JP3359023B2 - 切削機械及び研削機械におけるクーラント液の分離回収装置 - Google Patents
切削機械及び研削機械におけるクーラント液の分離回収装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、切削機械及び研削機械
におけるクーラント液の分離回収装置に関するものであ
る。
におけるクーラント液の分離回収装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】工作機械において、機械工具と工作物と
の接触箇所には、冷却及び両者間の潤滑のためにクーラ
ント液が供給されるが、その適切な供給方法と回収及び
分離再生は工作機械の能率及び運用コスト等に多大の影
響を与えることになる。
の接触箇所には、冷却及び両者間の潤滑のためにクーラ
ント液が供給されるが、その適切な供給方法と回収及び
分離再生は工作機械の能率及び運用コスト等に多大の影
響を与えることになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、クーラント
液供給においては、クーラント液のリサイクル供給を効
果的に行うこと、即ち切り屑や砥粒等の異物及び混入し
た油分を、加工箇所への供給後回収されるクーラント液
から定常的リサイクル過程において確実に分離するシス
テムを構成することが、流路の洗浄や液の取り替え、ま
た添加剤(防錆剤、潤滑剤等)の補給等のために要する
機械のダウンタイム(休止時間)を少なくし、且つ効果
的クーラント液供給を円滑に行うための大きな要因とな
る。
液供給においては、クーラント液のリサイクル供給を効
果的に行うこと、即ち切り屑や砥粒等の異物及び混入し
た油分を、加工箇所への供給後回収されるクーラント液
から定常的リサイクル過程において確実に分離するシス
テムを構成することが、流路の洗浄や液の取り替え、ま
た添加剤(防錆剤、潤滑剤等)の補給等のために要する
機械のダウンタイム(休止時間)を少なくし、且つ効果
的クーラント液供給を円滑に行うための大きな要因とな
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、加
工箇所に供給されたクーラント液を集導し、不純物を分
離してから排出する切削機械又は研削機械におけるクー
ラント液の分離回収装置であって、 a)使用後のクーラント液を受け入れる流入槽と、 b)前記流入槽以降における少なくとも1組の連続2槽
からなり、前記連続2槽の仕切り壁を貫通する略蜂巣状
の断面を有する筒束を上流側の槽から下流側の槽にかけ
てやや上向き加減に配置してなる筒束連通型の槽列と、 c)前記流入槽以降における少なくとも1組の連続2槽
からなり、前記連続2槽の仕切り壁に設けた連絡口が底
面より僅かに高い下端縁と、最終溢流レベルにより設定
された定常液面レベルよりも低い上端縁とを有するよう
にした開口連通型の槽列と、 d)前記筒束連通型の槽列及び開口連通型の槽列を組み
合わせた複数槽の直列における後端の槽と前記筒束連通
型又は開口連通型で連なる最終の槽であって、分離回収
したクーラント液を前記最終溢流レベルにおいて排出す
るための溢流口を有する流出槽と、 e)前記流入槽から流出槽にかけて存在する複数の槽の
少なくとも一つに設けられた水平軸を有する回転ローラ
からなり、部分的に槽内のクーラント液面下に没入し、
液上に露出したローラ面に微小間隙を置いて対峙した先
端縁を有する付着物かきとりブレードと組み合わせられ
た異物分離ローラとを備え、 f)前記筒束の上向き勾配は、上流側の槽の前記筒束に
おける下位入口部から流入したクーラント液中の、切り
屑等の異物を付着した気泡群の固まりを浮力により各筒
内の天井面に当接させるとともに、これらの固まりが筒
内で停滞する間に後続の固まりと一体化して拡大するこ
とにより筒内への流入液に押されてその天井面の上位出
口部に向かい、同出口部から下流側の槽のクーラント液
相中に排出されて液面に浮上するように定められたもの
であることを特徴とするクーラント液の分離回収装置を
構成したものである。
工箇所に供給されたクーラント液を集導し、不純物を分
