DE69938068T3

DE69938068T3 - Vorrichtung zur Zerstäubung von Flüssigkeiten und Verfahren zum Schneiden

Info

Publication number: DE69938068T3
Application number: DE69938068T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Inoue
Original assignee: Fuji BC Engineering Co Ltd
Current assignee: Fuji BC Engineering Co Ltd
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2019-03-13
Also published as: JP3219753B2; JP2002102752A; TW415856B; EP1090690A4; EP1457264B2; DE69938068D1; DE69934984T2; DE69938068T2; EP1457264B1; US6659370B1; WO1999061163A1; KR20010052402A; DE69934984D1; IL139882A0; EP1090690B1; JP2001276679A; EP1090690A1; DE04014613T1; EP1457264A3; EP1457264A2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeits-Sprühvorrichtung zum Zuführen eines Sprays (Flüssigkeitsteilchen) in einen Behälter, um Flüssigkeit auf ein Zielobjekt aufzusprühen, sowie auf ein spanendes Bearbeitungsverfahren, das von einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung Gebrauch macht. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Flüssigkeits-Sprühvorrichtung, wie sie beispielsweise in der DE 195 19 885 beschrieben ist, um ein Schneidöl zu einem Schneidelement einer Werkzeugmaschine zuzuführen, beispielsweise einem Bearbeitungszentrum, einer Schleifmaschine, einer Drehmaschine oder dergleichen, sowie ein Schneidverfahren, das eine derartige Vorrichtung verwendet.
Stand der Technik
Bisher wird während einer spanenden Bearbeitung Öl auf ein Zielobjekt aufgesprüht, wobei es sich beispielsweise um ein Werkstück oder ein Werkzeug usw. handelt, um dadurch die Genauigkeit der spanenden Bearbeitung zu steigern oder die Lebensdauer von Werkzeugen zu verlängern. Bei einem Verfahren zum direkten Aufsprühen von flüssigem Öl auf das Zielobjekt wird die aufzusprühende Menge zu groß, so daß zum Entfernen von überschüssigem Öl viel Zeit erforderlich ist und dadurch die Produktivität vermindert wird. Da sich das überschüssige Öl auch um die Vorrichtung herum verteilt, ist es bisher notwendig, eine Verunreinigung der Arbeitsumgebung zu verhindern.
Wenn Öl in Form von Öltröpfchen aufgesprüht wird und da ein spanender Bearbeitungsvorgang nur mit der erforderlichen minimalen Menge an Öl durchgeführt werden kann, ist es nicht nur möglich, die Genauigkeit des Prozesses oder die Produktivität zu verbessern, sondern es ist auch möglich, die Arbeitsumgebung zu verbessern, so daß die Anlage und die Gerätschaften vereinfacht werden. Die JP 5-92696 U schlägt in einem Beispiel eine Vorrichtung vor, die zum Aufsprühen von Öl in Form von Öltröpfchen in der Lage ist.
Bei der vorstehend erwähnten Ölzuführungsvorrichtung ist es jedoch notwendig, ein ein Spray erzeugendes Teil mit einem Gehäuse für einen Öltropfbereich, einen Weg für ein Gas mit hoher Geschwindigkeit, eine Venturi-Düse und dergleichen vorzusehen. Ferner sind eine Pumpe und ein Ölbehälter separat von dem Hauptkörper ausgebildet, so daß die Konstruktion der Sprühvorrichtung kompliziert wird.
Ferner ist bei der vorstehend genannten Ölzuführungsvorrichtung ein Innendruck des Hauptkörpers von einem primären Zuführdruck sowie von einem Öffnungsdurchmesser (einer Querschnittsfläche) eines an einem Endbereich vorhandenen Spray-Einspritzelements abhängig. Bei einer Änderung des Öffnungsdurchmessers des Spray-Einspritzelements ändert sich somit auch der Innendruck des Hauptkörpers in entsprechender Weise.
Wenn zum Beispiel ein mit einer Austrittsöffnung versehenes Werkzeug als Spray-Einspritzelement verwendet wird und das Werkzeug durch ein Werkzeug mit einem geringeren Öffnungsdurchmesser ersetzt wird, nimmt der Innendruck des Hauptkörpers zu. In diesem Fall kann die Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Sprays problemlos gewährleistet werden. Da jedoch die Differenz zwischen dem primären Zuführdruck und dem Innendruck des Hauptkörpers geringer wird, so wird möglicherweise keine ausreichende Menge eines Sprays in effektiver Weise in einem ein Spray erzeugenden Teil produziert.
Wenn andererseits das Werkzeug durch ein Werkzeug mit einem größeren Öffnungsdurchmesser ersetzt wird, so wird der Innendruck des Hauptkörpers vermindert. In diesem Fall ist es möglich, die Differenz zwischen dem primären Zuführdruck und dem Innendruck des Hauptkörpers zu gewährleisten. Daher besteht kein Problem hinsichtlich der Erzeugung eines Sprays in wirksamer Weise. Gelegentlich kann jedoch die Strömungsgeschwindigkeit beim Einspritzen nicht ausreichend gewährleistet werden. Auch sieht die Wirklichkeit so aus, daß eine Reihe von Produktionsanlagen mit einem Betrieb ohne menschliches Personal arbeitet. Daher ist es nicht möglich, den Zuführdruck bei jeder Änderung des Öffnungsdurchmessers beim Einspritzen einzustellen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung, die in der Lage ist, bei einer einfachen Konstruktion in zuverlässiger Weise ein feines Spray in stabiler Weise zu erzeugen und eine Strömungsgeschwindigkeit der eingespritzten Sprayströmung sicherzustellen, sowie in der Angabe eines spanenden Bearbeitungsverfahrens, das von einer solchen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung Gebrauch macht.
Um diese Aufgabe zu lösen, wird eine Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 oder 2 angegeben.
Bei einer solchen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung kann die Verwendung einer unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse den Innendruck in dem Behälter steigern und ein Spray zusätzlich zu dem durch die Spray-Einspritzdüse erzeugten Spray erzeugen. Auf diese Weise ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit der Sprayströmung an dem Ausgang des Spray-Förderweges zu erhöhen sowie die Spray-Menge zu steigern.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung ferner eine Drucksteuereinrichtung aufweist, um den Druck in dem Behälter auf einem Weg zum Zuführen des Gases zu der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse konstantzuhalten. Wenn der Innendruck des Behälters konstant ist, wird die Differenz zwischen dem primären Druck des dem Behälter zugeführten Gases und dem Innendruck des Behälters konstant, die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in dem Behälter für den Sprühvorgang ist ebenfalls konstant, und somit kann eine stabile Produktion eines Sprays realisiert werden. Da ferner auch an dem Austrittsbereich die konstante Strömungsgeschwindigkeit sichergestellt werden kann, läßt sich Öl-Spray unter Umwandlung des Öl-Sprays in Öltröpfchen abgeben.
Außerdem weist die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung eine Gasaustrittsdüse auf, die ein Ende in der Luft im Innenraum des Behälters aufweist und Gas austreten läßt. Da bei derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtungen der Innendruck des Behälters erhöht werden kann, ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit im Austrittsbereich des Spray-Zuführungsweges zu erhöhen.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung eine Drucksteuereinrichtung aufweist, um den Druck in dem Behälter konstantzuhalten, um Gas in einen Weg zum Zuführen des Gases zu der Gasaustrittsdüse zu befördern. Wenn der Innendruck zum Zuführen von Gas in den Behälter konstant ist, wird die Differenz zwischen dem primären Druck in dem Behälter und dem Innendruck des Behälters konstant. Infolgedessen ist auch die Strömungsgeschwindigkeit des Gases zum Erzeugen von Spray in dem Behälter konstant, so daß eine stabile Spray-Produktion realisiert wird. Darüber hinaus ist es auch möglich, die konstante Strömungsgeschwindigkeit an dem Austrittsbereich zu erzielen, und ferner ist es möglich. Spray in Form von Öltröpfchen abzugeben.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß ein am Ende verjüngter Austrittsbereich mit dem Ende des Spray-Förderweges verbunden ist. Bei einer solchen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung wird die Strömungsgeschwindigkeit des Sprays an dem Austrittsbereich gesteigert, und es ist möglich, das Spray in Form von Öltröpfchen abzugeben.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß der Spray-Einspritzdüse Gas und Flüssigkeit zugeführt werden und das Spray durch Mischen des Gases und der Flüssigkeit in der Spray-Einspritzdüse in den Behälter eingespritzt wird.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, daß die in dem Behälter aufgenommene Flüssigkeit in eine Flüssigkeitszuführungseinrichtung strömt und die von der Flüssigkeitszuführungseinrichtung abgegebene Flüssigkeit der Spray-Einspritzdüse zugeführt wird. Bei einer solchen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung ist es nicht erforderlich, einen Öltank separat vorzusehen, so daß eine effektive Zirkulation der Flüssigkeit in dem Behälter möglich ist.
Ferner ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeitszuführungseinrichtung eine Flüssigkeitspumpe ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeitszuführungseinrichtung ein Siphon ist, von dem ein Endbereich in die in dem Behälter aufgenommene Flüssigkeit eingetaucht ist und der in der Lage ist, die in dem Behälter aufgenommene Flüssigkeit nach oben zu ziehen.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung ferner eine Drucksteuereinrichtung aufweist, um den Druck in dem Behälter in einem Weg zum Zuführen des Gases zu der Spray-Einspritzdüse konstantzuhalten. Wenn der Innendruck des Behälters konstant ist, dann ist auch die Differenz zwischen dem primären Druck des dem Behälter zugeführten Gases und dem Innendruck des Behälters konstant, und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in dem Behälter für den Sprühvorgang ist ebenfalls konstant, so daß eine stabile Spray-Produktion verwirklicht werden kann. Ferner kann auch an dem Austrittsbereich die konstante Strömungsgeschwindigkeit sichergestellt werden, und es ist möglich, das Öl-Spray unter Umwandlung des Öl-Sprays in Öl-Tröpfchen abzugeben.
Gemäß Patentanspruch 1 ist bei der Flüssigkeits-Sprühvorrichtung das Innere des Behälters durch die Wandoberfläche in einen oberen Raum und einen unteren Raum geteilt, und die Einspritzöffnung der Spray-Einspritzdüse befindet sich in dem unteren Raum.
Da bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung das Öl-Spray mit Teilchen mit einem großen Durchmesser besitzt oder Öltröpfchen leicht an der Wandoberfläche haften bleiben, wenn sie auf die Wandoberfläche auftreffen, so fällt der größte Teil des haftenden Sprays und der Tröpfchen nach unten in den unteren Teil des Behälters, und zwar durch die Schwerkraft. Daher wird der größte Teil des Sprays oder der Tröpfchen, die dem oberen Raum zugeführt werden, ein feines Spray sein. Daher ist es möglich, zu verhindern, daß ein Öl-Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser oder Öltröpfchen in das Spray-Zuführungsrohr eintreten.
Weiterhin ist gemäß Patentanspruch 2 der Innenraum des Behälters durch die Wandoberfläche in einen oberen Raum und einen unteren Raum unterteilt, wobei sich die Einspritzöffnung der Spray-Einspritzdüse in dem oberen Raum befindet.
