ITMO20120202A1

ITMO20120202A1 - METHOD AND PLANT FOR ENERGY SAVING ON SUCTION SYSTEMS OF MILLS OF OIL PRODUCED BY LIQUIDS LUBROREFRIGERANTI IN MACHINE TOOLS OR MACHINING CENTERS.

Info

Publication number: ITMO20120202A1
Application number: IT000202A
Authority: IT
Inventors: Marco Sola
Original assignee: Tecnoindustria S R L
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2014-02-22

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Annessa a domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: METODO E IMPIANTO PER IL RISPARMIO ENERGETICO SUGLI IMPIANTI DI ASPIRAZIONE NEBBIE DOLIO PRODOTTE DA LIQUIDI LUBROREFRIGERANTI IN MACCHINE UTENSILI O CENTRI DI LAVORO. Attached to the patent application for industrial invention entitled: METHOD AND SYSTEM FOR ENERGY SAVING ON DOLIO MIST SUCTION SYSTEMS PRODUCED BY LIQUIDS, LUBRICANTS, IN MACHINES, TOOLS OR WORK CENTERS.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

CAMPO DI APPLICAZIONE DELL'INVENZIONE FIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION

Il presente trovato si inserisce nel campo degli impianti per l'aspirazione di nebbie d'olio prodotte da liquido lubrorefrigerante nelle macchine utensili e centri di lavoro. The present invention is part of the field of systems for sucking oil mists produced by lubricating and cooling liquid in machine tools and machining centers.

STATO DELL'ARTE STATE OF THE ART

Gli impianti esistenti aspirano le nebbie d'olio dall'interno dei box delle macchine utensili, le filtrano tramite appositi filtri di depurazione aria ed espellono l'aria depurata in atmosfera. The existing systems suck the oil mists from inside the machine tool boxes, filter them through special air purification filters and expel the purified air into the atmosphere.

Ad oggi, i sistemi di filtraggio/depurazione aria possono essere di due principali tipologie: To date, air filtering / purification systems can be of two main types:

- Singoli sistemi di filtrazione: per apparecchiature di piccole dimensioni, con principi di funzionamento e stadi di filtrazione diversi, installati direttamente a bordo macchina, cosicchÃ© catturano l'inquinante alla fonte; - Individual filtration systems: for small equipment, with different operating principles and filtration stages, installed directly on the machine, so that they capture the pollutant at the source;

- Impianti centralizzati: impianti unici, di grandi dimensioni, collegati alle varie macchine utensili tramite una rete di tubazioni. - Centralized plants: single, large plants, connected to the various machine tools through a network of pipes.

In entrambi i casi sopraccitati, almeno una ventola di aspirazione Ã ̈ comandata da inverter e quadro elettrico, cosÃ¬ da creare le condizioni di aspirazione nei condotti connessi con l'interno della macchina o centro di lavoro; una valvola a farfalla con attuatore o comando elettronico intercetta il fluido e ne regola l'apertura del passaggio all'interno del condotto stesso. In both cases mentioned above, at least one suction fan is controlled by an inverter and electrical panel, so as to create suction conditions in the ducts connected to the inside of the machine or work center; a butterfly valve with actuator or electronic control intercepts the fluid and regulates the opening of the passage inside the duct itself.

Ad oggi, la valvola viene azionata, per aspirare le nebbie d'olio prodotte dal liquido lubrorefrigerante, all'accensione della macchina utensile (inizio turno di lavoro stabilimento) e terminata al suo spegnimento (fine turno di lavoro stabilimento), in altri rarissimi casi la valvola viene azionata lavorazione non appena inizia la una o piÃ¹ fasi di lavorazione e terminarla prima dell'apertura sportello, ed il parametro che regola detta aspirazione Ã ̈ di due tipi: To date, the valve is activated, to suck the oil mist produced by the lubricating coolant, when the machine tool is turned on (start of the factory work shift) and finished when it is turned off (end of the factory work shift), in other very rare cases the valve is activated as soon as one or more processing phases begins and ends before the door opens, and the parameter that regulates said suction is of two types:

- Tutto aperto (apertura 100% della valvola) - All open (valve 100% opening)

- Tutto chiuso (apertura 0% della valvola) - All closed (0% valve opening)

CiÃ² comporta uno spreco in termini energetici notevole, soprattutto nel caso di impianti centralizzati, dove per soddisfare la richiesta di una molteplicitÃ di macchine utensili il sistema di aspirazione deve essere sovradimensionato e funzionare a pieno regime per molto tempo, e soprattutto si concentra la potenza aspirante durante tutto il ciclo di lavorazione, cioÃ ̈ quando in realtÃ non serve tanta portata. This involves a considerable waste in terms of energy, especially in the case of centralized systems, where in order to meet the demand for a multiplicity of machine tools, the suction system must be oversized and operate at full capacity for a long time, and above all the suction power is concentrated. during the whole working cycle, that is when in reality not so much flow is needed.

