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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von
Metallbearbeitungsfluiden, die bei Werkzeugen zum Entfernen von
Metall verwendet werden, und betrifft im Spezielleren ein Verfahren
zum Behandeln des Fluids zum Entfernen von Verunreinigungen und
zum Verzögern
des Wachstums von Bakterien.
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Metallbearbeitungsprozesse
machen von Maschinen Gebrauch, die Schneidwerkzeuge, Schleifvorrichtungen
oder andere Werkzeuge zum Abnehmen von Metall von einem Werkstück verwenden.
Diese Werkzeuge erzeugen Wärme
durch Gleitreibung an der Grenzfläche zwischen dem Werkzeug und
dem Werkstück.
Metallbearbeitungsfluide werden auf die Grenzfläche aufgesprüht, um jegliche Späne wegzuspülen, die
Oberflächengüte zu verbessern,
die Werkzeuglebensdauer zu erhöhen,
die erforderliche Energie zu vermindern sowie das Werkzeug und das
Werkstück
zu kühlen.
Diese Fluide werden üblicherweise
als Kühlmittel
bezeichnet, da es sich bei dem Kühlen
um eine der Hauptfunktionen der Fluide handelt.
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Es
gibt eine große
Vielzahl verschiedener Metallbearbeitungsfluide, die zusammengesetzte
Mineralöle,
nichtflüssige
und geschwefelte Öle
sowie Wasser- und Öl-Emulsionen
beinhalten. Emulsionen aus Wasser und wasserlöslichem Öl sind eine Klasse von Metallbearbeitungsfluiden,
die für
Metallbearbeitungsprozesse häufig
verwendet werden. Die Emulsion ähnelt
in ihrem Erscheinungsbild Milch, ist nicht teuer und hat eine niedrige
Viskosität,
die eine einfache Trennung der Emulsion von den Spänen ermöglicht.
Darüber
hinaus hat die Emulsion gute Kühleigenschaften
zum Abführen
von Wärme
von dem Werkzeug und dem Werkstück,
um deren Temperaturen innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten. Inakzeptable
Temperaturpegel bei dem Schneidwerkzeug oder dem Werkstück können zu
Beeinträchtigungen
sowohl bei dem Werkstück
als auch bei dem Schneidwerkzeug führen, wobei diese letztendlich
zu einem Defekt der Schneidwerkzeuge oder zu irreparablen Schäden an dem
Werkstück
führen
können.
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Bei
einer Anwendung wird eine Emulsion aus 95% Wasser und 5% Schmieröl auf das
Werkzeug und das Werkstück
aufgesprüht.
Beim Aufsprühen des
Metallbearbeitungsfluids auf das Werkstück und das Schneidwerkzeug
führt das
Metallbearbeitungsfluid seine Funktionen, wie z.B. eine Kühlung, aus und
läuft in
einen Fluidsumpf ab. Der Sumpf ist unterhalb der Maschine angeordnet
und sammelt das Metallbearbeitungsfluid zusammen mit Spänen und
anderen von dem Fluid mitgeführten
Fragmenten. Das Fluid führt
auch kontaminierendes Öl
bzw. Fremdöl mit
sich, das aus Getriebekästen
und Transmissionen an der Maschine ausgetreten ist oder Gleitflächen auf
den Wegen geschmiert hat und das das Werkstück vor der Ausführung einer
spanenden Bearbeitung vor Korrosion geschützt hat. Das Fremdöl schwimmt
auf der Oberfläche
des Fluids in dem Sumpf.
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Das
mit Fremdöl
kontaminierte Metallbearbeitungsfluid bildet einen idealen Nährboden
für anaerobe
Bakterien in dem Sumpf. Das Fremdöl bildet eine Schicht oben
auf dem Fluid und dichtet das Fluid gegenüber einem Kontakt mit Sauerstoff
in der Luft ab. Die Bakterien vermehren sich und verbrauchen das
Fremdöl
als Nahrung, wobei sie letztendlich die Qualität des Fluids in einem derartigen
Ausmaß beeinträchtigen,
dass dieses seine nützliche
Funktion nicht mehr ausführen
kann und ranzig wird. Das Fluid wird dann entsorgt.
