DE4332688C2

DE4332688C2 - Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entfettung und Kompaktierung von elektrisch leitfähigem, metallischem und/oder keramischen Gut

Info

Publication number: DE4332688C2
Application number: DE19934332688
Authority: DE
Inventors: Franz Hugo; Erwin Wanetzky
Original assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 1993-06-09
Filing date: 1993-09-25
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2013-06-10
Also published as: GB2278852B; GB9407187D0; FR2706332B1; GB2278852A; DE4332688A1; US5445789A; DE4319166A1; FR2706332A1; DE59405151D1; DE4319166C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere zur Entfettung und Kompaktierung von elektrisch leitfähigem, metallischen und/oder keramischem Gut, beispielsweise Drehspänen und/oder Schleifschlämmen, im wesentlichen bestehend aus einer Vakuumkammer mit einem Vakuumpumpstand und mindestens einem Kondensator, einem Trog, der mit mindestens einem Preßstempel zusammenwirkt, wobei das zu behandelnde Gut in den Trog eingebracht wird und der Preßstempel mittels einer Verstelleinrichtung auf das in den Trog eingefüllte Gut einwirkt, der Preßstempel als Elektrode ausgeführt ist und durch Anlegen einer elektrischen Spannung das zu behandelnde Gut durch direkten Stromdurchgang beheizbar ist, und wobei Trog und Preßstempel in der Vakuumkammer angeordnet sind und zwischen Kammer und Kondensator je ein Absperrorgan vorgesehen ist nach Patent DE 43 19 166.

Bei der spanabhebenden Bearbeitung oder dem Schleifen von Werkstücken fallen große Mengen von Spänen oder Schlämmen an, die mit Emulsionen oder mit Ölen vom Bearbeitungsprozeß benetzt sind. Das Öl oder die Emulsion ist für den Bearbeitungsprozeß notwendig. Diese Flüssigkeiten dienen zur Kühlung des Werkstücks und zum Abtransport der anfallenden Späne. In den Filtern der Bearbeitungsmaschinen werden die Späne von den Flüssigkeiten abgetrennt. Die Flüssigkeit selbst verbleibt in der Bear beitungsmaschine, während die Schlämme- und/oder Späne aus den Filtern entfernt werden müssen.

Durch die große Oberfläche der Späne werden große Mengen an Schmier- und Kühlflüssigkeit mit ausgetragen. Zur Reduzierung dieser Flüssigkeitsverluste werden die Späne geschleudert oder ausgepreßt. Die Flüssigkeit wird in den Kreislauf zurückgeführt, während der verbleibende Rückstand entsorgt werden muß. Die Entsorgung dieser Späne und/oder Schlämme bereitet aufgrund der ökologischen Verträglichkeiten beachtliche Schwierigkeiten.

Durch die Kontamination der Späne und/oder Schlämme mit den mineralischen Ölen, Estern, Glyzerinen, Emulgatoren, phosphorhaltigen oder schwermetallhaltigen Additiven u. a. kann eine direkte Rückführung dieser Wertstoffe in den Schmelzprozeß nicht unmittelbar veranlaßt werden. Ein weiteres Hindernis ist die geringe Schüttdichte der Späne. Zur problemlosen Entsorgung müßte eine Dekontamination und weitgehende Kompaktierung der Späne und/oder Schlämme erfolgen.