ESPOSIZIONE E VANTAGGI DEL TROVATO EXPOSURE AND ADVANTAGES OF THE FOUND

Scopo del presente trovato Ã ̈ quello di eliminare i sopra lamentati inconvenienti mettendo a disposizione della tecnica un metodo e un sistema di aspirazione in grado di gestire in maniera controllata la portata di aspirazione all'interno della macchina in funzione dei diversi momenti che costituiscono la lavorazione del pezzo fino all'apertura sportello. In particolare il trovato prevede la gestione separata, regolabile, delle fasi di aspirazione durante la lavorazione del pezzo: The purpose of the present invention is to eliminate the aforementioned drawbacks by providing the technique with a method and a suction system capable of managing the suction flow rate inside the machine in a controlled manner according to the different moments that make up the processing. of the piece up to the door opening. In particular, the invention provides for the separate, adjustable management of the suction phases during the machining of the piece:

un primo modo operativo avviene a portata ridotta, regolabile in base alla tipologia della macchina utensile, con apertura valvola che limita la portata di aspirazione durante la lavorazione, grazie al fatto che l'area di lavorazione pezzo avviene in box isolato, quindi l'apertura della valvola si limita a tener in depressione il box della macchina utensile senza permettere alle nebbie d'olio di uscire da tale box (che generalmente non Ã ̈ a tenuta stagna); a first operating mode occurs at a reduced flow rate, adjustable according to the type of machine tool, with valve opening that limits the suction flow rate during processing, thanks to the fact that the workpiece processing area takes place in an insulated box, therefore opening of the valve is limited to keeping the machine tool box in depression without allowing the oil mist to escape from this box (which is generally not watertight);

un secondo modo ad alta portata, anch'essa regolabile in base alla tipologia della macchina utensile, con apertura valvola verso i valori massimi consentiti e in corrispondenza di un intervallo di tempo antecedente all'apertura del portello che consente l'accesso alla macchina. Il valore di tale apertura e del tempo di apertura viene calibrato in base alla tipologia e dimensione del box dove avviene la lavorazione del pezzo, garantendo il totale svuotamento del box delle nebbie d'olio per permettere all'operatore di aprire i portelli e di cambiare il pezzo senza venire a contatto con la nebbia d'olio inquinante prodotta dalla macchina utensile . a second high-flow mode, also adjustable according to the type of machine tool, with valve opening towards the maximum allowed values and in correspondence with a time interval prior to the opening of the door that allows access to the machine. The value of this opening and of the opening time is calibrated according to the type and size of the box where the workpiece is processed, ensuring the total emptying of the oil mist box to allow the operator to open the doors and change the piece without coming into contact with the polluting oil mist produced by the machine tool.

L'apertura della valvola, grazie a un timer di regolazione, puÃ² essere protratta anche dopo l'apertura dei portelli, durante la fase di sostituzione pezzo da parte dell'operatore, garantendo cosÃ¬ un leggerissimo flusso d'aria pulita che attraversa l'operatore, mantenendo cosÃ¬ l'operatore in un ambiente sempre sano. The opening of the valve, thanks to an adjustment timer, can be continued even after the doors have been opened, during the part replacement phase by the operator, thus ensuring a very light flow of clean air that passes through the operator, thus keeping the operator always in a healthy environment.

I vantaggi sono pertanto riassumibili in: The advantages can therefore be summarized as follows:

1. PossibilitÃ di risparmiare quantitÃ di corrente richiesta 2. PossibilitÃ di realizzare impianti piÃ¹ contenuti. 1. Possibility of saving the amount of current required 2. Possibility of creating smaller systems.

3. PossibilitÃ di estrarre meno aria dall'interno dello stabilimento per poi espellerla in atmosfera e quindi in inverno di risparmiare energia per il riscaldamento dell'aria riscaldata reimmessa in stabilimento ed in estate, allo stesso modo dell'aria raffrescata reimmessa. 3. Possibility of extracting less air from inside the plant and then expelling it into the atmosphere and therefore in winter to save energy for heating the heated air returned to the plant and in summer, in the same way as the cooled air returned.

