DE3706273A1 - Filtervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP-A 2 01 55 466 bekannt. Bei der bekannten Filtervorrichtung wird das Filterband durch ein trommelförmiges Gitter­ abstützband gestützt, wobei die verunreinigte Flüssigkeit über eine Hohlachse dem Inneren zu­ geführt wird. In einem Ausführungsbeispiel der EP-A 20 2 01 55 466 ist an der Hohlachse ein seitliches Leitblech angebracht, das so angeordnet ist, daß die Flüssigkeit verstärkt der Einlaufseite des Filterbandes zugeführt wird. Der Zweck dieser Maßnahme ist der EP-A 2 01 55 466 nicht klar zu entnehmen. Aus dem Gesamtzusammenhang dieser Druckschrift ergibt sich allerdings, daß Ver­ schmutzungen des Filters größere Flüssigkeits­ durchsatzmengen verhindern, woraus sich folgern läßt, daß der Zweck dieser Maßnahme darin bestehen soll, den größeren Flüssigkeitsdurchsatz dort zu haben, wo das Filterband noch relativ unver­ schmutzt und daher noch besser durchlässig ist.

Bei der Funkenerosionsbearbeitung von Werkstücken wird der Arbeitsspalt üblicherweise mit einer dielektrischen Flüssigkeit, beispielsweise deioni­ siertem Wasser, gespült. Die beim Erosionsprozeß abgetragenen Partikel verschmutzen dabei die Flüssigkeit und beeinträchtigen den Erosions­ vorgang. Diese Partikel müssen daher entfernt werden. Im Gegensatz zu Verunreinigungen bei spanabhebender Bearbeitung bzw. beim Schleifen sind die Partikel bei der Funkenerosion in etwa kugelförmig, haben damit eine glatte Oberfläche und eine Korngröße von nur ca. 0,4 µm. Derartige Partikel lassen sich mit herkömmlichen mecha­ nischen Filtern nur sehr ungenügend abscheiden, da sie aufgrund ihrer Größe und Form auch durch sehr kleine "Maschen" von Filtermatten durchrutschen. Im Gegensatz hierzu verhaken sich die bei span­ abhebender Bearbeitung anfallenden Partikel aufgrund ihrer rauhen Oberfläche deutlich besser in den Filtermatten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die gattungsbildende Filtervorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß auch die bei einer Fun­ kenerosionsbearbeitung anfallenden Partikel wirksam ausgefiltert werden können.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsbildenden Filtervorrichtung durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß nicht etwa ein frisches, unverbrauchtes Filter die beste Filterwirkung aufweist, sondern ein Filter, auf dem sich bereits ein gewisser Filterkuchen ausgebildet hat. Weiterhin geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß ein Filter ohne einen gewissen Filterkuchen, d.h. ohne eine Mindestmenge an im Filter abgelagerten Schmutzpartikeln den gestellten Anforderungen noch nicht genügt. Dementsprechend wird die im einlaufseitigen Bereich des Filterbandes gefilterte Flüssigkeit nur als vorgefiltert aber noch nicht als für den Funkenerosionsprozeß ausreichend gefiltert ange­ sehen. Die Erfindung sieht daher zwei Sammel­ behälter für die gefilterte Flüssigkeit vor, nämlich einen ersten Sammelbehälter für Flüssig­ keit, die durch solche Teile des Filterbandes gelaufen ist, die einen ausreichenden Filterkuchen aufgebaut haben und einen zweiten Sammelbehälter für Flüssigkeit, die durch den Einlaufbereich des Filterbandes gelaufen ist, der noch keinen ausreichenden Filterkuchen aufgebaut hat. Die Flüssigkeit aus dem zweiten Sammelbehälter wird in den Filterkreislauf zurückgeführt und noch nicht beim Elektroerosionsprozeß verwendet. Sobald sich auch im Einlaufbereich des Filterbandes ein ausreichender Filterkuchen aufgebaut hat, ist auch dort die Filterwirkung anforderungsgemäß. Die dann im zweiten Sammelbehälter gesammelte Flüssigkeit kann als ausreichend rein angesehen werden. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, daß in diesem Falle die beiden Sammelbehälter miteinander verbunden werden können. Unter der Voraussetzung konstanter Mengen verschmutzter Flüssigkeit pro Zeiteinheit bietet bei der auf Schwerkraftwirkung basierenden Arbeitsweise der Filtervorrichtung der Flüssigkeitspegel einen guten Indikator für die Dicke des Filterkuchens. Ist der Flüssigkeitspegel unter einem ersten Grenzwert, so ist das Filter­ band (bei korrekter Betriebsweise im Einlauf­ bereich) zu durchlässig. Die beiden Sammelbehälter müssen also voneinander getrennt sein. Hat sich auch im Einlaufbereich ein gewisser Filterkuchen aufgebaut, so steigt der Flüssigkeitspegel an, da dann nur mit höherem Druck noch die gleiche Menge an Flüssigkeit durch das Filter läuft. In diesem Betriebszustand wird im vollen Filterbereich, also auch an der Einlaufseite des Filterbandes aus­ reichend gut gefiltert. Die beiden Sammelbehälter können dann miteinander verbunden werden. Steigt der Flüssigkeitspegel noch weiter an, so ist der Filterkuchen zu dick geworden und man erreicht nicht mehr den gewünschten Flüssigkeitsdurchsatz. In diesem Falle muß frisches Filterband zugeführt werden, d.h. die Trommel wird um ein Stück ge­ dreht, womit an der Einlaufseite des Filterbandes wieder neues, unverschmutztes Filtermaterial vorhanden ist, worauf der Flüssigkeitspegel absinken wird, im Einlaufbereich allerdings die Filterwirkung nicht ausreichend ist, so daß dann die beiden Sammelbehälter wieder voneinander getrennt werden.