Da bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung der größte Teil des Öl-Sprays mit Teilchen mit einem großen Durchmesser oder Öltröpfchen an der Wandoberfläche hängen bleiben, wenn sie auf die Wandoberfläche auftreffen, so fällt der größte Teil des haftenden Sprays und der Tröpfchen aufgrund der Schwerkraft in den unteren Raum des Behälters längs der Wandoberfläche. Somit ist der größte Teil des Sprays oder der Tröpfchen, die dem oberen Raum zugeführt werden, ein feines Spray. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, daß ein Öl-Spray mit Teilchen mit einem großen Durchmesser oder Öltröpfchen in das Spray-Zuführungsrohr eintreten.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn es sich bei der Wandoberfläche um eine innere Wandoberfläche eines kuppelförmigen Elementes handelt, das sich nach unten öffnet. Bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung können ein Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser oder Tröpfchen leicht in den unteren Raum fallen, der ein unterer Raum des Behälters ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn es sich bei der Wandoberfläche um eine äußere Wandoberfläche eines Kuppelförmigen Elementes handelt, das sich nach unten öffnet. Bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung können ein Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser oder Tröpfchen leicht in den unteren Raum fallen, der ein unterer Raum des Behälters ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß ein Förderweg für das eingespritzte Spray an der Wandoberfläche gebildet ist und der größte Teil der eingespritzten Sprayströmung aus der Spray-Einspritzdüse direkt zur Außenseite des Behälters ausgeleitet werden kann, indem ein mit dem Einspritzströmungs-Förderweg verbundenes Ventil geöffnet wird. Bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung kann in einem Falle, in welchem das Sieben der Teilchengröße des Sprays nicht erforderlich ist, die eingespritzte Sprayströmung aus der Spray-Einspritzdüse direkt zur Außenseite des Behälters geführt werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die eingespritzte Sprayströmung nach dem Auftreffen auf die Wandoberfläche sowie vor dem Zuführen zu dem Spray-Förderweg auf eine weitere Wandoberfläche auftrifft, die separat von der Wandoberfläche ausgebildet ist. Mit einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung ist es möglich, zu verhindern, daß ein Öl-Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser oder Öltröpfchen durchgehend in das Spray-Förderrohr eintreten.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung ferner eine Gasauslaßdüse aufweist, deren Ende sich in der Luft im Innenraum des Behälters befindet und Gas austreten läßt. Da bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung der Innendruck des Behälters erhöht werden kann, ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des Sprays im Auslaßbereich des Spray-Förderweges zu erhöhen.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung außerdem eine Drucksteuereinrichtung besitzt, um den Druck in dem Behälter auf dem Weg zum Zuführen des Gases zu der Gasaustrittsdüse konstantzuhalten. Wenn der Innendruck des Behälters zum Sprühen konstant ist, so ist die Differenz zwischen dem Primärdruck des dem Behälter zugeführten Gases und dem Innendruck des Behälters konstant; die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in dem Behälter zum Erzeugen des Sprays ist ebenfalls konstant, und daher kann das Spray in stabiler Weise erzeugt werden. Weiterhin kann in dem Auslaßbereich die konstante Strömungsgeschwindigkeit sichergestellt werden, und es ist möglich, das Öl auszutragen, indem man das Öl-Spray in die Öltröpfchen umwandelt.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß ein am Ende verjüngter Austrittsbereich mit dem Ende des Spray-Förderweges verbunden ist. Bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung wird die Strömungsgeschwindigkeit im Einspritzbereich erhöht, so daß es möglich ist, das Öl auszutragen, indem man das Öl-Spray in Tröpfchen umwandelt.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß der Spray-Einspritzdüse Gas und Flüssigkeit zugeführt werden und das Spray durch Mischen des Gases und der Flüssigkeit in der Spray-Einspritzdüse in den Behälter eingespritzt wird.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die in dem Behälter aufgenommene Flüssigkeit in eine Flüssigkeitszuführungseinrichtung strömt und die von der Flüssigkeitszuführungseinrichtung abgegebene Flüssigkeit der Spray-Einspritzdüse zugeführt wird. Bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung ist ein Öltank nicht separat vorgesehen, so daß die Flüssigkeit in dem Behälter in effizienter Weise zirkuliert.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeitszuführungseinrichtung eine Flüssigkeitspumpe ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeitszuführungseinrichtung ein Siphonrohr aufweist, von dem ein Endbereich in die in dem Behälter aufgenommene Flüssigkeit eintaucht und das in der Lage ist, die in dem Behälter aufgenommene Flüssigkeit nach oben zu ziehen.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung eine Drucksteuereinrichtung aufweist, um den Druck in dem Behälter auf einem Weg zum Zuführen des Gases zu der Spray-Einspritzdüse konstant zu halten. Wenn der Innendruck des Behälters konstant ist, dann ist die Differenz zwischen dem Primärdruck des dem Behälter zugeführten Gases und dem Innendruck des Behälters konstant; die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in dem Behälter zum Erzeugen des Sprays ist ebenfalls konstant, und somit kann das Spray in stabiler Weise erzeugt werden. Außerdem kann in dem Auslaßbereich die konstante Strömungsgeschwindigkeit sichergestellt werden, und es ist möglich, das Öl auszutragen, indem man das Öl-Spray in Öltröpfchen umwandelt.
Ein Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser kann in konstanter Weise in dem Behälter eingefangen werden. Die Zuführung des Sprays hat eine ausgezeichnete Eigenschaft des schnellen Ansprechens. Es ist möglich, den Innendruck des Behälters konstant zu halten. Daher ist die Differenz zwischen dem Primärdruck des Gases zum Zuführen des Gases und dem Innendruck des Behälters konstant, und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases zum Erzeugen des Sprays ist ebenfalls konstant, so daß das Spray in stabiler Weise erzeugt werden kann. Da es weiterhin möglich ist, die konstante Strömungsgeschwindigkeit im Einspritzbereich zu erhalten, ist es möglich, das Spray in der Form von Öltröpfchen einzuspritzen und zu verhindern, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit des Sprays ändert. Infolgedessen kann die Menge des ausgetragenen Sprays stabil gehalten werden.
Es ist bevorzugt, daß das Spray von der Spray-Einspritzdüse eingespritzt wird, um das Spray in den Behälter einzuspritzen, wobei Gas und Flüssigkeit in die Spray-Einspritzdüse eingeleitet werden, und das Spray wird in den Behälter eingespritzt, indem man das Gas und die Flüssigkeit in der Spray-Einspritzdüse vermischt.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung eine Drucksteuereinrichtung auf dem Weg zum Zuführen des Gases zu der Spray-Einspritzdüse aufweist.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeit in dem Behälter gespeichert ist und daß eine unter dem Pegel der Flüssigkeit befindliche Düse mit einer Gasauslaßöffnung in der Flüssigkeit vorgesehen ist, um das Spray aus der Flüssigkeit zu erzeugen, indem man das Gas der Flüssigkeit mit der unter dem Pegel der Flüssigkeit befindlichen Düse zuführt.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung eine Drucksteuereinrichtung auf dem Weg zum Zuführen des Gases zu der unter der Flüssigkeit befindlichen Düse aufweist.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Drucksteuereinrichtung ein Druckregulierventil aufweist, welches an die Gaszuführungsleitung angeschlossen ist, wobei das Druckregulierventil geschlossen wird, um die Gaszuführung zu unterbrechen, wenn der Druck in dem Behälter angestiegen ist und einen vorgegebenen Wert erreicht hat, und wobei das Druckregulierventil geöffnet wird, um die Gaszuführung wieder aufzunehmen, wenn der Druck in dem Behälter unter den vorgegebenen Druck abfällt. Da bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung der Aufbau einfach ist, können die Kosten minimiert werden, und die Montagearbeiten sind einfach.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß der vorgegebene Wert geändert werden kann. Eine derartige Flüssigkeits-Sprühvorrichtung kann in unterschiedlicher Weise verwendet werden, und zwar in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungszweck.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Drucksteuereinrichtung ein Elektromagnetventil, das an die Gaszuführungsleitung angeschlossen ist, und einen Druckschalter mit einem Druckabtastelement aufweist, der in dem Behälter angeordnet ist, wobei dann, wenn der Druck in dem Behälter angestiegen ist und den oberen Grenzwert des vorgegebenen Wertes erreicht hat, der Druckschalter das Elektromagnetventil schließt, um die Zuführung von Gas zu unterbrechen; und wenn der Druck in dem Behälter unter den unteren Grenzwert des vorgegebenen Wertes absinkt, öffnet der Druckschalter das Elektromagnetventil, um die Zuführung des Gases wieder zu starten. Bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung wird der Betrieb zuverlässiger, und die Genauigkeit der Drucksteuerung kann gesteigert werden.
Außerdem ist es bevorzugt, daß der Druckschalter eine Vielzahl von Kombinationen von verschiedenen oberen Grenzwerten und unteren Grenzwerten der vorgegebenen Werte besitzt und zwischen diesen Kombinationen umgeschaltet werden kann. Mit einem derartigen Druckschalter kann die Vorrichtung separat für mehrere Zwecke verwendet werden, beispielsweise zum Schneiden und zum Lufteinblasen.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Drucksteuereinrichtung ein in der Gaszuführungsleitung vorgesehenes Ventil und einen Drucksensor zum Abtasten des Gasdruckes nach dem Durchgang durch das Ventil und eine Steuereinheit aufweist, wobei der Meßdruck, der mit dem Drucksensor erfaßt wird, in elektrische Signale umgewandelt wird und die elektrischen Signale in der Steuereinheit arithmetisch verarbeitet werden.
Die Steuereinheit erzeugt ein Signal zum Schließen des Ventils, um die Zuführung des Gases zu stoppen, wenn sie feststellt, daß der Abtastdruck den oberen Grenzwert des vorgegebenen Druckes erreicht; hingegen erzeugt die Steuereinheit ein Signal zum Öffnen des Ventils, um die Gaszuführung wieder aufzunehmen, wenn sie feststellt, daß der Abtastdruck den unteren Grenzwert des vorgegebenen Wertes erreicht hat. Bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung ist der Betrieb zuverlässiger, und die Genauigkeit der Drucksteuerung kann verbessert werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß der Drucksensor in dem Behälter enthalten ist. Weiterhin ist es bevorzugt, daß der Drucksensor sich zwischen dem Ventil und dem Behälter in der Gaszuführungsstrecke befindet. Außerdem ist es bevorzugt, daß sich der Drucksensor in dem Spray-Zuführungsweg befindet.
Außerdem ist es bevorzugt, daß der obere Grenzwert und der untere Grenzwert der vorgegebenen Werte geändert werden können. Bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung kann die Vorrichtung für mehrere Zwecke verwendet werden, beispielsweise zum Schneiden und zum Lufteinblasen.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn ein am Ende verjüngter Austrittsbereich mit dem Ende des Spray-Förderweges verbunden ist. Da bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung die Strömungsgeschwindigkeit des Sprays im Spray-Austrittsbereich erhöht werden kann, kann das Spray in Form von Tröpfchen ausgetragen werden.
Gemäß einem Schneidverfahren oder spanenden Bearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung umfaßt ein derartiges Schneidverfahren oder spanendes Bearbeitungsverfahren das Anbringen einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß Anspruch 1 an einem Ölzuführungsbereich einer Werkzeugmaschine sowie das Schneiden bzw. spanende Bearbeiten eines zu bearbeitenden Zielobjektes durch Zuführen des Sprays von der Flüssigkeits-Sprühvorrichtung zu einem Schneidelement der Werkzeugmaschine.
Da bei dem vorstehend genannten spanenden Bearbeitungsverfahren das Spray dem zu bearbeitenden Zielobjekt zugeführt wird, kann die Spray-Menge minimiert werden, so daß die Produktivität verbessert wird und eine Kontamination der Arbeitsumgebung verhindert wird. Da außerdem die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung mit der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse versehen ist, kann der Innendruck in dem Behälter gesteigert werden, und es kann ein weiteres Spray zusätzlich zu dem von der Spray-Einspritzdüse erzeugten Spray erzeugt werden. Dadurch kann die Strömungsgeschwindigkeit des Sprays in dem Austrittsbereich des Spray-Förderweges erhöht werden, und die Spray-Menge kann gesteigert werden.
Bei dem vorstehend genannten spanenden Bearbeitungsverfahren kann der größte Teil der eingespritzten Sprayströmung aus der Spray-Einspritzdüse auf die Wandoberfläche des Behälters austreffen, bevor sie zu dem Spray-Förderweg befördert wird. Da gemäß dem vorstehend beschriebenen spanenden Bearbeitungsverfahren das Spray mit Teilchen mit einem großen Durchmesser oder Tröpfchen leicht an der Wandoberfläche anhaften, läßt sich verhindern, daß ein Öl-Spray oder Öltröpfchen, die Teilchen mit einem großen Durchmesser aufweisen, in das Spray-Förderrohr eintreten.
Da bei dem oben angegebenen spanenden Bearbeitungsverfahren das Spray dem zu bearbeitenden Zielobjekt zugeführt wird, kann die Spray-Menge minimiert werden, so daß die Produktivität verbessert wird und verhindert wird, daß die Betriebsumgebung kontaminiert wird. Da das Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser oder Tröpfchen leicht an der Wandoberfläche haften, ist es möglich, zu verhindern, daß ein Öl-Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser oder Tröpfchen in das Spray-Förderrohr eintreten.
Es ist bevorzugt, bei der Drucksteuereinrichtung, daß diese ein Elektromagnetventil, welches an die Gaszuführungsleitung angeschlossen ist, und einen Druckschalter aufweist, der ein Druckmeßelement besitzt, das sich in dem Behälter befindet; wenn dann der Druck in dem Behälter ansteigt und den oberen Grenzwert des vorgegebenen Wertes erreicht, so schließt der Druckschalter das Elektromagnetventil, um die Gaszuführung zu unterbrechen, und wenn der Druck in dem Behälter unter den unteren Grenzwert des vorgegebenen Wertes abfällt, so öffnet der Druckschalter das Elektromagnetventil, um die Gaszuführung wieder aufzunehmen.
Bei dem spanenden Bearbeitungsverfahren ist der Innenraum des Behälters durch die Wandoberfläche in einen oberen Raum und einen unteren Raum unterteilt, wobei sich die Einspritzöffnung der Spray-Einspritzdüse in dem unteren Raum befindet. Bei dem oben angegebenen spanenden Bearbeitungsverfahren bleiben ein Spray mit Teilchen mit einem großen Durchmesser oder Tröpfchen leicht an der Wandoberfläche haften.