Detti scopi e vantaggi sono tutti raggiunti dal metodo e impianto per l'aspirazione di nebbie d'olio prodotte dai liquidi lubrorefrigeranti in macchine utensili o centri di lavoro, oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto previsto nelle sotto riportate rivendicazioni. Said objects and advantages are all achieved by the method and plant for the suction of oil mists produced by the lubricating coolant liquids in machine tools or work centers, object of the present invention, which is characterized by the provisions of the following claims.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Questa ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di alcune forme di realizzazione illustrate, a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno. This and other characteristics will become more evident from the following description of some embodiments illustrated, purely by way of non-limiting example in the accompanying drawing tables.

Figura 1: illustra un impianto centralizzato d'aspirazione di nebbie d'olio prodotte dai liquidi lubrorefrigeranti per macchine utensili e rete di tubazioni. Figure 1: illustrates a centralized suction system for oil mists produced by coolant lubricants for machine tools and piping networks.

- Figura 2: uno schema di funzionamento del metodo di aspirazione con gestione differenziata delle fasi di aspirazione durante la lavorazione, oggetto de! trovato, - Figure 2: a diagram of the operation of the suction method with differentiated management of the suction phases during processing, object of found,

Figura 3: illustra un dettaglio in prossimitÃ di un centro di lavoro, Figure 3: illustrates a detail near a work center,

- Figura 4: illustra, in un diagramma, l'apertura della valvola a comando elettronico in funzione della lavorazione eseguita dal centro di lavoro. - Figure 4: shows, in a diagram, the opening of the electronically controlled valve according to the machining performed by the machining center.

DESCRIZIONE DEL TROVATO DESCRIPTION OF THE FOUND

Con particolare riferimento alle figure 1 e 3, si indica con 1, nel suo complesso, un impianto centralizzato d'aspirazione di nebbie d'olio prodotte dai liquidi lubrorefrigeranti per macchine utensili e rete di tubazioni. With particular reference to Figures 1 and 3, 1 indicates, as a whole, a centralized suction system for oil mists produced by lubricating and cooling liquids for machine tools and piping networks.

Nel dettaglio si osserva la presenza di un gruppo di aspirazione 2, una rete di condutture 3 collegati tramite condotti verticali 4 a una pluralitÃ di macchine utensili o centri di lavoro 5. In detail, the presence of a suction unit 2, a network of ducts 3 connected by means of vertical ducts 4 to a plurality of machine tools or machining centers 5 can be observed.

Un portello di apertura 6 consente all'operatore 7 di aprire la macchina 5, posizionare il pezzo all'interno e richiudere in sicurezza la macchina prima della fase di lavorazione in cui viene immesso il liquido lubrorefrigerante. An opening door 6 allows the operator 7 to open the machine 5, position the piece inside and safely close the machine before the processing stage in which the lubricating-coolant liquid is introduced.

All'interno di ciascun condotto 4 il passaggio Ã ̈ regolato da una valvola 8, meglio visibile nel dettaglio schematico di figura 2 e 3, preferibilmente a farfalla e comandata da asta 9 e comando elettrico 10. Inside each duct 4 the passage is regulated by a valve 8, better visible in the schematic detail of figures 2 and 3, preferably with butterfly and controlled by rod 9 and electric control 10.

Come detto in precedenza, ad oggi la valvola 8 viene azionata ad inizio lavorazione e richiusa al termine: il parametro che regola detta aspirazione Ã ̈ di due tipi: As previously mentioned, to date the valve 8 is activated at the start of processing and closed again at the end: the parameter that regulates this suction is of two types:

- Tutto aperto (apertura 100% della valvola) - All open (valve 100% opening)

- Tutto chiuso (apertura 0% della valvola) - All closed (0% valve opening)

Il trovato migliora l'attuale gestione del componente di regolazione tramite un apposito sistema 11 di controllo aspirazione applicato su ciascun centro di lavoro 5. The invention improves the current management of the adjustment component by means of a special suction control system 11 applied to each machining center 5.

Il sistema Ã ̈ preferibilmente posto vicino al quadro di gestione e controllo della macchina 5 e, tramite segnali acquisiti dalla macchina stessa, permette: The system is preferably placed near the management and control panel of the machine 5 and, through signals acquired by the machine itself, allows:

- Almeno una prima regolazione, 12A, di apertura valvola 8 durante tutta o almeno parte la lavorazione; valore di apertura che si attesta tra il 25% e il 45% della massima apertura, con preferito valore nell'intorno del 30%; detta apertura essendo scelta ad un valore tale da mantenere sufficientemente in depressione l'ambiente isolato e impedire alle nebbie d'olio di uscire - at least a first adjustment, 12A, for opening valve 8 during all or at least part of the processing; opening value that is between 25% and 45% of the maximum opening, with a preferred value of around 30%; said opening being chosen at a value such as to keep the isolated environment sufficiently in depression and prevent oil mists from escaping