Bekannt ist ein Verfahren zur Aufbereitung flüssigkeitsbehafteter Metallspäne und -stäube, insbesondere von weicherem oder von Leichtmetall bzw. Leichtmetallegierungen, wobei die Metallspäne und -stäube gepreßt, hierbei Feststoffe und Flüssigkeiten voneinander getrennt und die Feststoffe thermisch behandelt werden (DE 40 28 541 C1), wozu beim Preßvorgang eine die Pressung begünstigende Temperatur eingestellt und gehalten wird, Metallspäne und Metallstäbe zu Metallgranulat als Feststoff stranggepreßt sowie nach dem Strangpressen granuliert und danach unter Luftabschluß bei erhöhter Temperatur von restlicher Flüssigkeit getrennt werden. Die zugehörige Vorrichtung besteht aus einem Kollergang, der zumindest teilweise kapselbar und mit einem erhitzten Gas beaufschlagbar ist, wobei sich unter der Vorrichtung eine Matrize zum Pressen der Metallspäne und -stäube in Stränge und unter der Matrize eine Einrichtung zum Zertrennen der aus der Matrize austretenden Stränge befindet.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zum Entfernen von schwer verdampfbaren Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Schneidöl enthaltenden Metallspänen durch indirekte Erwärmung des Gutes unter Sauerstoffabschluß in einer vom Gut kontinuierlich durchlaufenden Retorte, in die das Gut durch eine mit Schutzgas versorgte Eintragsvorrichtung eingebracht und aus der es durch eine mit Schutzgas versorgte Austragsvorrichtung wieder ausgebracht wird (DE 36 08 177 C1), wozu das Gut in der Eintragsvorrichtung in einem Rohr durch einen intermittierend wirkenden Stempel in axialer Richtung zu einem gasdurchlässigen, das Rohr weitgehend ausfüllenden Pfropfen verdichtet wird und der Pfropfen nach Verlassen des Rohres und vor dem Eintritt des Gutes in die Retorte wieder in einen fließfähigen Stoffstrom umgewandelt wird. Die Eintragsvorrichtung weist ein Rohr mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung auf, wobei im Bereich der Eintrittsöffnung ein in Achsrichtung des Rohres intermittierend bewegbarer Stempel angeordnet ist, derart, daß er in seiner einen Stellung die Eintrittsöffnung freigibt und bei seinem Eintauchen in das Rohr in diesem einen Pfropfen aus dem Gut erzeugt und im Bereich der Austrittsöffnung ein in Richtung der Radachse verschiebbares Widerlager für den Pfropfen angeordnet ist, das in seiner einen Endstellung in der Nähe der Austrittsöffnung während des Verdichtungshubs des Stempels stillsetzbar ist und das außerhalb dieser Endstellung als eine Zerkleinerungsvorrichtung für den Pfropfen angeordnet ist.

Weiterhin ist ein Verfahren zum Entfernen anhaftender Thermoplaste von Metallteilen, insbesondere von Spinndüsen bekannt, bei dem die Metallteile elektrisch-induktiv erhitzt werden, wobei das Erhitzen in einer reduzierenden oder inerten oder ggf. in einer oxidierenden Gasatmosphäre erfolgt (DE 27 52 401 A1).

Schließlich ist ein Verfahren zur Entfettung und Reinigung von mit fett- und/oder ölhaltigen Stoffen behaftetem Gut vorgeschlagen worden (DE 41 36 990 A1), bei dem das zu reinigende Gut unter Vakuumbedingungen in einer Prozeßkammer derart erwärmt wird, daß die Fette und/oder Öle in Abhängigkeit ihres Aggregatzustandes vom Gut abtrennbar sind, wozu das Gut in einem ersten Verfahrensschritt in ein Bad, das aus Fetten und/oder Ölen besteht, eingebracht und/oder erwärmt wird. Die vom Gut durch Wärmeeintrag abtrennbaren Dämpfe der Fette und/oder Öle werden dann in einem mit der Prozeßkammer verbundenen Kondensator niedergeschlagen und als Kondensat gesammelt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun, wie auch im Hauptpatent beschrieben, eine Vorrichtung anzugeben, die die Reinigung, insbesondere die Entfettung von elektrisch leitfähigem Gut, beispielsweise metallischen und/oder keramischen Drehspänen und/ oder Schleifschlämmen unter wirtschaftlich sinnvollen Bedingungen ermöglicht, alternative Ausführungsformen aufzeigt und angibt, wie die dabei entstehenden Wertstoffe - Metalle, Keramiken, bzw. Fette, Öle - einer Wiederverwertung zugeführt werden können.