Der größte Teil des anhaftenden Sprays oder der anhaftenden Tröpfchen fällt durch die Schwerkraft wieder in den unteren Raum hinunter, also den unteren Raum des Behälters, so daß der größte Teil des Sprays, der dem oberen Raum zugeführt wird, ein feines Spray ist. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, daß ein Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser oder Tröpfchen dem Spray-Förderrohr zugeführt wird, Weiterhin ist es bevorzugt, daß der Behälter durch die Wandoberfläche in einen oberen Raum und einen unteren Raum unterteilt ist, wobei die Einspritzöffnung der Spray-Einspritzdüse sich in dem oberen Raum befindet.
Gemäß dem vorstehend angegebenen spanenden Bearbeitungsverfahren werden das Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser oder Tröpfchen, wenn sie auf die Wandoberfläche auftreffen, an der Wandoberfläche haften bleiben oder aber längs der Wandoberfläche nach unten in den unteren Raum tropfen. Daher ist der größte Teil des Sprays, der dem oberen Raum des Behälters zugeführt wird, ein feines Spray. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, daß ein Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser oder Tröpfchen dem Spray-Förderrohr zugeführt werden.
Da bei dem vorstehend angegebenen spanenden Bearbeitungsverfahren das Spray dem zu bearbeitenden Zielobjekt zugeführt wird, kann die Spray-Menge minimiert werden, um auf diese Weise die Produktivität zu erhöhen und zu verhindern, daß die Betriebsumgebung kontaminiert wird. Bei einer derartigen Flüssigkeits-Sprühvorrichtung der vorstehend angegebenen Art kann das Spray mit Teilchen mit großem Durchmesser in dem Behälter gefangen werden. Die Zuführung des Sprays besitzt in ausgezeichneter Weise die Eigenschaft eines raschen Ansprechverhaltens. Außerdem ist es möglich, den Innendruck des Behälters konstant zu halten.
Daher ist die Differenz zwischen dem Primärdruck des dem Behälter zugeführten Gases und dem Innendruck des Behälters konstant, und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases zum Erzeugen des Sprays ist ebenfalls konstant, so daß eine stabile Spray-Erzeugung realisiert wird. Außerdem ist es möglich, eine konstante Strömungsgeschwindigkeit im Auslaßbereich zu erzielen, und es ist weiterhin möglich, das Spray in der Form von Öltröpfchen einzuspritzen und zu verhindern, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit des Sprays ändert. Infolgedessen kann die Menge des ausgetragenen Sprays stabil eingestellt werden.
Es ist bevorzugt bei dem spanenden Verfahren, daß die Drucksteuereinrichtung ein Druckregulierventil besitzt, welches an die Gaszuführungsleitung angeschlossen ist, wobei das Druckregulierventil geschlossen wird, um die Zuführung des Gases zu unterbrechen, wenn der Druck in dem Behälter auf den vorgegebenen Wert angestiegen ist, während andererseits das Druckregulierventil geöffnet wird, um die Gaszuführung wieder aufzunehmen, wenn der Druck in dem Behälter unter den vorgegebenen Druck abgefallen ist.
Gemäß dem oben angegebenen spanenden Bearbeitungsverfahren wird die Konstruktion der Flüssigkeits-Sprühvorrichtung vereinfacht, und es ist möglich, die Kosten zu minimieren. Der Montagevorgang ist leicht durchführbar.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Drucksteuereinrichtung ein Elektromagnetventil, das an die Gaszuführungsleitung angeschlossen ist, und einen Druckschalter mit einem Druckabtastelement aufweist, der in dem Behälter untergebracht ist; dabei schließt der Druckschalter das Elektromagnetventil, um die Gaszuführung zu unterbrechen, wenn der Druck in dem Behälter auf den vorgegebenen Wert angestiegen ist, während der Druckschalter das Elektromagnetventil wieder öffnet, um die Gaszuführung wieder aufzunehmen, wenn der Druck in dem Behälter auf den vorgegebenen Druckwert abgefallen ist. Wie bereits erwähnt, kann der Betrieb der Flüssigkeits-Sprühvorrichtung zuverlässig durchgeführt werden, so daß die Genauigkeit der Drucksteuerung erhöht wird.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Drucksteuereinrichtung ein Ventil, das in der Gaszuführungsleitung vorgesehen ist, einen Drucksensor zum Messen des Gasdruckes nach dem Durchgang durch das Ventil sowie eine Steuereinheit aufweist; der Abtastdruck, der von dem Drucksensor erfaßt wird, wird in elektrische Signale umgewandelt, und die elektrischen Signale werden in der Steuereinheit arithmetisch verarbeitet.
Die Steuereinheit sendet ein Signal zum Schließen des Ventils, um die Gaszuführung zu unterbrechen, wenn sie feststellt, daß der Abtastdruck den oberen Grenzwert des vorgegebenen Wertes erreicht hat, während die Steuereinheit ein Signal zum Öffnen des Ventils sendet, um die Gaszuführung wieder aufzunehmen, wenn sie feststellt, daß der Abtastdruck den unteren Grenzwert des vorgegebenen Wertes erreicht hat. Mit dem vorstehend angegebenen Schneidverfahren ist es möglich, einen zuverlässigeren Betrieb zu erzielen und die Genauigkeit bei der Drucksteuerung zu erhöhen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das den Stand der Technik zeigt;
2 eine horizontale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das den Stand der Technik zeigt;
3 eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, das den Stand der Technik zeigt;
4 eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, das den Stand der Technik zeigt;
5 eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 eine vertikale Schnittansicht zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung;
8(a) eine Drucksteuerschaltung bei einem achten Ausführungsbeispiel;
8(b) eine Drucksteuerschaltung bei einem neunten Ausführungsbeispiel;
8(c) eine Drucksteuerschaltung bei einem zehnten Ausführungsbeispiel; und
9 eine Drucksteuerschaltung bei einem elften Ausführungsbeispiel.
BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bei jedem Ausführungsbeispiel wird die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als Ölzuführungsvorrichtung verwendet.
Ausführungsbeispiel 1
1 zeigt eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Behälter. Der Behälter 1 ist mit einer Spray-Einspritzdüse 2, einer Gas-Einspritzdüse 3, einer unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 sowie mit einem Spray-Förderrohr 5 versehen.
Die Spray-Einspritzdüse 2 weist eine Doppelkonstruktion aus einem Gasrohr 6 und einem Ölrohr 7 auf. Das Ölrohr 7 erstreckt sich durch das Gasrohr 6 hindurch. Das Gasrohr 6 ist mit einer Gasquelle 8 verbunden, und die Strömungsrate des Einspritzgases kann durch ein Gasströmungsraten-Regulierventil 9a reguliert werden. Das Ölrohr 7 ist mit der Ölpumpe 10 verbunden. Als das von der Gasquelle 8 abgegebene Gas wird zum Beispiel Luft verwendet.
Ferner tritt an dem Endbereich der Spray-Einspritzdüse 2 im Inneren des Behälters 1 der Endbereich des Ölrohrs 7 in das Innere des Gasrohrs 6 ein. An dem Düsenendbereich 6a werden von der Ölpumpe 10 zugeführtes Gas und von der Gasquelle 8 zugeführtes Gas miteinander gemischt, und auf diese Weise wird ein Öl-Spray erzeugt und in den Behälter 1 eingespritzt.
Die Gas-Einspritzdüse 3 führt dem Behälter 1 Gas zu und ist mit der Gasquelle 8 verbunden, wobei die Strömungsrate des Einspritzgases durch ein Gasströmungsraten-Regulierventil 9b reguliert werden kann.
Die unter dem Flüssigkeitspegel liegende Düse 4 ist in das Öl 11 eingetaucht, das in einer vorbestimmten Menge in den Behälter 1 eingefüllt ist. Die unter dem Flüssigkeitspegel liegende Düse 4 ist mit der Gasquelle 8 verbunden, und die Strömungsrate des Einspritzgases kann durch ein Gasströmungsraten-Regulierventil 9c reguliert werden. Wenn das Gas aus der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 in das Öl 11 eingespritzt wird, wird das Öl 11 von dem eingespritzten Gas mitgenommen und verspritzt, wobei das eingespritzte Gas von der Flüssigkeitsoberfläche des Öls als Öl-Spray mitgenommen wird.
Das Spray-Förderrohr 5 befördert das Spray in dem Behälter 1 zur Außenseite des Behälters 1. Das Spray-Förderrohr 5 ist mit einem Spray-Außenförderrohr 12 verbunden, um das Öl-Spray zu einem Zielobjekt zu befördern. Die Endseite des Spray-Außenförderrohrs 12 ist mit einem am Ende verjüngten Austrittsbereich 13 verbunden.
Das Spray-Außenförderrohr 12 kann zum Beispiel folgendermaßen verwendet werden:
Das Spray-Außenförderrohr 12 ist mit einer Spindel mit einer Ölöffnung eines spanenden Bearbeitungszentrums verbunden, und ein Bohrer ist an der Spindel angebracht, die eine Ölöffnung als Austrittsbereich 13 aufweist. Der Bohrer besitzt einen Austrittsbereich mit einem kleineren Öffnungsdurchmesser an seinem Ende.
Ferner ist es möglich, das Öl 11 im Inneren des Behälters 1 durch Entfernen einer Ölzuführungsabdeckung 14 von einer Ölzuführungsöffnung 15 her einzufüllen. Das Öl 11 strömt durch eine Zuführungsöffnung 16 in die Pumpe 10. Im folgenden wird die Art und Weise erläutert, in der das Öl-Spray im Inneren des Behälters 1 zur Außenseite des Behälters strömt. Sowohl von dem Düsenendbereich 6a der Spray-Einspritzdüse 2 eingespritztes Öl-Spray als auch von der Flüssigkeitsoberfläche des Öls 11 durch die unter dem Flüssigkeitspegel liegende Düse 4 erzeugtes Öl-Spray kann in den Behälter 1 eingebracht werden.
Als erstes wird der Fall erläutert, indem das Öl-Spray nur über die Spray-Einspritzdüse 2 in den Behälter 1 eingeleitet wird, indem die Gaszuführung von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 gestoppt wird. Die Partikelgröße des von dem Düsenendbereich 6a eingespritzten Öl-Sprays reicht von klein bis groß. Ferner wird Öl nicht nur in Form eines Sprays, sondern auch in Form von Öltröpfchen eingespritzt. Öl-Spray mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen fallen aufgrund der Schwerkraft leicht nach unten. Andererseits fällt ein feines Öl-Spray aufgrund der Schwerkraft relativ langsam nach unten und verbleibt für eine lange Zeitdauer in dem Behälter. Unter feinem Öl-Spray ist im vorliegenden Fall ein Öl-Spray zu verstehen, das in der Lage ist, in Form eines Nebels in der Luft zu schweben.
Der Luftdruck von der Spray-Einspritzdüse 2 wird auf das Innere des Behälters 1 aufgebracht, so daß das in dem Behälter 1 vorhandene feine Öl-Spray durch den ausgeübten Druck beeinflußt wird und sich in der durch einen Pfeil a dargestellten Richtung bewegt und zu dem Spray-Förderrohr 5 befördert wird.
Da das Öl-Spray mit einer großen Partikelgröße oder mit Öltröpfchen die Tendenz hat, durch Schwerkraft in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche des Öls 11 nach unten zu fallen, wird dieses Spray durch den Luftdruck kaum beeinflußt. Ein solches Öl-Spray mit einer großen Partikelgröße oder mit Öltröpfchen strömt somit nicht so leicht in das Spray-Außenförderrohr 12.
Da in der vorstehend geschilderten Weise der größte Teil des dem Spray-Außenförderrohr 12 zugeführten Öl-Sprays ein feines Öl-Spray ist, läßt sich dieses rasch befördern, wobei es kaum zu einem Anhaften an der Innenwandoberfläche des Rohrs kommt. Selbst wenn die Länge bis zu dem Zielobjekt lang wird und die Rohrlänge des Förderrohrs zunimmt, ist es somit möglich, dem Öl-Spray eine Passage durch das Förderrohr hindurch innerhalb einer kurzen Zeitdauer zu ermöglichen.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Öl-Sprays wird nach der Passage durch das Außenrohr 12 des Spray-Förderweges erhöht, da es durch den Austrittsbereich 13 hindurchtritt, der einen engeren Öffnungsdurchmesser aufweist. Mit steigender Strömungsgeschwindigkeit wird auch die Partikelgröße des Öl-Sprays größer. Wenn eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit sichergestellt ist, läßt sich das Öl-Spray in Form von Öltröpfchen ausbilden.
