DE4341822C2 - Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit - Google Patents
Vorrichtung zum Reinigen einer FlüssigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Umwälzen und Reinigen einer mit Feststoffen und gegebenenfalls
Ölen und/oder Fetten oder dergleichen beladenen Flüssigkeit,
insbesondere einer Kühlflüssigkeit für spanende Bearbeitung
von Werkstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Flüssigkeiten, die in einem Kreislauf mit Feststoffen beladen
werden, wie beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, die bei der
spanenden Bearbeitung von Werkstoffen eingesetzt wird, können
nur dann erneut Verwendung finden, wenn die Feststoffe und
gegebenenfalls Öle und/oder Fette zuvor aus ihr entfernt wur
den.
Derartige Flüssigkeiten werden in einem Behälter gesammelt und
über eine hierin angeordnete Pumpe wird die Flüssigkeit über
ein Schleuderrad in Rotation versetzt, und durch die Zentrifu
galkraft werden die in der Flüssigkeit schwebenden Feststoffe
mit einem höheren spezifischen Gewicht als die Flüssigkeit
nach außen transportiert. Durch entsprechende konstruktive
Ausgestaltungen der Pumpe ist es möglich, eine Vorseparierung
vorzunehmen, so daß ein großer Anteil der umgewälzten Flüssig
keit sofort als Reinflüssigkeit in den Behälter zurückgeführt
wird und ein geringerer,
mit Feststoffen beladener Flüssigkeitsanteil in eine Zentrifu
ge geleitet wird, wo eine zuverlässige und scharfe Trennung
von Flüssigkeiten und Feststoffen vorgenommen werden kann, so
daß die Feststoffe quasi als Trockenstoffe der Zentrifuge kon
tinuierlich entnehmbar sind und entsorgt werden können. Die
völlig gereinigte Flüssigkeit wird wieder zurück in den Kreis
lauf geleitet. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise
in der DE-PS 41 38 612 beschrieben.
Trotz der Bewegung der Flüssigkeit im Behälter kann nicht aus
geschlossen werden, daß sich Ablagerungen, die aus Feststoffen
und/oder Ölen und Fetten bestehen, an der Behälterinnenwand
niederschlagen. Auch wenn die Schichtdicke durch die Bewegung
der Kühlflüssigkeit gering gehalten wird, können sich in die
sen Ablagerungen Bakterien bilden, wodurch Geruchsbildung ent
steht. Darüber hinausgehende Beeinträchtigungen der Umwelt und
der in der Nähe des Behälters arbeitenden Personen durch die
sich in den Ablagerungen vermehrenden Bakterien können nicht
ausgeschlossen werden.
Die DE-GM 19 61 539 offenbart eine Vorrichtung zum Aufbereiten
von Flüssigkeiten, die als Wasch- und/oder Kühl- und/oder
Schmiermittel dienen, in dem der Feststoffbestandteil hieraus
entfernt wird. Über eine tangential im Pumpensumpf der Vor
richtung angeordnete Leitung kann Klarflüssigkeit zuströmen,
die dann eine wandnahe Strömung im Pumpensumpfbehälter erzielt
und eine Ablagerung von Feststoffen an der Wand verhindert.
Die DE-AS 10 88 882 offenbart eine Einrichtung zum Reinigen
von Abwasserbecken. Zentrisch im Abwasserbecken ist ein Regner
angeordnet, dem über eine Pumpe Flüssigkeit zugeführt wird,
wodurch sich dieser in Drehung versetzt und Ablagerungen am
Beckenrand abspült.
Von dieser Problemstellung ausgehend ist eine gattungsgeinäße
Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit dadurch gekenn
zeichnet, daß im Inneren des Behälters eine über die Antriebs
welle der Pumpe angetriebene Einrichtung zur Erzeugung eines
umlaufenden, auf die Behälterinnenwand gerichteten Flüssig
keitsstrahles vorgesehen ist.
Diese Einrichtung kann vorzugsweise als ein einfacher Trommel
läufer ohne Gehäuse und ohne Innenleitrad ausgebildet sein,
der auf der Antriebswelle der Pumpe sitzt. Die Strömung eines
solchen freien Trommelläufers zeigt einen scharf begrenzten
freien Strahl. Das besondere hieran ist, daß der rotierende
Trommelläufer etwa über 3/4 seines Umfanges Flüssigkeiten an
saugt und über 1/4 die angesaugte Flüssigkeit mit einem scharf
begrenzten freien Strahl ausstößt. Strömungsaufnahmen eines
solchen Trommelläufers sind beispielsweise gezeigt in dem
Lehrbuch von Bruno Eck "Ventilatoren, 4. Auflage, Springer-Ver
lag 1962, Seiten 144 bis 172".
Bei einem solchen Trommelläufer stehen die Schaufeln bekannt
lich tangential. Der Vorteil des Trommelläufers ist außerdem,
daß sich der erzeugte Strahl in Drehrichtung des Läufers
selbst langsam dreht. Durch die Auslegung der Schaufeln kann
dabei erreicht werden das der Strahl sich schneller oder lang
samer dreht. Grundsätzlich aber liegt die Drehgeschwindigkeit
des Strahles unter der Drehgeschwindigkeit des Trommelläufers.