Eine weitere Vereinfachung erhält man nach der Er­ findung dadurch, daß statt der koaxial zur Welle der Trommel erfolgenden Flüssigkeitszufuhr und der seitlichen Ableitung durch das Leitblech die Zu­ fuhr der verschmutzten Flüssigkeit exzentrisch zur Welle der Trommel erfolgt und zwar verschoben in Richtung zum Einlaufbereich der Filtermatte.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Aus­ führungsbeispiel im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Einen vertikalen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Filtervorrich­ tung; und

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Filtervorrich­ tung.

Die Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 insgesamt mit dem Bezugs­ zeichen 10 bezeichnet. Auf einer Filtermatten­ trommel 12 ist ein Filterband 14 aufgewickelt, das über eine Trommel 22, die das Filterband stützt in Richtung eines Pfeiles abgezogen bzw. vorgeschoben wird. Die Trommel 12 ist stirnseitig durch Schei­ ben flüssigkeitsdicht verschlossen, an ihrer Umfangsseite dagegen flüssigkeitsdurchlässig, beispielsweise indem sie in Form eines Gitter­ netzes aufgebaut ist. Das Filterband 14 gelangt an einer Einlaufseite (Pfeil A) in ersten Kontakt mit dem Außenumfang der Trommel 22. In einem einlauf­ seitigen Bereich 18, der etwa zwischen den Pfeilen A und B liegt befindet sich also eine erste Filterzone, in welcher sich in der ersten Phase nach Zufuhr des neuen Filterbandes 14 noch kein ausreichender Filterkuchen aufgebaut hat. Da in diesem Bereich bei der Erfindung gezielt möglichst rasch ein Filterkuchen aufgebaut wird, das Filter dort also künstlich "vorgealtert" wird, soll diese Zone im folgenden mit Voralterungszone 18 bezeich­ net werden. An diese Zone schließt sich eine weitere Zone zwischen den Pfeilen B und C an, die im folgenden als "Filterzone" 20 bezeichnet wird. Im Bereich des Pfeiles C wird das Filterband 14 wieder von der Trommel 22 fortgeführt, so daß sich etwa im Bereich des Pfeiles C der Auslaufbereich des Filterbandes 14 befindet.