Das Öl-Spray wird in dieser Weise zu Öltröpfchen gebildet, da der größte Teil des eingespritzten Öl-Sprays nicht auf das Zielobjekt aufgebracht werden kann, wenn das Öl-Spray in Form eines feinen Öl-Sprays oder eines Nebels eingespritzt wird.
Wenn es sich zum Beispiel bei dem Austrittsbereich 13 um einen Bohrer handelt, der über die Spindel mit einer Ölöffnung des spanenden Bearbeitungszentrums angebracht ist, werden die Öltröpfchen von dem Endbereich des Bohrers abgegeben. Derartige Öltröpfchen bleiben in einfacher Weise an dem Zielobjekt haften, so daß sich ein gleichmäßiger Prozeß realisieren läßt.
Da ferner das Öl-Spray, das von dem Spray-Förderrohr 12 in die Spindel mit einer Ölöffnung hineinströmt, in der vorstehend geschilderten Weise eine feine Partikelgröße hat, wird es durch die Zentrifugalkraft aufgrund der mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Rotation der Spindel kaum beeinflußt. Auf diese Weise läßt sich verhindern, daß das Öl-Spray an der Wandoberfläche der Ölöffnung haften bleibt.
Im folgenden wird die Funktion der Gas-Austrittsdüse 3 erläutert. Wie vorstehend bereits erwähnt worden ist, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Öl-Sprays nach dessen Passage durch den einen engeren Öffnungsdurchmesser aufweisenden Austrittsbereich 13 hindurch zu. Die Strömungsgeschwindigkeit nimmt auch bei steigendem Innendruck des Behälters 1 zu. Der Innendruck des Behälters 1 ist ebenfalls von dem Durchmesser der Austrittsöffnung 13 abhängig. Bei kleinerem Öffnungsdurchmesser des Austrittsbereichs 13 steigt der Innendruck des Behälters 1 an.
Wenn zum Beispiel der Öffnungsdurchmesser des Austrittsbereichs 13 größer ist als der vorbestimmte Durchmesser, ist es nicht möglich, eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit zu gewährleisten, und somit wird die Partikelgröße des Öl-Sprays nicht ausreichend vergrößert, wobei dies zu einem Fall führen kann, in dem das Öl-Spray nicht in die wirksamen Öltröpfchen umgewandelt werden kann.
In dieser Situation, wie dies in den meisten Fällen in der Praxis auftritt, ist es unmöglich, ein als Austrittsbereich 13 verwendetes Werkzeug durch ein Werkzeug zu ersetzen, das eine angemessene Austrittsöffnung aufweist. Ferner hat die Spray-Einspritzdüse 2 eine kleine effektive Querschnittsfläche, da sie zum Erzeugen eines Sprays vorgesehen ist. Aus diesem Grund gibt es eine Einschränkung hinsichtlich der Erhöhung des Drucks des Einspritzgases.
In diesem Fall wird die Gas-Einspritzdüse 3 verwendet. Das aus der Gaseinspritzdüse 3 eingespritzte Gas kann den Innendruck des Behälters 1 erhöhen. Auf diese Weise ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des Öl-Sprays an dem abschließenden Ausgangsbereich sicherzustellen. Da die Gas-Einspritzdüse 3 nur auf die Zufuhr von Gas abzielt, ist es möglich, die effektive Querschnittsfläche im Vergleich zu dem Gasrohr 6 der Spray-Einspritzdüse 2 zu erhöhen und damit den variablen Bereich des Drucks des Austrittsgases in ausreichender Weise zu erweitern.
Wie vorstehend erwähnt, kann selbst dann, wenn es sich bei der Vorrichtung um eine Ölzuführungsvorrichtung handelt, die nur das Öl-Spray von der Spray-Einspritzdüse 2 aufweist, die Vorrichtung die Funktion einer Ölzuführungsvorrichtung aufweisen.
In manchen Fällen, wie zum Beispiel bei einem mit hoher Geschwindigkeit ablaufenden, schweren spanenden Bearbeitungsvorgang usw. ist jedoch eine größere Menge der Ölzufuhr erforderlich.
Ferner erhöht der Druck des eingespritzten Gases von der Gas-Einspritzdüse 3 den Innendruck des Behälters 1, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeit sicherzustellen, die zum Bilden des Öl-Sprays zu Öltröpfchen an dem abschließenden Ausgangsbereich erforderlich ist. In diesem Fall wird jedoch die Menge des Öl-Sprays des Behälters 1 gleichzeitig vermindert. Der Grund hierfür besteht in der Verringerung der Gasströmungsrate zum Erzeugen von Öl-Spray, da das eingespritzte Gas aus der Gas-Einspritzdüse 3 den Innendruck des Behälters 1 erhöht, so daß die Differenz zwischen dem Gasaustrittsdruck von dem Gasrohr 6 und dem Innendruck des Behälters 1 reduziert wird.
In einem derartigen Fall ist die unter dem Flüssigkeitspegel liegende Düse 4, die in das Öl 11 eingetaucht ist, für eine Erhöhung des Innendrucks des Behälters 1 sowie eine Steigerung der Menge des Öl-Sprays im Inneren des Behälters 1 zuständig. Wie vorstehend erwähnt, erlaubt ein von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 eingespritztes Gas ein Versprühen und diffuses Ausbilden des Öl-Sprays von der Flüssigkeitsoberfläche des Öls 11.
Durch Einspritzen von Gas von der unter dem Flüssigkeitspegel 4 liegenden Düse 4 wird der Innendruck des Behälters 1 erhöht. Gleichzeitig ist es möglich, ein Öl-Spray zusätzlich zu dem Öl-Spray aus der Spray-Einspritzdüse 2 zu erzeugen. Infolgedessen ist es möglich, die Reduzierung des Öl-Sprays aus der Spray-Einspritzdüse 2 aufgrund des Anstiegs des Innendrucks in dem Behälter 1 zu kompensieren.
Mit anderen Worten, es ist möglich, die Reduzierung der Menge des Öl-Sprays in dem Behälter 1 zu minimieren, indem das Gas von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 zugeführt wird, während gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit sichergestellt wird, die zum Umwandeln des Öl-Spray in Öltröpfchen an dem abschließenden Ausgangsbereich erforderlich ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Innendruck in dem Behälter 1 durch Zuführen des Gases aus der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 zu erhöhen, so daß die Vorrichtung verwendet werden kann, während die Gaseinspritzung von der Gas-Einspritzdüse 3 gestoppt ist. Bei Verwendung des aus der Gas-Einspritzdüse 3 eingespritzten Gases gemeinsam, ist es möglich, den variablen Bereich des Innendrucks des Behälters 1 zu erweitern. Wenn der erforderliche Innendruck des Behälters 1 sichergestellt ist, dann ist es somit möglich, daß die Gasvorrichtung nicht mit der Einspritzdüse 3 ausgestattet ist.
Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Einspritzdruck von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 unter Verwendung einer Reguliereinrichtung oder dergleichen konstant gewählt ist, so ist ferner selbst beim Austauschen des Werkzeugs, wie zum Beispiel eines Stirnbohrers usw., keine feine Einstellung in Abhängigkeit von der Änderung der Querschnittsfläche des Ausgangsbereichs erforderlich. Wenn zum Beispiel die Querschnittsfläche des Ausgangsbereichs schmaler wird und der Innendruck des Behälters 1 einen konstanten Wert erhält oder höher wird, stoppt die Gaszufuhr von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4, so daß eine unnötige Gaszufuhr unterbunden werden kann. In diesem Fall kann nur das Öl-Spray aus der Spray-Einspritzdüse 2 in den Behälter 1 eingespritzt werden.
Wenn dagegen der Innendruck des Behälters 1 niedriger ist als ein bestimmter Wert, wird das Gas von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Zuführdruck von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 und dem Innendruck des Behälters 1 zugeführt, so daß der erforderliche Druck in dem Behälter 1 gewährleistet werden kann.
Weiterhin ist es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, ein Öl-Spray durch das von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 zugeführte Gas zusätzlich zu dem Öl-Spray von der Spray-Einspritzdüse 2 zu erzeugen. Im Vergleich zu dem Fall, in dem die gleiche Menge an Öl-Spray nur von der Spray-Einspritzdüse 2 eingespritzt wird, kann somit die Arbeit der Ölpumpe 10 vermindert werden.
Zum Erzeugen des Öl-Sprays von der Spray-Einspritzdüse 2 ist es ferner notwendig, einen vorab erfolgenden Lauf durchzuführen, bis Öl von der Ölpumpe 10 zu dem Endbereich 6a der Düse zugeführt wird. Das gleiche gilt für den Fall, in dem ein Siphon zum Zuführen von Öl verwendet wird. Wenn das Öl-Spray durch das Gas erzeugt wird, das von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 eingespritzt wird, so wird Öl-Spray von der Flüssigkeitsoberfläche unmittelbar nach dem Einspritzen des Gases erzeugt. Daher ist der vorläufige Lauf nicht erforderlich.
Ferner liegt der Pegel des eingefüllten Öls (Flüssigkeitsoberfläche) oberhalb von der Einspritzöffnung der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4, und das Öl-Spray wird sicher erzeugt. Somit kann beispielsweise unter Verwendung eines Schwimmer-Pegelschalters von außerhalb des Behälters überprüft werden, ob das Öl-Spray erzeugt wird oder nicht.
Weiterhin ist es möglich, den Gasaustrittsdruck des Behälters 1 durch Anordnen eines Druckschalters zu prüfen. Aus dem Austrittsdruck kann die virtuelle Strömungsgeschwindigkeit des Öl-Sprays an dem Ausgangsbereich berechnet werden und damit kann wiederum die Wirksamkeit des Zustands des Öl-Sprays bestimmt werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Fall erläutert worden, bei dem sowohl das Öl-Spray von der Spray-Einspritzdüse 2 als auch das von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 eingespritzte Gas zugeführt werden. In Abhängigkeit von der Verwendung im Einsatz kann jedoch die Vorrichtung auch ohne Spray-Einspritzdüse verwendet werden. Bei einer solchen Vorrichtung ist keine Ölpumpe erforderlich, und es braucht keine Wartung von dieser ausgeführt zu werden.
Ferner ist das Spray-Außenförderrohr 12 nicht notwendigerweise als einzelnes Rohr vorhanden, sondern es können mehrere Zweigrohre 12 verbunden sein. In diesem Fall ist es möglich, unter Verwendung einer einzigen Vorrichtung, Flüssigkeit an mehreren Orten zu versprühen.
Ferner besteht keine Einschränkung hinsichtlich der Formgebung des Behälters, solange der Behälter derart ausgebildet ist, daß Verbesserungen in der Wirtschaftlichkeit, einfache Herstellbarkeit, Wartungseigenschaften und dergleichen Berücksichtigung finden. Die Formgebung ist nicht notwendigerweise auf eine kreisförmige Formgebung begrenzt, sondern es kann auch eine Prismenform verwendet werden. Wenn zum Beispiel die Wirtschaftlichkeit bzw. die Verkaufseignung von Bedeutung ist, kann beispielsweise ein kastenförmiger Behälter verwendet werden.
Ausführungsbeispiel 2
Die Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels. Die Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels zeichnet sich durch die Relation zwischen dem Endbereich der Spray-Einspritzdüse 2 und der Innenwandfläche des Behälters 1 aus. Bei einer derartigen Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Länge zwischen dem Endbereich der Spray-Einspritzdüse 2 und dem Endbereich des Spray-Förderrohrs 5 ausreichend lang gewählt, so daß es mit Sicherheit möglich ist, daß das Öl-Spray mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen auf die Flüssigkeitsoberfläche nach unten tropfen können.
Die Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels ist in einem Fall wirksam, in dem der Behälter relativ klein ist und eine ausreichende Länge zwischen dem Endbereich der Spray-Einspritzdüse 2 und dem Endbereich des Spray-Förderrohrs 5 nicht erzielt werden kann.
2 zeigt eine horizontale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Endbereich der Spray-Einspritzdüse 2 ist derart angeordnet, daß der größte Teil der eingespritzten Strömungsmenge auf die Wandoberfläche der Innenwand 1a auftrifft, bevor sie zu dem Spray-Förderrohr 5 befördert wird. Mit anderen Worten, es trifft der größte Teil der eingespritzten Spray-Strömungsmenge aus der Spray-Einspritzdüse 2 auf die Wandoberfläche der Innenwand 1a auf, ohne das Zentrum des Behälters 1 zu durchlaufen (dargestellt durch einen Pfeil b).
Der größte Teil des feinen Öl-Sprays bleibt beim Auftreffen auf die Wandoberfläche nicht an dieser haften, während Öl-Spray mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen leicht an der Wandoberfläche haften bleibt. Mit zunehmender Partikelgröße des Öl-Sprays steigt dessen Tendenz zum Anhaften an der Wandoberfläche. Insbesondere haben Öltröpfchen eine stärkere Tendenz zum Haftenbleiben an der Wandoberfläche. Ferner bleibt das Öl-Spray mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen an der inneren Wandoberfläche 1a hängen, während es nach dem Auftreffen auf die innere Wandoberfläche 1a in der durch einen Pfeil c dargestellten Richtung die innere Wandoberfläche 1a entlang zirkuliert.