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Ein
Weg zum Entfernen des Fremdöls
besteht darin, eine Leitung mit einem schwimmenden Einlass innerhalb
der oberen Schicht des Fluids in dem Sumpf anzuordnen. Der schwimmende
Einlass steht in Strömungsverbindung
mit einem Abscheider zum Abscheiden des Fremdöls von dem Fluid. Der Abscheider
besitzt typischerweise einen gewundenen Strömungsweg, den das Fluid entlang
geleitet wird. Der Strömungsweg
lässt das
Fremdöl
in einer Reihe von Aufnahmen an der Oberseite des Separators zurück, in denen
das Fremdöl
von dem Fluid getrennt wird. Das Fremdöl wird entfernt, und das nun weniger
verunreinigte Fluid kehrt zu dem Sumpf zurück. Gelegentlich sinkt der
schwimmende Einlass für
die Abscheiderleitung unter die Oberfläche des Fluids in dem Sumpf
ab und wird in erster Linie reines Fluid zu dem Abscheider zurückgeführt, so
dass das Fremdöl
als oberste Lage auf dem Fluid zurückbleibt, wobei dies zu den
vorstehend beschriebenen nachteiligen Resultaten führt.
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Aus
diesem Grund hat unter der Anleitung der Anmelderin arbeitendes
Personal versucht, ein Fluidhandlungssystem zu entwickeln, das Fremdöl von dem
Fluid trennt und das Wachstum von anaeroben Bakterien innerhalb
des Fluids verzögert.
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Die
US-A-5,227,050, auf der der Oberbegriff der Hauptansprüche basiert,
offenbart eine schwimmende Ansaug-Extraktionseinrichtung zum Abstreichen
von Fluiden.
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Die
vorliegende Erfindung basiert zu einem Teil auf der Erkenntnis,
dass das Entfernen von Fluid aus einem Metallbearbeitungs-Fluidsumpf
eine Möglichkeit
bildet, das Ausmaß an
Fremdöl
in dem zu einem Abscheider geschickten Fluid zu erhöhen und das
aus dem Sumpf entfernte Fluid zu belüften und zu dem Sumpf zurück zirkulieren
zu lassen, um dadurch die Bildung von anaeroben Bakterien zu blockieren.
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Gemäß allgemeinen
Gesichtspunkten schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, wie
sie in den Ansprüchen
1 und 4 beansprucht ist.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung besitzt eine Vorrichtung zum Aufnehmen
von Metallbearbeitungsfluid von einem Sumpf eine Sammelkammer in
Strömungsverbindung
durch eine Öffnung,
die Fluid von dem oberen Niveau des Arbeitsfluids in dem Sumpf erhält, um dadurch
sicherzustellen, dass die Konzentration an Fremdöl in dem gesammelten Fluid
höher ist
als die Konzentration des Fremdöls
in dem Sumpf.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine Öffnungseinrichtung zum Ansaugen
von Fluid aus der Sammelkammer auf einer Höhe angeordnet, die unter der Höhe der unteren
Oberfläche
der Öffnung
liegt, jedoch sehr nahe bei der Öffnung
angeordnet ist, um die Konzentration des Fremdöls in dem aus der Kammer abgezogenen
Fluid zu erhöhen.
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Gemäß einem
detaillierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind die Öffnungseinrichtungen derart
dimensioniert, dass sie unter normalen betriebsmäßigen Strömungsbedingungen Wirbel erzeugen,
um eine Zirkulation des Fluids in Umfangsrichtung in der Sammelkammer
hervorzurufen und Luft in das Fluid einzubringen, so dass dies einen
nachteiligen Einfluss auf anaerobe Bakterien in dem Fluid hat.
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Gemäß einem
detaillierten Ausführungsbeispiel
ist eine Mehrzahl von Öffnungseinrichtungen
in der Kammer derart angeordnet, dass durch die Öffnungseinrichtungen erzeugte
Wirbel die Zirkulation des Fluids in Umfangsrichtung in der Kammer
erhöhen,
um dadurch das Fremdöl
an der Achse der zylindrischen Kammer zu konzentrieren.
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Ein
Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht in einer Sammelkammer,
die in einem Sumpf angeordnet ist. Die Sammelkammer weist eine Öffnung auf.
Ein weiteres Merkmal besteht in der Höhe der Öffnung, die nahe bei dem oberen
Pegel des Arbeitsfluids in dem Sumpf angeordnet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel
befindet sich die Öffnung
in Strömungsverbindung
zumindest mit dem obersten Inch des Fluids in dem Sumpf.
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Ein
Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung zumindest in den bevorzugten
Ausführungsformen von
dieser besteht in der Menge an Fremdöl, die von dem Sumpf pro Zeiteinheit
entfernt wird, die aus der Steigerung der Konzentration des Fremdöls resultiert,
das dem Abscheider zugeführt
worden ist. Ein weiterer Vorteil besteht in dem Ausmaß der anaeroben
Bakterien in dem Arbeitsfluid, das durch Einleiten von Sauerstoff
in das Fluid unter Belüftung
des Fluids beim Abziehen von diesem aus der Sammelkammer resultiert.