離してから排出する切削機械又は研削機械におけるクー
ラント液の分離回収装置であって、 a)使用後のクーラント液を受け入れる流入槽と、 b)前記流入槽以降における少なくとも1組の連続2槽
からなり、前記連続2槽の仕切り壁を貫通する略蜂巣状
の断面を有する筒束を上流側の槽から下流側の槽にかけ
てやや上向き加減に配置してなる筒束連通型の槽列と、 c)前記流入槽以降における少なくとも1組の連続2槽
からなり、前記連続2槽の仕切り壁に設けた連絡口が底
面より僅かに高い下端縁と、最終溢流レベルにより設定
された定常液面レベルよりも低い上端縁とを有するよう
にした開口連通型の槽列と、 d)前記筒束連通型の槽列及び開口連通型の槽列を組み
合わせた複数槽の直列における後端の槽と前記筒束連通
型又は開口連通型で連なる最終の槽であって、分離回収
したクーラント液を前記最終溢流レベルにおいて排出す
るための溢流口を有する流出槽と、 e)前記流入槽から流出槽にかけて存在する複数の槽の
少なくとも一つに設けられた水平軸を有する回転ローラ
からなり、部分的に槽内のクーラント液面下に没入し、
液上に露出したローラ面に微小間隙を置いて対峙した先
端縁を有する付着物かきとりブレードと組み合わせられ
た異物分離ローラとを備え、 f)前記筒束の上向き勾配は、上流側の槽の前記筒束に
おける下位入口部から流入したクーラント液中の、切り
屑等の異物を付着した気泡群の固まりを浮力により各筒
内の天井面に当接させるとともに、これらの固まりが筒
内で停滞する間に後続の固まりと一体化して拡大するこ
とにより筒内への流入液に押されてその天井面の上位出
口部に向かい、同出口部から下流側の槽のクーラント液
相中に排出されて液面に浮上するように定められたもの
であることを特徴とするクーラント液の分離回収装置を
構成したものである。
【0005】上記の構成において、固体微粒子の分離は
遠心分離機等の大がかりな装置によることなく定常的に
行われ、しかもペーパーフィルター等の濾過手段も用い
ないため、油分によるフィルター目詰まりでクーラント
液中の添加剤が除去される恐れもない。また異物かきと
り用ブレードがローラに対して微小間隙で対峙している
のは、ローラの周面にまず油分の付着層(下地)を前記
微小間隙に対応する厚さにおいて形成し、以後は切り屑
等に付着した気泡群の油膜を、言わば同一物質のコロニ
ーを作る形で、その下地に容易に着床させるためであ
る。従ってローラ周面の各部がクーラント液上部を通過
してできた着床異物は、液面上に出てブレードに達した
ところでこのブレードによりかきとられる。
遠心分離機等の大がかりな装置によることなく定常的に
行われ、しかもペーパーフィルター等の濾過手段も用い
ないため、油分によるフィルター目詰まりでクーラント
液中の添加剤が除去される恐れもない。また異物かきと
り用ブレードがローラに対して微小間隙で対峙している
のは、ローラの周面にまず油分の付着層(下地)を前記
微小間隙に対応する厚さにおいて形成し、以後は切り屑
等に付着した気泡群の油膜を、言わば同一物質のコロニ
ーを作る形で、その下地に容易に着床させるためであ
る。従ってローラ周面の各部がクーラント液上部を通過
してできた着床異物は、液面上に出てブレードに達した
ところでこのブレードによりかきとられる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明のクーラント液分離回収装
置を用いた工作機械の基本システム構成を示す図1にお
いて、1は大容量のクーラント液メインタンク、2はク
ーラントポンプ(P1 )であり、この場合、空気を噛み
込んで気泡を含ませたクーラント液を円環状ノズル3に
供給するものである。円環状ノズル3は、後述するがポ
ンプP1から供給されたクーラント液を、微粒状乱流の
集まりであって総体的には螺旋流からなる円筒状ベール
4として下向きに噴射し、工作物5の表面に当てるもの
である。工作物5は移動テーブル6上において、この場
合フルバックカッタからなるフライス工具7により切削
されるものであり、フライス工具7を支持した主軸8は
円環状ノズル3の中心軸を通っている。クーラント液の