Von der eingespritzten Spray-Strömungsmenge aus der Spray-Einspritzdüse 2 bleibt somit der größte Teil des Öl-Sprays mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen an der inneren Wandoberfläche 1a haften. Ferner fällt der größte Teil des Öl-Sprays mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen, das in der Luft im Inneren des Behälters 1 ohne Anhaften an der Oberfläche der Innenwand 1a strömt, durch Schwerkraft nach unten. Auf diese Weise ist es möglich, ein Zuführen des Öl-Sprays mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen zu dem Spray-Förderrohr 5 zu verhindern.
Darüber hinaus unterliegt die positionsmäßige Beziehung zwischen dem Endbereich der Spray-Einspritzdüse 2 und der gegenüberliegenden inneren Wandoberfläche 1a keinen besonderen Einschränkungen, solange der größte Teil der eingespritzten Spray-Strömung auf die innere Wandoberfläche 1a direkt auftrifft, bevor diese zu dem Spray-Förderrohr 5 befördert wird. Die eingespritzte Spray-Strömung kann in bezug auf die innere Wandoberfläche 1a vertikal auftreffen oder schräg auf die innere Wandoberfläche 1a auftreffen.
Vorstehend ist ein Fall erläutert, bei dem die eingespritzte Spray-Strömung auf die innere Wandoberfläche in dem Behälter auftreffen kann. Es kann auch separat eine spezielle Wandoberfläche vorgesehen werden.
Es ist eine Vorrichtung erläutert worden, die die grundlegende Konstruktion gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufweist. Der gleiche Effekt läßt sich auch mit einer Vorrichtung erzielen, die keine unter dem Flüssigkeitspegel liegende Düse oder keine Gas-Einspritzdüse aufweist.
Ausführungsbeispiel 3
Die Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels, mit Ausnahme der positionsmäßigen Relation zwischen dem Endbereich der Spray-Einspritzdüse und der Flüssigkeitsoberfläche des Öls.
3 zeigt eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung der 3 ist die gleiche wie die der 1, mit Ausnahme der Positionen der Spray-Einspritzdüse 2 und der Gas-Einspritzdüse 3. Aus diesem Grund ist der Bereich eines Gaskreislaufs usw. hier nicht dargestellt. Der Endbereich der Spray-Einspritzdüse 2 ist auf die Seite der Flüssigkeitsoberfläche des Öls 11 gerichtet. Die Länge zwischen dem Endbereich und der Flüssigkeitsoberfläche ist eng ausgebildet, so daß ein Wegspritzen des Öls 11 von der Flüssigkeitsoberfläche verhindert werden kann. Somit trifft der größte Teil der eingespritzten Sprayströmung aus der Spray-Einspritzdüse direkt auf die Flüssigkeitsoberfläche auf, bevor sie zu dem Spray-Förderrohr 5 befördert wird.
Feines Öl-Spray wird selbst beim Auftreffen auf die Flüssigkeitsoberfläche und bei der Strömung in dem Behälter 1 kaum in der Flüssigkeitsoberfläche absorbiert. Das Öl-Spray mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen wird beim Auftreffen auf die Flüssigkeitsoberfläche leicht in der Oberfläche der Flüssigkeit absorbiert, und zwar nicht nur aufgrund des Herabtropfens durch Schwerkraft, sondern auch aufgrund der Tatsache, daß die Einspritzrichtung auf die Seite der Flüssigkeitsoberfläche gerichtet ist.
Beim Auftreffen auf die Flüssigkeitsoberfläche besteht somit die Wahrscheinlichkeit, daß Öltröpfchen in dieser absorbiert werden. Mit zunehmender Partikelgröße des Öl-Sprays besteht eine Tendenz zum Absorbieren von diesem in der Flüssigkeitsoberfläche. Insbesondere besteht bei Öltröpfchen eine stärkere Tendenz zum Haftenbleiben an der Öloberfläche.
Der größte Teil der eingespritzten Sprayströmung von der Spray-Einspritzdüse 2, nämlich Öl-Spray mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen, wird somit in dem Öl 11 absorbiert, ohne zu dem Spray-Förderrohr 5 befördert zu werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein Zuführen des Öl-Sprays mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen zu dem Spray-Förderrohr 5 zu verhindern.
Ähnlich dem zweiten Ausführungsbeispiel ist auch die Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels in einem Fall effektiv, in dem der Behälter relativ klein ist und die Länge zwischen dem Endbereich der Spray-Einspritzdüse und dem Endbereich des Spray-Förderrohrs 5 nicht geschaffen werden kann.
Weiterhin unterliegt die positionsmäßige Relation zwischen dem Endbereich der Spray-Einspritzdüse 2 und der gegenüberliegenden Flüssigkeitsoberfläche keinen besonderen Einschränkungen, solange die eingespritzte Sprayströmung aus der Spray-Einspritzdüse 2 direkt auf die Flüssigkeitsoberfläche auftrifft, bevor sie zu dem Spray-Förderrohr 5 befördert wird. Die eingespritzte Sprayströmung kann zum Beispiel vertikal auf die Flüssigkeitsoberfläche auftreffen oder sie kann schräg auf die Flüssigkeitsoberfläche auftreffen.
Vorstehend ist die Vorrichtung mit einer grundlegenden Konstruktion gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert worden. Der gleiche Effekt kann jedoch auch mit einer Vorrichtung erzielt werden, die keine unter dem Flüssigkeitspegel liegende Düse oder keine Gasaustrittsdüse aufweist.
Ausführungsbeispiel 4
Das erste Ausführungsbeispiel beschreibt ein Beispiel, bei dem das Öl der Spray-Einspritzdüse mittels einer Ölpumpe zugeführt wird. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird anstelle der Ölpumpe das Siphonverfahren verwendet. 4 zeigt eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeitssprühvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4.
Die in 4 dargestellte Vorrichtung ist die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß bei dem Ölzuführungsverfahren das Siphonverfahren verwendet wird. Aus diesem Grund ist ein Gaskreislauf der Gas-Austrittsdüse 3 und der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse 4 hier nicht dargestellt.
Das Siphonrohr 18 und das Gasrohr 19 sind mit der Spray-Einspritzdüse 17 verbunden. Das Gasrohr 19 ist mit der Luftquelle 8 verbunden, und die Strömungsrate kann durch das Strömungsraten-Regulierventil 9d reguliert werden. Im Inneren der Spray-Einspritzdüse 17 erzeugt von dem Gasrohr 19 zugeführtes Gas die Differenz zwischen dem Druck im Inneren der Düse und dem Innendruck des Behälters.
Auf diese Weise wird das Öl 11 von dem unteren Ende des Siphonrohrs 18 in die Spray-Einspritzdüse 17 nach oben gezogen, wo das Öl und das von dem Gasrohr 19 zugeführte Gas gemischt werden, so daß auf diese Weise ein Öl-Spray erzeugt wird und in den Behälter 1 eingespritzt wird. In der Mitte des Siphonrohrs 18 besteht durch Anordnen eines Drosselventils, wie zum Beispiel eines Nadelventils, die Möglichkeit zum Regulieren der Strömungsrate des Öls.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann anstatt des Siphonverfahrens auch ein Schwerkraftverfahren verwendet werden. Bei Verwendung eines Schwerkraftverfahrens ist ein Öltank separat vorgesehen, und Öl wird dem Rohr zugeführt, indem man das Öl durch Schwerkraft in das Rohr tropfen läßt. Auch in diesem Fall ist die Ölpumpe nicht notwendig.
Ausführungsbeispiel 5
5 zeigt eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Eine ausführliche Beschreibung der gleichen Teile wie in 1 wird an dieser Stelle weggelassen, um Wiederholungen zu vermeiden. Im Inneren des Behälters 1 ist ein kuppelförmiges Element 20 vorgesehen, das nach unten offen ist. Die Spray-Einspritzdüse 2, von der ein Endbereich der inneren Wandoberfläche 20a gegenüberliegt, befindet sich auf der Seite der inneren Wandoberfläche 20a des kuppelförmigen Elements 20.
Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird Öl-Spray von dem Düsenendbereich 6a der Spray-Einspritzdüse 2 in den Behälter 2 eingespritzt. Wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erläutert, setzt sich feines Öl-Spray kaum an der Wandoberfläche ab, selbst wenn es auf die Wandoberfläche auftrifft. Andererseits setzt sich Öl-Spray mit einer groben Partikelgröße oder Öltröpfchen beim Auftreffen auf die Wandoberfläche leicht an der Wandoberfläche ab.
Von der eingespritzten Sprayströmung aus dem Düsenendbereich 6a, die auf die innere Wandoberfläche 20a auftrifft, bewegt sich somit der größte Teil des feinen Öl-Sprays entlang der inneren Wandoberfläche 20a nach unten, ohne sich an der inneren Wandoberfläche 20a abzusetzen (in der durch Pfeile d und e dargestellten Richtung), und bewegt sich dann in Richtung zu dem Spray-Förderrohr 5 (in der durch Pfeile f, g und a dargestellten Richtung).
Andererseits trifft ein Teil des Öl-Sprays mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen auf die innere Wandoberfläche 20a auf und setzt sich an der inneren Wandoberfläche 20a ab. Und ein Teil davon setzt sich an der inneren Wandoberfläche 20a ab, während es sich in der durch die Pfeile d und e dargestellten Richtung die innere Wandoberfläche 20a entlang bewegt. Nach dem Absetzen an der inneren Wandoberfläche 20a tropft somit ein Teil davon durch Schwerkraft nach unten, und ein Teil davon tropft durch das Eigengewicht auf die Seite der Öloberfläche des Öls 11 und strömt in der durch die Pfeile d und e dargestellten Richtung und wird nach unten geschoben.
Genauer gesagt, es strömt der größte Teil des feinen Öl-Sprays in Richtung auf den oberen Raum des kuppelförmigen Elements 20. Der größte Teil des Öl-Sprays mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen tropft in Richtung auf den unteren Raum nach unten, d. h. in Richtung auf die Seite der Flüssigkeitsoberfläche des Öls 11, ohne in den oberen Raum im Inneren des Behälters zu strömen. Eine große Menge der nach oben in den oberen Raum im Inneren des Behälters 1 gehenden Strömung trifft auf einen Flansch 21 auf, der entlang der inneren Wandoberfläche 20a vorgesehen ist.
Selbst wenn die nach oben gehende Strömung Öl-Spray mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen beinhaltet, trifft diese auf den Flansch 21 auf und setzt sich an diesem ab. Mit anderen Worten, es hat der Flansch 21 die Funktion, eine Bewegung des Öl-Sprays mit großer Partikelgröße oder Öltröpfchen in das Spray-Förderrohr 5 gründlich zu verhindern.
Da in der vorstehend geschilderten Weise nahezu das gesamte Öl-Spray, das den oberen Raum erreicht, feines Öl-Spray ist, unterliegt der Endbereich der Förderrohr-Eintrittsöffnung des Spray-Förderrohrs 5 keinen besonderen Einschränkungen, solange sich dieser in dem oberen Raum des Behälters befindet. Zum Beispiel kann die Einspritzöffnung nach unten gerichtet, von Seite zu Seite gerichtet oder eine schräg verlaufende Fläche sein.
Wenn Öl von der Ölzuführungsöffnung 15 eingefüllt wird und dabei Öl an der äußeren Wandoberfläche 20b des kuppelförmigen Elements verbleibt, wird das verbliebene Öl zusammen mit der nach oben gehenden Strömung zu dem Spray-Förderrohr 5 befördert. Bei einem Beispiel des kuppelförmigen Elements 20, wie es in 5 gezeigt ist, weist eine externe Wandoberfläche 20b eine schräg verlaufende Oberfläche von der Oberseite bis zur Unterseite auf. Ferner ist diese schräg verlaufende Fläche mit einer vertikalen Fläche verbunden.
Selbst wenn das Öl von der Ölzuführungsöffnung 15 eingefüllt wird, tropft das Öl somit entlang des kuppelförmigen Elements 20 nach unten auf die Flüssigkeitsoberfläche. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß das eingefüllte Öl zu dem Spray-Förderrohr 5 befördert wird.
Vorstehend ist ein Beispiel beschrieben, bei dem sich der Endbereich 6a der Spray-Einspritzdüse 2 auf der Seite der inneren Wandoberfläche 20a des kuppelförmigen Elements 20 befindet. Jedoch kann das Ausführungsbeispiel auch derart ausgebildet sein, daß sich der Düsenendbereich 6a in der Oberseite des kuppelförmigen Elements 20 befindet, so daß der Düsenendbereich 6a der äußeren Wandoberfläche 20b zugewandt gegenüberliegt.