Noch ein weiteres Merkmal ist die verlässliche Entnahme von Arbeitsfluid
mit Fremdöl,
die daraus resultiert, dass die Sammelkammer unter normalen Betriebsbedingungen,
die lediglich das Halten des Niveaus an Kühlmittel in dem Sumpf innerhalb akzeptabler
Toleranzen erfordern, stets in Strömungsverbindung mit der obersten
Schicht des Fremdöls
steht.
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Im
Folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung lediglich als Beispiel unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht einer Maschine für die Metallbearbeitung, bei
der ein Sumpf unterhalb von der Maschine zum Aufnehmen von Metallbearbeitungsfluid
angeordnet ist;
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2 eine
Perspektivansicht der in 1 dargestellten Maschine, wobei
die Maschine im Umriss dargestellt ist und der Sumpf sowie das in
dem Sumpf angeordnete Fluidverteilsystem für den Sumpf dargestellt sind;
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3 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Behandeln von Metallbearbeitungsfluid,
die den Sumpf sowie die Ausführungsform
des Fluidverteilsystems gemäß 2 beinhaltet;
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4 eine
teilweise weggebrochene Seitenaufrissansicht einer Sammelkammer
zum Veranschaulichen einer Leitung und einer in der Sammelkammer
angeordneten Öffnungseinrichtung;
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4A eine
von oben gesehene Draufsicht auf die Sammelkammer, wobei Strömungslinien
des Metallbearbeitungsfluids durch Pfeile veranschaulicht sind;
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5 eine Seitenaufrissansicht einer alternativen
Ausführungsform
der in 4 dargestellten Sammelkammer;
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5A eine von oben gesehene Draufsicht auf
die Ausführungsform
der in 5 dargestellten Sammelkammer;
und
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6 eine
alternative Ausführungsform
der Vorrichtung zum Behandeln von Metallbearbeitungsfluid gemäß 3.
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1 zeigt
eine perspektivische schematische Darstellung einer Maschine 10 für die Metallbearbeitung.
Die Maschine weist einen unterhalb von der Maschine angeordneten
Sumpf 12 zum Aufnehmen von Metallbearbeitungsfluid auf.
Die Maschine beinhaltet ein Sprühsystem
(nicht gezeigt) zum Aufsprühen
von Metallbearbeitungsfluid auf ein Werkstück (nicht gezeigt). Ein wesentlicher
Teil des Metallbearbeitungsfluids für das Sprühsystem ist in dem Sumpf 12 unterhalb
der Maschine angeordnet, wo das Metallbearbeitungsfluid durch das
Sprühsystem wiederholt
in Zirkulation gebracht wird.
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2 zeigt
eine Perspektivansicht der in 1 dargestellten
Maschine 10, wobei die Maschine im Umriss dargestellt ist. 2 veranschaulicht den
Sumpf 12. Ein Fluidverteilsystem 14 für den Sumpf
ist in dem Sumpf unterhalb der Maschine angeordnet. Das Fluidverteilsystem
ist unterhalb des Oberflächenniveaus
S des Fluids angeordnet. Der Sumpf weist unter Betriebsbedingungen
Regionen der Fluidzirkulation auf, die zumindest eine Region R mit
potentiell geringerer Zirkulation beinhalten. Die Regionen der potentiell
geringeren Zirkulation ergeben sich aus dem Umriss des Sumpfes sowie
Bereichen der Maschine, die sich in den Sumpf hinein erstrecken.
Diese erzeugen Zonen mit wenig oder gar keiner Zirkulation, es sei
denn das Fluid wird durch das Fluidverteilsystem positiv in Zirkulation
gebracht.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 18 zum
Behandeln von Metallbearbeitungsfluid, die den Sumpf 12 und
die Ausführungsform
des Fluidverteilsystems 14 gemäß 2 beinhaltet.
Wie in 3 gezeigt ist, beinhaltet die Vorrichtung zum
Behandeln von Metallbearbeitungsfluid einen Abscheider 22 zum
Behandeln von Metallbearbeitungsfluid, das Fremdöl bzw. kontaminierendes Öl enthält. Der
Abscheider ist einfach als ein Behälter 24 dargestellt,
der eine Eintrittskammer 26 und eine Austrittskammer 28 aufweist.