円筒状ベール4は工作物表面に当たった下端において、
大部分が渦巻き状の表面流となって中心部に向かい、フ
ライス工具7の刃物と工作物5との接触箇所に潤沢に供
給される。このようにして加工物に供給された後、盛り
上がりが大きくなるたびに波状的に円筒状ベール4の外
側に排出されたクーラント液は初めから外方に向かった
クーラント液とともに工作物5及び移動テーブル6を経
て、この場合、樋状の外周パン9に流れ落ち、吸い上げ
口10より第2のクーラントポンプ2′(P2 )により
汲み上げられ、本発明の分離回収タンク11に達する。
この分離回収タンク11の詳細については後述するが、
ここで、油分及び切り屑等の異物を分離除去された後の
クーラント液は注ぎ口12より前述した大容量タンク1
に戻される。
置を用いた工作機械の基本システム構成を示す図1にお
いて、1は大容量のクーラント液メインタンク、2はク
ーラントポンプ(P1 )であり、この場合、空気を噛み
込んで気泡を含ませたクーラント液を円環状ノズル3に
供給するものである。円環状ノズル3は、後述するがポ
ンプP1から供給されたクーラント液を、微粒状乱流の
集まりであって総体的には螺旋流からなる円筒状ベール
4として下向きに噴射し、工作物5の表面に当てるもの
である。工作物5は移動テーブル6上において、この場
合フルバックカッタからなるフライス工具7により切削
されるものであり、フライス工具7を支持した主軸8は
円環状ノズル3の中心軸を通っている。クーラント液の
円筒状ベール4は工作物表面に当たった下端において、
大部分が渦巻き状の表面流となって中心部に向かい、フ
ライス工具7の刃物と工作物5との接触箇所に潤沢に供
給される。このようにして加工物に供給された後、盛り
上がりが大きくなるたびに波状的に円筒状ベール4の外
側に排出されたクーラント液は初めから外方に向かった
クーラント液とともに工作物5及び移動テーブル6を経
て、この場合、樋状の外周パン9に流れ落ち、吸い上げ
口10より第2のクーラントポンプ2′(P2 )により
汲み上げられ、本発明の分離回収タンク11に達する。
この分離回収タンク11の詳細については後述するが、
ここで、油分及び切り屑等の異物を分離除去された後の
クーラント液は注ぎ口12より前述した大容量タンク1
に戻される。
【0007】上記の基本構成において、円筒状ベール4
として供給されるクーラント液は好ましくはクーラント
ポンプ2の空気噛み込み作用により、多量の気泡を含ん
でいる。従って、フライス工具7と工作物5との接触部
に供給された多量の気泡を含むクーラント液は、その質
量が低いために工具回転によって受ける遠心力が小さ
く、工具/工作物接触部への浸透が容易となり、その
際、気泡が破裂して生じた飛沫は加速によって微小の亀
裂内にも容易に浸透する。また、破裂による放熱作用も
優れており、その潤滑作用及び放熱・冷却作用は前述し
た通り工具の切削機能を高め、超硬工具を使用して高速
送りで切削することが可能になる。当然ながら、加工部
位から排出されるクーラント液の流れにより切削熱は連
続的に持ち去られる。このような気泡を含んだクーラン
ト液供給の効果は、円筒状ベール4を介して渦巻き流を
形成する本発明の方式のみでなく、従来一般に行われて
いたような切削点への直接的なノズル噴射流13におい
ても達せられる。また、気泡をクーラント液中に含ませ
る操作はポンプ2の空気噛み込み作用以外にも、例えば
分離回収タンク11への回収パイプ注ぎ口14から同タ
ンク11の液面までの落差、及び分離回収タンク11出
口の注ぎ口12から大容量タンク1の液面までの落差を
十分高くすることにより、それらの注ぎ込みの衝撃によ
り発生させることができる。
として供給されるクーラント液は好ましくはクーラント
ポンプ2の空気噛み込み作用により、多量の気泡を含ん
でいる。従って、フライス工具7と工作物5との接触部
に供給された多量の気泡を含むクーラント液は、その質
量が低いために工具回転によって受ける遠心力が小さ
く、工具/工作物接触部への浸透が容易となり、その
際、気泡が破裂して生じた飛沫は加速によって微小の亀
裂内にも容易に浸透する。また、破裂による放熱作用も