- Almeno una seconda regolazione ad alta portata di aspirazione, 12B, avente inizio prima deN'apertura portello 6 e per un intervallo di tempo regolabile da apposito timer 13 che chiude la valvola 8. L'apertura della valvola, grazie al timer di regolazione, puÃ² essere protratta anche dopo l'apertura dei portelli, durante la fase di sostituzione pezzo da parte dell'operatore, garantendo cosÃ¬ un leggerissimo flusso d'aria pulita che attraversa l'operatore, mantenendo cosÃ¬ l'operatore in un ambiente sempre sano. L'apertura della valvola di aspirazione, in questo secondo modo operativo, Ã ̈ compreso nell'intervallo 85%-100% del valore massimo, in relazione alla portata necessaria massima della macchina in base alla distanza del filtro (infatti le prese di aspirazione piÃ¹ vicine al filtro aspirano maggiormente rispetto a quelle piÃ¹ lontane). - At least a second high suction flow rate adjustment, 12B, starting before the door opening 6 and for an interval of time adjustable by a special timer 13 which closes the valve 8. The opening of the valve, thanks to the adjustment timer, it can be continued even after the doors have been opened, during the part replacement phase by the operator, thus ensuring a very light flow of clean air that passes through the operator, thus keeping the operator in an always healthy environment . The opening of the suction valve, in this second operating mode, is included in the range 85% -100% of the maximum value, in relation to the maximum necessary flow rate of the machine based on the distance of the filter (in fact the suction inlets plus close to the filter suck more than those further away).

Come illustrato in figura 2 e 4, a seguito del segnale 14 di pezzo in lavorazione, il sistema 11 apre la valvola al valore 12A impostato in precedenza e mantiene tale valore, in bassa portata rispetto al massimo valore conseguibile, per tutta o almeno parte la durata della lavorazione. Successivamente, un segnale 15 in arrivo dalla macchina 5 dÃ il consenso al sistema 11 di aprire fino al valore 12B la valvola 8 e mantenerla a tal valore per il tempo fissato sul timer 13, almeno fino ad apertura portello o anche oltre, come prima descritto. As illustrated in Figures 2 and 4, following the signal 14 of the workpiece, the system 11 opens the valve at the value 12A previously set and maintains this value, at a low flow rate compared to the maximum achievable value, for all or at least part of the duration of processing. Subsequently, a signal 15 arriving from the machine 5 gives the consent to the system 11 to open the valve 8 up to the value 12B and keep it at this value for the time set on the timer 13, at least until the door opens or even beyond, as described above. .

Di conseguenza il metodo d'aspirazione di nebbie d'olio prodotte dai liquidi lubrorefrigeranti in macchine utensili o centri di lavoro prevede la gestione separata in almeno due fasi della aspirazione all'interno della macchina o centro di lavoro di cui: Consequently, the method of aspirating oil mists produced by lubricating and cooling liquids in machine tools or machining centers provides for the separate management in at least two phases of the aspiration inside the machine or machining center, of which:

- Un primo modo operativo a bassa portata, con apertura valvola limitata 12A - A first operating mode with low flow rate, with limited valve opening 12A

- Un secondo modo operativo ad alta portata, con apertura valvola verso i valori massimi 12B e almeno al termine della fase di lavorazione e in anticipo suN'apertura del portello macchina; dopo un intervallo di tempo regolabile segue la chiusura completa della valvola di aspirazione, interrompendo il flusso. - A second operating mode with high flow rate, with valve opening towards the maximum values 12B and at least at the end of the processing phase and in advance of the opening of the machine door; after an adjustable time interval, the suction valve closes completely, interrupting the flow.

L'apertura della valvola, durante detto secondo modo operativo, puÃ² essere protratta anche dopo l'apertura del portello del centro operativo, vale a dire anche durante la fase di sostituzione pezzo da parte dell'operatore, garantendo cosÃ¬ un leggerissimo flusso d'aria pulita che attraversa l'operatore, mantenendo cosÃ¬ l'operatore in un ambiente sempre sano. The opening of the valve, during said second operating mode, can be continued even after the opening of the door of the operations center, that is to say also during the part replacement phase by the operator, thus ensuring a very light flow of water. clean air that passes through the operator, thus keeping the operator always in a healthy environment.

L'intervallo di tempo finale, impostabile dal timer 13 o anche a priori, Ã ̈ mediamente compreso tra i 5 e 10 secondi, con preferenza per 8 secondi. The final time interval, which can be set by timer 13 or even a priori, is on average between 5 and 10 seconds, preferably for 8 seconds.