Durch den Behälter
verläuft
ein kontinuierlicher Strömungsweg 32 für das Metallbearbeitungsfluid.
Dabei bilden nach unten ragende Leitplatten 34 sowie nach
oben ragende Leitplatten 36 den Strömungsweg. Die Leitplatten unterteilen
den Behälter
in eine Mehrzahl von Abscheidbereichen 38, von denen jeder
eine Aufnahmeeinrichtung 42 an der Oberseite des Abscheidbereichs aufweist.
Die Aufnahmeeinrichtung besitzt eine in dem Abscheider angeordnete
Sammelkammer 44. Ein akzeptabler Abscheider ist der Abscheider
Modell Tramp Champ, der von der Porter Systems, Inc., Postfach 535,
Bridgeport, New York 13030, erhältlich ist.
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Die
Vorrichtung 18 zum Behandeln von Metallbearbeitungsfluid
beinhaltet ein Zirkulationssystem 42. Das Zirkulationssystem
steht in Strömungsverbindung
mit dem Abscheider 22 und dem Fluidverteilsystem 14 für den Sumpf 12.
Das Zirkulationssystem entnimmt Metallbearbeitungsfluid aus dem Sumpf,
wobei eine Fluidmenge pro Zeiteinheit aus dem Sumpf ausgeleitet
wird. Eine erste Menge pro Zeiteinheit wird zu dem Abscheider geschickt.
Eine zweite Menge pro Zeiteinheit umgeht den Abscheider 22 und
wird direkt zu dem Fluidverteilsystem 14 in dem Sumpf geschickt.
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Das
Zirkulationssystem 42 verwendet eine oder mehrere Pumpen 44 zum
Hindurchströmenlassen
des Metallbearbeitungsfluids durch das System. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
wird eine einzige Pumpe mit geeigneten Ventileinrichtungen V1, V2,
V3 verwendet. Pumpen in Fluidverbindung mit zwei oder mehr der Leitungen
oder in einer Anordnung in dem Fluidverteilsystem in dem Sumpf 12 sind äquivalent
zu der einen oder den mehreren Pumpen, die in den 3 und 5 dargestellt sind.
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Das
Zirkulationssystem 42 beinhaltet eine Vorrichtung 46 zum
Aufnehmen (Sammeln) von Metallbearbeitungsfluid. Die Vorrichtung
beinhaltet eine Sammelkammer 48 sowie mindestens eine oder mehrere
Sammelöffnungen 52,
wie dies in den 4 bis 5A dargestellt
ist. Die Sammelöffnung
bzw. Öffnungseinrichtung
befindet sich an der Sammelkammer und kann getrennt von Sammelkammer
ausgebildet sein oder in integraler Weise mit der Sammelkammer ausgebildet
sein, wie z.B. durch einfaches Bohren eines Lochs in die Kammer.
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Die
Sammelkammer 48 ist in dem Vorrat an Metallbearbeitungsfluid
in dem Sumpf 12 angeordnet. Die Sammelkammer weist einen
Innenraum 54 auf. Durch den Innenraum ist die Kammer dazu
ausgebildet, Metallbearbeitungsfluid mit einer höheren Konzentration an Fremdöl als in
dem benachbarten Fluid in dem Sumpf 12 aufzunehmen (d.h.
die Konzentration an Fremdöl
pro Volumeneinheit an Metallbearbeitungsfluid in der Sammelkammer
ist höher
als die Konzentration an Fremdöl
pro Volumeneinheit in dem Sumpf abzüglich der Menge an Arbeitsfluid
in der Sammelkammer).
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Der
Innenraum 54 der Kammer wird von einer Wand 56 begrenzt.
Die Wand weist wenigstens eine Öffnung 58 auf
einer Höhe
auf, die in etwa gleich dem Fluidniveau (Höhe H des Fluids) ist, so dass
ein oberer Bereich des Fluids in dem Sumpf durch die Öffnung 58 hindurch
in die Sammelkammer 48 fließt.