優れており、その潤滑作用及び放熱・冷却作用は前述し
た通り工具の切削機能を高め、超硬工具を使用して高速
送りで切削することが可能になる。当然ながら、加工部
位から排出されるクーラント液の流れにより切削熱は連
続的に持ち去られる。このような気泡を含んだクーラン
ト液供給の効果は、円筒状ベール4を介して渦巻き流を
形成する本発明の方式のみでなく、従来一般に行われて
いたような切削点への直接的なノズル噴射流13におい
ても達せられる。また、気泡をクーラント液中に含ませ
る操作はポンプ2の空気噛み込み作用以外にも、例えば
分離回収タンク11への回収パイプ注ぎ口14から同タ
ンク11の液面までの落差、及び分離回収タンク11出
口の注ぎ口12から大容量タンク1の液面までの落差を
十分高くすることにより、それらの注ぎ込みの衝撃によ
り発生させることができる。
【0008】図2及び図3に示す通り、クーラント液の
分離回収タンク11は複数区分に分かれ、供給口14の
直下に位置する流入槽34と排出口35を有する出口槽
36との間に複数(この場合、4個)の筒束連通槽3
7、38、39、及び40を配列したものである。入口
槽34と最初の連通槽37との間は底面より僅かに高い
下端縁と最終溢流レベルより僅かに低い上端縁とを有す
る連絡口41により連なった開口連通をなしており、連
通槽37と連通槽38との間は略蜂巣状断面(図4)を
有する筒束42により連通している。後者の連通槽38
と次の連通槽39との間は再び連絡口41により連通
し、連通槽39と次の連通槽40との間は第2の同様な
筒束42により連通している。さらに、この最終の連通
槽40と出口槽36との間は前述した連絡口41により
連通している。好ましくは、連通槽40内において、筒
束42の出口に対向した位置に垂直正面を有する異物付
着用ベルトコンベヤ43が配置され、そのベルトコンベ
ヤの上端は槽内のクーラント液面44及びタンク上縁4
5よりも突出したレベルにある。また、筒束連通槽3
7、38及び39の上部には、下端を定常レベルのクー
ラント液面44中に僅かに没入させた異物分離ローラ4
6がそれぞれ配置される。異物分離ローラにおけるタン
ク上縁45より高い周面及び前述したベルトコンベヤ4
3の上端近傍におけるこれらのローラ部分及びベルトコ
ンベヤ部分の付着物は、それぞれ仮想図示したブレード
47及び48によりかき取られるようになっている。
分離回収タンク11は複数区分に分かれ、供給口14の
直下に位置する流入槽34と排出口35を有する出口槽
36との間に複数(この場合、4個)の筒束連通槽3
7、38、39、及び40を配列したものである。入口
槽34と最初の連通槽37との間は底面より僅かに高い
下端縁と最終溢流レベルより僅かに低い上端縁とを有す
る連絡口41により連なった開口連通をなしており、連
通槽37と連通槽38との間は略蜂巣状断面(図4)を
有する筒束42により連通している。後者の連通槽38
と次の連通槽39との間は再び連絡口41により連通
し、連通槽39と次の連通槽40との間は第2の同様な
筒束42により連通している。さらに、この最終の連通
槽40と出口槽36との間は前述した連絡口41により
連通している。好ましくは、連通槽40内において、筒
束42の出口に対向した位置に垂直正面を有する異物付
着用ベルトコンベヤ43が配置され、そのベルトコンベ
ヤの上端は槽内のクーラント液面44及びタンク上縁4
5よりも突出したレベルにある。また、筒束連通槽3
7、38及び39の上部には、下端を定常レベルのクー
ラント液面44中に僅かに没入させた異物分離ローラ4
6がそれぞれ配置される。異物分離ローラにおけるタン
ク上縁45より高い周面及び前述したベルトコンベヤ4
3の上端近傍におけるこれらのローラ部分及びベルトコ
ンベヤ部分の付着物は、それぞれ仮想図示したブレード
47及び48によりかき取られるようになっている。
【0009】これらのブレード47の上端とローラ46
との間は僅かに間隙を有し、この間隙を埋めるまでロー
ラ46等の表面に付着した油膜上にはフロック又はコロ
ニーを作る形で気泡群と切り屑との付着塊表面の油膜が