In diesem Fall setzt sich der größte Teil des Öl-Sprays mit einer großen Partikelgrößer oder Öltröpfchen beim Auftreffen auf die äußere Wandoberfläche 20b an dieser ab oder tropft entlang der äußeren Wandoberfläche 20b nach unten in Richtung auf die Seite der Flüssigkeitsoberfläche des Öls 11. Auf diese Weise kommt es kaum zu einer nach oben gehenden Strömung des Öl-Sprays mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen. Somit handelt es sich bei dem größten Teil des dem Spray-Förderrohr 5 zugeführten Öl-Sprays um ein feines Öl-Spray.
Ähnlich wie in dem Fall, in dem sich der Düsenendbereich 6a auf der Seite der inneren Wandoberfläche 20a befindet, ist es durch Anordnen des Flansches 21 möglich, ein Eintreten des Öl-Sprays mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen in das Spray-Förderrohr 5 gründlich zu verhindern.
Weiterhin ist die Formgebung des kuppelförmigen Elements 20 nicht auf das in 5 dargestellte Beispiel beschränkt, und es können auch andere Formgebungen verwendet werden, solange sich das kuppelförmige Element nach unten öffnet. Zum Beispiel kann eine halbkugelige Formgebung, eine konische Formgebung, eine zylindrische Formgebung oder eine Prismenformgebung oder eine Kombination von diesen verwendet werden.
Anstatt einer Kuppelform kann ferner auch eine plane Form verwendet werden, wenn zum Beispiel die Ölzuführungsöffnung 15 in dem unteren Teil von dem planen Element vorgesehen ist, so daß eingefülltes Öl nicht auf der planen Ebene verbleibt.
Ausführungsbeispiel 6
6 zeigt eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Der untere Bereich hat die gleiche Konfiguration wie bei dem in 5 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel, so daß dieser Bereich hier nicht näher erläutert ist.
Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ist der Endbereich der Spray-Einspritzdüse 2 in Richtung auf die Seitenfläche 22a des kuppelförmigen Elements 22 gerichtet. Daher trifft der größte Teil der eingespritzten Sprayströmung auf die Seitenfläche 22a auf und zirkuliert entlang der Seitenfläche 22a (in der durch Pfeile h, i und j dargestellten Richtung). Das Öl-Spray mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen setzt sich nicht nur beim Auftreffen auf die Seitenfläche 22a auf der Seitenfläche 22a ab, sondern setzt sich auch während der Zirkulation entlang der Seitenfläche 22a auf dieser ab. Ferner tropft das auf der Seitenfläche 22a abgesetzte Öl-Spray zusätzlich zu dem Eigengewicht auch aufgrund der Zirkulationsströmung auf die Flüssigkeitsoberfläche hinab.
Ähnlich wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel strömt somit der größte Teil der Sprayströmung in den oberen Raum des kuppelförmigen Elements 22 (in der durch einen Pfeil k dargestellten Richtung). Der größte Teil des Öl-Sprays mit einer großen Partikelgröße oder Öltröpfchen tropft jedoch zur Seite der Flüssigkeitsoberfläche des Öls 11 nach unten, ohne in den oberen Raum des Behälters zu strömen.
Ausführungsbeispiel 7
7 zeigt eine vertikale Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß dem siebenten Ausführungsbeispiel. Der untere Bereich dieser Zeichnung ist mit dem der 5 identisch und daher hier nicht gezeigt. Die grundlegende Arbeitsweise der Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß dem siebenten Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel.
Bei der Flüssigkeits-Sprühvorrichtung des siebten Ausführungsbeispiels kann der Benutzer jedoch die Benutzungsweise aus folgenden zwei Weisen auswählen: der Weise, in der der größte Teil der eingespritzten Sprayströmung von der Spray-Einspritzdüse 2 nach dem Auftreffen auf die Wandoberfläche zur Außenseite des Behälters befördert wird; sowie der Weise, in der der größte Teil der eingespritzten Sprayströmung von der Spray-Einspritzdüse 2 direkt aus dem Behälter ausgeleitet wird.
Beim direkten Ausleiten der eingespritzten Sprayströmung von der Spray-Einspritzdüse 2 zur Außenseite des Behälters wird das Öl-Spray mit großer Partikelgröße oder Öltröpfchen gleichzeitig damit nach außen geführt. Eine derartige Verwendungsweise ist somit für einen Fall geeignet, in dem die Klassifizierung der Partikelgröße des Öl-Sprays nicht erforderlich ist und das Ausleiten durch Öffnen und Schließen eines mit einem Austrittströmungs-Förderrohr 23 verbundenen Ventils 25 sowie eines mit einem Spray-Förderrohr 24 verbundenen Ventils 26 erfolgen kann.
Beim direkten Ausleiten der eingespritzten Sprayströmung von der Spray-Einspritzdüse 2 zur Außenseite des Behälters 1 wird das Ventil 25 geöffnet und das Ventil 26 wird geschlossen. Auf diese Weise wird der größte Teil der Austrittsströmung von der Spray-Einspritzdüse 2 zu dem Austrittsströmungs-Förderrohr 23 befördert.
Wenn die Austrittsströmung von der Spray-Einspritzdüse 2 nach Klassifizierung der Partikelgröße der Austrittsströmung zur Außenseite des Behälters ausgeleitet wird, so wird das Ventil 26 geöffnet, und das Ventil 25 wird geschlossen. Diese Vorgehensweise ist die gleiche wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel, und feines Öl-Spray wird zu dem Spray-Förderrohr 24 befördert.
In Abhängigkeit von der Verwendung im Einsatz können auch beide Ventile 25 und 26 geöffnet werden. In diesem Fall wird die Austrittsströmung von der Spray-Einspritzdüse 2 direkt zu dem Spray-Förderrohr 23 befördert. Somit wird feines Öl-Spray dem Spray-Förderrohr 24 zugeführt. Mit der Flüssigkeitssprühvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es somit möglich, die Vorrichtung in verschiedenartiger Weise in Abhängigkeit von Zielobjekten, denen Öl zugeführt wird, zu verwenden.
Bei der vorstehend beschriebenen Erläuterung befindet sich der Düsenendbereich der Spray-Einspritzdüse 2 auf der Seite der inneren Wandoberfläche des kuppelförmigen Elements 20. Die Konfiguration ist jedoch nicht notwendigerweise hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Düsenendbereich 6a auch an der Oberseite des kuppelförmigen Elements 20 derart vorgesehen sein, daß die äußere Wandoberfläche des Endbereichs der Düse 6a der äußeren Wandoberfläche des kuppelförmigen Elements zugewandt ist.
In diesem Fall befindet sich das Austrittsströmungs-Förderrohr 23 im Inneren des kuppelförmigen Elements 20. Die eingespritzte Spray-Strömung, die von dem Düsenendbereich 6a in das Förderrohr 23 für die eingespritzte Sprühströmung strömt, befindet sich somit im Inneren des kuppelförmigen Elements 20 und bewegt sich innerhalb des Austrittsströmungs-Förderrohrs 23 nach unten.
Außerdem sind bei den Ausführungsbeispielen 5 bis 7 die unter dem Flüssigkeitspegel anzuordnenden Düsen nicht vorgesehen. Diese unter dem Flüssigkeitspegel anzubringenden Düsen können jedoch vorgesehen sein. Auf diese Weise ist es in ähnlicher Weise wie bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 4 möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des Sprays im Austrittsbereich des Spray-Einspritzweges zu erhöhen und damit die Spray-Menge zu erhöhen.
Außerdem ist im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen 5 bis 7 der Fall erläutert, in welchem das Öl der Spray-Einspritzdüse 2 mittels der Ölpumpe zugeführt wird. Es kann jedoch auch, wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel 4 erläutert, ein Verfahren mit einem Siphon oder ein Verfahren unter Ausnutzung der Schwerkraft verwendet werden.
Ausführungsbeispiel 8
Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann der Innendruck des Behälters reguliert werden, bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise mittels Gasströmungsraten-Regulierventilen 9a, 9b und 9c. Wie ferner bei dem ersten Ausführungsbeispiel in einem Fall erläutert worden ist, in dem die unter dem Flüssigkeitspegel liegende Düse zusätzlich zu der Spray-Einspritzdüse verwendet wird, wird selbst bei einer Änderung der Querschnittsfläche an dem Ausgangsbereich der Austrittsöffnung der Innendruck automatisch reguliert. Die Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nicht so ausgebildet, daß der Innendruck direkt gesteuert wird, jedoch wird der Innendruck des Behälters in konsequenter Weise konstantgehalten.
Bei den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen 8 bis 10 ist es unabhängig von dem Vorhandensein von unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düsen möglich, den Innendruck des Behälters konstantzuhalten. Mit anderen Worten, es wird durch direktes Steuern des Innendrucks des Behälters unter Verwendung einer Drucksteuereinrichtung der Innendruck in dem Behälter selbst bei Änderung der Querschnittsfläche an dem Ausgang der Austrittsöffnung automatisch auf einen konstanten Wert gesteuert.
Wenn der Innendruck des Behälters konstant ist, wird auch die Differenz zwischen dem primären Druck und dem Innendruck des Behälters konstant. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases zum Erzeugen von Spray in dem Behälter konstant. Infolgedessen läßt sich eine stabile Erzeugung von Spray ausführen. Ferner kann auch an der Austrittsöffnung, deren Querschnittsfläche am Ausgang eng ist, eine konstante Strömungsgeschwindigkeit sichergestellt werden, so daß Spray in Öltröpfchen umgewandelt wird und die Öltröpfchen eingespritzt werden können.
8 veranschaulicht eine Drucksteuerschaltung gemäß den Ausführungsbeispielen 8 bis 10. In 8 ist ein Beispiel, bei dem die Gas-Einspritzdüse in den Behälter 1 lediglich in Form der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse vorhanden ist, in vereinfachter Weise dargestellt, jedoch kann die Konstruktion des Behälters 1 in jeder beliebigen Konstruktion der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet sein. Mit anderen Worten, es kann die Gas-Zuführdüse zu dem Behälter 1 durch die Spray-Einspritzdüse, die unter dem Flüssigkeitspegel liegende Düse und die Gas-Austrittsdüse gebildet sein, oder sie kann aus der Spray-Einspritzdüse und der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse gebildet sein oder sie kann nur aus der Gas-Austrittsdüse gebildet sein.
Bei dem in 8(a) dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Druckregulierventil als Drucksteuereinrichtung verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Druck durch mechanische Steuerung reguliert, wobei es möglich ist, ein Reduzierventil zu verwenden, bei dem durch eine Kompressionsfederkraft ein Ventilöffnen und Ventilschließen möglich ist. Das primäre Zuführgas von der Gasquelle 8 wird dem Behälter 1 über ein Druckregulierventil 27 zugeführt.
Wenn die Querschnittsfläche an dem Ausgangsbereich durch Austauschen des Austrittsbereichs 13 klein wird, steigt der Innendruck des Behälters 1 an. Wenn ein sekundärer Druck (Druck auf der Seite des Behälters 1 gegenüber von dem Druckregulierventil 27) nicht geringer ist als der vorgegebene Wert bzw. Sollwert, aktiviert durch eine Pilotschaltung strömendes Gas das Druckregulierventil 27, um dadurch die Zufuhr von Gas zu stoppen.
Wenn der Druck in dem Behälter 1 auf den vorbestimmten Wert reduziert ist, wird das Druckregulierventil 27 durch die Rückstellkraft der Feder geöffnet, und dadurch wird das Gas wieder zugeführt. Selbst bei einer Änderung der Querschnittsfläche an dem Ausgangsbereich des Austrittsbereichs 13 kann somit der Druck in dem Behälter 1 durch Öffnen und Schließen des Druckregulierventils 27 in dem konstanten Bereich gehalten werden. Da bei der mechanischen Steuerung des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Konstruktion einfach ist, lassen sich die Kosten reduzieren und auch der Montagevorgang in einfacher Weise ausführen.
Ferner ist es bevorzugt, daß das Druckregulierventil den Sollwert durch Regulieren des Federdrucks regulieren kann. Beispielsweise wird zum Steigern der Strömungsgeschwindigkeit an dem Einspritz-Spraybereich der Sollwert erhöht. In diesem Fall wird die Differenz zwischen dem primären Druck und dem Innendruck des Behälters verringert, so daß dies zum Erzeugen von Öl-Spray in stabiler Weise von Nachteil ist, jedoch wird die Menge der eingespritzten Sprayströmung erhöht.
Bei einem spanenden Bearbeitungsvorgang ist diese Vorgehensweise somit in einem Fall effektiv, in dem das Entfernen von Schneidpulver bzw. Schneidstaub wichtiger ist als das Aufsprühen von Öl. Ferner kann die Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Entfernen von Schneidstaub durch Aufblasen von Luft nach dem spanenden Bearbeitungsvorgang bei Bedarf durch Regulieren des Sollwerts verwendet werden.