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Eine
oder mehrere erste Sammelleitungen 62 befinden sich in
Strömungsverbindung
mit einer oder mehreren Sammelkammern 54. Alle Leitungen, wie
z.B. die Leitung 62, weisen einen zugehörigen Strömungsweg auf, der durch Hinzufügen des
Buchstaben f (62f) bezeichnet ist. Jede Sammelleitung weist
mindestens einen Schenkel 64 auf, der durch die Sammelöffnung 52 mit
dem Innenraum 54 der Sammelkammer in Strömungsverbindung
steht. Die Sammelleitung weist ein einstellbares Ventil V1 auf. Die
Pumpe 44a besitzt einen ersten Einlass 66 in Strömungsverbindung
mit einer Sammelleitung 62a für einen weiteren Sumpf (nicht
gezeigt). Ein zweiter Einlass 68 steht durch die erste
Sammelleitung mit dem Sumpf 12 in Strömungsverbindung. Die Pumpe weist
einen oder mehrere Auslässe
auf, wie z.B. den ersten Auslass (nicht gezeigt) für eine Strömung unter
Druckbeaufschlagung zu dem Sumpf 12, einen zweiten Auslass 72 für eine Strömung unter
Druckbeaufschlagung von dem anderen Sumpf zu dem Abscheider 22,
sowie einen dritten Auslass 74 für eine Strömung unter Druckbeaufschlagung
zu dem Abscheider. Eine zweite Abscheiderleitung 76 bringt den
Auslass 74 der Pumpe in Strömungsverbindung mit dem Einlass 26 zu
dem Abscheider 22. Eine dritte Rücklaufleitung 78 erstreckt
sich von dem Abscheider weg, um Metallbearbeitungsfluid mit einer
geringeren Konzentration an Fremdöl als der Konzentration an
Fremdöl
in dem Fluid des Sumpfes zu dem Sumpf 12 zurückzuführen. Eine
vierte Rücklaufleitung 82 steht
durch den Auslass der Pumpe in Strömungsverbindung mit der Sammelleitung.
Die vierte Rücklaufleitung
liefert eine druckbeaufschlagte Strömung durch das Ventil zu dem
Fluidverteilsystem 14.
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Das
Fluidverteilsystem 14 in dem Sumpf 12 beinhaltet
eine erste Leitung 84 und eine zweite Leitung 86 in
Strömungsverbindung
mit der vierten Rücklaufleitung 82.
Das Fluidverteilsystem führt
dem Sumpf 12 druckbeaufschlagtes Fluid zu. Die erste Leitung
besitzt einen ersten Schenkel 88 mit einem Strömungsweg 88f,
der sich in eine Region mit einer naturgemäß geringeren Zirkulation des
Sumpfes erstreckt. Der erste Schenkel der Leitung weist eine Mehrzahl
von Austrittsöffnungen
auf, wie diese durch die Pfeile 92 veranschaulicht sind
(die in einem Winkel von zwanzig (20) Grad zu der Richtung des Strömungsweges
in einer horizontalen Ebene sowie in einem Winkel von zwanzig bis
fünfundzwanzig
(20–25) Grad
nach oben in einer vertikalen Ebene angeordnet sind). Die Austrittsöffnungen
leiten Fluid von der Leitung weg sowie in Richtung nach oben zu
der Oberfläche
S des Fluids in dem Fluidsumpf 12 hin. Ein zweiter Schenkel 94 besitzt
einen Strömungsweg 94f sowie
eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 96,
die in einer vertikalen Richtung verlaufen, um Fluidstrahlen durch
das Fluid hindurch, nach oben in die Luft sowie gegen die Unterseite
der Maschine zu leiten, die in den 1 und 2 dargestellt
ist.
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Die
zweite Leitung 86 weist einen ersten Schenkel 98 mit
einem Strömungsweg 98f auf,
der sich in eine Region R mit einer naturgemäß geringeren Zirkulation des
Sumpfes erstreckt. Die Leitung besitzt eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen,
wie diese durch die Pfeile 102 dargestellt sind (die in
einem Winkel von zwanzig (20) Grad zu der Richtung des Strömungsweges
in einer horizontalen Ebene sowie in einem Winkel von zwanzig bis
fünfundzwanzig (20–25) Grad
in Richtung nach oben in einer vertikalen Ebene angeordnet sind).
Die Austrittsöffnungen 102 leiten
Fluid von der Leitung 86 weg sowie nach oben in Richtung
auf die Oberfläche
S des Fluids in dem Fluidsumpf 12. Ein zweiter Schenkel 104 weist einen
Strömungsweg 104f sowie
eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen 106 auf,
die in einer vertikalen Richtung verlaufen, um Fluidstrahlen durch
das Fluid hindurch, in die darüber
vorhandene Luft sowie gegen die Unterseite der in den 1 und 2 dargestellten
Maschine 10 zu leiten.