容易に付着し、ブレード位置において掻き取られる。こ
のことはベルトコンベア43と、ブレード48との関係
においも同様に成立する。槽34、37間及び38、3
9間及び40、36間における連絡口は沈殿した重量異
物及び定常状態において浮上した軽量異物を共に次槽に
流さないように堰き止めるものであり、例えば入口槽3
4において異物溜め49をその底面に配置しておけば、
適当な時期にこの異物溜め49を持ち上げて沈殿物を除
去することができる。
との間は僅かに間隙を有し、この間隙を埋めるまでロー
ラ46等の表面に付着した油膜上にはフロック又はコロ
ニーを作る形で気泡群と切り屑との付着塊表面の油膜が
容易に付着し、ブレード位置において掻き取られる。こ
のことはベルトコンベア43と、ブレード48との関係
においも同様に成立する。槽34、37間及び38、3
9間及び40、36間における連絡口は沈殿した重量異
物及び定常状態において浮上した軽量異物を共に次槽に
流さないように堰き止めるものであり、例えば入口槽3
4において異物溜め49をその底面に配置しておけば、
適当な時期にこの異物溜め49を持ち上げて沈殿物を除
去することができる。
【0010】2連槽37、38及び39、40を貫通す
る形で配置された筒束42は図4で示すように上流側か
ら下流側にかけて僅かに上を向くように傾斜配置され、
クーラント液がその中を通って次の槽へ進むとき、気泡
の油膜に付着して、浮上しようとする異物は各筒内の上
面に当たって停滞するが、次々と同様な異物が当たって
外形が大きくなり、やがて液流に押されて下流側の槽に
押し出され、その槽内の液面まで浮上することになる。
る形で配置された筒束42は図4で示すように上流側か
ら下流側にかけて僅かに上を向くように傾斜配置され、
クーラント液がその中を通って次の槽へ進むとき、気泡
の油膜に付着して、浮上しようとする異物は各筒内の上
面に当たって停滞するが、次々と同様な異物が当たって
外形が大きくなり、やがて液流に押されて下流側の槽に
押し出され、その槽内の液面まで浮上することになる。
【0011】各槽内において浮上した異物は前述し、か
つ図5に示した通り、ローラ46表面の油膜に付着し、
液面に出てからブレード47により掻き取り除去され
る。最終の筒束42から排出されたクーラント液中の異
物はその筒束の出口端に対向したベルトコンベヤ43の
垂直面に付着して、液面の上方に持ち上げられ、やがて
ブレード48により掻き取り除去される。なお、各筒束
42の直下にはタンク底面に設置されたヒータ50が位
置しており(図2及び図3)、筒束42内の付着異物を
確実に落とすための熱源とすることができる。これは油
の粘度が温度上昇により低下することを利用したもので
ある。もちろん、分離回収タンク11の全体を加熱して
もよい。上記の分離回収タンクの構成は一例として示し
たものであり、筒束連通槽の数を図示の4個から6個以
上、又はすでに気泡がある場合2個のみとしてもよいこ
とは明らかである。
つ図5に示した通り、ローラ46表面の油膜に付着し、
液面に出てからブレード47により掻き取り除去され
る。最終の筒束42から排出されたクーラント液中の異
物はその筒束の出口端に対向したベルトコンベヤ43の
垂直面に付着して、液面の上方に持ち上げられ、やがて
ブレード48により掻き取り除去される。なお、各筒束
42の直下にはタンク底面に設置されたヒータ50が位
置しており(図2及び図3)、筒束42内の付着異物を
確実に落とすための熱源とすることができる。これは油
の粘度が温度上昇により低下することを利用したもので
ある。もちろん、分離回収タンク11の全体を加熱して
もよい。上記の分離回収タンクの構成は一例として示し
たものであり、筒束連通槽の数を図示の4個から6個以
上、又はすでに気泡がある場合2個のみとしてもよいこ
とは明らかである。
【0012】
【発明の効果】上記のような分離回収タンクを用いるこ
とによりリサイクルされるクーラント液の清浄度は常に
維持され、これによって大容量タンクの清掃が容易とな
り、クーラント液の更新期間がのびる。また、油吸着材
やペーパーフィルターなどを使用しないため、補修費用
が削減できることは明らかである。