Wenn der Trommelläufer am Ende der Antriebswelle der Trenn
schleuderpumpe angeordnet ist und in Richtung des Behälterbo
dens hervorsteht, wird der erzeugte Flüssigkeitsstrahl an die
Innenwand des Behälters gestoßen und dort so nach oben umge
leitet, daß die Behälterwand von Ablagerungen befreit wird,
bzw. durch diese starke Bewegung an der Behälterinnenwand und
die daraus resultierenden Verwirbelungen erreicht wird, daß
sich keine Ablagerungen bilden können. Durch die hierdurch
hervorgerufene kreisende Wasserbewegung ist außerdem gewähr
leistet, daß die Feststoffe, das heißt die Schmutzpartikel, in
der Schwebe gehalten werden. Hierdurch sind auch Bodenablage
rungen wirksam ausgeschlossen.
Da der Trommelläufer weder ein Gehäuse noch ein Innenleitrad
hat, ist er an sich völlig wartungsfrei, da sich Schmutzabla
gerungen am Trommelläufer nicht absetzen können, sondern diese
immer durch die Rotationsbewegung weggeschleudert werden.
Wenn die Ansaugseite der Pumpe mit einem konkav gewölbten
Lochblech abgedeckt ist, und dieses Lochblech dicht über dem
Trommelläufer endet, wird das Lochblech, das dazu vorgesehen
ist, zu große Feststoffpartikel von der Pumpe fernzuhalten,
laufend von dem oberen Bereich des Flüssigkeitsstrahles über
strichen, so daß eine Verstopfung der Pumpenansaugseite ausge
schlossen ist.
Die Schaufeln des Trommelläufers sind vorzugsweise so ange
stellt, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles
wesentlich kleiner ist als seine eigene Umlaufgeschwindigkeit.
Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeiten
in der Größenordnung von 1 : 100.
Eine besonders einfache Herstellung des Trommelläufers ist dann
möglich, wenn dieser aus einer oberen und einer unteren Hälfte
zusammengesetzt ist. Dadurch können die Schaufeln jeder Hälfte
aus dem Vollen gearbeitet werden und anschließend über ein
thermisches Fügeverfahren, beispielsweise Löten oder Schwei
ßen, können die beiden Hälften zusammengesetzt werden. Die
obere Hälfte weist dabei einen Ansatz zur Befestigung des
Trommelläufers an der Welle der Pumpe auf.
Anhand einer Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher
beschrieben werden. Es zeigt:
Fig. 1 den Mittel-Längsschnitt durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung in vereinfachter Darstellung,
Fig. 2 das von dem Trommelläufer erzeugte Bild des umlau
fenden Flüssigkeitsstrahles in Draufsicht,
Fig. 3 den Trommelläufer im Längsschnitt,
Fig. 4 den Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 3.
Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung die erfindungsgemä
ße Vorrichtung, die im wesentlichen aus dem runden topfförmi
gen Behälter 2 und der zentrisch im Behälter angeordneten
Pumpe 1 besteht. In dem Behälter 2 wird die mit Feststoffen
und gegebenenfalls Ölen und/oder Fetten belastete Flüssigkeit
gesammelt, so daß sich dort ein oberhalb der Ansaugseite der
Pumpe 1 befindlicher Flüssigkeitsspiegel 3 ausbildet. Die An
saugseite der Pumpe 1 ist über ein konkav gewölbtes Lochblech
8 abgedeckt, wobei die hier nicht dargestellten Löcher so ge
wählt sind, daß, um Beschädigungen der Pumpe 1 zu vermeiden,
nur Feststoffe bis zu einer bestimmten Größe angesaugt werden
können.
Die Pumpe 1 wird von einer Antriebswelle 5 betrieben, die mit
einem hier nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden ist.
Die Mittelachse der Antriebswelle 5 fällt vorzugsweise mit der
Hochachse des Behälters 2 zusammen.
Am äußeren, dem Behälterboden 2a zugewandten Ende weist die
Antriebswelle 5 einen Gewindeansatz 5a, auf den der Trommel
läufer 6 über eine in seinem Kopf 11 vorgesehene Gewindeboh
rung 9 aufgeschraubt ist. Der Trommelläufer 6 ist ein Schau
felrad mit tangential stehenden Schaufeln 7, ohne Gehäuse und
ohne Innenleitrad. Es ist bekannt, wie die Schaufeln 7 auf
einem Schaufelrad anzuordnen sind, damit ein guter Strömungs
verlauf erzielt wird, so daß hier auf eine detaillierte Darle
gung verzichtet werden kann.
Der Trommelläufer hat beispielsweise einen Durchmesser von
6 cm und eine wirksame Höhe H von 7 cm. Durch die Kupplung mit
der Antriebswelle 5 rotiert er mit der Antriebsdrehzahl ω. In
Fig. 2 ist die Drehrichtung als im Uhrzeigersinn angegeben.