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In
dem Sumpf 12 sind Strömungslinien
F dargestellt. Diese Strömungslinien
stellen ein Strömungsmuster
für das
Metallbearbeitungsfluid in dem Sumpf dar. Die Strömungslinien
verlaufen durch die Regionen R mit einer potentiell geringen Strömung oder
gar keiner Strömung
und veranlassen das Metallbearbeitungsfluid zur Zirkulation in dem
Sumpf. Als Ergebnis hiervon befindet sich Fremdöl enthaltendes Metallbearbeitungsfluid
in Strömungsverbindung
mit dem übrigen
Fluid in dem Sumpf. Dadurch ist sichergestellt, dass das Fremdöl an der
Oberfläche
eine Gelegenheit hat, sich in eine Region nahe der Sammelkammern 48 zu
bewegen. Wie zu erkennen ist, kann die gleiche Orientierung der
Fluidleitungen 84, 86 für den gleichen Sumpf 12 bei
unterschiedlichen Maschinen zu unterschiedlichen Strömungsmustern
führen.
Dies ergibt sich teilweise aus den Konturen der verschiedenen Maschinen,
die aufgesprühtes
Metallbearbeitungsfluid zu Regionen des Sumpfes führen, die
von den in 1 dargestellten Regionen verschieden
sind, sowie aus der Abstützkonstruktion
der verschiedenen Maschinen, die sich möglicherweise an anderen Stellen
in den Sumpf hinein erstreckt.
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4 zeigt
eine Seitenaufrissansicht einer Sammelkammer 48, die zum
Veranschaulichen der Sammelleitung 62 sowie einer in dem
Innenraum 54 der Kammer angeordneten Sammelöffnung 52 teilweise
weggebrochen dargestellt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform
hat die Wand 56 der Sammelkammer eine gekrümmte Oberfläche, wobei
diese insbesondere zylindrisch ausgebildet ist. Bei anderen Ausführungsformen
könnte
es sich bei der Wand auch um eine der vier Wände handeln, die ein Rechteck,
ein Quadrat oder andere Formgebungen bilden.
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Die
zylindrische Wand 56 erstreckt sich umfangsmäßig um den
Innenraum 54 der Kammer 48 herum. Die zylindrische
Wand ist um eine Symmetrieachse A angeordnet. Ein Boden 108 erstreckt
sich von der Wand weg und schließt den Bodenbereich der Sammelkammer
dicht ab. Bei alternativen Ausführungsformen
könnte
der Boden der Sammelkammer offen sein, wobei dann der Boden der
Sammelkammer durch den Boden des Sumpfes dicht verschlossen ist.
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Durch
die Wand 56 erstreckt sich eine Mehrzahl von zylindrischen Öffnungen 58 hindurch.
Die Öffnungen 58 sind
um Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Die Öffnungen 58 weisen
einen Durchmesser auf, der in etwa einem Drittel der Höhe der Sammelkammer 48 entspricht.
Jede zylindrische Öffnung
hat ein Zentrum, das sich an einer Stelle befindet, die unter normalen
Betriebsbedingungen in etwa auf der gleichen Höhe mit der Höhe des Kühlmittels H
in dem Sumpf 12 ist. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist die Sammelkammer ca. viereinhalb Inch (112,5 mm) hoch, wobei
sie eine zylindrische Öffnung 58 mit
einem Durchmesser von ca. eineinhalb Inch (37,5 mm) aufweist und
das Zentrum der Öffnung 58 ca.
drei Inch (75 mm) von dem Boden 108 der Kammer angeordnet
ist.
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Die
Sammelkammer 48 beinhaltet eine Mehrzahl von Sammelöffnungen 52,
die in Strömungsverbindung
mit dem Schenkel der ersten Sammelleitung 62 stehen. Die
Sammelöffnungen
weisen in eine vorbestimmte Richtung, um Fluid aus der Sammelkammer
anzusaugen. Die Sammelöffnungen sind
auf einer Höhe
angeordnet, die unter der Höhe der Öffnung in
der Wand liegt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Sammelöffnung weniger
als eineinhalb Inch (12,5 mm) (ca. drei Zehntel Inch (7,5 mm)) von
der unteren Oberfläche
der Öffnung
beabstandet. Wie gezeigt ist, weisen die Sammelöffnungen in einer vertikalen
Richtung von dem Boden der Sammelkammer weg.
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4A zeigt
eine von oben gesehen Draufsicht auf die Sammelkammer 48.
Strömungslinien des
Metallbearbeitungsfluids sind durch Pfeile in der Sammelkammer dargestellt.