とによりリサイクルされるクーラント液の清浄度は常に
維持され、これによって大容量タンクの清掃が容易とな
り、クーラント液の更新期間がのびる。また、油吸着材
やペーパーフィルターなどを使用しないため、補修費用
が削減できることは明らかである。
【図1】本発明の分離回収装置を用いたクーラント液供
給システムの基本構成原理を示す略図である。
給システムの基本構成原理を示す略図である。
【図2】クーラント液の分離回収タンクの典型的実施例
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図3】図2のE−E線に沿って見た垂直断面図であ
る。
る。
【図4】図2及び図3に示した分離回収タンク中の略蜂
巣状断面を有する筒束の斜視図である。
巣状断面を有する筒束の斜視図である。
【図5】図2及び図3に示した分離回収タンクにおける
回転ローラ及びブレードからなる異物分離ローラ構造を
示す部分断面図である。
回転ローラ及びブレードからなる異物分離ローラ構造を
示す部分断面図である。
11 分離回収タンク 14 供給口 34 流入槽 35 排出口 36 出口槽 37、38、39、40 筒束連通槽 41 連絡口 42 筒束 43 ベルトコンベヤ 44 クーラント液面 45 タンク上縁 46 異物分離ローラ 47、48 ブレード 49 異物溜め 50 ヒータ
Claims (3)
- 【請求項1】 加工箇所に供給されたクーラント液を集
導し、不純物を分離してから排出する切削機械又は研削
機械におけるクーラント液の分離回収装置であって、 a)使用後のクーラント液を受け入れる流入槽と、 b)前記流入槽以降における少なくとも1組の連続2槽
からなり、前記連続2槽の仕切り壁を貫通する略蜂巣状
の断面を有する筒束を上流側の槽から下流側の槽にかけ
てやや上向き加減に配置してなる筒束連通型の槽列と、 c)前記流入槽以降における少なくとも1組の連続2槽
からなり、前記連続2槽の仕切り壁に設けた連絡口が底
面より僅かに高い下端縁と、最終溢流レベルにより設定
された定常液面レベルよりも低い上端縁とを有するよう
にした開口連通型の槽列と、 d)前記筒束連通型の槽列及び開口連通型の槽列を組み
合わせた複数槽の直列における後端の槽と前記筒束連通
型又は開口連通型で連なる最終の槽であって、分離回収
したクーラント液を前記最終溢流レベルにおいて排出す
るための溢流口を有する流出槽と、 e)前記流入槽から流出槽にかけて存在する複数の槽の
少なくとも一つに設けられた水平軸を有する回転ローラ
からなり、部分的に槽内のクーラント液面下に没入し、
液上に露出したローラ面に微小間隙を置いて対峙した先
端縁を有する付着物かきとりブレードと組み合わせられ
た異物分離ローラとを備え、 f)前記筒束の上向き勾配は、上流側の槽の前記筒束に
おける下位入口部から流入したクーラント液中の、切り
屑等の異物を付着した気泡群の固まりを浮力により各筒
内の天井面に当接させるとともに、これらの固まりが筒
内で停滞する間に後続の固まりと一体化して拡大するこ
とにより筒内への流入液に押されてその天井面の上位出
口部に向かい、同出口部から下流側の槽のクーラント液
相中に排出されて液面に浮上するように定められたもの
であることを特徴とするクーラント液の分離回収装置。 - 【請求項2】 前記筒束連通型の各槽の底部においてそ
の上方に位置する前記筒束を加熱するためのヒータを設
けたことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記少なくとも1組の筒束連通型2連槽
の下流側槽において、前記筒束の上位出口部に対向した
垂直上昇面、及びこの垂直上昇面の液面上方に突出した
上端から折り返されて配置された垂直下降面を有する異
物付着用ベルトと、前記ベルトの上端折返し部から液面
までの前記垂直下降面に対向してベルトに付着した異物
をかきとるためのブレードとを備えたことを特徴とする
請求項1記載の装置。
Priority Applications (1)
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