Ausführungsbeispiel 9
Bei dem neunten Ausführungsbeispiel nimmt eine in 8(b) dargestellte Drucksteuerschaltung eine elektrische Steuerung des Innendrucks des Behälters 1 vor. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden ein Elektromagnetventil 28 und ein Druckschalter 29 als Drucksteuereinrichtung verwendet. Der Druckschalter 29 beinhaltet eine Druckdetektionseinrichtung. Das primäre Zuführgas von der Gasquelle 8 wird dem Behälter über das Elektromagnetventil 28 zugeführt.
Der Sekundärdruck (der Innendruck des Behälters 1) wird durch den Druckschalter 29 detektiert. Wenn der Sekundärdruck über dem Sollwert (Obergrenze des Sollwerts) liegt, wird der Druckschalter 29 betätigt, und dadurch wird einem Spulenbereich des Elektromagnetventils 28 elektrischer Strom zugeführt (oder die Leitung von elektrischem Strom wird gestoppt) und auf diese Weise wird das Elektromagnetventil 28 geschlossen und die Gaszufuhr wird gestoppt.
Wenn der Innendruck in dem Behälter 1 auf den vorbestimmten Wert (Untergrenze des Sollwerts) abfällt, wird der Druckschalter 29 betätigt, und dadurch wird die Zufuhr von elektrischem Strom zu einem Spulenbereich des Elektromagnetventils 28 gestoppt (oder es wird Strom geleitet), und dadurch wird das Elektromagnetventil 28 geöffnet und die Gaszufuhr wird wieder aufgenommen. Trotz einer Änderung der Querschnittsfläche an dem Ausgang des Austrittsbereichs 13 wird somit der Innendruck des Behälters durch Öffnen und Schließen des Elektromagnetventils 28 automatisch derart gesteuert, daß dieser innerhalb eines konstanten Bereichs liegt. Im Vergleich zu der mechanischen Steuerung ist bei der elektrischen Steuerung dieses Ausführungsbeispiels die Arbeitsweise exakter, und die Genauigkeit der Drucksteuerung läßt sich verbessern, jedoch bei höheren Kosten.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß der Druckschalter 29 mehrere Kombinationen, insbesondere zwei Kombinationen, von verschiedenen Sollwerten einer Obergrenze und einer Untergrenze aufweist. Bei einem derartigen Druckschalter kann die Vorrichtung für zwei Anwendungsarten verwendet werden, beispielsweise für eine spanende Bearbeitung und zum Blasen von Luft. Beim Einstellen des Drucks für den spanenden Bearbeitungsvorgang wird der Druck derart eingestellt, daß sich Spray an dem Werkzeug oder dem Zielobjekt absetzen kann. Beim Einstellen des Drucks für einen Luftblasvorgang wird der Druck derart eingestellt, daß eine Strömungsgeschwindigkeit sichergestellt wird, die zum Wegblasen von während des spanenden Bearbeitungsvorgangs erzeugtem Schneidstaub ausreichend ist.
Nach Maßgabe einer solchen Druckeinstellung während des spanenden Bearbeitungsvorgangs wird der Sollwert bzw. vorgegebene Wert für den spanenden Bearbeitungsvorgang verwendet, und nach dem spanenden Bearbeitungsvorgang wird der Sollwert für den Luftblasvorgang verwendet, indem der Druckschalter auf das Wegblasen von Schneidstaub umgeschaltet wird.
Ferner ist es nicht immer notwendig, den Sollwert zwischen dem Druck für den spanenden Bearbeitungsvorgang und dem Druck für den Luftblasvorgang nach dem spanenden Bearbeitungsvorgang umzuschalten. Es können zwei Paare von Sollwerten als Sollwert für den spanenden Bearbeitungsvorgang vorgesehen sein. Beispielsweise wird ein Paar von Sollwerten als Sollwert vorgesehen, der in erster Linie als Sollwert für die Spraymenge vorgesehen ist, und ein weiteres Paar von Sollwerten ist als Sollwert zum Steigern der Strömungsrate des Gases an dem Austrittsbereich vorgesehen. Der Sollwert zum Steigern der Strömungsrate des Gases führt zu einer Reduzierung der Spraymenge. Dieser Wert ist in einem Fall von Nutzen, in dem das Entfernen von Schneidstaub wichtiger ist als das Besprühen des Schneidelements. Wenn bei dem neunten Ausführungsbeispiel zum Beispiel der Innendruck des Behälters als primärer Druck von 0,6 MPa festgelegt ist, der Sollwert zum Betätigen des Druckschalters bei 0,3 MPa vorgegeben ist und sich der Öffnungsdurchmesser des abschließenden Ausgangsbereichs im Bereich von 1,0 bis 4,0 mm ändert, ist die Schwankung bei dem Innendruck des Behälters gering. Dies bestätigt, daß der Innendruck des Behälters stabil ist.
Ausführungsbeispiel 10
8(c) zeigt eine Drucksteuerschaltung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel. Die Drucksteuerschaltung führt eine elektrische Steuerung des Innendrucks des Behälters 1 aus und verwendet ein Elektromagnetventil 30, einen Drucksensor (nicht gezeigt) sowie einen Steuerbereich 31 als Drucksteuereinrichtung. Die Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie bei dem neunten Ausführungsbeispiel, in dem eine elektrische Steuerung durch Öffnen und Schließen des Elektromagnetventils erfolgt, unterscheidet sich von der Vorrichtung des neunten Ausführungsbeispiels jedoch dadurch, daß der Druckschalter nicht verwendet wird, sondern der Steuerbereich verwendet wird.
Das primäre Zuführgas von der Gasquelle 8 wird dem Behälter 1 über das Elektromagnetventil 30 zugeführt. Der Sekundärdruck (Innendruck des Behälters 1) wird von dem Drucksensor detektiert und in ein elektrisches Signal (Spannungs- oder Stromsignal) umgewandelt. Dieses elektrische Signal wird in den Steuerbereich 31 eingespeist, und die Differenz hinsichtlich des Sollwerts (Spannungswert oder Stromwert entsprechend der vorgegebenen Spannung) wird rechnerisch verarbeitet.
Das Resultat des Rechenvorgangs zeigt, daß dann, wenn das Eingangssignal den Soll-wert hat (obere Grenze des Sollwerts) oder höher ist, der Steuerbereich 31 ein Signal zum Schließen des Ventils zu dem Elektromagnetventil 30 abgibt. Infolgedessen wird dem Spulenbereich des Elektromagnetventils 30 elektrischer Strom zugeführt (oder die elektrische Stromzufuhr zu diesem wird unterbrochen), so daß das Elektromagnetventil 30 geschlossen wird und damit die Gaszufuhr gestoppt wird.
Wenn der Innendruck des Behälters 1 auf den vorbestimmten Wert (Untergrenze des Sollwerts) absinkt, schickt der Steuerbereich 31 ein Signal zum Öffnen des Ventils zu dem Elektromagnetventil 30. Infolgedessen wird die Zufuhr von elektrischem Strom zu dem Spulenbereich des Elektromagnetventils 30 gestoppt (oder es wird elektrischer Strom zugeführt), so daß das Elektromagnetventil 30 geöffnet wird und die Gaszufuhr somit wieder aufgenommen wird.
Trotz einer Änderung der Querschnittsfläche des Ausgangs des Austrittsbereichs 13 wird somit der Innendruck des Behälters 1 durch Öffnen und Schließen des Elektromagnetventils 30 in einem konstanten Bereich gehalten. Bei einer solchen elektrischen Steuerung werden die durch einen Drucksensor ermittelten elektrischen Signale rechnerisch verarbeitet, um dem Elektromagnetventil 30 einen Befehl auf der Basis des durch den Rechenvorgang ermittelten Signals zu schicken.
Somit kann der erforderliche Spannungswert wahlweise zum Beispiel durch Ändern des internen Spannungsvolumens vorgegeben werden. Bei dem zehnten Ausführungsbeispiel ist eine Steuereinrichtung oder Steuersoftware erforderlich, so daß die Kosten im Vergleich zu der bei dem neunten Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorrichtung höher sind. Jedoch kann die Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine exaktere Drucksteuerung vornehmen.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Beschreibung erfolgt die Gaszufuhr oder ein Stoppen des Gases durch direktes Öffnen und Schließen des Elektromagnetventils 30, jedoch ist die Konfiguration nicht notwendigerweise hierauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Ventil in dem Gaszuführungsweg zu dem Behälter 1 vorgesehen sein, und dieses Ventil kann durch das Elektromagnetventil geöffnet und geschlossen werden.
Zum Beispiel ist ein Elektromagnetventil in einem Weg vorgesehen, der in bezug auf den Gaszuführungsweg verzweigt ist, und wenn der festgestellte Druck über dem Sollwert (Obergrenze des Sollwerts) liegt, sendet das Steuerventil 31 ein Signal zum Schließen des Elektromagnetventils. Dadurch wird die Gaszufuhr von dem Elektromagnetventil zu dem Ventil des Gaszuführungsweges gestoppt, und das Ventil in dem Gaszuführungsweg wird geschlossen.
Wenn der festgestellte Druck unter den vorbestimmten Wert (Untergrenze des Sollwerts) abfällt, erzeugt der Steuerbereich 31 ein Signal zum Öffnen des Elektromagnetventils. Dadurch wird die Gaszuführung von dem Elektromagnetventil wieder aufgenommen, um dadurch das Ventil des Gaszuführweges zu öffnen. Vorstehend ist ein Fall erläutert worden, in dem beim Schließen des Ventils des Gaszuführungsweges das Elektromagnetventil geschlossen wird und beim Öffnen des Ventils des Gaszuführungsweges das Elektromagnetventil geöffnet wird.
Die Konfiguration ist jedoch nicht notwendigerweise hierauf beschränkt. Es kann auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der beim Schließen des Elektromagnetventils das Ventil des Gaszuführungsweges geöffnet wird und beim Öffnen des Elektromagnetventils das Ventil des Gaszuführungsweges geschlossen wird. In diesem Fall ist das Befehlssignal umgekehrt.
Wenn bei dem Ausführungsbeispiel 10 zum Beispiel der Innendruck des Behälters mit einem primären Druck von 0,5 MPa festgelegt wird, der Sollwert 0,3 MPa beträgt und der Öffnungsdurchmesser des abschließenden Ausgangsbereichs sich im Bereich von 1,0 bis 5,0 mm ändert (wobei dann, wenn dieser Durchmesser 5,0 mm beträgt, eine Anzahl von zwei Austrittsöffnungen vorhanden ist), ist die Schwankung des Innendrucks des Behälters geringer als bei dem neunten Ausführungsbeispiel. Somit bestätigt es sich, daß der Innendruck des Behälters stabil ist.
Ferner ist bei der elektrischen Steuerung gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel durch Umschalten der Sollwerte die Möglichkeit gegeben, diese je nach den Verwendungszwecken in Abhängigkeit von Sollwerten zu verwenden, beispielsweise zum Zweck eher spanenden Bearbeitung sowie zum Zweck eines Luftblasvorgangs.
Ausführungsbeispiel 11
Das zehnte Ausführungsbeispiel veranschaulicht einen Fall, in dem der Druck durch den Drucksensor in den Behälter 1 detektiert wird. 9 zeigt eine Drucksteuerschaltung gemäß einem elften Ausführungsbeispiel. Bei dem Ausführungsbeispiel 11 wird der Druck in dem Gaszuführungsweg zwischen dem Elektromagnetventil 30 und dem Behälter 1 detektiert. Der Druck, der in dem Gaszuführungsweg zwischen dem Elektromagnetventil 30 und dem Behälter 1 detektiert wird, wird in elektrische Signale (Spannung oder Strom) umgewandelt. Die elektrischen Signale werden über einen Weg 32 in den Steuerbereich 31 eingegeben.
Ferner kann die Druckdetektion durch den Drucksensor in dem Spray-Außenförderrohr 12 zwischen dem Behälter 1 und dem Austrittsbereich 13 durchgeführt werden. Diese Anordnung des Drucksensors ist für den Fall wirksam, in dem das Außenförderrohr zu lang ist oder kompliziert gekrümmt ist und somit der Druckverlust hoch ist.
Vorstehend ist eine Vorrichtung beschrieben worden, die mit der Drucksteuereinrichtung ausgestattet ist. Zum Verbessern der Genauigkeit des Innendrucks sind die Ausführungsbeispiele 10 und 11 bevorzugt. In einem Fall, in dem jedoch eine gewisse Schwankung zulässig ist oder keine komplizierten vorgegebenen Bedingungen erforderlich sind, sind vom Standpunkt der Kosten oder der Vereinfachung der Konstruktion auch die Ausführungsbeispiele 8 und 9 geeignet.