Gemäß dem Hauptpatent wird eine Vakuumkammer mit einem Pumpstand und mindestens einem Kondensator, einem Trog und einem Preßstempel verwendet, wobei das zu behandelnde Gut - Späne und/oder Schlamm - in den Trog eingebracht und der Preßstempel mittels einer Verstelleinrichtung in den Hohlraum des Troges hineinbewegt wird. Der Preßstempel ist als Elektrode und der Trog als Gegenelektrode ausgeführt und durch Anliegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden ist das zu behandelnde Gut durch direkten Stromdurchgang beheizbar. Durch den gegenüber typischen Heizleiterwerkstoffen hohen elektrischen Widerstand und den damit geringen Strom, wird somit eine schonende Aufheizung der verdampfbaren Substanzen erreicht. Eine weitere Eigenschaft der Späne ist ihre Kompressibilität, wodurch der Widerstand in Abhängigkeit der Verdichtung der Späne verändert werden kann.

Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß der Trog zur Aufnahme des zu behandelnden Guts als ein an seinen Stirnseiten mittels stempelförmiger Elektroden verschließbarer Hohlzylinder aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet ist.

Bei einer besonders leistungsfähigen Ausführung der Vorrichtung ist der Trog als trichterförmiger verschließbarer Behälter mit einer schlitzförmigen Öffnung ausgebildet, wobei das aus der Öffnung austretende Gut zwischen zwei parallel zueinander gelagerten, als gegenläufige Walzen ausgebildeten Stempeln hindurch gefördert und dabei kompaktiert wird, wobei die beiden Walzen die Elektroden bildend an die Stromquelle angeschlossen sind.

In einer alternativen Ausführungsfassung weist der Trog ein trichterförmiges Einlaufgehäuse und ein konisches Schneckengehäuse auf, wobei das in das Einlaufgehäuse eingefüllte Gut mittels einer in dem Schneckengehäuse drehbar gelagerten, als Preßstempel wirkenden Förderschnecke kompaktiert wird und das Schneckengehäuse und die Förderschnecke als Elektroden an die Stromquelle angeschlossen sind.

Die Erfindung läßt die verschiedenartigsten Ausführungsmöglichkeiten zu; einige davon sind in den anhängenden Zeichnungen näher dargestellt und beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Vakuumkammer mit einem Trog, einem Preßstempel und einem Vakuumpumpstand in Schnittdarstellung gemäß dem Hauptpatent,

Fig. 2 eine Widerstandspresse mit einem hohlzylindrischen Behälter und zwei Elektroden in schematischer Darstellung,

Fig. 3 eine Walzenpresse mit einem Walzenpaar und einem Spänebehälter in schematischer Darstellung und

Fig. 4 einen elektrisch durchfluteten Extruder in schematischer Darstellung.

Eine Vakuumkammer 1 (Fig. 1) besteht aus einem wannenförmigen Kammerunterteil 2 sowie einem kalottenförmigen Kammerdeckel 3. Auf dem Boden des Kammerunterteils 2 steht ein in Richtung der Schnittlinie XX teilbarer Trog 4 mit einem Bodenablauf 16. In den Trog 4 ragt von oben ein in Schnittdarstellung pilzförmiger Stempel 5 hinein. Der Preßstempel 5 ist über einen Stempelschaft 6 mit einer hydraulischen Verstelleinrichtung 7 verbunden, welche oberhalb des Kammerdeckels 3 angeordnet ist. Der Trog 4 sowie der Preßstempel 5 sind mit einer Stromversorgungseinheit 8 verbunden, so daß sich der Stempel 5 als Elektrode und der Trog 4 als Gegenelektrode ausbilden und das in dem Trog 4 befindliche zu behandelnde Gut 9 durch direkten Stromdurchgang beheizbar ist.