Die mit Partikeln verunreinigte Flüssigkeit wird der Trommel 22 über eine Hohlwelle 24 zugeführt, die mit einem offenen Abschnitt 26 versehen ist, der sich durch die gesamte Länge der Trommel (senkrecht zur Zeichenebene) erstreckt. An den offenen Abschnitt 26 ist eine Auslaufrinne 28 angebracht, die einer Auslaufspitze mündet. Diese Auslaufspitze mündet im Bereich der Voralterungs­ zone 18.

Unterhalb der Trommel 22 befindet sich ein Sammel­ behälter 32, der in der Schnittdarstellung der Fig. 1 eine linke Seitenwand 34, einen Boden 36 und eine rechte Seitenwand 38 hat. Dieser Sammel­ behälter 32 ist in zwei Kammern unterteilt, die durch eine Trennwand 40 voneinander getrennt sind. Die Flüssigkeit aus der Filterzone 20 gelangt dabei in eine erste Kammer, die im folgenden als erster Sammelbehälter 44 bezeichnet wird, während die durch die Voralterungszone 18 fliessende Flüssigkeit in die zweite Kammer gelangt, die im folgenden als zweiter Sammelbehälter 42 bezeichnet wird. Beide Sammelbehälter 42 und 44 haben je einen eigenen Abfluß 46 bzw. 48. In dem Ausfüh­ rungsbeispiel der Fig. 1 ist der erste Sammelbe­ hälter 44 der Behälter für saubere Flüssigkeit, die dann in einen "Saubertank" geleitet wird. Der zweite Behälter 42 wird als "Trübwasserbehälter" behandelt. Die aus dem Abfluß 46 fließende Flüs­ sigkeit wird also unmittelbar zur Hohlwelle 26 zurückgeführt. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird die zugeführte Schmutzwassermenge gezielt zunächst der Voralterungszone 18 zugeführt, so daß sich dort schnell ein Filterkuchen auf dem fri­ schen, von der Filtermattentrommel 12 abgezogenen Abschnittes Filterbandes 14 ausbilden kann.

Eine weitere Verbesserung zeigt Fig. 2, in der die Filtervorrichtung insgesamt mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet ist. Statt der in Fig. 1 darge­ stellten Hohlwelle 24 ist bei Fig. 2 als Zulauf­ einrichtung für die verunreinigte Flüssigkeit ein Rohr 54 vorgesehen, das exzentrisch zur Mittel­ achse der Trommel läuft und zwar versetzt in Richtung zur Voralterungszone 18. Das Auslaufblech 28 ist also in Fig. 2 entbehrlich. Selbstverständ­ lich kann das Rohr 54 auch über seine gesamte Länge eine Öffnung haben, entsprechend dem offenen Abschnitt 26 der Fig. 1. Es ist aber auch möglich, dem Rohr nur eine endseitige Auslauföffnung 56 zu geben.

In der Trennwand 40 zwischen den beiden Sammel­ behältern 42 und 44 ist eine steuerbare Klappe 50 vorgesehen, die um eine Achse 52 drehbar gelagert ist. Sobald sich in der Voralterungszone 18 ein ausreichender Filterkuchen aufgebaut hat, unter­ scheidet sich die in den beiden Sammelbehältern 42 und 44 anfallende gefilterte Flüssigkeit nicht mehr in ihrer Qualität, so daß dann auch die Trennung zwischen den beiden Sammelbehältern 42 und 44 nicht mehr erforderlich ist. Bei Erreichen dieses Betriebsstandes kann daher die Klappe 50 um ihre Achse 52 verschwenkt werden, so daß eine Öffnung in der Trennwand 40 freigegeben wird. Beide Sammelbehälter 42 und 44 wirken als ein gemeinsamer Sammelbehälter 34.