Con tale metodo si risparmia enorme quantitÃ di energia elettrica, fino al 50%; la completa pulizia della camera interna alla macchina 5 Ã ̈ garantita dall'ultimo modo operativo 12B imposto alla valvola. With this method, enormous quantities of electricity are saved, up to 50%; the complete cleaning of the chamber inside the machine 5 is guaranteed by the last operating mode 12B imposed on the valve.

Nell'esempio si Ã ̈ fatto riferimento ad una rete di condutture 3 collegati tramite condotti verticali 4 a una pluralitÃ di macchine utensili o centri di lavoro 5; tuttavia, senza uscire dall'ambito di protezione del trovato, il metodo di gestione dell'apertura valvola di comando aspirazione Ã ̈ applicabile anche per sistemi o impianti singoli. In the example, reference has been made to a network of pipes 3 connected by means of vertical pipes 4 to a plurality of machine tools or machining centers 5; however, without departing from the scope of protection of the invention, the method of managing the opening of the suction control valve can also be applied to single systems or plants.

II gruppo 2 di aspirazione Ã ̈ gestito da inverter e quadro elettrico; si prevede anche l'acquisizione dei parametri di depressione all'interno del condotto 3 tramite segnale di feedback in acquisizione da apposito pressostato 16 e condotto 17, con i quali parametri, si permette all'inverter di aumentare o diminuire automaticamente, il numero di giri della ventola aspirante, aumentando o diminuendo di conseguenza la portata d'aria e cioÃ ̈ di aumentare o diminuire l'assorbimento elettrico del ventilatore, con i vantaggi precedentemente citati. The suction group 2 is managed by an inverter and electrical panel; the acquisition of the depression parameters inside the duct 3 is also envisaged by means of a feedback signal acquired by a special pressure switch 16 and duct 17, with which parameters, the inverter is allowed to automatically increase or decrease the number of revolutions of the suction fan, consequently increasing or decreasing the air flow rate and that is to increase or decrease the electrical absorption of the fan, with the previously mentioned advantages.

Claims

1. Method for the suction of oil mists produced by coolant lubricants in machine tools or machining centers (5), including workpiece processing areas in an isolated environment that can be closed or opened through a special hatch, characterized by the fact that separated into at least two phases of the intake air flow in the internal and closed environment of the machine or work center (5), these at least two phases include: to. A first operating mode with a first low suction flow rate value, where the valve opening is limited (12A) to a value such as to keep the isolated environment sufficiently in depression and prevent oil mists from escaping; A second high flow operating mode in which the valve opening allows high suction flow values (12B); said second mode being activated at least at the end of the processing phase and in advance of the opening of the machine door, characterized in that said second operating mode is activated for an interval of time before the complete closing of the valve; the opening of the valve being able to be continued even after the opening of the door of the operations center.

2. Method according to claim 1, characterized in that a first signal (14) gives consent to the first operating mode and maintains this operating mode for all or at least part of the working duration; subsequently, a second signal (15) coming from the machine (5) gives consent to open the valve in the second operating mode.

3. Method, according to claim 1, characterized by the fact that the suction unit (2), managed by inverter and electrical panel, provides for the acquisition of the depression parameters inside the duct (3) by means of a feedback signal in acquisition by appropriate pressure switch (16) and conduit (17); with these parameters, the inverter automatically adjusts the number of revolutions of the suction fan.

4. Suction system for oil mist produced by lubricating and cooling liquids for machine tools and piping network; of the type comprising at least one suction unit (2), any network of pipes (3, 4) for connection with one or more machine tools or machining centers (5) including workpiece processing areas in an isolated environment, which can be closed or opened through a special hatch; the machine (5) being adjustable, the passage is regulated by a valve (8), controlled by a relative electric control (10); characterized in that a suction control system (11) is applied to at least each work center (5); said system (11) through signals acquired by the set machine: to. at least a first valve opening adjustment (12A) (8) during processing; said opening value is between 25% and 45% of the maximum opening; - a second adjustment (12B) at the end of the processing and for an adjustable time interval which opens the valve (8), said value comprised between 85% and 100% of the maximum opening; and characterized by the fact that the system (11) opens the valve to the value (12A) set following the signal (14) of the workpiece and maintains this value, at a low flow rate with respect to the maximum achievable value, for all or at least part of the processing phase, after which a signal (15) coming from the machine (5) gives the consent to the system (11) to open the valve (8) up to the value (12B) and keep it at this value for the set time.