In dem Kammerunterteil 2 ist eine Saugleitung 10 vorgesehen, in der ein Absperrorgan 11 angeordnet ist. Diesem schließt sich ein Kondensator 12 sowie ein Vakuumpumpstand 13 an.

Zum Be- und Entladen der Vakuumkammer 1 wird der Preßstempel 5 mittels der Verstelleinrichtung 7 in die oberste Position im Kammerdeckel 3 gefahren. Anschließend wird der Kammerdeckel 3 durch eine nicht gezeigte Hebel- und Verfahreinrichtung vom Kammerunterteil 2 abgenommen. In den Trog 4 wird nun das zu behandelnde Gut 9, beispielsweise Drehspäne, von oben lose eingefüllt. Während des Be- und Entladevorgangs befindet sich der Preßstempel 5 vollständig innerhalb des Vakuumkammerdeckels 3.

Die alternative Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung (Fig. 2) ist eine Widerstandspresse 17. Diese besteht aus einem hohlzylindrischen Behälter 18, welcher aus einer elektrisch isolierenden Keramik hergestellt ist und in dessen Innenraum die zu behandelnden Späne 19 eingebracht werden. Die Stirnseiten des Behälters 18 sind durch die stempelförmigen Elektroden 20 und 21 verschließbar. Die beiden Elektroden 20, 21 sind in Achsrichtung A des Behälters 18 verstellbar. Die gezeigten Positionen der Elektroden 20 und 21 sind Momentaufnahmen während eines Preßvorgangs. Vor Beginn des Preßvorgangs beanspruchen die Späne 19 durch ihre Sperrigkeit ein größeres Volumen, so daß sich zu Beginn des Entfettungsverfahrens die Elektrode in der gestrichelten Position 21' befindet. Die gesamte Anordnung der Widerstandspresse 17 ist innerhalb eines Vakuumbehälters vorgesehen, welcher der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.

Eine weitere Ausführungsform ist eine Walzenpresse 22 (Fig. 3). Diese besteht aus einem trichterförmigen verschließbaren Behälter 23, in welchen das zu behandelnde Gut, beispielsweise Späne 24 eingefüllt werden. Im Bereich der schlitzförmigen Öffnung 25 des Behälters 23 ist ein Walzenpaar mit den zylindrischen Walzen 26, 27 angeordnet. Diese Walzen 26, 27 sind gleichzeitig als Elektroden ausgebildet und für gegenläufige Dreheinrichtungen 28, 29 vorgesehen. Dadurch werden die Späne 24 nach Verlassen der Öffnung 25 des Behälters 23 erwärmt und zu einer Platte 30 ausgewalzt. Durch Anordnung weiterer Walzenpaare, ähnlich denen der Walzen 26, 27 in Transportrichtung T kann die Dicke der Platte 30 auf ein beliebiges Maß reduziert werden.

Weitere Walzenpaare sowie auch eine die Walzenpresse umgebende Vakuumkammer sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Fig. 4) ist ein elektrisch durchfluteter Extruder 31. Dieser besteht aus einem trichterförmigen Einlaufgehäuse 32 sowie einem konischen Schneckengehäuse 33, in dem eine Förderschnecke 34 angeordnet ist. Die Schnecke 34 wird mittels eines Motors 35 stirnseitig angetrieben. Die zu behandelnden Späne 36 werden in den Trichter 32 eingefüllt und mittels der Förderschnecke 34 zur Austrittsöffnung 37 des Gehäuses 33 gefördert. Durch Ausbildung des Schneckengehäuses 33 als Elektrode sowie der Schnecke 34 als Gegenelektrode werden die Späne 36 im Bereich zwischen den beiden Elektroden 33, 34 geheizt und komprimiert. Nach dem Befüllen des Trichtergehäuses 32 mit Spänen 36 ist dieses vakuumdicht verschließbar. Im Bereich des Schneckengehäuses 33 ist eine Absaug- und Kondensationsvorrichtung vorgesehen, welche der Einfachheit halber nicht gezeigt ist, im wesentlichen jedoch der Darstellung in Fig. 1 entspricht.

