigkeitsgrenzschalter (19) motorisch betriebener, horizontal schwenkbarer oder längsverfahrbarer Öffnungsschieber oder als motorisch betriebene Schwenkklappe ausgebildet ist.

10. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Vakuumbehälter (4) über die untere Austrittsöffnung (9) austretende gesamte zu entsorgende Medium einer Filterband-Reinigungsanlage (20) oder einer Magnetwalze, einer Hydrozyklonenanlage oder Zentrifuge oder dgl. zur Reinigung des Mediums zuführbar ist, insbesondere zur Trennung der Kühlschmierflüssigkeit von den Feststoffen.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterbandanlage (20) mit einem umlaufenden Förderband (30) mit aufliegendem Filtervlies (31) oder einem endlos umlaufenden Feinstsiebgewebe (Draht, Kunststoff oder dgl.), mit automatischer Steuerung ausgebildet ist.

12. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auslauföffnung (9) des Vakuumbehälters (4) und der Filteranlage (20) ein Einlaufblech, Umlenkblech, Prallblech bzw. Zwischenbehälter (21) zur Dämpfung des austretenden Mediums und zur Erzeugung einer weitgehend laminaren Zuführströmung auf die Filterbandanlage vorgesehen ist.

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaufblech als unter der Auslauföffnung (9) des Vakuumbehälters (4) angeordneter Auslaufbehälter (21) mit unterem horizontal angeordneten Aufprallblech (23) ausgebildet ist, an dessen Auslaufende eine, durch die auftreffende Flüssigkeit bewegliche, die Flüssigkeitsbewegung dämpfende und regulierende Austrittsklappe (27) angeordnet ist.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsklappe (27) als schaufelförmig gewölbte, bewegliche Klappe ausgebildet ist, die zur gedämpfen Flüssigkeitsumlenkung auf die Filterbandanlage dient.