Wie in 4A gezeigt ist, weist die Sammelkammer
drei Sammelöffnungen 52 auf,
von denen zwei um 90° von
der dritten Sammelöffnung
beabstandet sind. Strömungslinien
in der Kammer sind durch die Pfeife Fv dargestellt, die die Bildung
des Wirbels an jeder Öffnung
veranschaulichen. Linien Fc zeigen die allgemeine Zirkulation innerhalb
der Sammelkammer, die zum Teil aus der Strömung Fv an den Sammelöffnungen
resultiert.
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5 zeigt eine Seitenaufrissansicht einer alternativen
Ausführungsform 48a der
in 4 gezeigten Sammelkammer 48. Die Sammelkammer 48a hat
einen Boden 112 und eine Oberseite 114. Die erste
Leitung 62a weist einen Schenkel 64a auf, der sich
durch die Oberseite der Sammelkammer hindurch nach unten erstreckt.
Bei dieser Ausführungsform
weist die Sammelkammer zwei Sammelöffnungen 52a auf,
die in einer Distanz von mehr als einem Inch unterhalb von der Öffnung 58 angeordnet
sind. Die Sammelöffnungen
weisen in die horizontale Richtung, d.h. rechtwinklig zu der Wand 56.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass eine beträchtlich höhere Strömungsrate zum Herstellen eines
Wirbels als für die
Ausführungsform
der 4 erforderlich ist.
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5A zeigt eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
der in 5 gezeigten Sammelkammer 48a unter
Darstellung des Wirbels Fv und der Strömungslinien Fd.
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6 zeigt
eine alternative Ausführungsform 18a der
in 3 dargestellten Vorrichtung 18 zum Behandeln
von Metallbearbeitungsfluid. In 6 beinhaltet
das Zirkulationssystem 42 einen zwischengeordneten Vorratsbehälter 116.
Eine Pumpe 118 führt
dem Fluidverteilsystem 14 druckbeaufschlagtes Fluid zu.
Die dritte Leitung 78a von dem Abscheider 22 mit
nicht druckbeaufschlagtem, sauberen Fluid sowie die vierte Leitung 82a mit
druckbeaufschlagtem, gesammelten Fluid stehen mit dem zwischengeordneten
Behälter
in Verbindung. Das Metallbearbeitungsfluid in dem Behälter hat
eine Fremdölkonzentration,
die höher
ist als die Fremdölkonzentration
in dem von dem Abscheider 22 gesammelten Fluid, jedoch
geringer ist als die Fremdölkonzentration
in dem von der vierten Leitung gesammelten Fluid.
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Während des
Betriebs der in 3 dargestellten Vorrichtung 18 behandelt
die Vorrichtung das Metallbearbeitungsfluid. Ein Sammelbereich ist
in dem Innenraum 54 der Sammelkammer 48 gebildet und
enthält
Metallbearbeitungsfluid mit einer höheren Konzentration an Fremdöl als der
Konzentration des Fremdöls
in dem Sumpf 12. Die Sammelöffnungen 52 der Sammelkammer
sind nahe bei der Oberfläche des
Fluids angeordnet. Es tritt weniger Metallbearbeitungsfluid zu sammen
mit dem Fremdöl
ein. Als Ergebnis hiervon ist die Fremdölkonzentration des durch die
Sammelöffnung 52, 52a eingesaugten
Fluids sogar noch höher
als die allgemein in dem Sammelbereich vorhandene Fremdölkonzentration,
so dass die dem Abscheider 22 zugeführte Fremdölkonzentration noch höher als
die Konzentration des Fremdöls
in dem Sumpf wird. Durch Ausstatten des Sumpfes mit einem Fluidverteilsystem 14 zum
Zirkulieren der Strömung
in dem Sumpf wird die Menge des gesammelten Fluids in dem Zirkulationssystem 42 zwischen
dem Abscheider und dem Fluidverteilsystem aufgeteilt. Das von dem
Zirkulationssystem durch das Fluidverteilsystem zu dem Sumpf 12 zurückgeführte Fluid
liegt in Form von druckbeaufschlagtem Fluid vor, das auf Bereiche
mit geringerer Zirkulation gerichtet wird.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann
das zu dem Sumpf 12 zurückgeführte Fluid auch
belüftet
werden, indem das Fluid in die Luft sowie gegen die Maschine 10 gesprüht wird,
um das Fluid in stärkerer
Weise Luft auszusetzen. Die Luft enthält Sauerstoff und schafft eine
widrige Umgebung für
anaerobe Bakterien. Außerdem
bricht der Sprühstrahl
die Oberfläche 5 des
Fluids auf und befördert
Sauerstoff zurück
nach unten durch das Fremdöl
sowie in das Metallbearbeitungsfluid in dem Sumpf.