Durch die Rotationsbewegung saugen die Schaufeln 7 etwa über
3/4 des Umfangsbereiches des Trommelläufers 6 die ihn umgebene
Flüssigkeit an (wie durch die Pfeile A in Fig. 2 angedeutet)
und stoßen die angesaugte Flüssigkeit etwa über das verbleiben
de 1/4 des Umfangs in einem scharf gebündelten oder diffusen
Strahl ab (wie in Fig. 2 durch die Pfeile B angedeutet).
Die gebündelte Schärfe des ausgestoßenen Strahles B ist abhän
gig von der Schaufelstellung, die vorzugsweise so gewählt ist,
daß der Strahl scharf begrenzt ist. In Richtung der Rotation
des Trommelläufers 6 wandert der ausgestoßene Flüssigkeits
strahl, wie in Fig. 2 mit dem Pfeil W angedeutet. Die Umlauf
geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles ist wesentlich gerin
ger als die Antriebsdrehzahl ω und kann ebenfalls durch die
Stellung der Schaufeln 7 beeinflußt werden.
Der von dem Trommelläufer 6 erzeugte, umlaufende Flüssigkeits
strahl B wird auf die Innenwandung 4 des runden Behälters 2
gerichtet und wird beim Auftreffen hierauf nach oben abge
lenkt, so daß die Behälterwand 4 über ihre volle Höhe hiervon
beeinträchtigt wird. Wenn, wie in Fig. 1 gezeigt, der Behäl
ter 2 einen wannenförmigen Boden 2a aufweist und auf Füßen 10
steht, kann der Trommelläufer 6 so angeordnet werden, daß er
dicht über dem Bodenbereich 2a endet, so daß der Flüssigkeits
strahl B durch die Wölbung des Bodens 2a am Übergang zu den
senkrechten Behälterwänden 2 umgeleitet werden kann. Das kon
kav gewölbte Lochblech 8 ist an seinen äußeren Enden so weit
nach unten gezogen, daß es in den Randbereich des Flüssig
keitsstrahles B hineinreicht, so daß es ebenfalls hiervon
überstrichen wird, und damit auch ein Verstopfen des
Lochblechs 8 verhindert wird.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Umwälzen und Reinigen einer
mit Feststoffen und ggf. Ölen und Fetten oder dergleichen be
ladenen Flüssigkeit, insbesondere einer Kühlflüssigkeit für
spanende Bearbeitung von Werkstoffen, mit einer in einem Be
hälter (2) angeordneten Pumpe (1), dadurch gekennzeichnet,
daß im Inneren des Behälters (2) eine über die Antriebswelle
(5) der Pumpe (1) angetriebene Einrichtung (6) zur Erzeugung
eines umlaufenden, auf die Behälterinnenwand (4) gerichteten
Flüssigkeitsstrahles (B) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung (6) ein auf der Antriebswelle (5) der Pumpe (1)
angeordneter Trommelläufer (6) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Trommelläufer (6) mit dem Wellenende verbunden ist und über
das Gehäuse der Pumpe (1) in Richtung des Behälterbodens (2a)
hervorsteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ansaugseite der Pumpe (1) mit einem konkav gewölbten Loch
blech (8) abgedeckt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaufeln (7) des Trommelläufers (6) so angestellt sind, daß
die Umlaufgeschwindigkeit des durch ihn erzeugten Flüssig
keitsstrahls wesentlich kleiner ist, als seine eigene Umlauf
geschwindigkeit.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Trommelläufer (6) aus einer oberen und einer unteren Hälfte
zusammengesetzt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
obere und untere Hälfte durch ein thermisches Fügeverfahren
miteinander verbunden sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeiten in der Größenordnung
1 : 100 liegt.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelläufer (6) dicht
über dem Behälterboden (2a) endet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
vom Trommelläufer (6) erzeugte Flüssigkeitsstrahl mit seinem
Randbereich das Lochblech (8) der Pumpe (1) überstreicht.
11. Verfahren zum Befreien der Behälterinnenwand (4) eines mit
einer Flüssigkeit gefüllten Behälters (2) von Ablagerungen
aus der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß über einen
um die vertikale Mittelachse des Behälters (2) rotierenden
Trommelläufer (6) ein umlaufender, auf die Behälterinnenwand
(4) gerichteter Flüssigkeitsstrahl erzeugt wird, dessen Um
laufgeschwindigkeit geringer ist als die Drehgeschwindigkeit
des Trommelläufers (6).
Priority Applications (1)
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DE4341822A DE4341822C2 (de) | 1993-12-08 | 1993-12-08 | Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit |
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DE4341822A1 DE4341822A1 (de) | 1995-06-14 |
DE4341822C2 true DE4341822C2 (de) | 1998-07-02 |
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DE4341822A Expired - Fee Related DE4341822C2 (de) | 1993-12-08 | 1993-12-08 | Vorrichtung zum Reinigen einer Flüssigkeit |
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- 1993-12-08 DE DE4341822A patent/DE4341822C2/de not_active Expired - Fee Related
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