Selbstverständlich läßt sich die Klappe 50 mit einer entsprechenden Öffnung ebenfalls bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform vorsehen. Weiterhin sind prinzipiell die in Fig. 1 darge­ stellte Zulaufeinrichtung 24, 30 und die in Fig. 2 dargestellte Zulaufeinrichtung 54, 45 austausch­ bar.

Ein Schwimmer 62, mit zugehöriger Schalteinrich­ tung ist für eine Pegelstandsüberwachung vorge­ sehen. Bei zu hohem Pegelstand, wenn sich also das Filter übermäßig zugesetzt hat, wird über den Schwimmer 62 und die Schalteinrichtung ein Vor­ schub des Filterbandes 14 veranlaßt. Sinkt darauf­ hin der Flüssigkeitspegel wieder ab, so wird die Klappe 50 wieder geschlossen.

Statt eines bogenförmigen Verlaufes des Filter­ bandes 14 über die Trommel 22 ist es ebenfalls möglich, eine ebene, geradlinige Führung vorzu­ sehen. Statt einer Trommel 22 findet dann eine Lochsiebfläche zur Stützung des Filterbandes Verwendung.

Weiterhin können statt der einen Filtertrommel 12 auch zwei oder mehrere Filtertrommeln Verwendung finden. Sobald das Filterband der einen Filter­ trommel kurz vor seinem Ende ist, wird - ggf. etwas überlappend - das Filterband von der zweiten Filtertrommel zugeführt. Dies ist besonders bei der Verwendung bei Elektroerosionsmaschinen sinnvoll, da solche Maschinen auch über Nacht oder übers Wochenende ohne Bedienperson in Betrieb sind, wobei dann die Betriebsdauer nicht durch das Filterband eingeschränkt ist.

Ferner ist es auch möglich, bei der Filtervor­ richtung das verbrauchte Bandfilter 14, das in Richtung des Pfeiles 16 abgeführt worden ist, zu zerschneiden.

Sämtliche in den Patentansprüchen der Beschreibung und Zeichnung dargestellten technischen Einzel­ heiten können wohl für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (7)

1. Filtervorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen aus einer Flüssigkeit, mit einem bewegbaren Filterband, das der Vorrichtung während des Betriebes einer Filtereinlaufseite zuführbar und von ihr an einer Filterablaufseite abziehbar ist, mit einer Zulaufvorrichtung für die verunreinigte Flüssigkeit, die die Flüssigkeit dem Filterband im Bereich der Filtereinlaufseite zuführt und mit einer ersten Sammeleinrichtung für das gereinigte Fluid, die einer Filterzone des Filterbandes nach­ geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Filtereinlaufseite dem Filterband (14) eine zweite Sammeleinrichtung (42) nachgeordnet ist, die von der ersten Sammeleinrichtung (44) abtrennbar ist.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einer Trennwand (40) zwischen der ersten und der zweiten Sammeleinrichtung (44, 42) eine steuerbare Verbindungseinrichtung (50) vorgesehen ist.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Trennwand (40) eine öffenbare Klappe (50) vorgesehen ist.

4. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslauf (46) der zweiten Sammeleinrichtung (42) mit der Zu­ laufvorrichtung (24, 28) verbindbar ist.

5. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (62) zur Überwachung des Pegels der Flüssigkeit vorgesehen ist, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Pegels die Verbindungseinrichtung (50) zwischen der ersten und der zweiten Sam­ meleinrichtung (44, 42) öffnet und/oder die Verbindung zwischen dem Auslauf (86) der zweiten Sammeleinrichtung (44) und der Zulaufvorrichtung (24, 28) schließt.

6. Filtervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorrichtung (62) zur Über­ wachung des Pegels der Flüssigkeit bei Über­ schreiten eines zweiten vorgegebenen Pegels eine Vorschubeinrichtung für einen Vorschub des Filter­ bandes (14) aktiviert.

7. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der ver­ schmutzten Flüssigkeit durch ein Rohr (54) erfolgt, dessen Auslauföffnung unmittelbar oberhalb der Filterbandeinlaufseite (Zone 18) angeordnet ist.