Anstelle der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Polung der Elektroden mit + und - ist selbstverständlich auch eine gegensätzliche Polung bei Anschluß einer Gleichspannungsversorgung denkbar. Es ist ebenso möglich, die Elektroden an einer Wechselspannungsquelle anzuschließen.

Bezugszeichenliste

Auflistung der Einzelteile

1

Vakuumkammer

2

Kammerunterteil

3

Kammerdeckel

4

Trog, Gegenelektrode

5

Preßstempel, Elektrode

6

Stempelschaft

7

Verstelleinrichtung

8

Stromversorgungseinheit

9

Gut, Drehspäne

10

Saugleitung

11

Absperrorgan

12

Kondensator

13

Vakuumpumpstand

16

Bodenablauf

17

Widerstandspresse

18

Behälter

19

Späne

20

stempelförmige Elektrode

21

,

21

' Preßstempel

22

Walzenpresse

23

Behälter

24

Späne

25

Öffnung

26

Walze, Elektrode

27

Walze, Elektrode

28

Drehrichtung

29

Drehrichtung

30

Platte

31

Extruder

32

Einlaufgehäuse

33

Schneckengehäuse

34

Förderschnecke

35

Motor

36

Gut, Späne

37

konische Austrittsbohrung

Claims

1. Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere zur Entfettung und Kompaktierung von elektrisch leitfähigem, metallischem und/oder keramischem Gut (9, 19, 24, 36), beispielsweise Drehspänen und/oder Schleifschlämmen, im wesentlichen bestehend aus einer Vakuumkammer (1) mit einem Vakuumpumpstand (13) und mindestens einem Kondensator (12), einem Trog (4, 18, 23, 32), der mit mindestens einem Preßstempel (5, 21, 27, 34) zusammenwirkt, wobei das zu behandelnde Gut in den Trog eingebracht wird und der Preßstempel mittels einer Verstelleinrichtung (7) auf das in den Trog eingefüllte Gut einwirkt, der Preßstempel als Elektrode ausgeführt ist und durch Anlegen einer elektrischen Spannung das zu behandelnde Gut durch direkten Stromdurchgang beheizbar ist und wobei Trog und Preßstempel in der Vakuumkammer (1) angeordnet sind und zwischen Kammer und Kondensator (12) je ein Absperrorgan (11) vorgesehen ist, nach Patent DE 43 19 166, dadurch gekennzeichnet, daß der Trog zur Aufnahme des zu behandelnden Gutes (19) als ein an seinen Stirnseiten mittels stempelförmiger Elektroden (20, 21) verschließbaren Hohlzylinder (18) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet ist.

2. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trog als trichterförmiger, verschließbarer Behälter (23) mit einer schlitzförmigen Öffnung (25) ausgebildet ist, wobei das aus der Öffnung (25) austretende Gut (24) zwischen zwei parallel zueinander gelagerten, als gegenläufige Walzen (26, 27) ausgebildeten Stempeln hindurch gefördert und dabei kompaktiert wird, wobei die beiden Walzen (26, 27) die Elektroden bildend an die Stromquelle (8) angeschlossen sind.

3. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trog ein trichterförmiges Einlaufgehäuse (32) und ein konisches Schneckengehäuse (33) aufweist, wobei das in das Einlaufgehäuse (32) eingefüllte Gut (36) mittels einer in dem Schneckengehäuse (33) drehbar gelagerten, als Preßstempel wirkenden Förderschnecke (34) kompaktiert wird und das Schneckengehäuse (33) und die Förderschnecke (34) als Elektroden an die Stromquelle (8) angeschlossen sind.