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Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Metallbearbeitungsfluid
zu einem zwischengeordneten Behälter 116 geleitet,
der ein Reservoir an Arbeitsmediumfluid enthält. Dieses Fluidreservoir wird
dafür verwendet,
dem Sumpf 12 mittels der Pumpe 118 Fluid zuzuführen. Die
Strömungsrate
der Pumpe spricht durch herkömmliche elektrische
Strömung
und/oder Druck erfassende Einrichtungen (nicht gezeigt) auf den
Pegel bzw. die Höhe
des Kühlmittels
in dem Sumpf an. Dies ermöglicht
dem zwischengeordneten Behälter
die Zufuhr von Fluid zu dem Sumpf 12, sollte aufgrund von
Verdunstung oder einen schweren spanenden Bearbeitungsvorgang die
Verwendung von gesteigerten Höhen
des Metallbearbeitungsfluids erforderlich machen, durch den die
Höhe des
Metallbearbeitungsfluids in dem Sumpf 12 derart abfallen
würde,
dass die Höhe
unter die Öffnungen 58 der
Sammelbereich 48 absinkt. Dadurch ist sichergestellt, dass
der Pumpe konstant Fluid zugeführt
wird und Fluid in kontinuierlicher Weise durch die Pumpe strömt.
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Bei
jeder der Ausführungsformen
der 3 oder der 6 besteht
ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Fähigkeit,
die erforderliche Menge an druckbeaufschlagtem Zirkulationsfluid
zu dem Sumpf 12 strömen
zu lassen sowie die Strömung
derart zuzuschneiden, dass sichergestellt ist, dass Regionen mit
geringer oder gar keiner Strömung
vermieden werden und das Wachstum von anaeroben Bakterien verzögert werden
kann, die das Metallbearbeitungsfluid verderben können oder
dessen Leistungsfähigkeit
beeinträchtigen
können.
Wie durch die Zirkulationslinien in 3 dargestellt
ist, bewegt sich das Öl
in Richtung auf die Sammelkammer und die Leitungen, die typischerweise
aus Polyvinylchlorid-(PVC-)Schlauchmaterial hergestellt sind, das
sich in einfacher Weise für
die Montage ändern oder
in flexibler Weise orientieren lässt
oder nach Bedarf vorsehen lässt,
um die erforderliche Zirkulation zu schaffen.
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Der
Abscheider 22 hat eine begrenzte Strömungskapazität und profitiert
von der zweifach gesteigerten Konzentration des Fremdöls in dem
Fluid, das dem Abscheider zugeleitet wird. Diese Steigerung der
Konzentration des Fremdöls
resultiert aus der Arbeitsweise der Sammelkammer 48.
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Ein
weiterer Vorteil der Sammelkammer besteht in der Bildung von Wirbeln
in der Sammelkammer 48. Diese Wirbel verstärken einander
in Kombination in der in 4 gezeigten Sammelkammer und veranlassen
eine umfangsmäßige Zirkulation
des Metallbearbeitungsfluids in der Kammer. Das leichtere Fremdöl wird durch
das dichtere Metallbearbeitungsfluid, das sich in Abhängigkeit
von dieser Rotationsbewegung des Fluids in Richtung nach außen bewegt,
zwangsweise in Richtung nach innen bewegt. Dies zwingt das leichtere
Fremdöl
dazu, sich um die Achse der Sammelkammer zu konzentrieren, wo es
in die Sammelöffnung
für die
Behandlung an dem Abscheider 22 eingesaugt wird. Ein weiterer Vorteil
besteht in der Möglichkeit,
die Größe des Wirbels
durch Regulieren der Strömung
einzustellen. Dadurch wird die Menge an Luft gesteuert, die der Wirbel
in das Metallbearbeitungsfluid hinein mitnimmt. Die Ventile und
somit die Strömung
werden derart eingestellt, dass sichergestellt ist, dass der Wirbel
nicht zu viel Luft ansaugt. Zu viel Luft würde Kavitation in der Pumpe
hervorrufen. Dennoch ist der Wirbel groß genug, um die vorstehend
beschriebene Zirkulation zum Steigern der Fremdöldichte in der gesammelten
Strömung
zu schaffen.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf ausführliche Ausführungsformen
von dieser dargestellt und beschrieben worden ist, versteht es sich
für die
Fachleute, dass verschiedene Änderungen
in der Form und den Einzelheiten der Erfindung im Umfang der Erfindung
vorgenommen werden können,
wie dieser durch die Ansprüche
definiert ist.