Ferner besteht in einem Fall, in dem die Ausführungsbeispiele 8 bis 11 mit einer Vielzahl von Gaszuführungsdüsen in den Behälter hinein ausgestattet sind, die Notwendigkeit, mindestens einen Rohrweg jeder Gaszuführungsdüse mit einer Drucksteuereinrichtung auszustatten. Eine Drucksteuereinrichtung kann jedoch auch für eine Vielzahl von Rohrwegen vorgesehen sein.
Ferner wird die Ölzufuhr gestoppt, wenn die Gaszufuhr gestoppt wird. Mit einer derartigen Steuerung kann die Lebensdauer der Vorrichtung, die ein bewegliches Element, wie zum Beispiel eine Ölzuführungspumpe aufweist, verbessert werden. Zum Beispiel wird bei einer Vorrichtung, bei der Öl unter gepulster Druckluft zugeführt wird, ein Pulsgenerator als Impulsquelle oder das Elektromagnetventil als Gaszuführungseinrichtung gestoppt. Bei einer Vorrichtung, in der das Öl nach oben gezogen wird, wird ferner die Ölzufuhr mit dem in das Ölzuführungsrohr integrierten Ventil oder durch die Gasströmung gestoppt, die den Unterdruck erzeugt.
Beispiel
Bei einem Beispiel wurde eine Vorrichtung verwendet, die zusätzlich eine Gasaustrittsdüse und eine unter dem Flüssigkeitspegel liegende Düse gemäß 1 beinhaltet, und zwar entsprechend der in 5 dargestellten Vorrichtung. Der Endbereich des Spray-Förderrohrs ist mit dem spanenden Bearbeitungszentrum verbunden, das mit Umdrehung mit hoher Geschwindigkeit arbeitet und eine durchlaufende Spezifikation hat. Ferner ist eine Düse mit diesem spanenden Bearbeitungszentrum verbunden. Das Experiment wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Behälter:
Rohr aus rostfreiem Stahl mit 4 Inch
(Außendurchmesser: 114,3 mm, Wandstärke: 2,1 mm, Höhe: 250 mm)
Kuppelförmiges Element:
verschweißte Abdeckung mit 3 Inch (Außendurchmesser: 89,1 mm)
Spray-Förderrohr:
Nylonrohr (Innendurchmesser: 9 mm × Außendurchmesser: 12 mm)
Unter dem Flüssigkeitspegel liegende Düse: Austrittsfläche 3,14 mm²
Primärer Zuführungsluftdruck: 0,6 MPa (ca. 6 kg/cm²)
Spray-Einspritzdüse: Austrittsfläche 2,26 mm² (Durchmesser: 1,7 mm)
Anzahl der Umdrehungen der Hauptachse: 14.000 min^–1

In einem Vergleichsbeispiel wurden ein Fall, in dem die aus der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse eingespritzte Luft gestoppt wurde, sowie ein Fall untersucht, in dem Luft nur aus der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse eingespritzt wurde. Die Resultate sind in der Tabelle 1 veranschaulicht. Tabelle 1

	Vgl.-Bsp. 1	Vgl.-Bsp. 2	Vgl.-Bsp. 3	Bsp. 1	Bsp. 2
Strömungsrate aus Einspritzdüse (NL/min)	65	52	0	52	55
Strömungsrate aus Düse unter dem Flüssigkeitspegel (NL/min)	0	0	110	40	35
Strömungsrate aus Gaseinspritzdüse (NL/min)	0	60	0	0	20
Innendruck des Behälters (MPa)	0,12	0,35	0,35	0,32	0,35
Zustand am Ausgang	Nebel	Öl-tröpfchen	Öl-tröpfchen	Öl-tröpfchen	Öl-tröpfchen

Vgl.-Bsp. = Vergleichsbeispiel, Bsp. = Beispiel

In dem Vergleichsbeispiel 1 wurde der Einspritzvorgang sowohl aus der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse als auch aus der Gasaustrittsdüse gestoppt. Infolgedessen war der Innendruck des Behälters mangelhaft, so daß Öl-Spray an dem Endbereich der Düse, der mit dem spanenden Bearbeitungszentrum in Verbindung steht, nicht in Öltröpfchen umgewandelt werden kannte und nur Öl in Form eines Nebels abgegeben werden konnte.
Das Vergleichsbeispiel 2 erfolgte unter Erhöhung der Luftströmungsrate aus der Gasaustrittsdüse. Der Innendruck des Behälters wurde allmählich erhöht, und als die Luftströmungsrate 60 NL/min erreicht hat, konnte Öl-Spray in Form von Öltröpfchen von der mit dem spanenden Bearbeitungszentrum verbundenen Düse abgegeben werden. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, zeigt dies, daß der Luftaustritt aus der Gasaustrittsdüse wirksam war, um Öl-Spray in Öltröpfchen umzuwandeln. Bei Erhöhung des Innendrucks des Behälters wurde ferner die Strömungsrate von der Spray-Einspritzdüse um 20% reduziert. Im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 1 wurde die Menge des in den Behälter eingespritzten Öl-Sprays reduziert.
Bei dem Vergleichsbeispiel 3 wurde Luft nur aus der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse eingespritzt. In diesem Fall konnten Öltröpfchen von der mit dem spanenden Bearbeitungszentrum verbundenen Düse abgegeben werden. Dies zeigt, daß Öl-Spray durch Einspritzen von Luft aus dem Ölvorrat erzeugt werden konnte.
In dem Beispiel 1 wurde der Luftaustritt aus der Gasaustrittsdüse gestoppt, und die Luftströmungsrate aus der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse wurde erhöht. Ferner wurde die Strömungsrate aus der Spray-Einspritzdüse auf 52 NL/min eingestellt, wobei es sich um den gleichen Wert handelt wie bei dem Vergleichsbeispiel 2. Bei einer Strömungsrate aus der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse von 40 NL/min konnte Öl-Spray in Form von Öltröpfchen von der mit dem spanenden Bearbeitungszentrum verbundenen Düse abgegeben werden. Eine visuelle Überprüfung hat jedoch gezeigt, daß die Strömungsmenge im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 2 höher war. Die Resultate zeigen, daß aus der Flüssigkeitsoberfläche des Öls erzeugtes Öl-Spray eine Rolle beim Erhöhen der Menge der abgegebenen Öltröpfchen spielte.
Das Beispiel 2 wurde unter Erhöhung der Luftströmungsrate aus der Gasaustrittsdüse in dem Zustand des Beispiels 1 ausgeführt. Bei einer Luftströmungsrate von 20 NL/min, wurde der Innendruck des Behälters der gleiche wie bei dem Vergleichsbeispiel 2. In diesem Zustand war die Gesamtströmungsrate (112 NL/min) des Vergleichsbeispiels 2 im wesentlichen die gleiche wie die Gesamtströmungsrate (110 NL/min) des Beispiels 2. Die Menge der Öltröpfchen von der mit dem spanenden Bearbeitungszentrum verbundenen Düse war jedoch bei einer visuellen Betrachtung in dem Beispiel 2 größer. Dies zeigt, daß ein ausreichende Menge von Öltröpfchen durch Einstellen der Strömungsrate sowohl von der unter dem Flüssigkeitspegel liegenden Düse als auch von der Gasaustrittsdüse sichergestellt werden konnte.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend erwähnt, ermöglicht die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Aufsprühen von Flüssigkeit auf ein Zielobjekt durch Zuführen von Spray von dem Behälter, so daß die Vorrichtung als Vorrichtung zum Zuführen eines Schneidöls zu einem Schneidelement einer Werkzeugmaschine, beispielsweise eines Bearbeitungszentrums, einer Schleifmaschine, einer Drehmaschine oder dergleichen verwendet werden kann.
Ferner verwendet das spanende Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Sprühen von Flüssigkeit auf ein Zielobjekt durch Zuführen des Sprays in dem Behälter, so daß dieses für ein spanendes Bearbeitungsverfahren zum Bearbeiten des Zielobjekts unter Verwendung eines Bearbeitungszentrums, einer Schleifmaschine, einer Drehmaschine oder dergleichen verwendet werden kann.

Claims

Flüssigkeits-Sprühvorrichtung, um ein Schneidelement einer Werkzeugmaschine mit einem Schneidöl zu versorgen, die folgendes aufweist: einen Behälter (1), eine Spray-Einspritzdüse (2) zum Einspritzen eines Sprays in den Behälter (1) und einen Spray-Förderweg (5) zum Befördern des Sprays in dem Behälter (1) zur Außenseite des Behälters (1), dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasaustrittsdüse (3) vorgesehen ist, die einen Endbereich in der Luft im Inneren des Behälters (1) aufweist und Gas abgibt; daß das Innere des Behälters (1) durch eine Wandoberfläche (20) in einen oberen Raum und einen unteren Raum geteilt ist; dass die Einspritzöffnung der Spray-Einspritzdüse (2) sich in dem unteren Raum befindet; daß der größte Teil einer eingespritzten Sprayströmung aus der Spray-Einspritzdüse (2) auf die Wandoberfläche (20) in dem Behälter (1) auftreffen kann, bevor sie zu dem Spray-Förderweg (5) befördert wird; und daß die Wandoberfläche eine innere Wandoberfläche (20a) eines kuppelförmigen Elementes (20) ist, die sich nach unten öffnet.
Flüssigkeits-Sprühvorrichtung, um ein Schneidelement einer Werkzeugmaschine mit einem Schneidöl zu versorgen, die folgendes aufweist: einen Behälter (1), eine Spray-Einspritzdüse (2) zum Einspritzen eines Sprays in den Behälter (1) und einen Spray-Förderweg (5) zum Befördern des Sprays in dem Behälter (1) zur Außenseite des Behälters (1), dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasaustrittsdüse (3) vorgesehen ist, die einen Endbereich in der Luft im Inneren des Behälters (1) aufweist und Gas abgibt; daß das Innere des Behälters (1) durch eine Wandoberfläche (20) in einen oberen Raum und einen unteren Raum geteilt ist; dass die Einspritzöffnung der Spray-Einspritzdüse (2) sich in dem oberen Raum befindet; daß der größte Teil einer eingespritzten Sprayströmung aus der Spray-Einspritzdüse (2) auf die Wandoberfläche (20) in dem Behälter (1) auftreffen kann, bevor sie zu dem Spray-Förderweg (5) befördert wird; und daß die Wandoberfläche eine äußere Wandoberfläche (20a) eines kuppelförmigen Elementes (20) ist, die sich nach unten öffnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Förderweg (23) für das eingespritzte Spray an der Wandoberfläche (20) gebildet ist und der größte Teil der eingespritzten Sprayströmung aus der Spray-Einspritzdüse (2) direkt zur Außenseite des Behälters (1) ausgeleitet werden kann, indem ein mit dem Einspritzströmungs-Förderweg verbundenes Ventil (25) geöffnet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die eingespritzte Sprayströmung nach dem Auftreffen auf die Wandoberfläche (20) sowie vor dem Zuführen zu dem Spray-Förderweg (5) auf eine weitere Wandoberfläche (21) auftrifft, die separat von der Wandoberfläche (20) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin mit einer Drucksteuereinrichtung (9b, 28–30), um den Druck in dem Behälter (1) auf dem Weg zum Zuführen des Gases zu der Gasaustrittsdüse (3) konstant zu halten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein am Ende verjüngter Austrittsbereich mit dem Ende des Spray-Förderweges (5) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Spray-Einspritzdüse (2) Gas und Flüssigkeit (11) zugeführt werden und das Spray durch Mischen des Gases und der Flüssigkeit (11) in der Spray-Einspritzdüse (2) in den Behälter (1) eingespritzt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die in dem Behälter (1) aufgenommene Flüssigkeit (11) in eine Flüssigkeitszuführungseinrichtung (10, 16) strömt und die von der Flüssigkeitszuführungseinrichtung (10, 16) abgegebene Flüssigkeit (11) der Spray-Einspritzdüse (2) zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Flüssigkeitszuführungseinrichtung (10, 16) eine Flüssigkeitspumpe (10) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Flüssigkeitszuführungseinrichtung (10, 16) ein Siphonrohr (18) aufweist, von dem ein Endbereich in die in dem Behälter (1) aufgenommene Flüssigkeit (11) eingetaucht ist und das in der Lage ist, die in dem Behälter (1) aufgenommene Flüssigkeit (11) nach oben zu ziehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiterhin mit einer Drucksteuereinrichtung (9a, 9d), um den Druck in dem Behälter (1) auf einem Weg zum Zuführen des Gases (8) zu der Spray-Einspritzdüse (2) konstant zu halten.
Spanendes Bearbeitungsverfahren, bei dem eine Flüssigkeits-Sprühvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11 an einem Ölzuführungsbereich einer Werkzeugmaschine angebracht wird, und bei dem ein zu bearbeitendes Zielobjekt durch Zuführen des Sprays von der Flüssigkeits-Sprühvorrichtung zu einem Schneidelement der Werkzeugmaschine spanend bearbeitet wird.